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El Ciclo del Nitrogeno o Nitrificacion

El CICLO DEL NITRÓGENO O NITRIFICACÍON

Cuando empezamos a hablar del Ciclo Del Nitrógeno tenemos que hablar del tantas veces citado ,CICLADO DE UN ACUARIO . Como todos sabemos los peces expulsan excrementos .Estos productos de desecho nitrogenados junto con los restos de comida se descomponen en Amoniaco (NH3)el cual es muy tóxico para la mayoría de los peces.

Como novatos y a veces no tanto , una vez que instalamos nuestro acuario pasamos por la frustran te situación de que algún pez se muera .Esto puede ocurrir por una infinidad de causas pero en la mayoría de los caso se debe a la inmadurez del sistema bacteriano encargado del Famoso Ciclo del Nitrógeno. A este problema algunos acuaristas lo llamaron Síndrome del Acuario Inmaduro. En un acuario recién montado lo primero que va a suceder es un incremento excesivo primero de Amoniaco(NH3) y luego de Nitritos (NO2) y Nitratos(NO3) en concentraciones tóxicas para nuestros peces.
En la mayoria de las aguas naturales estas sustancias tóxicas solo existen en mínimas cantidades por lo que para el acuarista es asunto esencial la gestión de estas sustancias de desecho biológicas.
En el ciclado del acuario tienen lugar diferentes procesos biológicos y bacterianos que harán que el agua de nuestro acuario sea apta`para alojar a nuestros peces.Gran parte de estos procesos son realizados por diferentes tipos de bacterias que serán clave para la transformación de estos desechos biólogicos.

?QUE ES EL CICLO DEL NITRÓGENO ?

En los acuarios existen 3 tipos de Bacterias beneficiosas .

1 Bacterias Heterotróficas .

Son el tipo más común de microorganismos en un acuario. Se reproducen muy rápidamente y consumen restos orgánicos produciendo AMONIACO (NH3) durante su proceso de respiración.

Formula: C5H702NP O,2 + 5(O2) + NH3 + 2(H2O) + energía


2 Nitrosomas .

Son microorganismos unicelulares que pertenecen a la familia de las Nitrobacteriáceas. Se alimenten de compuestos inorgánicos (autotroficas) y tienen un metabolismo aeróbico osea necesitan oxígeno para vivir , son móviles y consumen Amoniaco (NH3) como su principal fuente de energía. Estas bacterias a su vez producen Nitritos (NO2) y se encuentran principalmente en la grava y en los materiales filtrantes de nuestros filtros (canutillos ,bioesferas etc ). En su proceso de respiración producen la siguiente reacción ,

Formula: 2(NH4) + 3(O2)2(NO2) + 2(H2O) + 4H + Energía


 

3 Nitrobacterias .

Son bacterias que oxidan a los Nitritos (NO2) covirtiendolos en Nitratos(NO3).

 

Crecimiento Bacteriano

El Ciclo Celular es el proceso de desarrollo de una bacteria donde tiene lugar la replicación del material de la misma , la síntesis de sus componentes celulares , el crecimiento para alcanzar el doble de su tamaño inicial y su división por bipartición para dar lugar a 2 células hijas.La duración del ciclo coincide con el tiempo de generación y depende en general de los mismos factores. El crecimiento de una población resulta de la suma de los ciclos celulares de todos sus individuos.

Este crecimiento es asincrónico puesto que cada microorganismo se encuentra en un punto diferente del ciclo celular , aunque en la naturaleza del suelo pueden llegar a comportarse de manera relativamente sincrónica. Las poblaciones de bacterias pueden crecer de una forma explosiva , osea crecen muy rápidamente en un período corto de tiempo.Estas también crecen siguiendo una progresión geométrica en la que el número de individuos de duplica al cabo de un tiempo determinado , este se llama Tiempo de Generación .

Podemos decir también que la capacidad de aumento de una colonia bacteriana puede verse afectada por cambios en el entorno provocando la falta de multiplicación y esto se llama muerte de los microorganismos.

¿Que necesita un microorganismo para crecer ?

El crecimiento explosivo de las bacterias produce un gran número a partir de una célula inicial de forma que , tras un periodo de tiempo de incubación en condiciones ambientales adecuadas , se produce una colonia de individuos iguales . Para crecer necesitan nutrientes que les aporten energía y elementos químicos para la síntesis celular .

microorganismo

 

Y aquí volvemos a la separación anterior de las bacterias , dependiendo de la fuente de carbono que utilicen se dividen en Autótrofas (co2 atmosférico ) y Heterótrofas (carbono orgánico).

Formula microorganismo : C4H7O2N o sea carbono 50 % , oxígeno 32 % , Nitrógeno 14 % y este debe estar disponible en forma de NH4 o de aminoácidos (mas adelante veremos la importancia de esto ) , fósforo 3% , azufre 1 % y otros elementos .

El Crecimiento Bacteriano en un medio líquido tiene 4 fases .

