Datos sobre las bacterias nitrificantes
Uno de los aspectos más importantes y menos comprendidos del mantenimiento exitoso de un acuario es la filtración biológica y su función en el ciclo del nitrógeno. Tradicionalmente, los acuaristas novatos se desilusionan por las altas tasas de mortalidad de sus mascotas acuáticas que frecuentemente experimentan después de instalar un nuevo acuario. Estadísticamente, hasta el 60% de los peces vendidos para un acuario nuevo morirán en los primeros 30 días. Dos de cada tres nuevos acuaristas abandonan la afición durante el primer año.
Conocido como "Síndrome del Tanque Nuevo", estos peces están envenenados por altos niveles de amoníaco (NH3) que se produce por la mineralización bacteriana de los desechos del pescado, el exceso de comida y la descomposición de tejidos animales y vegetales. Los propios peces excretan el amoníaco adicional directamente al agua. Los efectos del envenenamiento por amoníaco en los peces están bien documentados. Estos efectos incluyen: daño extenso a los tejidos, especialmente las branquias y los riñones; desequilibrios fisiológicos; crecimiento deficiente; disminución de la resistencia a las enfermedades, y; muerte.
La intoxicación por nitritos inhibe la absorción de oxígeno por los glóbulos rojos. Conocida como enfermedad de la sangre marrón o metahemoglobinemia, la hemoglobina de los glóbulos rojos se convierte en metahemoglobina. Este problema es mucho más grave en los peces de agua dulce que en los organismos marinos. La presencia de iones cloruro (CL-) parece inhibir la acumulación de nitrito en el torrente sanguíneo.
El acuarista exitoso se da cuenta de la importancia de establecer el ciclo del nitrógeno rápidamente y con un estrés mínimo para los habitantes del acuario. La filtración de acuarios ha avanzado desde los antiguos filtros de caja llenos de carbón y lana de vidrio hasta los filtros de grava, luego los filtros de goteo y, más recientemente, los filtros de lecho fluidizado. Cada avance ha sido para mejorar la eficacia de la filtración biológica, que a su vez aumenta la eficiencia del ciclo del nitrógeno. La disponibilidad de sistemas de filtración avanzados de alta tecnología ha dado mayor importancia a la comprensión de la química acuática básica.
Las bacterias nitrificantes se clasifican como quimiolitotrofos obligados. Esto simplemente significa que deben utilizar sales inorgánicas como fuente de energía y, en general, no pueden utilizar materiales orgánicos. Deben oxidar amoníaco y nitritos para satisfacer sus necesidades energéticas y fijar dióxido de carbono (CO2) inorgánico para satisfacer sus necesidades de carbono. Son en gran medida inmóviles y deben colonizar una superficie (grava, arena, biomedios sintéticos, etc.) para un crecimiento óptimo. Secretan una matriz viscosa y pegajosa que utilizan para adherirse.
Las especies de Nitrosomonas y Nitrobacter son microbios gramnegativos, en su mayoría con forma de bastón, que miden entre 0,6 y 4,0 micrones de longitud. Son aerobios obligados y no pueden multiplicarse ni convertir amoníaco o nitritos en ausencia de oxígeno.
Las bacterias nitrificantes tienen largos tiempos de generación debido al bajo rendimiento energético de sus reacciones de oxidación. Dado que estas reacciones producen poca energía, han evolucionado hasta volverse extremadamente eficientes en la conversión de amoníaco y nitrito. Los estudios científicos han demostrado que la bacteria Nitrosomonas es tan eficiente que una sola célula puede convertir amoníaco a un ritmo que requeriría hasta un millón de heterótrofos para lograrlo. La mayor parte de su producción de energía (80%) se dedica a fijar CO2 mediante el ciclo de Calvin y queda poca energía para el crecimiento y la reproducción. Como consecuencia, tienen una tasa de reproducción muy lenta.
