Ciclo dell’azoto in acquario: l’ennesimo articolo

Credevi di aver letto tutto sul ciclo dell’azoto? E mo’ ti becchi un altro articolo… fatto meglio stavolta!

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Vediamo di seguito altri tre processi che avvengono in aggiunta classico ammonio → nitriti → nitrati. Questi tre processi sono:

  1. La denitrificazione
  2. La respirazione dei nitrati
  3. La DAP

Di questi tre processi, quello più significativo in acquario è il primo, ovvero la denitrificazione, che si verifica specialmente negli acquari più maturi. Gli altri due ci sono, ma hanno un impatto generalmente minore.
Ad onor del vero, esistono altri processi, qui non presentati, sia perché sono di ancora minore entità, sia perché poco studiati. Un esempio potrebbe essere la fissazione dell’azoto atmosferico (N2) da parte di cianobatteri sulla superficie dell’acqua.

1. La denitrificazione in acquario

In cosa consiste?

La denitrificazione consiste nella conversione dei nitrati (NO3) in azoto gassoso (N2).
Si tratta di un processo che si verifica in vari passaggi, con vari prodotti intermedi. Nel dettaglio i passi sono i seguenti:

Nitrati → Nitriti → Ossido nitrico → Ossido nitroso → Azoto gassoso
(NO3 → NO2– → NO → N2O → N2)

La denitrificazione avviene per opera svariati batteri, anche relativamente comuni (Bacillus, Escherichia, Micrococcus, Pseudomonas etc), soprattutto nel substrato e negli accumuli di sedimenti, come la melma nel filtro.

La denitrificazione è strettamente legata alla nitrificazione, poiché quest’ultima produce i nitrati necessari alla prima, oltre a consumare ossigeno, rendendo la zona anaerobica (specialmente nel cuore dei materiali filtranti o nel substrato più profondo o ricoperto di melma). Si ha quindi un bilanciamento fra le due tipologie di batteri.

La denitrificazione può arrivare a provocare notevoli perdite, in proporzione, di azoto dal sistema-acquario. Vari studi hanno stimato che la denitrificazione possa eliminare dal sistema anche il 50% dell’azoto presente – questo spiega le apparenti “sparizioni” di azoto in alcuni acquari (oppure dei consumi anomali di azoto, se fertilizzato).

Uno studio [1], in particolare, considera la denitrificazione come principale responsabile della sostanziale limitazione dell’azoto nel lago Tanganyika.

Dove va?

L’azoto gassoso, essendo un gas, forma delle bollicine d’aria le quali, quando raggiungono dimensioni sufficienti, salgono in superficie rilasciando il gas nell’atmosfera.
L’azoto, quindi, abbandona il sistema-acquario.

2. La respirazione dei nitrati in acquario

In cosa consiste?

La respirazione dei nitrati è un processo comunemente effettuato da vari ceppi batterici in condizioni di scarsità o mancanza di ossigeno e consiste nella conversione di nitrati in nitriti.
La reazione, in particolare, è la seguente:

NO3 + 2H+ → NO2 + H2O

La respirazione dei nitrati si differenzia dalla denitrificazione (vista sopra) poiché la respirazione si blocca ai nitriti, mentre la denitrificazione arriva alla produzione di azoto gassoso.
La respirazione dei nitriti può arrivare ad essere piuttosto consistente: in un’indagine sui batteri dei terreni [2], l’80% dei batteri capaci di vivere in condizioni anaerobiche effettuavano la respirazione dei nitrati mentre solo il 20% effettuava la denitrificazione completa.

Dove vanno?

I nitriti prodotti da questo processo rientrano nel normale ciclo dell’azoto, venendo, ad esempio, assorbiti dalle piante o trasformati in nitrati.

3. DAP –  Dissimilatory Ammonium Production

In cosa consiste?

Oltre a denitrificazione e respirazione dei nitrati, i batteri possono usare i nitrati convertendoli in ammonio secondo una serie di reazioni dette DAP (Dissimilatory Ammonium Production – Riduzione Assimilativa del Nitrato):

Nitrati → Nitriti → Ossido nitroso → Ammonio
(NO3 → NO→ N2O → NH4+)

Queste trasformazioni sembrano correlate alla fermentazione e avvengono anche in presenza di ammonio, dunque l’ammonio non viene prodotto per essere usato.

La DAP può arrivare ad essere relativamente significativa; come attività può essere paragonabile alla denitrificazione.

Dove va l’ammonio?

L’ammonio rientra (ormai dovreste averlo imparato 😉 ) nel ciclo dell’azoto e quindi può venire utilizzato da piante ed alghe oppure trasformato in nitriti.

Grande Schema Riassuntivo del ciclo dell’azoto

Dopo averne visto le varie fasi, possiamo fare un Grande Schema Riassuntivo dei vari passaggi del ciclo dell’azoto:

Ciclo dell'azoto in acquario.
Un po’ più complicato del solito, no?
Per confronto, la versione che si trova spesso in circolazione:

Ciclo dell'azoto ridotto

Ora che abbiamo visto i vari processi principali che si verificano con i composti dell’azoto, passiamo alla parte pratica, dove vediamo come applicare quanto abbiamo visto alla gestione vera e propria degli acquari.

Prima vedremo le implicazioni del ciclo dell’azoto in fase di avvio, dove spesso, per ignoranza (nel senso di non conoscenza o mancata informazione), avvengono i maggiori errori con, purtroppo, numerose morti di pesci.

Poi vedremo le implicazioni nelle fasi successive, ovvero quando l’acquario ha raggiunto una relativa stabilità, dopo il primo periodo turbolento.