Fase de adaptación

Aquí los microorganismos se adaptan a las condiciones ambientales (abundancia de nutrientes ) .Esto pasa para iniciar la fase siguiente .

Fase exponencial

Aquí la velocidad de crecimiento es máxima y el tiempo es mínimo , osea las bacterias consumen nutrientes a velocidad máxima .Se da la fase de infección y crecimiento .
Fase estacionaria

No se incrementa el número de bacterias y tienen un metabolismo diferente a la fase anterior , esto puede pasar por el agote de algún nutriente o por la liberación de desechos de las propias bacterias .

Fase de muerte

Es cuando se reduce el número de bacterias viables del cultivo .

 
Si logramos un adecuado balance entre estos microorganismos entonces podemos decir que nuestro acuario Esta Maduro o sea que el Ciclo del Nitrógeno esta funcionando correctamente !

El Ciclo del Nitrógeno es uno de los aspectos mas importantes y menos comprendidos de la bioquímica de un acuario , es la base para la vida en ellos.

Todo empieza con la Proteínas.Estas son las primeras substancias que introducimos a nuestros sistemas y están presentes en todas las células vivas . Los excrementos de los peces o invertebrados , restos de comida son productos que aparecen con abundancia y que contienen Nitrógeno. ciertos microorganismos son capaces de elaborar enzimas. específicas para desarticular las proteínas convirtiéndolas en elementos mas sencillos llamados Péptidos que a su vez , con la intervención de otro tipo de enzimas se desdoblan en sus componentes elementales o Aminoácidos .

 
Estos Aminoácidos entonces pueden ser oxidados por las Bacterias Heterotróficas produciendo como desecho el primer eslabón de la cadena de eutrofización , el Amoniaco (NH3). Llamamos Nitrificación a la oxidación metabólica del Amoniaco(NH3) formando Nitrito(NO2) y repitiendo el proceso para formar Nitrato(NO3).

Los microorganismos responsables de estos 2 procesos son las Bacterias Autótrofas .Este proceso se lleva a cabo en 2 fases diferentes por medio delas bacteria Nitrosomas y Nitrobacter. Las Bacterias Nitrosomas oxidan el Amoniaco(NH3) a Nitrito(NO2)

Formula: 2NH3 + 3O22HNO2 + 2H20

El proceso de instalación , reproducción de las bacterias y el resultado final Nitritos(NO2) llevará unos 10 días . Si bien son menos tóxicos que el amoniaco , en concentraciones elevadas es mortal . Las Bacterias Nitrobacter oxidan el Nitrito (NO2) a Nitrato (NO3) .

Formula: NO2 + O2 2NO3

Este proceso demora un período de 21 días y el resultado final tenemos Nitratos(NO3) que es muchísimo menos peligroso para la vida en el acuario que los otros 2 componentes , Amoniaco (NH3) y Nitrito(NO2) .

A altas concentraciones los Nitratos (NO3) también son tóxicos y pueden afectar el crecimiento de las Bacterias Nitrosomas y Nitrobacter pero con cambios regulares de agua no hay de que preocuparse (Buenos Recambio de Agua ) ademas de que las plantas van a utilizar buena parte de los Nitratos (No3) como fertilizante para su proceso de fotosíntesis.

Como conclusión vemos que el Ciclo del Nitrógeno es un proceso que sirve para destruir las toxinas del acuario y evitar el envenenamiento de los peces . Muchos aficionados fracasan por no realizar los cambios de agua necesarios o restar importancia al momento de introducir los peces en pequeñas cantidades lo que haría que tengamos menos materia orgánica y por ello menos cantidad de bacteria Nitrificantes .

 

Podemos ver también en nuestros acuarios a otro componente nitrogenado que es el Amonio(NH4+). Este surge de la combinación del Amoniaco (NH3) o la ionización del Amoniaco . El Amonio (NH4+) no es tóxico aun en grandes cantidades , el Amoniaco (NH3) si lo es hasta en muy pequeñas dosis .Los niveles de Amoniaco van a variar según la temperatura y el ph .Esto es MUY importante y veremos porque .

 
A mayor PH y mayor temperatura mayores serán los niveles de Amoniaco (NH3) .Porque decimos que saber esto es muy importante , porque en nuestro acuario puede pasar que tengamos niveles altos de Amonio (NH4+) como no es tóxico no nos dariamos cuenta y ademas un PH bajo entonces al realizar un recambio grande de agua y hacer subir el PH (ademas de temperaturas de 29 grados ) ese Amonio (se transformara en Amoniaco (NH3 ) !!!!!!Que como ya sabemos es MUY tóxico . Por eso es importante medir la cantidad de Amonio que tenemos en nuestros acuarios antes de un recambio de agua.

