Um dos mais importantes, e pouco entendidos, aspectos de aquários e lagos bem sucedidos é a conservação da filtragem biologica e sua função no ciclo do nitrogênio. Tradicionalmente, “hobbystas” novatos tornam-se desiludidos quando sofrem frequentes perdas de seu animais aquaticos depois de montar um novo aquario ou lago. Estatisticamente, em torno de 60% dos peixes vendidos para a montagem de um novo aquário ou lago vão morrer nos primeiros 30 dias. E dois de cada três novos “hobbystas” abandonam o hobby dentro de um ano.
Conhecida como “Sindrome do Novo Tanque” esses peixes são envenenados por altos níveis de Amonia (NH3) que é produzida pela mineralização bacterial de resíduos de peixes, excesso de comida, e decomposição de tecidos animais e vegetais. Mais amonia é escretada diretamente na água pelos peixes. os efeitos de envenenamento por amonia nos peixes são bem documentados.
Esses efeitos incluem: danos extensos a tecidos, espeicalmente das branquias e dos rins; desequilíbrios fisiológicos; crescimento comprometido, baixa resistencia a doenças, e morte.
Envenenamento por nitrito inibe a absorção de oxigênio pelos globulos vermelhos do sangue. Conhecida como doença do sangue marrom, ou Metheglobinemia, a hemoglobina nos globulos vermelhos é convertida em metheglobina. Esse problema é muito mais severo em peixes de agua doce se avaliada a ocorrência em peixes de água salgada pois a presença de ions de cloro (Cl-) na água salgada (que vem do Cloreto de sódio – NaCl), parece inibir o acumulo de nitrino na corrente sanguinea.
O aquarista de sucesso percebe a importancia de estabilizar o ciclo de nitrogênio rapidamente e com o minimo de estress para os habitantes do tanque. Os filtros evoluíram de filtros-caixa com carvão, e lã de vidro para filtros sub-cascaslho, logo em seguida para filtros gotejantes, e mais recentemente – filtros de leito fluidizado. Todos os avanços foram para melhorar a eficiencia da filtragem biologica e que em concequencia melhora a eficiencia do ciclo do nitrogênio.
A disponibilidade de tecnologias avançadas para filtração aumentou a importancia do entendimento da quimica aquatica.
Bacterias nitrificantes são clasificadas como chemolithotrophs obrigatorias. Isso significa que elas precisam usar sais inorganicos como fonte de energia e geralmente não podem utiliza-se de matérias organicas. Elas devem oxidar amonia e nitrito para suas necessidades energéticas e firmar o dioxido de carbono inorganico (CO2) para preencher seus requisitos carbonicos. Elas não são móveis e devem colonizar uma superfice (cascalho, areia, biomidia sintética, etc.) para ótimo crescimento. Elas secretam uma espécie de útero lodoso e grudento no qual elas se fixam.
Espécies de Nitrosomonas e Nitrobacter são gram-negativas, sua maioria em formato de haste, micróbios que variam entre 0.6 – 4.0 microns de comprimento. Elas são obrigatóriamente aeróbias e não podem se multiplicar ou converter nitrito na ausencia de oxigenio.
As bacitérias nitrificantes tem longas gerações devido a baixa quantidade de energia produzida em suas reações de oxidação. Já que pouca energia é produzida a partir dessas reações elas evoluiram para tornarem-se extremamente eficientes na conversão de Amonia e Nitrito. Estudo científicos mostraram que Nitrosomonas são tão eficientes que um unica célula pode converter Amonia em um nível que seriam necessários mais de um milhão de heterotrofos para concluir. A maior parte da produção de energia dessas bactérias (80%) é destinada a correção de CO2 via ciclo de Calvin e a pequena parte restante (20%) para crescimento e reprodução. Como consequencia a sua velocidade de reprodução é muito lenta.
Bactérias nitrificantes se reproduzem por divisão binária. Em condições perfeitas, Nitrosomonas podem dobrar a cada 7 horas e Nitrobacter a cada 13 horas. Sendo mais realista, elas irão dobrar a cada 15 – 20 horas. Este é um periodo extremamente longo considerando que bactérias heterotroficas podem se dorbrar em um periodo tão curto quanto 20 minutos. No periodo de tempo de uma unica celula Nitrossomona dobrar em população, uma única bactéria E. Coli tera produzido uma população com mais de 35 trilhões de células.
Nenhuma das Nitrobacteraceae são capazes de formar esporos. Elas tem uma citomembrana complexa (parede celular) que é circundada por um útero lodoso e grudento. Todas as espécies tem taxas de tolerancia limitada e são individualmente sensíveis ao pH, niveis de oxigenio dissolvido, sal, temperatura, e produtos inibidores. Diferente das bacterias heterotroficas elas não sobrevivem a nenhum processo de “secagem” sem que ocorra a morte do organismo. Na água, elas podem sobreviver curtos periodos de condições adversas utilizando materias reservados na célula. Quando esse materiais se esgotam, a bacteria morre.
Ciclo do Nitrogênio:
Peixe > Amônia > Filtro Biológico > *Nitrossomona > Nitrito > *Nitrobacter > Nitrato > Plantas > Alimento…
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