Conține:
CaCl2; PO4; MgSO4; FeSO4; H2SO4; Na2MoO4; ZnSO4; CuSO4; K2HPO4; Na2CO3;
Apă dublu distilată adusă la pH 8.0 cu 10N NaOH
Micronutrienți
Toate speciile de bacterii nitrificatoare necesită o serie de microelemente. Cel mai important dintre acestea este fosforul necesar pentru producerea de ATP (adenozin Tri-fosfat). Conversia ATP-ului oferă energie pentru funcțiile celulare. Fosforul este disponibil în mod normal în celule sub formă de fosfat (PO4). Nitrobacter, mai ales, este în imposibilitatea de a oxida nitriții în lipsa de fosfați. În apă în general sunt prezente cantitățti suficiente de fosfați. În anumite perioade ale anului, cantitatea de fosfati poate să fie foarte mică. Un fenomen cunoscut ca „Blocarea Fosfaților” poate să apară. În cazul în care utilizăm inoculi pentru startarea unui biofiltru sau atunci când apa nu oferă condiții bune de dezvoltare bacteriană nutrienții pentru bacteriile nitrificatoare sunt de un real ajutor.
Noul consorţiu de bacterii utile oferit de către OLOOSON poate să vă ofere cheia succesului unei ape sănătoase în cazul operării unui sistem RAS (Recirculating Aquaculture System). Un peşte sănătos are nevoie de o apă sănătoasă iar o apă sănătoasă depinde de bacteriile nitrificatoare sau altfel numite prietenoase şi benefice, ce menţin echilibrul ecologic al apei şi care sunt singura soluţie demonstrată ştiinţific de a asigura o apă sănătoasă.
Atunci când apă este în parametrii de echilibru vietăţile acvatice şi în special peştii sunt sănătoşi şi fericiţi. Atunci când parametrii de calitate a apei sunt în dezechilibru, un efect al dominoului face să cadă una după una bastioanele sistemului imunitar al organismelor acvatice provocând boli şi disfuncţionalităţi în timp extrem de rapid. Tratarea unui peşte bolnav ce trăieşte într-o apă nesănătoasă se face numai cu apă curată şi sănătoasă fără de nici o substanţă chimică. Nu există antibiotic sau produse probiotice ce să redea sănătate unui peşte ce trăieşte intro apă nesănătoasă deoarece am trata doar efectele şi nu cauza acestora.
Factorii ce determină ca bacteriile ce purifica apa să se dezvolte şi să lucreze din plin sunt rareori luaţi în seamă, ca să nu spun ignoraţi, ca şi cum aceste bacterii sunt un perpetuum mobile ce pot fi turnaţi dintr-o sticlă ca şi o poţiune magică în mâna druidului, Mathusalix din Asterix şi Obelix.
Nu contează cât de scump sau avansat tehnic este un sistem de acvacultură el poate fi cu uşurinţă considerat doar un mediu artificial ce este predispus la probleme de calitate a apei.
Chiar și procesele normale ce au loc cu uşurinţă în mediul natural în orice mediu acvatic artificial vor duce spre dezechilibru, permiţând bacteriilor neprietenoase să se înmulţească şi să genereze un impact negativ asupra calității apei care în final duce la infestări bacteriene epidemice ce afectează sănătatea şi viaţa peștilor. Englezii au o zicală „că o picătură de prevenire valorează mai mult decât un ocean de tratamente” şi acest lucru este cât se poate de adevărat în cazul de faţă.
Bacteriile utile mai exact cele nitrificatoare şi denitrificatoare sunt un dar al creatorului acestui univers fără de care viaţa nu ar fi putut exista iar planeta noastră ar fi pârjolită de o atmosferă compusă din amoniac trecând de la starea solidă la cea lichidă şi gazoasă în locul azotului de astăzi. Oceanele de astăzi ar fi o apă amoniacală super concentrată deoarece amoniacul este ușor solubil în apă la temperatură apropiată de 0 °C, dizolvându-se 90,7 g amoniac în 100 ml de apă.
Şi totuşi acest lucru nu s-a întâmplat deoarece pe planeta noastră de câteva miliarde de ani există aceste bacterii nitrificatoare şi denitrificatoare ce au transformat amoniacul împreună cu amoniul înlocuind hidrogenul din structură chimică cu oxigen, ca apoi nitraţii rezultaţi să constituie cărămidă de bază alături de fosfor la dezvoltarea vegetală sau să fie procesate de bacteriile denitrificatoare şi transformat în azot gazos. O concentrație de amoniac de 0,5% în aerul inspirat produce în timp de 30 de minute moartea.
