Lebontási folyamatok édesvízi akváriumban

A lebontási folyamatok közül, akváriumban a nitrogén- (N2) tartalmú vegyületek, vagyis a fehérjék, aminosavak, egyéb szervetlen N-vegyületek, lebontása a legjelentősebb folyamat.

Ezek az anyagok több úton kerülhetnek az akvárium vízébe: halak kiválasztása (ürülék, vizelet), tápanyagmaradvány, elhullott haltetem...

I. szakasz (fehérjebontás)

A fehérjék lebontása bonyolult biokémiai reakciók összessége. Két lépésben történik a lebontás. Először a fehérjék bomlanak aminosavig, majd a következő lépcső az aminosavak lebontása. Ezek a folyamatok fehérjebontó enzimek hatására mennek végbe, legtöbbször sejten kívül. Az aminosavak lebontása során keletkezett ammónia, ammónium, húgysav formájában (halak kiválasztása) kerül a vízbe. Ezenfehérjék lebontásában baktériumok játszanak szerepet (Micrococcus, Flavobacterium törzsek).

II. szakasz (ammónia és származékainak lebontása)

Az előző szakaszban keletkezett ammónia bontása szintén a baktériumok feladata. Az ammónia erősen mérgező hatású, ha felhalmozódik (0,1 mg/l fölött), akkor az érezhető a víz szúrós szagán (szalmiákszesz). Ekkor a halak a szellőztetés ellenére a víz felszínén veszik a levegőt.

Ebben a szakaszban az ammónia nitritté, majd nitráttá alakul.(=NITRIFIKÁCIÓ).

Első lépésként az ammónia alakul nitritté. A nitrit rendkívül mérgező, 0,5 mg/l koncentráció már halálos a halakra nézve.

A folyamatban részt vevő baktériumtörzsek: Nitrosomonas, Nitrospira, Nitrococcus.

2 NH₃ + 3 0₂ ->2 H⁺ + 2 H₂0 + 2 N0₂^-  

Majd a nitrit alakul tovább nitráttá, ami már kevésbé mérgező a halak számára. 20 mg/l fölött azonban már szennyezésre gyanakodhatunk.

A folyamatban részt vevő baktériumtörzsek: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus.

N0₂^- + 1/2 0₂ -> N0₃^-

A negyedik szakasz a denitrifikáció(Nitrococcus, Nitrospira fajok), ekkor a nitrát egy részéből NO, N₂O illetve N₂ keletkezik, mely buborékként hagyja el a vizet.

NO₃^- + CH₂O + H⁺ -> 1/2 N₂O + CO₂ + 3/2 H₂O

A lebontási folyamatnak megvannak a legoptimálisabb feltételei. Minél több oxigén van jelen a vízben, annál gyorsabban zajlik le.

Fontos: a nitrifikáló baktáriumokat sokszor tévesen autotrof (a működéshez szükséges energiát a Nap szolgáltatja) baktériumoknak írják. Valójában ezek KEMOLITOTROF lények. Ez azt jelenti, hogy NEM a Nap szolgáltatja az energiát, hanem szervetlen anyagok oxido-redukciós folyamatai (esetünkben ezek a szervetlen anyagok az ammónia és származékai). Így ezen baktáriumok képesek egyedüli szénforrásként a szén-dioxidot hasznosítani, épp úgy, ahogy a növények is. A különbség az autotróf és a kemolitotrof szervezetek között tehát, az energiaforrásban van.

Gondoljuk át logikusan: Az evolúció okos! Okosabb, mint azt gondolnánk. Minden élőlényt úgy alakított ki, hogy semmivel se használjanak el több energiát, mint amire feltétlenül szükség van. Ha tényleg autotrofok lennének ezek a baktériumok, akkor az energiát, amire szükségük van, a fény szolgáltatná. Ha így lenne, nyilván nem bontanák le a nitrogén tartalmú vegyületeket, hiszen elég energiát szolgáltatna a fény. Ugyanis, ahhoz, hogy ezeket a vegyületeket lebontsák, egész sor enzimet kell termelniük, ami energiát emészt fel. (Persze így is megéri nekik, mert több energiához jutnak, mint amennyit az enzimtermelés felemészt.)