Bactérias no Aquário

[Antonio Medeiros]

PRELIMINARES

Trata-se de um texto genérico, sem entrar em detalhes ou nomeação de bactérias, em que procuro resumir matérias que tratam da influência das bactérias no aquário.
Algumas fontes estão na bibliografia, o que não esgota o assunto.
Devo observar que apesar da apresentação segmentada, as etapas de todos os ciclos biogeoquímicos ocorrem concomitantemente.

INTRODUÇÃO

Ao reler as páginas de um livro de aquarismo e depois alguns texto na internet eu tive a impressão que descrevo abaixo. Prefiro não citar nem os textos e nem os autores.

Principalmente quando o assunto é ciclagem fala-se muito nas bactérias nitrificantes, como se somente elas fossem as responsáveis pelo ciclo do nitrogênio no aquário; fica a impressão de que o aquário será habitado somente por bactérias nitrificantes. Na outra ponta, quando o aquário passa por problemas com a amônia e derivados e algas, o foco é, de novo, as bactérias nitrificantes, como se somente elas habitassem o aquário. Elas são classificadas como bactérias benéficas, citadas como responsáveis, aparentemente, até mesmo pela decomposição do material orgânico. Parece que se ignora a existência, participação e importância das demais bactérias.

Vamos esclarecer um pouco o assunto.

As bactérias que participam do ciclo do nitrogênio são basicamente de quatro tipos. Porem, somente três participam efetivamente deste ciclo no aquário, estas são bactérias aeróbicas: desenvolvem suas atividades na presença de oxigênio. Somente as bactérias desnitrificantes realizam suas atividades na ausência de oxigênio.

Abaixo a relação das bactérias na ordem em que as tratarei.

1 – Bactérias fixadoras de nitrogênio;
2 – Bactérias desnitrificantes;
3 – Bactérias nitrificantes; e
4 – Bactérias decompositoras.

DAS BACTÉRIAS FIXADORAS DE NITROGÊNIO

As bactérias fixadoras de nitrogênio normalmente estão em simbiose com as leguminosas, presas as raízes destas plantas, que usufruem do nitrogênio amoniacal disponibilizado pelas bactérias. Estas bactérias tem a capacidade de extrair o nitrogênio atmosférico e fixa-lo no solo.
Das plantas aquáticas, parece que a Azolla tem a capacidade de fixar o nitrogênio atmosférico.

Curiosidade: Há em um texto da bibliografia a citação de uma gramínea, que pode viver sob substrato aquático, que também convive com bactérias fixadoras de nitrogênio. Creio que esta não seja aplicável ao aquarismo. Mas, talvez haja alguma planta, principalmente das gramíneas usadas como carpete, que também possa ter essa simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio. Eu disse talvez!

Como a amônia geralmente significa problemas para o aquário, principalmente com peixes, creio que a eventual presença, manutenção e desenvolvimento destas bactérias não seria promissora e nem indicada.

DAS BACTÉRIAS DESNITRIFICANTES

As bactérias desnitrificantes são as responsáveis pela desnitrificação do nitrato, transformando-o em nitrogênio, na forma gasosa, que volta a atmosfera. No aquário, devido a não existir esta fase, que é anaeróbica, sem oxigênio, o ciclo do nitrogênio é incompleto.

DAS BACTÉRIAS NITRIFICANTES

Coloco no pacote de bactérias nitrificantes os dois grupos de bactérias que atuam no processo de oxidação do nitrogênio, ou seja, as que transformam amônia em nitrito e as que transformam o nitrito em nitrato.
Conforme descrevi no texto: A Quimiossíntese e a Manutenção do Filtro do Aquário, cujo link consta da bibliografia, as bactérias nitrificantes são quimiossintetizantes, ou seja, obtém energia e alimento através da oxidação de compostos minerais. Por isso a denominação de quimiossintetizantes e autotróficas.
Equivocadamente, alguns dizem que elas, por serem quimiossintetizantes, precisam de luz. Pode ser que até vivam em ambiente iluminado, mas não carecem de iluminação como fonte de energia.

