Akvaristika - o dusíku

To, že akvárium je ekosystém s prvky, vazbami a koloběhy, nemusíme příliš zdůrazňovat. To, že se akvárium musí filtrovat, ví dnes už snad každý. Otázkou je, jak je to vlastně s těmi "zázračnými biologickými filtry", které nabízí obchodní síť. Filtrace je proces zasahující velmi významně v akváriu do koloběhů látek. Jednou z nejdůležitějších složek koloběhů látek v přírodních i akvarijních ekosystémech je dusík, resp. jeho různé sloučeniny.

Dusík je biogenním prvkem a je přítomen v tělech všech živých organismů - rostlin, živočichů i bakterií a je také obsažen v odumírající a mrtvé organické hmotě i v produktech vyměšování. Dusík se do vody dostává jednak rozpouštěním a uvolňováním látek obsažených ve dnu, dále spadem různých materiálů z okolí vody (v akvaristické praxi je toto nejdůležitější moment, protože do nádrže neustále dodáváme potravu, která je na dusík velmi bohatá) a díky činnosti bakterií, které přeměňují vzdušný dusík na amoniak.

Nevýznamné množství dusíku se do vody dostane také při elektrickém výboji (když do vody uhodí blesk) a dále je dusík ve vodě rozpuštěný jako plyn v poměru odpovídajícím jeho obsahu ve vzduchu a atmosférickému tlaku. Pro akvaristu je podstatné, aby si uvědomil, že dusík je v akváriu všude a v mnoha formách, a že je třeba, aby si je pracovně rozdělili na škodlivé a neškodné. Škodlivé formy dusíku se do vody dostávají krmivem, odumíráním rostlin a živočichů a vylučováním odpadních látek živočichy a bakteriemi.

Také ozonizace (neprochází-li ozonizátorem kyslík, ale pouze vzduch) je zdrojem nežádoucího dusíku (v podobě jeho oxidů) v akváriu. Neškodný dusík je vázán v tělech rostlin, živočichů a bakterií a rozpuštěn jako plyn ve vodě. Všechny tyto formy dusíku v koloběhu látek a energie neustále přecházejí jedna v druhou a přitom sloučeniny, v nichž je dusík obsažen, mění svou chemickou podstatu. Protože akvaristu zajímají z praktických důvodů jen škodlivé formy dusíku, budeme se zabývat především jimi.

Začneme u rostlin. Ty přijímají dusík zejména v podobě dusičnanového aniontu N03, ale také v podobě amoniaku NH3, resp. amonného kationtu NH4+. Ve svém těle zabudovávají rostliny dusík do organických látek aminokyselin a bílkovin, ze kterých tvoří své vlastní tělo. Odumřelé části rostlin se rozkládají činností bakterií, přičemž konečnými produkty složitých reakcí rozkladu bílkovin jsou amoniak, sirovodík, oxid uhličitý a voda.

Ryby a ostatní živočichové, požírající rostliny, jiné živočichy nebo připravené a do vody dodávané krmivo, opět z potravy obsahující aminokyseliny a bílkoviny budují své vlastní tělo (tedy další bílkoviny). Uhynulý živočich i bakterie podléhají rozkladu stejně jako odumřelá část rostliny. Živí živočichové a bakterie produkují odpadní látky, z nichž je pro koloběh dusíku důležitý čpavek. Ten se rozpouští ve vodě a je pro veškeré živočichy jedovatý. Čpavek existuje ve vodě ve dvou formách - jako amoniak a jako amonný iont.

Poměr uvedených forem závisí na pH vody. Čím je pH vyšší (tedy čím je voda zásaditější), tím je ve vodě vyšší procento amoniaku (a tedy nižší procento amonného iontu) a naopak. Amoniak je mnohem toxičtější než amonný iont, proto je akváriím se zásaditou vodou (např. s africkými tlamovci) třeba věnovat větší pozornost. Všeobecně se málo ví, že také mořská voda je zásaditá, proto otrava amoniakem je v mořských akváriích velmi aktuální.

Dá se říci, že amoniak je nejtoxičtější ze všech látek, které se přirozeně v akváriu vyskytují. K poškození choulostivějších ryb může dojít již při koncentracích řádově setin miligramu na litr. Amoniak i amonný iont jsou však také součástí koloběhu dusíku. Takzvané nitritační bakterie (např. rod Nitrosomonas) je v procesu zvaném nitrifikace přeměňují na dusitany, resp. dusitanový anion N02. Dusitany jsou již méně toxické, k poškození ryb dochází až od koncentrací 0,1 až 0,2 miligramu na litr. V druhém stupni nitrifikace tzv. nitratační bakterie (rod Nitrobacter) přeměňují dusitany na dusičnany, resp. opět dusičnanový aniont N03.