Las bacterias nitrificantes se reproducen por división binaria. En condiciones óptimas, Nitrosomonas puede duplicarse cada 7 horas y Nitrobacter cada 13 horas. De manera más realista, se duplicarán cada 15 a 20 horas. Este es un tiempo extremadamente largo considerando que las bacterias heterótrofas pueden duplicarse en tan solo 20 minutos. En el tiempo que tarda una sola célula de Nitrosomonas en duplicar su población, una sola bacteria E. Coli habría producido una población superior a los 35 billones de células.
Ninguna de las Nitrobacteraceae puede formar esporas. Tienen una citomembrana (pared celular) compleja que está rodeada por una matriz mucosa. Todas las especies tienen rangos de tolerancia limitados y son individualmente sensibles al pH, los niveles de oxígeno disuelto, la sal, la temperatura y los químicos inhibidores. A diferencia de las especies de bacterias heterótrofas, no pueden sobrevivir a ningún proceso de secado sin matar al organismo. En el agua, pueden sobrevivir períodos cortos de condiciones adversas utilizando materiales almacenados dentro de la célula. Cuando estos materiales se agotan, las bacterias mueren.
Datos biológicos
Hay varias especies de bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter y muchas cepas entre esas especies. La mayor parte de esta información se puede aplicar a especies de Nitrosomonas y Nitrobacter en general; sin embargo, cada cepa puede tener tolerancias específicas a factores ambientales y preferencias nutricionales que no comparten otras cepas muy estrechamente relacionadas. La información presentada aquí se aplica específicamente a las cepas de Nitrosomonas y Nitrobacter .
Temperatura
La temperatura para el crecimiento óptimo de bacterias nitrificantes está entre 77 y 86° F (25 y 30° C).
La tasa de crecimiento disminuye en un 50 % a 64 °F (18 °C).
La tasa de crecimiento disminuye en un 75 % a 46-50 °F.
No habrá actividad a 39° F (4° C)
Las bacterias nitrificantes morirán a 32° F (0° C).
Las bacterias nitrificantes morirán a 120° F (49° C)
Nitrobacter es menos tolerante a las bajas temperaturas que Nitrosomonas. En sistemas de agua fría, se debe tener cuidado de controlar la acumulación de nitritos.
pH
El rango de pH óptimo para Nitrosomonas es entre 7,8 y 8,0.
El rango de pH óptimo para Nitrobacter es entre 7,3 y 7,5
Nitrobacter crecerá más lentamente en los altos niveles de pH típicos de los acuarios marinos y preferidos por los cíclidos africanos del lago Rift. Pueden existir altas concentraciones iniciales de nitrito. A niveles de pH inferiores a 7,0, las Nitrosomonas crecerán más lentamente y pueden resultar evidentes aumentos de amoníaco. El crecimiento de Nitrosomonas se inhibe a un pH de 6,5. Toda la nitrificación se inhibe si el pH cae a 6,0 o menos. Se debe tener cuidado de controlar el amoníaco si el pH comienza a descender cerca de 6,5. A este pH, casi todo el amoníaco presente en el agua estará en el estado NH3+ ionizado, ligeramente tóxico.
Oxígeno disuelto
Existirán tasas máximas de nitrificación si los niveles de oxígeno disuelto (OD) superan el 80% de saturación. La nitrificación no ocurrirá si las concentraciones de OD caen a 2,0 mg/l (ppm) o menos. Nitrobacter se ve más afectado por el OD bajo que NITROSOMONAS.
Salinidad
Las bacterias nitrificantes de agua dulce crecerán en salinidades que oscilan entre 0 y 6 ppt (partes por mil) (gravedad específica entre 1,0000 y 1,0038).
Las bacterias nitrificantes del agua salada crecerán en salinidades que oscilan entre 6 y 44 ppt. (gravedad específica entre 1,0038-1,0329).
La adaptación a diferentes salinidades puede implicar un retraso de 1 a 3 días antes de que comience el crecimiento exponencial.
Micronutrientes
Todas las especies de bacterias nitrificantes requieren una cantidad de micronutrientes. La más importante de ellas es la necesidad de fósforo para la producción de ATP (trifosfato de adenosina). La conversión de ATP proporciona energía para las funciones celulares. Normalmente, el fósforo está disponible para las células en forma de fosfatos (PO4). Nitrobacter, especialmente, es incapaz de oxidar nitrito a nitrato en ausencia de fosfatos.
