Bakterie w akwarium

Bakterie w akwarium

Niewidzialne i niedoceniane mikroorganizmy, które jako pierwsze pojawiły się na ziemi około 3,5 miliarda lat temu.
Bakterie można podzielić na wiele sposobów a najważniejszy podział to na te pożyteczne oraz chorobotwórcze.
W każdym środowisku występują niezliczone ilości gatunków bakterii, ale dla naszych potrzeb omówione zostaną tylko nieliczne gatunki tak zwanych pożytecznych bakterii środowiska wodnego.
Najczęściej rola bakterii jest niedoceniana i nikt nie przykłada większej wagi, aby środowisko, jakim jest akwarium było również przyjazne dla tych niewidzialnych organizmów.
Tymczasem bakterie wykonują za nas ogromną pracę dbając o czystość wody, podłoża, usuwając obumarłe inne organizmy, resztki roślin, szczątki padłych ryb i ich odchody.
Przerabiają dziennie niezliczone ilości soli mineralnych oraz materii organicznej na makro i mikro elementy w formach przyswajalnych dla roślin.
Zamykają koło obiegu materii stwarzając swoistą równowagę biologiczną naszego skrawka podwodnego ogrodu.
Najważniejsze dla akwarystyki bakterie dzieli się na samożywne tak zwane autotrofy oraz cudzożywne nazywane heterotrofami. Wśród obu grup występują bakterie tlenowe odżywiające się przy udziale tlenu oraz beztlenowce zdolne do życia w środowisku pozbawionym tlenu.

Autotrofy do odżywiania wykorzystują związki nieorganiczne to znaczy sole mineralne, dwutlenek węgla oraz wodę, z których syntetyzują związki organiczne do budowy swojego ciała – proces ten nazywany jest chemosyntezą. Produktem ubocznym niektórych gatunków autotrofów są przetworzone sole mineralne z form nieprzyswajalnych dla roślin na formy przyswajalne oraz tlen, dwutlenek węgla lub cząsteczki wody.
Atotrofami są wszystkie fotosyntezujące rośliny.

Heterotrofy odżywiają się materią organiczną pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego i przed wbudowaniem jej w swoje ciało przetwarzają ją.
Heterotrofami są zwierzęta, grzyby, śluzowce oraz niektóre pasożytnicze gatunki roślin.

Bakterie mogą unosić się swobodnie w wodzie, ale większość prowadzi osiadły tryb życia gromadząc się wokół szczątków organicznych, na przedmiotach, podłożu, roślinach oraz na rybach. Posiadają zdolność poruszania się dzięki wiciom lub śluzowi, zwykle gromadzą się w kolonie o znacznej liczebności. W zależności od warunków środowiskowych mogą rozmnażać się w postępie geometrycznym, jedna komórka może wydać wciągu godziny nawet kilka pokoleń nowych osobników.
W wodach miękkich zwykle spotyka się znacznie mniej bakterii niż w twardych a różnice sięgają od kilu osobników na 1cm3 do kilkusettysięcy na 1cm3.
Bakterie mogą żyć w koloniach tego samego gatunku lub też występować w tak zwanych skupiskach synergicznych, które gromadzą różne gatunki rozkładające związki organiczne a substratem do życia jednego gatunku bakterii są produkty przemiany materii drugiego.
Bakterie mogą również pożerać się nawzajem lub wytwarzać antybiotyki zwalczające inne gatunki – zjawisko to nazywane jest antybiozą.

Jeżeli rozpatrujemy oddziaływanie bakterii na rośliny to istnieją przypadki pasożytnictwa na roślinach powodując choroby natomiast bez procesów mineralizacji materii organicznej życie roślin nie byłoby możliwe. Związki bakterii ze światem zwierząt i roślin są, więc bardzo skomplikowane i nie sposób opisać wszystkich powiązań natomiast chciałbym przedstawić jedynie wybrane zagadnienia dotyczące mineralizacji materii organicznej.

Przedstawione równania chemiczne nie odzwierciedlają w pełni przebiegu całego procesu przemian materii są jedynie zapisem stanu początkowego oraz końcowego, ponieważ w świecie „materii ożywionej” w reakcjach biochemicznych uczestniczą enzymy-biokatalizatory produkowane przez żywe organizmy a ponadto równania należałoby uzupełnić w uczestniczące w reakcjach jony wodoru, cząsteczki tlenu O2, oraz jony hydroniowe H3O.

Bakterie azotowe
Procesy obiegu azotu oraz reakcje przeprowadzane przez bakterie azotowe zostały opisane w rozdziale „azot w akwarium” a więc ten temat zostanie pominięty.