Elas NÃO PRECISAM DE MATÉRIA ORGÂNICA para desenvolverem suas atividades.

O que estou dizendo é que mesmo que se tenha um filtro físico perfeito, que retenha até as menores partículas de material orgânico, as bactérias nitrificantes continuarão seu trabalho de transformar amônia em nitrito e este em nitrato e produzindo material orgânico: açúcares, com que se alimentam. Sim, elas produzem material orgânico. Claro que o que estou dizendo se aplica às bactérias nitrificantes que estejam no filtro e nas mídias biológicas posicionadas após a filtragem física, teoricamente sem contato com materiais orgânicos que não seja o produzido por elas mesmas.

Como se fala muito das bactérias nitrificantes e pouco das bactérias decompositoras, vou finalizar fazendo algumas considerações sobre estas.

DAS BACTÉRIAS DECOMPOSITORAS

Da decomposição da matéria orgânica:

Veja no link abaixo que este processo não é tão simples assim.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Decomposi%C3%A7%C3%A3o

Caso no aquário haja animais detritívoros, como alguns caramujos, invertebrados ou mesmo peixes, estes poderão participar de uma etapa preliminar, consumindo parcial ou totalmente os cadáveres, plantas e suas partes, restos alimentares... e depois, sobre os resíduos,VERDADEIRAS MÍDIAS BIOLÓGICAS, atuam as bactérias decompositoras.

Portanto,
AS BACTÉRIAS QUE PRECISAM DA MATÉRIA ORGÂNICA MORTA PARA O SEU TRABALHO SÃO AS DECOMPOSITORAS.

Apesar de decompor dar uma impressão desagradável, principalmente quando o relacionamos com podridão, o que é verdadeiro, devemos vê-lo como significando dividir algo em suas partes constituintes, ou seja, a matéria orgânica é transformada nos elementos químicos (minerais) que a compõem.

Aqui estou tratando, de forma geral, de todos os ciclos biogeoquímicos e não somente do ciclo do nitrogênio.

As bactérias decompositoras são as responsáveis pela decomposição, ou mineralização, de toda matéria orgânica morta. É pela decomposição, realizada por estas bactérias, que todos os elementos minerais constituintes da matéria orgânica voltam a natureza, verdadeira reciclagem, realimentando cada um o seu próprio ciclo. É o caso do nitrogênio, do fosforo, do potássio, do carbono e todos os demais elementos minerais que são nutrientes (adubos) às plantas e algas. No ciclo do nitrogênio as bactérias decompositoras geram, como um dos resíduos, a amônia.

Ou seja, as bactérias decompositoras participam de todos os ciclos biogeoquímicos.

Para constar, apesar de parecer uma observação irrelevante: não há a citação de que para cada elemento haja uma bactéria responsável pela sua mineralização; há sim a mineralização dos compostos orgânicos consumidos pelas bactérias.

Devido ao lento ritmo de decomposição estes materiais, restos orgânicos, devem serem sistematicamente extraídos do aquário e; dos filtros e das mídias biológicas extraído o excesso de material biológico produzido pelas bactérias nitrificantes. Tal extração de material orgânico tem o proposito de evitar que, com o acumulo deste, haja, consequentemente, proliferação das bactérias decompositoras, aumento da decomposição e maior liberação de vários compostos minerais, entre os quais a amônia e o fosfato.

Portanto, considerando o grau de relevância para o aquário, devemos observar e destacar a influência de dois grupos de bactérias: as decompositoras e as nitrificantes.