Normalmente, el agua potable contiene suficientes fosfatos. Durante determinadas épocas del año, la cantidad de fosfatos puede ser muy baja. Puede ocurrir un fenómeno conocido como "Bloqueo de Fosfato". Si todos los parámetros descritos anteriormente están dentro de los rangos óptimos para las bacterias y los niveles de nitrito continúan aumentando sin producción de nitrato, entonces es posible que se esté produciendo un bloqueo de fosfato. En los últimos años, con la llegada de las mezclas de sal marina sintética sin fosfatos, este problema se ha vuelto frecuente entre los acuaristas marinos al instalar un nuevo tanque.
Afortunadamente, el bloqueo de fosfato es fácil de remediar. Es necesario añadir una fuente de fosfato al acuario. Se recomienda el ácido fosfórico por ser el más sencillo de usar y dosificar; sin embargo, se puede sustituir por fosfato monosódico o fosfato disódico. Cuando utilice una mezcla de ácido fosfórico al 31%, aplique una sola vez 1 gota por cada 4 galones de agua para activar Nitrobacter. Esta pequeña dosis de ácido fosfórico no afectará el pH ni la alcalinidad de los acuarios marinos.
Los niveles mínimos de otros micronutrientes esenciales no suelen ser un problema, ya que están disponibles en nuestros suministros de agua potable. La creciente popularidad de los filtros de agua de alta tecnología para desionizar, destilar y ósmosis inversa (hiperfiltración) producen agua despojada de estos nutrientes. Si bien estos filtros son generalmente excelentes para producir agua de alta pureza, esta agua también inhibirá las bacterias nitrificantes. El acuarista serio debe reponer las sales básicas necesarias para la supervivencia de los habitantes del acuario. Sin embargo, estas sales suelen carecer de estos micronutrientes críticos.
Alimento
Todas las especies de Nitrosomonas utilizan amoníaco (NH3) como fuente de energía durante su conversión a nitrito (NO2). El amoníaco primero se convierte (hidroliza) en un compuesto de amina (NH2) y luego se oxida a nitrito. Este proceso de conversión permite a Nitrosomonas utilizar algunos compuestos de amina simples, como los formados por la conversión de amoníaco mediante eliminadores químicos de amoníaco.
Nitrosomonas es capaz de utilizar la urea como fuente de energía.
Todas las especies de Nitrobacter utilizan nitritos como fuente de energía para oxidarlos a nitrato (NO3).
Color y olor
Las células de las bacterias nitrificantes son de color opaco a marrón. Lo que ves son en realidad grupos de bacterias unidas por su propia matriz viscosa.
La mayoría de las soluciones de bacterias nitrificantes tienen un olor "terroso".
Precaución: las soluciones que contienen líquidos de color marrón oscuro o negro y/o productos con olor a azufre o huevos podridos pueden contener bacterias en mal estado o incluso contaminadas. Si sospecha que el producto está echado a perder o contaminado, no lo aplique en un sistema acuático cerrado.
Luz
Las bacterias nitrificantes son fotosensibles, especialmente a la luz azul y ultravioleta. Una vez colonizada una superficie, esta luz no supone ningún problema. Durante los primeros 3 o 4 días muchas de las células pueden quedar suspendidas en la columna de agua. Las bombillas especializadas en acuarios de arrecife que emiten luz ultravioleta o casi ultravioleta deben permanecer apagadas durante este tiempo. La iluminación regular del acuario no tiene ningún efecto negativo apreciable.
Cloro y cloraminas
Antes de agregar bacterias o peces a cualquier acuario o sistema, se debe neutralizar completamente todo el cloro. El cloro residual o las cloraminas matarán todas las bacterias nitrificantes y los peces.
La mayoría de las ciudades estadounidenses ahora tratan su agua potable con cloraminas. Las cloraminas son más estables que el cloro. Es recomendable realizar la prueba de cloro con un kit de prueba económico. Si no está seguro de si su agua ha sido tratada con cloramina, realice una prueba de amoníaco después de neutralizar el cloro. También puede llamar a su instalación local de tratamiento de agua.
