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Ciclo del Nitrógeno |
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En un pasado no muy lejano al escuchar sobre el ciclo
del nitrógeno, se decía que no había que comprenderlo a
fondo y desde el momento que se estudio mas a fondo el
éxito de manutención de seres vivos en espacios cerrados
se incremento considerablemente.
Las proteínas contienen nitrógeno y el ciclo del
nitrógeno describe el curso normal del metabolismo del
nitrógeno en la naturaleza. El nitrógeno es convertido
en amoniaco conforme las proteínas se rompen y funcionan
de acuerdo a las bacterias aeróbicas (Las que consumen
oxigeno) del genero nitrosomonas. Luego es convertido en
nitritos, sales del ácido nitroso (HNO2). Los nitritos
son convertidos por otras bacterias, del genero
Nitrobacter, a nitratos, sales del ácido nítrico (HNO3).
Aunque son peligrosos si están presente en ciertas
cantidades, son casi inocuos a menos que estén presentes
en cantidades muy elevadas (Esto en caso de solo peces
ya que en acuarios con corales, se verían afectados).
Los nitratos son fácilmente utilizables por las algas
que los convierten de nuevo en proteínas. Otra opción es
la de los cambios de agua para su eliminación.
Los niveles de amoniaco y nitritos deberían ser
imperceptibles, en el caso del nitrato si es de solo
peces su valor no debe de exceder los 20 o 30 ppm
(Partes por millón) en el caso de arrecifes, presencia
de corales su valor debería acercarse a cero.
El amoniaco produce lesiones en las branquias y los
intestinos causando hemorragias y atacando el sistema
nervioso.
El PH influye de una manera importantísima en la
proporción relativa de amoniaco existente en el acuario.
Con un PH ácido o neutro no hay prácticamente amoniaco,
con PH básicos o alcalinos todo el amonio se transforma
espontáneamente en amoniaco. Al ser estas 500 veces más
tóxico todos los peces empiezan a boquear
inmediatamente. Los cambios de PH son fácilmente
provocados por el cambio de agua. Es por esto que es muy
importante mantener un PH estable con una alcalinidad de
8.3.
Es importante señalar que las bacterias que degradan los
restos orgánicos y las que llevan a cabo la
nitrificación son completamente distintas y las
desnitrificantes tienen necesidades diferentes; para las
primeras es fundamental la materia orgánica y para las
segundas ésta constituye un veneno; todas requieren
oxígeno pero las primeras son mucho más capaces de
absorberlo que las nitrificantes, por lo que si la
concentración de oxígeno es baja las Nitrosomonas y,
sobretodo, las Nitrobacter no pueden sobrevivir. En
cambio las desnitrificantes mueren rápidamente en
presencia de oxígeno
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Conceptos
Básicos
Durante las primeras semanas de haber realizado la
Instalación de nuestro acuario, dentro de él se inicia
el ciclo del nitrógeno.
El nitrógeno se puede encontrar formando varias
combinaciones químicas, además de como constituyente de
moléculas orgánicas. Las que aquí nos interesan son: el
amoniaco (NH3), el amonio (NH4, forma iónica de carácter
básico), el nitrito (NO2) y el nitrato (NO3, forma
iónica de carácter ácido).
Estas combinaciones se encuentran disueltas en el agua
de los acuarios; pueden ser empleadas por las plantas, a
excepción del nitrito, para la síntesis de sus
proteínas.
Todas estas formas se pueden ínterconvertir, el amonio y
el amoniaco lo pueden hacer espontáneamente; en los
restantes casos se requiere la acción de organismos.
Todos estos compuestos son tóxicos en mayor o menor
medida.
-
El amonio tiene una baja toxicidad,
semejante a la del nitrato.
-
El amoniaco produce lesiones en las
branquias y el intestino, causando hemorragias y
atacando al sistema nervioso.
-
El nitrito se une a los pigmentos
respiratorios: el pez muere por asfixia. Niveles
bajos de nitritos producen la muerte al cabo de unos
días pero con unos síntomas confusos y difíciles de
interpretar.
El pH influye de una manera importantísima en la
proporción relativa de amoniaco/amonio existente en el
acuario. Con un pH ácido o neutro no hay prácticamente
amoniaco, con pH básicos o alcalinos todo el amonio se
transforma espontáneamente en amoniaco. Al ser este 500
veces mas tóxico todos los peces empiezan a boquear
inmediatamente. Los cambios de PH son fácilmente
provocados por el cambio de agua. Es por esto que es muy
importante mantener un PH estable con una alcalinidad de
8.3.
La mineralización, nitrificación y desnitrificación
La mineralización es la transformación de la materia
orgánica (proteína, azúcares, etc.) en compuestos
sencillos como el amoniaco, anhídrido carbónico,
fosfato, etc. Este proceso es realizado por las
bacterias mineralizantes. Estas bacterias son capaces de
degradar la materia orgánica en un medio oxigenado. Como
desechos producen principalmente CO2 y el nitrógeno en
forma de amoniaco o amonio.
Existen dos géneros de bacterias nitrificantes,
Nitrosomonas y Nitrobacter.
Las bacterias nitrosoma transforman el amoniaco/amonio
en nitritos. Para su desarrollo esta bacteria necesita
CO2, oxígeno, amoniaco y elementos traza (sales
minerales). La materia orgánica es tóxica para las
Nitrosomas.
Los nitritos son transformados en nitratos mediante la
acción de las bacterias Nitrobacter. Estas bacterias
también necesitan CO2, oxígeno, nitritos y elementos
traza (sales minerales). El amoniaco bloquea su
metabolismo.
