Ciclo Azoto e carico Biologico in Acquario

Carico Biologico in Acquario
Con carico biologico si intende la misura dello sforzo a cui gli abitanti di un acquario sottopongono il suo ecosistema per accoglierli. Vasche con un carico biologico elevato sono acquari con un equilibrio complicato da raggiungere che può essere facilmente alterato.

Calcolare la capacità biologica di un acquario, un acquario può ospitare solo un determinato numero massimo di pesci.

Tra i fattori da tenere in considerazione per determinarlo c'è la disponibilità di ossigeno nell'acqua e la velocità con cui il filtro è in grado di trattare i materiali di scarto. Gli acquariofili hanno elaborato un certo numero di regole empiriche per riuscire a fare una stima accettabile del numero di pesci che possono essere inseriti in un determinato acquario; gli esempi che seguono si riferiscono al caso di piccoli pesci d'acqua dolce, in quanto gli animali di dimensioni maggiori e la maggior parte di quelli d'acqua marina richiedono una disponibilità di spazio maggiore.

Un acquario può quindi contenere

3 cm di lunghezza di pesce ogni 4 litri d'acqua (ad esempio un pesce di 6 cm avrà bisogno di 8 litri d'acqua).
1 cm di lunghezza di pesce ogni 30 cm di superficie della vasca.

Gli acquariofili esperti mettono comunque in guardia nei confronti di un'applicazione troppo stretta di queste regole, perché non considerano altri importanti fattori, come il tasso di crescita dei pesci, il loro livello di attività, la loro territorialità, il loro comportamento sociale e così via[9]. In un certo senso, comunque, il metodo migliore per determinare la capacità dell'acquario è procedere ad aggiungere i pesci con calma, controllando ogni volta la qualità dell'acqua, procedendo essenzialmente per tentativi correggendo gli errori. Fattori che influiscono sulla capacità biologica Anche se il metodo convenzionale di calcolo della capacità di sopportazione di carico biologico da parte di una vasca si basa semplicemente sul rapporto tra la sua capacità e la lunghezza dei pesci, esistono altre variabili da tenere in considerazione. Una di questa è la differenza tra pesce e pesce. I pesci di minori dimensioni consumano più ossigeno per grammo di peso corporeo rispetto ai pesci più grandi. Gli Anabantidi, avendo la capacità di respirare ossigeno direttamente dall'atmosfera, richiedono una superficie della vasca maggiore, inoltre alcuni di questi pesci sono territoriali e non apprezzano l'affollamento. I barbi, per fare un altro esempio, pesci molto vivaci e attivi, a parità di dimensioni hanno bisogno di più spazio rispetto ai più tranquilli Tetra. Lo scambio di ossigeno tra aria e acqua sulla superficie è molto importante e di conseguenza lo è la superficie dell'acquario. Alcuni acquariofili arrivano a sostenere che un acquario profondo e con un maggior volume d'acqua non può contenere più pesci di quanti ne tenga uno meno profondo ma con la stessa superficie. La capacità può essere incrementata dal movimento della superficie e dalla circolazione dell'acqua, oltre che con un'aerazione artificiale, che non solo può migliorare lo scambio dell'ossigeno ma facilita anche la decomposizione dei materiali di scarto. Anche la presenza di materiali di scarto rappresenta una delle variabili in gioco. La decomposizione è un processo che consuma ossigeno, quindi quanto più materiale che va in decomposizione c'è minore è la quantità di ossigeno a disposizione. L'ossigeno si scioglie meno facilmente con l'aumentare della temperatura; si tratta per l'acquariofilo di una lama a doppio taglio, perché l'innalzarsi della temperatura rende più attivi i pesci che a loro volta quindi consumano più ossigeno. Lo stress del sistema dovuto ai cambiamenti di temperatura è un problema maggiore negli acquari di acqua temperata, in quanto la temperatura può alzarsi improvvisamente nelle giornate più calde. Di fondamentale importanza però è il filtro. Un buon filtro di moderna concezione dovrebbe essere in grado di eliminare virtualmente tutte le sostanze inquinanti disciolte nell'acqua e tutto il particellato organico sospeso. Questo risultato viene realizzato mediante cinque azioni fondamentali: filtraggio meccanico (particellato in sospensione), biologico aerobico (nitrificazione ed eliminazione di ammoniaca e nitriti), filtraggio biologico anaerobico (eliminazione nitriti, fosfati ed altri inquinanti ossidati), adsorbente mediante carboni o zeoliti (eliminazione coloranti e varie sostanze organiche anche aromatiche), chimica mediante resine (eliminazione selettiva di soluti polari). Utilizzando un filtro di elevate performance si riesce a ridurre la necessità di cambi d'acqua garantendo nel contempo condizioni ideali e stabili di vita a fauna e flora ospitata (Zupo, 2011).

