Filtrace v mořské akvaristice – 3. díl, koloběh dusíku

V této části seriálu se budeme věnovat biologické filtraci. Je to velmi důležitá součást celého filtračního systému a bez její správné funkce se v mořském (ani jiném) akváriu neobejdeme. Než se však pustíme do biologické filtrace jako takové, je nutné rozumět procesům, které jsou jejím pohonem. Z toho důvodu se v dnešním článku podíváme blíže na proces koloběhu dusíku. Jistě jste se již setkali s pojmy nitrifikace a denitrifikace a právě na ně se dnes zaměříme.

Na obrázku výše vidíte celý proces koloběhu dusíku v akváriu. Jedná se o vcelku známé schéma, ale i tak si ho rozebereme tak trochu na součástky. Držte si klobouky.

Co je nitrifikace a denitrifikace a proč jsou důležité

Představte si korálové útesy, třeba v Karibiku. Exploze života. Nepřeberné množství ryb, korýšů, korálnatců a řas. Jedni slouží druhým jako potrava a když se jí, tak se… ano… vylučuje. Na naší modré planetě to tak funguje. Co nežije, kazí se a rozkládá v nekonečném kolotoči. 

V naší nádrži – ať již má litrů, kolik chce – od chvíle napuštění vodou a přidání kamenů a substrátu začínají hnilobné procesy, které mají za následek uvolnění látky zvané amoniak – NH₃… možná jej znáte i pod názvem čpavek. Amoniak je dusíkatý plyn, který je velmi, ale velmi toxický. Nic příjemného. Ani pro nás, ani pro vodní organismy. Pokud bychom jej v našem akváriu měli, všechno umře. A teď se držte – my ho tam máme.

Pokaždé, když váš bodlok plave na záchod (můj má své oblíbené místo v levém rohu), dokonce i když ten samý bodlok dýchá (skrze žábry se uvolňuje NH3, který se tvoří v játrech), tak se skrze následné procesy uvolní NH₃ do vody (ve vodním prostředí zreaguje na NH₄, ale to teď neřešte, pro potřeby tohoto článku budeme používat NH₃ a NH₄ zaměnitelně).

A co teď?

Nyní se dostává ke slovu proces zvaný nitrifikace, který s vámi bude už po celý váš akvaristický život – můžete si myslet, že nenitrifikujete, ale nitrifikujete (každý cimrmanolog pochopí). Protože pokud ne, máte problém.

Obrázek přehledně ukazuje, o co tu vlastně jde. Celému tomuto procesu můžete poděkovat za to, že každý týden nevyléváte celé akvárium do odpadu. Pojďme si ho trochu rozebrat.

Vrátíme se zpět ke korálovému útesu v Karibiku. Kromě života, který vidíme a který stál za rozhodnutím zaplatit nehoráznou sumu za dovolenou, jsou ve vodě pidi midi bakterie, které jsou úplně všude a nazýváme je nitrifikační bakterie. Trochu ve vodě a hooodně na útesu a na každém zrníčku písku. Těchto bakterií je více druhů a dělají přesně to, co vidíte na obrázku.

Bakterie oxidující NH3 jej nejdříve přemění na NO2. Jiné bakterie následně přemění NO2 na již vcelku neškodný NO3. Tyto dusičnany se následně z nádrže dostanou buď výměnou vody, nebo jej spotřebují řasy a koráli… a nebo pomůže další proces zvaný denitrifikace.

Denitrifikace jako poslední štace

Nitrifikační proces popsaný výše nám odstranil z nádrže nebezpečné dusíkaté látky a přetvořil je na NO3, který je v limitním množství žádoucí, ale nesmí jej být zase moc. Nadbytek dusičnanů může vést k zastavení růstu nebo i odumírání korálů. S nadměrným množstvím NO3 se vypořádáváme buď pravidelnými výměnami vody, nebo nám v něm pomáhá další proces a další druhy bakterií – tentokrát denitrifikační.

DeNitrifikace je proces, kdy denitrifikační bakterie přemění NO3 na plynný dusík N2, který z nádrže vyprchá v rámci výměny plynů. Koloběh dusíku se tedy uzavře a my zase můžeme krmit ryby a koráli.

Dosáhnout procesu denitrifikace však není tak jednoduché jako u nitrifikace. Důvodem je, že denitrifikační bakterie prosperují pouze v anaerobním prostředí – tedy v prostředí bez kyslíku. Toho lze dosáhnout speciální filtrační technikou zvanou DSB, o které si povíme příště.

Je také rozšířený pohled, že denitrifikace probíhá i hluboko uvnitř korálových kamenů, kam se nedostane kyslík. Je na něm postavený i produkt DeNitrate od Seachemu. O efektivitě denitrifikace uvnitř kamenů v akvarijním prostředí se však stále vedou vědecké spory.

Celý proces koloběhu dusíku

Po doplnění denitrifikace by tedy celý proces koloběhu dusíku vypadal takto:

Na závěr

Pokud jste přemýšleli nad tím, proč je nutný správný záběh mořského akvária, potom věřte, že celé, o co tu běží, je kvalitně rozběhnout proces nitrifikace, který nám zaručí funkční a obyvatelnou nádrž. Jsou známy úspěšné pokusy, kdy akvárium, které mělo plně funkční nitrifikaci a denitrifikaci (pomocí DSB) fungovalo dlouhou dobu bez jakýchkoliv dalších filtrů a bez výměn vody. Neříkám, že to jako začátečníci máte zkoušet doma, ale ukazuje to efektivitu, kterou biologická filtrace nabízí.

Na závěr zmíním, že nitrifikace a denitrifikace nejsou jediným procesem, který zpracovává dusík. Dusíkaté látky, podobně jako fosforečnany jsou důležitým zdrojem energie také pro korálnatce, řasy, sinice a potřebují je i vodní živočichové. Na jejich redukci má vliv i výkon odpěňovače a samozřejmě pravidelné výměny vody. Je to komplexní téma, které si zaslouží samostatný článek, a tedy pro zachování přehlednosti se mu již v rámci základního představení filtračních metod věnovat již hlouběji nebudeme. 

Příště se tedy podíváme na materiály vhodné pro biologickou filtraci a také na to, jak jí můžeme pomoci, aby fungovala efektivně. Do té doby budu rád za každý komentář, korekci či kritiku a nezapomeňte sledovat nové články na facebooku, ať vám nic neuteče.