Se pare că aceste bacterii sunt un fel de elixir al vieţii cu virtuţi ce ţin de puritatea mediului natural. Fiind mici şi greu de vizualizat chiar şi din spatele lentilelor unui microscop obişnuit îşi duc viaţa tăcute şi ignorate de marea majoritate a specialiștilor din zilele noastre. O categorie însă nu ar trebui să ignore beneficiile acestor bacterii şi anume specialiştii în domeniul acvaculturii cu atât mai mult cei din zona sistemelor recirculante RAS.
Pentru o densitate mare a masei biologice specifică sistemelor RAS unde în câteva sute sau mii de metri cubi de apă sunt crescute de câteva zeci de mii de ori mai mulţi peşti decât în mediul natural. Dacă în mediul natural fără hrănire artificială densitatea peştilor este undeva la maxim 200 kg/h adică 20 grame pe m2 de coloană de apă, în sistemele recirculante se ajunge la 40 -80 kg/m2 coloană de apă şi în cazuri excepţionale la 120 kg/m2 adică la 120. 000 grame/m2 coloană de apă, mai exact la o densitate de 6.000 de ori mai mare ca în mediul natural. Dar şi la 40 kg/m2 raportul este de 2.000 de ori mai mare ca în mediul natural. De aici concluzia că probabilitatea de realizare a dezechilibrelor este de 2.000 până la 6.000 de ori mai mare în sistemele RAS. Dar şi aceşti peşti în urma hrănirii lor cu o hrană bogată în proteine vor genera de 2.000 de ori până la 6.000 de ori mai mult azot, amoniu şi amoniac decât în mediul natural. Cum în sistemele recirculante apa nu se schimbă decât în procente de 5 – 10 % pe zi această toxicitate se acumulează în cantităţi uriaşe.
Dar oare bacteriile din filtrele biologice ale sistemelor RAS sunt capabile să facă faţă unei astfel de provocări sau şi ele ar trebui să existe în aceste biofiltre în cantităţi proporţionale faţă de mediul înconjurător. Specialiştii au creat medii speciale de dezvoltare a acestor bacterii înţelegând medii alcătuite din materiale în general plastic cu forme ce să asigure o suprafaţă cât mai mare pe m3 de material. O suprafaţă cât mai mare deoarece aceste microscopice bacterii nu trăiesc una peste alta adică în volume ci doar pe suprafeţe şi acestea curate de materie organică sau de alte bacterii cu care cele utile se află la concurenţă. La concurenţă deoarece timpul de dezvoltare a coloniilor mai exact reproducerea acestor bacterii se face în 20 de ore. Cum spuneam doar pe suprafeţe curate reproducerea fiind posibilă adică doar acelor bacterii aflate la periferia unei colonii. Cele din mijlocul unei colonii ce sunt înconjurate de alte bacterii utile le vă venii rândul la reproducere doar în cazul decesului acestor bacterii înconjurătoare. Un metru pătrat de suprafaţă colonizată integral poate procesa pe zi maxim 1 gr de amoniu. Se cunoaşte că în urma procesării unui gram de amoniu se utilizează 4,6 grame de oxigen 7,1 g alcalinitate şi rezultă 1,5 g de masă celulară nouă în colonie. Doar că în realitate colonizarea materialelor din biofiltrul nostru se va face în timp şi nu pe toată suprafaţa deoarece materia organică din apă adică fecalele de peşte alcătuite din proteine 70% neasimilate şi nedigerate de către peşti vă acoperii aceste suprafeţe inhibând dezvoltarea bacteriilor utile. Şi un nivel ridicat al amoniului în apă peste 1,2 mg/l inhibă dezvoltarea acestor bacterii, aşa că atunci când calculăm dimensiunea reală a suprafeţei unui biofiltru trebuie să avem în vedere şi alţi câţiva parametri cum ar fi temperatura, bacteriilor placându-le căldura şi având maxim de reproducere la 30 de grade celsius. Cum în apele de cultură de exemplu la sturion ca să nu mai vorbim de păstrăv temperatura este mai redusă este bine să avem o corecţie de timp şi de dezvoltare bacteriană. Ce ne ajută cel mai mult în modelarea funcţionării biofiltrelor este relaţia aproape liniară dintre temperatură şi eficienţa reproductivă a unui biofiltru. La 15 grade avem nevoie de o suprafaţă dublă iar la 10 grade de una aproape triplă. Dar necazurile nu se limitează doar la temperatură, o fracţie de 0,01 Lux din lumină naturală sau cea artificială inhibă bacteriile. Şi ar fi bine dacă doar în asta ar consta impedimentele dezvoltării bacteriilor utile.
Fără să am intenţia de a plictisi pe cineva cu texte şi informaţii ştiinţifice trebuie să aruncăm o privire peste procesele ce se petrec la nivel celular în corpul bacteriilor noastre.