Finalmente el nitrato es consumido por las plantas y
transformado en compuestos orgánicos (los tejidos de las
plantas). También estan las bacterias denitrificantes,
que viven en ausencia de oxígeno, son capaces de
transformar el nitrato en nitrógeno gas, el cual lo
veremos en forma de pequeñas burbujas que escapan a la
atmósfera.
Es importante señalar que las bacterias que degradan los
restos orgánicos y las que llevan a cabo la
nitrificación son completamente distintas y las
desnitrificantes tienen necesidades diferentes; para las
primeras es fundamental la materia orgánica y para las
segundas ésta constituye un veneno; todas requieren
oxígeno pero las primeras son mucho más capaces de
absorberlo que las nitrificantes, por lo que si la
concentración de oxígeno es baja las Nitrosomonas y,
sobretodo, las Nitrobacter no pueden sobrevivir. En
cambio las desnitrificantes mueren rápidamente en
presencia de oxígeno.
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Los pasos
principales o etapas en el ciclo del nitrógeno son:
Fijación: Puede ser atmosférica,
realizada por la influencia de los rayos o descargas el
eléctricas que transforman el Núcleo atmosférico inerte
en formas del tipo de nitritos y/o nitratos. La fijación
también puede ser industrial, ya que a través del
proceso de Haber-Bosch el Nitrógeno de la atmósfera
puede transformarse en amoniaco. El ultimo tipo de
fijación es la biológica. En cuanto a esta etapa, los
organismos involucrados son sólo del reino monera
(carecen de núcleo celular), bacteria y actinomicetos.
Entre las bacteria pueden existir de naturaleza
simbiótica o de vida libre, aerobias y anaerobias. Para
las simbióticas aerobias tenemos el caso de las del
género Rhizobium, las cuales se asocian normalmente con
muchos tipos de leguminosas (haba, chícharo, fríjol,
etc.).
Amonificación: En esta etapa el nitrógeno
orgánico se convierte en amoniaco. Entre las bacterias
que participan en esta fase están: Bacillus, Clostridium,
Serratia, entre otras; así como los hongos Alternaría,
Aspergillus, Mucor, Penicillium, etcétera.
Nitrificación: Es la conversión del amoniaco en
nitritos y nitratos. En la conversión a nitritos
participan las bacterias nitritantes y en la segunda las
nitratantes. Las que participan en la primera etapa son
Nitrosomas, Nitrosococus y Nitrosospira; en la segunda
fase hallamos a las Nitrobacter.
Desnitrificación: Es la fase que reintegra el
nitrógeno a la atmósfera en forma de N2, gaseoso u
óxidos de nitrógeno. Un tipo de bacteria asociado es el
Thiobacillus desnitrificans.
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¿Como
funciona todo esto en un acuario?
A
partir del momento que se pone en funcionamiento, el
acuario empieza la fase de maduración. La fase
finalizará cuando el micro-ecosistema creado esté en un
equilibrio estable.
En la primera semana se produce la aparición de amonio
que irá desapareciendo a medida que la colonia de
bacterias del género Nitrosomonas transforman el
amoniaco en nitrito.
Posteriormente en la segunda-tercera semana, los
nitritos serán transformados a nitratos por efecto de
las bacterias del género Nitrobacter.
Debido a las bacterias Pseudomonas que se encuentran en
los poros más profundos de la roca viva o en la parte
mas baja de la cama de arena, los nitratos irán
desapareciendo para transformarse en nitrógeno gas hacia
la cuarta semana.
Todo acuario marino, con el tiempo va acumulando
nitratos, (resultado del proceso de oxidación de los
nitritos), debemos aplicar algún método para
disminuirlos o repercutirá poco a poco en la salud y
bienestar de nuestros peces e invertebrados pudiendo
estos llegar a morir.
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Causas por las
cuales se elevan los Nitratos
Sobrepoblación: Debemos tener un amplio conocimiento de
cuantos peces podemos meter en nuestro acuario y el
tamaño que estos alcanzarán.
Alimentación excesiva: No debemos de excedernos en la
alimentación de nuestros peces e invertebrados.
Falta de cambios parciales de agua: Es recomendable
realizarlos 1 vez al mes, retirando el 20% de agua de
nuestro acuario y substituyéndola por una mezcla nueva.
También se producirá un desarrollo de algas como las
diatomeas y las algas verdes filamentosas: Mucho se ha
escrito sobre el origen de estas algas, y sobre cual es
la causa que las hace crecer de forma desmesurada, se ha
llegado a la conclusión de que es la suma de varios
factores lo que da lugar a ese molesto tapiz de algas.
Elevada concentración de nutrientes: fosfatos y nitratos
principalmente, que alimentan las algas.
Iluminación inadecuada: Hay que combinar luz de 10000 ºK
y actínica, para obtener los mejores resultados con
nuestros corales y evitar las indeseables algas. Y cada
año renovar los tubos.
Es recomendable a partir de la cuarta o quinta semana
contar con un refugio de macroalgas para que compitan
con las algas filamentosas y así se evite su
proliferación, ya que como se ha investigado, uno de los
principales nutrientes de las algas, son los nitratos.
En este mismo momento se pueden introducir animales
herbívoros y detrivoros para que controlen la explosión
de algas. Son muy útiles caracoles herbívoros del género
Astrea, Turbo, Trochus, cangrejos ermitaños del género
Calcinus que se alimentan de algas y detritus, ofiuras y
peces herbívoros como Salaria fasciata, Zebrasoma sp,
Ctenochaetus sp.
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Bibliografía utilizada: Mini atlas de
peces de acuario marino por Dr. Burgess |
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