BIBLIOGRAFIA (INTERNET)

https://pt.wikipedia.org/wiki/Azolla
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_do_nitrog%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_biogeoqu%C3%ADmico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fixa%C3%A ... g%C3%AAnio
http://brasilescola.uol.com.br/biologia ... terias.htm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Decompositor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Decomposi%C3%A7%C3%A3o
http://www.aquaonline.com.br/forum/view ... 11&t=40237
https://pt.wikipedia.org/wiki/Poaceae

[Xica]

Então, de uma maneira simplista, seria assim: a matéria orgânica existente no aquário é degradada pelas bactérias decompositoras e (suponho) um dos subprodutos desta degradação seja a amônia que depois será oxidada a nitrito e este a nitrato. E, como não ocorre a etapa de desnitrificação, acumula-se no aquário. Confere?

Li umas dissertações interessantes sobre nitrificação e, se você não se incomodar, gostaria de colocar o resumo aqui no seu tópico. Assim as informações ficam juntas e facilita consultas posteriores.

[Antonio Medeiros]

Cara Xica,
Confere.
Apenas não ha excesso ou acumulo de amônia, nitrito e nitrato devido ao consumo pelas plantas, a exportação pelas TPAs e, normalmente, o aquarista não deixa acumular muito material orgânico.

Talvez seja interessante postar os links dessas dissertações, porque dissertações não são curtas.

[Marne Campos]

Antonio, mais um excelente texto!

No aquário, devido a não existir esta fase, que é anaeróbica, sem oxigênio, o ciclo do nitrogênio é incompleto.

Algumas mídias biológicas divulgam a informação que a estrutura interna de seus poros permite a criação de zonas anaeróbicas que seriam colonizadas por bactérias desnitirficantes, por exemplo: Seachem Matrix, Seachem De*Nitrate e Ocean Tech Lava Rock. Além disso, alguns sistemas como o Jaubert, empregado em aquários marinhos, alegam criar zonas anaeróbicas no substrato para essa função. Você acredita que tudo isso seja puro marketing?

Devido ao lento ritmo de decomposição estes materiais, restos orgânicos, devem serem sistematicamente extraídos do aquário

Seria essa a função do skimmer em aquários marinhos, que infelizmente não é efetivo em aquários de água doce pela menor densidade da água, ou seja, extrair o máximo de matérias orgânica da água antes que ela entre no processo de decomposição e de transformação dos compostos nitrogenados?

[Antonio Medeiros]

Caro Marne,

Primeiramente, devo ressaltar que o presente texto é para aquário de água doce, sem plantas, com plantas ou plantados.

De aquario marinho eu não entendo nada.

Eu não diria que seja somente marketing. Mas, como normalmente a água que circula por estas mídias esta no minimo aerada e; nos plantados, creio, haja uma boa quantidade de oxigênio dissolvido, deixo outra pergunta: Sera que o oxigênio dissolvido na água não chega ao interior das mídias?
Esta ai um bom assunto para um novo tópico: A capacidade das mídias abrigarem bactérias desnitrificantes e de forma funcional.

Quanto ao sistema Jaubert, só posso dizer que precisa de um substrato de pelo menos 25 cm para ser, talvez, efetivo (informação de um livro de biologia); não consegui quase nada de informação a respeito: apesar de ainda procurar.

Quanto a retirar o material orgânico antes que comece a decompor é no minimo uma tarefa inglória. Devemos é MANTER A VIGILÂNCIA E OS CUIDADOS COM O AQUÁRIO: retirar os animais mortos e seus restos, partes de plantas ou mesmo plantas que avaliamos que irão se decompor ou já em inicio de decomposição, sifonar o fundo quando fazemos as TPAs, limpar o filtro e suas mídias... pois os maiores problemas estão nas pequenas partículas de material orgânico, verdadeira mídias biológicas para as bactérias decompositoras. Estas partículas de material orgânico podem alojar-se em muitos locais dentro do aquário.

Espero ter respondido suas indagações.

Ressalvo que, inclusive, o texto acima apresentado, é uma tentativa de estudar e entender o que ocorre no aquário, podendo vir a ser impreciso ou cometer erros, mas que ouso apresentar aos demais aquaristas, sem a pretensão de ser taxativo ou autoridade no assunto. Também tenho muitas perguntas e estou em busca de respostas e agradeço os questionamentos e a colaboração de vocês que aqui participam.