Las plantas prefieren NITRITOS Y AMONIO como fuente de Nitrógeno pero en los acuarios ciclados sin AMONIO y sin NITRITOS utilizan el NITRATO como fuente de Nitrógeno. La última parte del Ciclo del Nitrógeno aunque no se realiza en acuarios de agua dulce , sería la convención de Nitrato a Nitrógeno molecular . Este proceso es realizado por un grupo de Bacterias Heterótrofas llamadas Pseudomonas . Muchas bacterias contienen las enzimas -nitrato -reductoras que catalizan la reducción de Nitrato a Nitrito

Formula: NO3- + 2e- +2H+NO2- +H20

No obstante el producto final (NITRITO) es altamente tóxico por lo que algunas especies de Pseudomonas y Bacillus pueden reducir el Nitrito hasta Nitrógeno molecular .

Formula: NO3- + 10e- + 12HN2 +6H2O

Este resultado final , Nitrógeno es un gas inerte y no tóxico. Este proceso se conoce como DESNITRIFICACIÓN .Las bacterias reductoras de Nitritos y Nitratos son anaerobias facultativas ya que el uso de los mismos como acepto res de electrones son procesos alternativos que pueden utilizar estas bacterias para crecer en ausencia de oxígeno.

En presencia de oxígeno , aunque el Nitrato este presente , la pespiración procede enteramente a través de la cadena aeróbica de transporte de electrones. Estas bacterias son la causantes del olor a huevo podrido en nuestros acuarios al remover el sustrato , es la zona anaeróbica donde estas bacterias proliferan. Podemos también decir que en el proceso de pepuración Biológica participan otros organismos y no solo bacterias .

 

En un acuario por todo lo explicado anteriormente es muy importante un buen sistema de filtración para controlar estos tóxicos. Estos sistemas de filtración lo que harán sera aumentar la cantidad de bacterias en nuestro acuario.

Filtración Biológica

La filtración biológica es el término usado para el crecimiento de las bacterias que neutralizan el Amoniaco (NH3). Estas bacterias para desarrollarse como ya dijimos precisan ,Una Superficie a la cual adherirse Amoniaco (NH3) Agua rica en Oxígeno.

Si nosotros controláramos la cantidad de peces en nuestros acuarios quizás no necesitaríamos un filtro (equipo). Se han inventado gran variedad de filtros biológicos a lo largo del tiempo que aumentan la colonia bacteriana en nuestros acuarios y en su gran mayoría lo que se intento hacer fue aumentar la superficie para la adherencia de las bacterias y aumentando la cantidad de oxígeno en el agua.

Ya dijimos que los catabolismos de los peces (orina , heces ) contaminan el acuario y la descomposición de estos sera realizada por los Nitrosomas Y Nitrobacter.Estas bacterias sin embargo solo pueden existir en material filtrante apropiado de gran superficie y como dijimos alta concentración de oxigeno. Estos materiales pueden ser esponja de poro abierto resistente a las bacterias , bioesferas , grava etc.

Filtración Mecánica

En principio seria la eliminación mecánica de los desechos de los peces y restos de comida. Aquí también hablamos de un buen sifoneo de nuestro acuario como parte de los cambios regulares de agua. Virtualmente todo material de filtro es apto , pero por ejemplo en el perlón es muy práctico en filtros chicos . En filtros grandes los ductos de arcilla también son muy prácticos , la función del material sera la retención de partículas en el agua. Dependiendo de los materiales filtrantes el tamaño de las partículas que vamos a retener .

Filtración Química

La filtración con acondicionadores química no es filtración en el sentido propio . Pero como estos acondicionadores pueden ser usados en los recipientes de los filtros los mencionamos aquí. Los acondicionadores químicos son los intercambiadores de iones , unos reduciendo la dureza de carbonato y otro la dureza de fosfatos y otros pueden hasta absorber nitratos. La turba puede ser incluida también dentro de estos materiales .Podemos también mencionar el carbón activado como material filtrante , debido a su gran porosidad es capaz de adsorber particulas de las más pequeñas.Por ello se lo usa para remover toxinas de los acuarios .

Enriquecimiento con Oxigeno

La superficie del acuario debe moverse en forma circular , las turbulencias son innecesarias y el movimiento debe ser constante. El oxígeno es incorporado del aire y el dióxido de carbono liberado. El enriquecimiento del agua con oxígeno a través de la superficie móvil solo ocurre cuando existe oxígeno arriba de esta .

Podemos hacer algunas maniobras en nuestros acuarios para acelerar el ciclado del mismo , como por ejemplo utilizar material filtrante de algún otro acuario ya maduro . También algo de grava del mismo .Con esto lo que hacemos es introducir mas bacterias y así aumentara la colonia bacteriana .Pero no hay soluciones mágicas , la paciencia y hacer las cosas correctamente nos llevaran a tener un acuario maduro

Autor: juanmgv

Colaboración: Equipo Pez Disco

Fuentes:
Dr Rudiger Riehl y Hans A . Baensh ,A. Galápagos ,Freeman . Bob A. (Microbiologia de Borrows 1986 ) Enciclopedia Microsoft CD

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