Dusičnany jsou nejméně toxickou součástí komplexu škodlivých forem dusíku. Akvarijní ryby snášejí koncentrace dusičnanů v hodnotách desítek miligramů na litr vody. Dusičnany využívají rostliny jako stavební látky. Navíc část dusičnanů se v procesu zvaném denitrifikace (zajišťují bakterie Bacterium denitrificans) přeměňuje na plynný dusík, který může unikat do vzduchu. Všechny popsané jevy jsou jevy biologické (které mají samozřejmě svou fyzikálně chemickou podstatu). Rozklad organických látek i nitrifikace a denitrifikace probíhají v akváriu jak ve dnu, tak i pochopitelně (a hlavně) ve filtrech.

Jsou tedy kromě "biologických" také "nebiologické" (mechanické nebo chemické) filtry? V akvaristice každý filtr i ten nejjednodušší a nejméně výkonný má kromě mechanické funkce také nezanedbatelný význam biologický. (O čistě chemické filtraci hovoříme u náplní z aktivního uhlí nebo látek, které odstraňují z vody některé škodliviny, například amoniak). Z uvedeného stručného vysvětlení je patrné, že k obecným zásadám hygieny v akváriu (nepřekrmovat, odstraňovat odumřelé části rostlin a uhynulé živočichy) přistupuje požadavek na zajištění kvalitní nitrifikace a denitrifikace.

Prvý proces vyžaduje kyslík, předpokladem jeho dostatečného stupně je tedy provzdušněná voda. Oba procesy však také vyžadují existenci substrátu, na kterém mohou patřičné bakterie narůst. Tímto substrátem je dno akvária, kameny a hlavně filtrační hmota. Procesy nitrifikace a denitrifikace jsou využívány v technologii čistíren odpadních vod. V akváriu jsou velmi málo prostudovány, zejména denitrifikace. Rovněž jsou v akvarijních podmínkách málo známy procesy hnilobného rozkladu bílkovin, ke kterému dochází ve špatně provzdušněných a špatně filtrovaných nádržích v podmínkách nedostatku kyslíku.

Hnilobné procesy probíhají sice pomaleji než rozkladné procesy oxidačního typu, ale bezkyslíkaté prostředí neumožňuje následné nitrifikační procesy. Zejména pro mořské živočichy, kteří jsou z přírody zvyklí většinou na velmi málo proměnlivé fyzikálně chemické charakteristiky prostředí, je třeba zajistit kvalitní oxidační podmínky a dostatečnou nitrifikaci a denitrifikaci. V této souvislosti podotýkáme, že živočichové z evropských moří (Jaderské, Středozemní) nejsou méně choulostiví než tropické tzv. korálové ryby. Byli jen dlouhá léta dostupnější. Nelze se domnívat, že "obyčejné" středomořské ryby vydrží podstatně více než korálové. Vzpomeňme na pokusy převážet autem, letadlem nebo i vlakem z dovolené u moře v kanystrech ryby, sasanky a kraby a v dalších kanystrech vodu na výměnu během cesty.

Již jsme zmínili to, že nitrifikace může probíhat jen v prostředí s dostatkem kyslíku. U takzvaných "biologických filtrů" jde tedy v podstatě o optimalizaci procesu nitrifikace, čehož se dá dosáhnout vysokým průtokem vody, vhodnou filtrační hmotou a různými speciálními úpravami jako je např. vyhřívání protékající vody, střídavé přepouštění vody do jedné z komor filtru (zatímco v druhé, načas bez vody a jen s vlhkou náplní probíhá nitrifikace účinněji než ve vodním prostředí).

Na závěr lze podotknout, že škodlivé dusíkaté látky lze odstranit z akvarijní vody i tak, že zařadíme do filtru patronu se speciální náplní, které jsou v obchodní síti nabízeny. Jsme toho názoru, že tyto patrony mohou velmi dobře sloužit jako jednorázový nebo občasný prostředek ke snížení obsahu příslušné škodliviny (nejčastěji amoniaku). Jejich pravidelné dlouhodobé používání naráží na problematiku určení správné doby pro výměnu nebo regeneraci. To bez pravidelné a pečlivé kontroly obsahu dané škodliviny v akvarijní vodě není možné.

Jindřich Novák, Jaroslav Hofmann
Akvárium Terárium 12/1996

zpět

info@akvarijni.cz