Grato.

[Xica]

Cheguei à conclusão inglória que depois de sete anos de aquarismo sei muito menos do que pensava saber. Voltei para minhas pesquisas.

Algumas mídias biológicas divulgam a informação que a estrutura interna de seus poros permite a criação de zonas anaeróbicas que seriam colonizadas por bactérias desnitirficantes

Pelo que pesquisei, bactérias desnitrificantes desenvolvem-se em áreas sem luz e oxigênio como, por exemplo, o fundo de um substrato alto. Citam que a altura seria de pelo menos 25 cm.
Sendo assim, como mídias que estão alocadas no filtro, com constante circulação de água, oxigenadas, poderiam abrigar bactérias desnitrificantes? Não é um contra-senso?

Talvez seja interessante postar os links dessas dissertações, porque dissertações não são curtas.

Não são curtas e são relacionadas a um tema bastante específico. Delas, acho que nós aquaristas tiramos as melhores informações da revisão bibliográfica.

[Daniel lopes]

Vivendo e aprendendo
Meu primeiro Aquário foi a uns 25 anos atras na época se falava muito pouco não tínhamos a internet e filtro era o de placas movido por bombas de ar barulhentas
Alguns anos e continuamos aprendendo


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[Antonio Medeiros]

Caros aquaristas,

Estava hoje à tarde pensando com os meus botões e....Cheguei à conclusão de que, se o que expus no texto estiver no caminho correto, PODERÁ haver uma pequena implicação na forma como vemos e fazemos a CICLAGEM DOS AQUÁRIOS. Deveremos pensar em formar tanto colônia de bactérias decompositoras como colônia de bactérias nitrificantes. TALVEZ uma ciclagem mista: usando a amônia, para formar a colônia de bactérias nitrificantes nas mídias do filtro e flocos de ração para formar mídias biológicas sobre o substrato do aquário para as bactérias decompositoras.
Opinem.

[Xica]

Faz sentido, tem lógica. E algo que também não representa adicional de tempo ou dinheiro. Não cheguei a pesquisar muita coisa sobre bactérias decompositoras.

Um pouco mais sobre bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio.

A remoção biológica do nitrogênio em suas diversas formas até chegar ao nitrogênio molecular (N2, que será incorporado ao ar) se dá através de três processos:
- amonificação, que é a conversão do nitrogênio orgânico (N-org) em nitrogênio amoniacal (N-amon);
- nitrificação, que se divide em nitritação (oxidação da amônia NH3 para nitrito NO2) e nitratação (oxidação do nitrito NO2 para nitrato NO3);
- desnitrificação, que é a conversão de nitrato (NO3) para nitrogênio molecular (N2).
Estes três processos ocorrem basicamente por intermédio de bactérias.

Na amonificação atuam bactérias heterotróficas decompositoras ou saprófitas, que conseguem seus alimentos decompondo materiais orgânicos mortos ou excretados pelos organismos, utilizando as proteínas e os aminoácidos como fonte para suas próprias proteínas e liberando o excesso de nitrogênio sob a forma de amônia (NH3).

Na nitrificação as bactérias atuantes pertencem a vários gêneros, sendo eles os seguintes:
- os que oxidam amônia: Nitrosococcus (quatro espécies), Nitrospira (três espécies) e Nitrosomonas (dez espécies);
- os que oxidam nitrito: Nitrobacter (quatro espécies), Nitrospira (três espécies), Nitrospina (uma espécie) e Nitrococcus (uma espécie).

Com relação a bactérias nitrificantes, podemos dizer que são:
- autotróficas quimiossintetizantes, sintetizam seu alimento a partir de reações de compostos inorgânicos, produzindo energia química que é usada em seu metabolismo;
- aeróbicas, necessitam de oxigênio;
- fotossensíveis. Segundo um dos textos que consultei, “no aquário estas bactérias fazem este processo de nitrificação com luzes apagadas”. Segundo outro, “são fotossensíveis, devendo ser mantidas na escuridão”.