Nitrificarea în natură este alcătuită din doi paşi ai procesului de oxidare a amoniului (NH4+) sau amoniac (NH3) în nitraţi (NO3−) procese catalizate de două grupuri distincte de bacterii. Prima reacţie este oxidarea amoniului în nitriţi este realizată de bacteriile din genul (AOB) „Nitrosomonas”. Al doilea pas este oxidarea nitriţilor în nitraţi şi este realizată de bacteriile (NOB), din genul „Nitrobacter”. Consumul de alcalinitate mai exact carbonul din carbonaţi, oxigenul şi masa rezultat le-am aflat mai sus. Până aici totul este extrem de simplu dar dacă ne uităm la mecanismul molecular vom avea câteva surprize să constatăm şi alte nevoi ascunse ale bacteriilor nitrificatoare.
Primul pas al nitrificării – mecanismul molecular
Oxidarea amoniului este un proces biochimic ce poate avea loc doar în prezenţa unor enzime specifice, a unor proteine şi în prezenţa oxigenului. Enzimele principale necesare obţinerii energiei ce va genera aceste transformări pe timpul oxidării amoniului în nitriţi este enzima numită amoniac monooxygenare (AMO) şi hydroxylamina oxidoreducătoare (HAO). Prima enzimă este catalizată de o proteină ce conţine cupru în structura trans membranei celulare. În pasul doi a proteină triplă converteşte în structura periplasmei hydroxylamina în nitriţi rezultând de aici patru electroni. Livrarea fluxului acestor patru electroni se face prin canalul ce leagă citocromul (proteină cu masă mică) de membrană de protecţie a citocromului. Doi dintre electroni se întorc în AMO, iar ceilalţi doi sunt utilizaţi pentru a realiza un proton ce forţează şi reduce forţa de revenire a electronilor înapoi.
NH3 + O2 → NO−
2 + 3H+ + 2e− (1)
NH3 + O2 + 2H+ + 2e− → NH2OH + H2O (1.1)
NH2OH + H2O → NO−
2 + 5H+ + 4e− (1.2)
A doilea pas al nitrificării – mecanismul molecular
Nitriţi produşi în primul pas al nitrificării sunt oxidaţi la rândul lor la formă de nitraţi de către nitriţi oxidoreducători (NXR)(2). În fapt este vorba de o membrană ce are în componentă proteine ce conţin fier, sulf, molibden, crom, zinc şi alte peste 10 componente chimice. Ponderea acestora este fin stabilită de mecanismul molecular ce oxidează nitriţii la nivel de nitraţi şi care este şi în ziua de astăzi subiect de cercetare de către savanţi cum ar fi polonezul Andrzej Woźnica ce în anul 2013 a propus un nou model ipotetic de lanţ de legătură între model de tip NOB şi mecanismul de tip membrană NXR.
NO−
2 + H2O → NO−
3 + 2H+ + 2e− (2)
Lăsând ştiinţa deoparte pentru moment înţelegem de ce analizele de apă trebuie să includă şi existenţa unor metale cum sunt cele enumerate mai sus. Chiar dacă este vorba de cantităţi infime este bine să ne asigurăm că aceste elemente fără de care nu funcţionează nitrificare sunt în cantităţi convenabile în apa în care intenţionăm să creştem peştii.
De altfel ce am aflat din lectură acestui material? Că fără 4,6 grame de oxigen şi 7,1 g alcalinitate nu se poate converti un gram de amoniu. Că bacteriile reuşesc să oxideze amoniul utilizând proteine ce conţin un număr respectabil de metale. Că aceste metale este de dorit să existe în apa de cultură în cantităţi convenabile fără să uităm că prezenţa acestor metale peste o limită admisă duce la inhibarea procesului de reproducere bacteriană sau chiar la moartea acestor bacterii. Ce mai trebuie spus că hidrogenul sulfurat chiar în cantităţi mici duce la imposibilitatea reproducerii acestor bacterii utile. De fapt în ape ce conţin Sulfaţi de calciu cum ar fi apele de pe zăcăminte de ipsos trăiesc alte genuri de bacterii sulf reducătoare ce generează hidrogen sulfurat. Acest produs chimic mai poate provenii şi de piese de cauciuc sintetic ce au în componenţa lor sulf.
Şi ca să încheiem acesta lecţie despre bacteriile nitrificatoare este bine să ştim că sunt sensibile la stres mai exact la orice schimbare de lumină, pH, salinitate, temperatura, în mod brusc. Şi că în anumite situaţii necesită adaptare îndelungată şi progresivă.
În mod normal în maxim 5 săptămâni orice biofiltru ce este start-at conform instrucţiunilor trebuie să ajungă să proceseze cel puţin 0,15 g/m2 la temperatura de 30 de grade. Dacă acest lucru nu se întâmplă, mai exact valoarea amoniului sau a amoniacului depăşesc limitele de confort pentru specia intenţionată este de dorit a se face investigaţii serioase asupra parametrilor de calitate a apei.