Bakterie wodorowe
Chemosyntezujące bakterie pobierające energię z utleniania wodoru będącego produktem fotosyntezy oraz ubocznym produktem niektórych heterotrofów jak również bakterii węglowych.
Hydrogenomonas sp. utleniają jony wodoru H+ w/g reakcji
2H2+ + O2  2H2O

Bakterie węglowe
Przy udziale bakterii azotowych uczestniczą w procesach mineralizacji białek następnie aminokwasów i węglowodanów – są to kolejne etapy rozkładu związków organicznych.
Po rozkładzie białek bakterie węglowe mineralizują węglowodany do postaci węgla w formę CO2 lub tez w procesach beztlenowych w metan CH4.
utlenianie węglowodanów
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O [ C6H12O6 jest cząsteczką D-glukozy ]

produkowanie metanu w procesie beztlenowym przez Methanobacterium
4H2 + CO2  CH4 + 2H2O
poprzez inne gatunki bakterii metan może być utleniany lub przekształcany w kation amonowy NH4+

Obieg węgla w przyrodzie a zwłaszcza w środowisku wodnym jest jednak bardziej skomplikowany, ponieważ węgiel występujący w wodzie jest związany w CO2 lub jony wodorowęglanowe HCO3- i w zależności od odczynu środowiska oraz procesu fotosyntezy może ulegać różnym reakcjom chemicznym
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- 2 H+ + CO reakcja przebiega w obu kierunkach i wiąże się ze zmianami pH
CO2 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O – CO2 jako kwas zneutralizowany przez wodorotlenek

Bakterie żelaziste
Chemosyntezujące bakterie Thiobacillus ferrooxydans przeprowadzają reakcje utleniania żelaza 4 Fe2+ + 4 H+ + O2 4 Fe3+ + H2O
Inne bakterie żelaziste przeprowadzają proces odwrotny to znaczy redukcję do Fe2+.
Bakterie siarkowe
Podczas rozkładu białek uwalniane są dość znaczne ilości siarki w tym również w formie siarkowodoru. Chemosyntezujące bakterie Thiobacillus sp. utleniają siarkowodór do anionu siarczanowego dwuetapowo
H2S + O2 S + H2O
S + H2O + 1 O2 2H+ + SO
Bakterie siarkowe tzw. purpurowe w procesie fotosyntezy innym niż u roślin rozkładają siarkowodór nieco inaczej
CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2 S ; reakcja może przebiegać inaczej :
2CO2 + H2S + 4H2O 2(CH2O) + H2SO4 + H2O [ CH2O jest uproszczonym zapisem cząsteczki cukru prostego CnH2nOn np. glukoza C6H12O6 jeśli podzielimy to przez 6 to otrzymamy zapis CH2O ]
Bakterie siarkowe tzw. zielone Chlorobacteriaceae w procesie fotosyntezy utleniają siarkę cząsteczkową S2 i w procesie uwodnienia powstaje kwas siarkowy
3CO2 + S2 + 5 H2O 3(CH2O) + 2 H2SO4
Procesem odwrotnym do utleniania siarkowodoru jest redukcja jonu siarczanowego SO
przeprowadzana przez bakterie Desulfuricans
C6H12O6 + 3 SO 6 HCO + 3 H2S

Inne bakterie
Sinice – glony zaliczane obecnie do bakterii – cyjanobakterie odżywiają się związkami węgla i azotu C=N=C niszcząc rośliny, inne bakterie oraz większość żywych organizmów wodnych.
Posiadają zdolność fotosyntezy oraz chemosyntezy, dlatego też przez naukowców uznawane są jako organizmy doskonałe.

W procesach mineralizacji materii organicznej i oczyszczania akwarium bierze udział niezliczona i nie do końca poznana ilość bakterii. Niemal wszystkie związki organiczne i mineralne ulegają przemianom spowodowanym przez bakterie – tam gdzie jest pokarm tam też można spotkać ich konsumentów. Bardzo ważnymi w akwarium bakteriami są również bakterie fosforowe przerabiające materię organiczną, których końcowym produktem są jony fosforu w formach przyswajalnych dla roślin – PO , PO .

Bez bakterii funkcjonowanie akwarium byłoby niemożliwe i dlatego też oprócz dbałości o ryby i rośliny warto pamiętać o bakteriach.
Nadużywanie środków bakteriobójczych i stosowanie ich bez wyraźnej potrzeby niszczy florę bakteryjną a na jej odbudowę potrzeba trochę czasu, czasami cennego, ponieważ w miejscu zniszczonych pożytecznych bakterii natychmiast pojawiają się nowe populacje niekoniecznie przydatne w procesach samooczyszczania akwarium.
Podczas prac pielęgnacyjnych a zwłaszcza myciu filtrów nie należy używać środków bakteriobójczych, temperatura wody do mycia filtrów nie powinna przekraczać 40oC .

Nie bójmy się bakterii, nie stosujmy lamp UV bez wyraźnej konieczności, postarajmy się zapewnić odpowiednie warunki dla życia ryb i roślin a bakterie przyjdą nam z pomocą.