Il ciclo dell'azoto in Acquario

Il ciclo dell'azoto
La corretta gestione dei rifiuti organici prodotti dagli abitanti della vasca è una delle preoccupazioni principali dell'acquariofilo.
Pesci, invertebrati, funghi ed alcuni batteri, producono scarti azotati sotto forma di ammoniaca (che in acqua acida si trasforma in ammonio) e che devono quindi essere riciclati grazie al ciclo dell'azoto.
L'ammoniaca viene prodotta anche dalla decomposizione di piante e di scarti di origine animale, come le feci e altro. Se raggiungono elevate concentrazioni i rifiuti azotati diventano tossici per i pesci e gli altri abitanti dell'acquario.
Il processo
Una vasca ben equilibrata contiene i microorganismi capaci di metabolizzare gli scarti degli altri abitanti dell'acquario.
Questi rifiuti negli acquari vengono metabolizzati da un tipo di batteri, conosciuti come nitrificatori, del genere Nitrosomonas. I batteri nitrificatori catturano l'ammoniaca dall'acqua e la metabolizzano producendo nitriti.

Anche i nitriti in elevate concentrazioni risultano però altamente tossici per i pesci. Un altro genere di batteri, i Nitrospira, trasformano i nitriti in nitrati, una sostanza meno pericolosa per gli abitanti dell'acquario. In passato si credeva che questo ruolo fosse svolto dai batteri Nitrobacter, che continuano ad essere in commercio sotto forma di kit di partenza per avviare il ciclo dell'azoto in acquario. Anche se però teoricamente i Nitrobacter potrebbero occupare la stessa nicchia biologica dei Nitrospira, recentemente si è scoperto che in acquari ben avviati non sono presenti in quantità significative, mentre sono abbondanti i Nitrospira. Oltre ai batteri anche le piante acquatiche eliminano rifiuti azotati metabolizzando ammoniaca e nitrati, rimuovendoli dall'acqua e impiegandoli per aumentare la propria biomassa. Tuttavia l'eliminazione è solo temporanea in quanto le piante restituiscono l'azoto all'acqua quando le foglie vecchie muoiono e si decompongono.

Il mantenimento del ciclo dell'azoto
Anche se per semplicità gli appassionati chiamano il processo in precedenza descritto ciclo dell'azoto, in realtà questo è solo una parte del vero ciclo: l'azoto viene infatti aggiunto al sistema dall'esterno (solitamente tramite il cibo che viene fornito agli abitanti della vasca) e i nitrati si accumulano nell'acqua alla fine del processo o vanno a far parte della biomassa delle piante. Questo accumulo di nitrati negli acquari domestici richiede che l'acquariofilo sostituisca l'acqua quando è troppo ricca di nitrati oppure rimuova parte delle piante che se ne sono servite. Gli acquari domestici, in condizioni normali, spesso non hanno una popolazione di batteri sufficiente a trattare tutto l'azoto prodotto dai rifiuti dei loro abitanti. la soluzione del problema è spesso affidata a due sistemi di filtraggio: i filtri a carbone attivo assorbono dall'acqua i composti dell'azoto e altre tossine, mentre i filtri biologici ospitano dei materiali appositamente progettati per favorire l'insediamento degli utili batteri. Il carbone attivo e gli altri materiali, come resine che assorbono ammoniaca, smette di funzionare quando le sue porosità sono piene e deve essere quindi sostituito con regolarità. Gli acquari di nuovo allestimento spesso presentano problemi legati al ciclo dell'azoto, dovuti alla scarsità di batteri presenti, noti con il nomignolo di "Sindrome della vasca nuova". Di conseguenza, le nuove vasche devono essere lasciate per un certo periodo a "maturare" prima di immettervi i pesci. Esistono fondamentalmente tre tipi di approccio da parte degli acquariofili per questo problema: il ciclo senza pesci, il ciclo silenzioso e la crescita lenta. Nel ciclo senza pesci non vengono immessi pesci nella vasca, mentre invece si aggiungono piccoli quantitativi di ammoniaca alla vasca per nutrire i batteri che si vuole far insediare. Durante il processo si monitorano le concentrazioni di ammoniaca, nitriti e nitrati per controllare i progressi fatti fino al raggiungimento della situazione desiderata. Il ciclo silenzioso consiste essenzialmente nel popolare la vasca di piante a crescita rapida, contando su di loro per assorbire l'azoto finché la popolazione batterica si sviluppa. La crescita lenta, che è il metodo più usato, consiste nello scaglionare l'immissione di pesci della vasca in un periodo di 6 - 8 settimane, concedendo così alle colonie di batteri il tempo di crescere e stabilizzarsi prima di iniziare a riciclare le deiezioni dei pesci. La maggiore concentrazione batterica in un acquario si trova all'interno del filtro; un filtraggio efficiente è essenziale per il funzionamento della vasca. Talvolta una pulizia del filtro troppo invasiva può disturbare seriamente l'equilibrio biologico di un acquario. La soluzione migliore per eliminare l'eccesso di materiale organico è quindi sciacquare gli elementi meccanici del filtro in una bacinella servendosi dell'acqua dell'acquario, preservando in questo modo la popolazione batterica. Un'altra soluzione può essere quella di pulire solo metà del materiale alla volta.