El tipo de cloraminas formadas depende del pH. La mayor parte existe como monocloramina (NH2Cl) o dicloramina (NHCl2). Se elaboran añadiendo amoníaco al agua clorada. Los productos químicos comerciales reductores de cloro, como el tiosulfato de sodio (Na2S2O2), rompen el enlace cloro:amoníaco. El cloro (Cl) se reduce al ion cloruro (Cl-) inofensivo. Dado que la dicloramina tiene dos moléculas de cloro, se recomienda una dosis doble de un eliminador de cloro, como el tiosulfato de sodio.
Cada molécula de cloramina que se reduce producirá una molécula de amoníaco. Si la concentración de cloramina es de 2 ppm, entonces su acuario o sistema comenzará con 2 ppm de amoníaco. El removedor de cloro reducirá hasta 2 ppm de cloro en las dosis recomendadas. Durante los meses más cálidos, los niveles de cloro pueden superar las 2 ppm. Se necesitaría una dosis doble para eliminar eficazmente el exceso de cloro.
Agregar bacterias
Una vez que todo el cloro se haya neutralizado de forma segura, se deben agregar bacterias nitrificantes para eliminar el amoníaco del acuario. Dependiendo del pH del acuario, pueden ser recomendables 3-4 días antes de agregar los peces para minimizar el estrés. Si el suministro de agua no contiene cloraminas y no hay amoniaco, se deben añadir bacterias nitrificantes al mismo tiempo que el pescado.
Las especies de bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter pertenecen a la familia NITROBACTERACEAE , los verdaderos nitrificantes. Generalmente se aceptan cinco géneros como oxidantes de amoníaco y cuatro géneros como oxidantes de nitrito. De estos, los más importantes son Nitrosomonas (oxidantes de amoníaco) y Nitrobacter (oxidantes de nitritos). Las especies marinas son diferentes de aquellas que prefieren el agua dulce y, sin embargo, están muy relacionadas. Cada especie tiene un rango óptimo limitado para sobrevivir. Son el grupo de bacterias nitrificantes más eficiente e importante y su distribución es ubicua (en todo el mundo).
Se debe tener cuidado al investigar empresas que proporcionen cepas verdaderas de bacterias nitrificantes. A menudo, las "bacterias" que se encuentran en el mercado no son verdaderas bacterias nitrificantes autótrofas, sino bacterias heterótrofas consumidoras de lodos (orgánicos). Las bacterias heterótrofas no son bacterias nitrificantes y el uso de bacterias heterótrofas proporcionará poco o ningún beneficio al establecer un filtro biológico que consuma amoníaco y nitrito sano o "cíclico".
Lista de productos que afirman contener verdaderas bacterias nitrificantes:
Colonia
Suplemento para acuarios marinos con bacterias nitrificantes de grado profesional ( colonia ) Colony Suplemento para acuarios de agua dulce con bacterias nitrificantes de grado profesional ( colonia ) ATM (Fabricación de tanques de acrílico) , Las Vegas, NV 89118 ATM (Fabricación de tanques de acrílico) Reino Unido , Norwich NR10 3SS - Aplicación profesional
ProLine
Bacterias nitrificantes de agua dulce ( ProLine ) Bacterias nitrificantes ProLine de agua salada ( ProLine ) Pentair Aquatic Eco-Systems, Inc. , Apopka, FL 32703
Soluciones Acuáticas
Bacterias nitrificantes, agua dulce ( soluciones acuáticas ) Soluciones acuáticas Bacterias nitrificantes, agua salada ( soluciones acuáticas ) Aquatic Solutions, LLC , Des Moines, Iowa 50310
Dr. Tim
Una y única bacteria nitrificante para acuarios de agua dulce (una y única ) Una y única bacteria nitrificante viva para acuarios de arrecife, nano y caballitos de mar (una y única ) DrTim's Aquatics, LLC , Moorpark, CA 93021
Fritz Zyme #7
TurboStart (agua dulce) Fritz Zyme #9 - TurboStart (agua salada) Fritz Industries - Fritz Pet Products, Dallas, TX 75149
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