Alguns fatores externos interferem no crescimento das bactérias nitrificantes e entre eles estão o pH, oxigênio dissolvido e temperatura.

É citado como sendo a faixa ótima de pH para o crescimento das bactérias nitrificantes o intervalo entre 7,0 e 8,5. A nitrificação fica completamente inibida em pH abaixo de 5,0 e acima de 9,0. Quanto mais próximos estes limites, menor a taxa de crescimento. O pH ótimo para Nitrosomonas é de 8,1 e para Nitrobacter é de 7,9. Então não há o porquê preocupar-se com pH alcalino durante o processo de ciclagem.

O valor mínimo requerido de oxigênio dissolvido é de 2 mgL, sendo que abaixo dele o crescimento é limitado. No caso dos peixes, o valor mínimo requerido é de 6 mgL. Curiosidade: durante a digestão dos peixes pode ocorrer um declínio do oxigênio dissolvido em função do aumento da respiração.

Quanto à temperatura, o intervalo ótimo se encontra entre 25 a 36°C.

Finalmente quanto à desnitrificação, as bactérias com capacidade para realiza-la transformando o nitrato em gás nitrogênio (N2) são bactérias aeróbias facultativas que atuam quando o nível de oxigênio é extremamente reduzido ou ausente (águas anóxicas ou fundo de substratos elevados, acima de 25 cm). A maioria das bactérias desnitrificantes encontram-se no grupo conhecido como Proteobacteria.

Alguns lembretes:
- não existe concentração segura de amônia para os peixes;
- o nitrito deve manter-se abaixo de 1mgL, pois ele se combina com a hemoglobina dando origem a metahemoglobina que não tem capacidade de fixar e transportar o oxigênio;
- o nitrato se acumula na água e torna-se tóxico em concentrações muito elevadas (acima de 300 mgL).


Bibliografia consultada

https://repositorio-aberto.up.pt/bitstr ... M_01_P.pdf
http://www.coenge.ufcg.edu.br/publicaco ... ic_357.pdf
http://www.comidadecorais.com/bacterias ... ificantes/
http://vbaco01.ucs.br/caxiasFase3/base_ ... metros.htm
http://www.panoramadaaquicultura.com.br ... ogenio.asp

[Marne Campos]

Pelo que pesquisei, bactérias desnitrificantes desenvolvem-se em áreas sem luz e oxigênio como, por exemplo, o fundo de um substrato alto. Citam que a altura seria de pelo menos 25 cm.
Sendo assim, como mídias que estão alocadas no filtro, com constante circulação de água, oxigenadas, poderiam abrigar bactérias desnitrificantes? Não é um contra-senso?

Vejam como a Seachem trata desse assunto em sua mídia biológica denominada De*Nitrate:

"Seachem De*Nitrate é um material poroso, natural, com grande área de superfície, além de uma especial distribuicão dos poros e geometria que favorece tanto a colonização de bactérias aeróbicas para a transformação da amônia em nitrito e posteriormente em nitrato, como a colonização de bactérias anaeróbicas para o consumo desse nitrato. Utiliza o mesmo processos que denitrificação que acontece nas rochas vivas dos aquários marinhos, dessa forma caso haja um fluxo superior a 400 litros/hora, ele funcionará como um excelente meio de colonização de bactérias para a filtragem aeróbica, já para um fluxo de até 200 litros/hora pelo material, será favorecida a colonização tanto de bactérias aeróbicas como anaeróbicas, promovendo também a denitrificação."

Fonte: http://www.seachem.com/denitrate.php
Tradução e adaptação: http://www.proaquarista.com.br/filtrage ... -anaerobia

Tudo indica que tendo um fluxo de água de até 200 litros/hora, o oxigênio só chega até a camada externa ou superficial da mídia, criando zonas anaeróbicas no interior dos poros do material.