Biologinen kierto

Uuden harrastajan eräistä suurimmista ihmetyksen aiheista on varmaankin akvaarion käynnistyksen yhteydessä puhuttavista kierroista – biologisesta kierrosta, typpikierrosta ja kypsymiskierrosta.  Nämä eri “kierrot” tarkoittavat samaa asiaa. Tämä vaihe on saatava kunnialla suoritettua, jotta jatko sujuisi halutulla tavalla ja akvaario saataisiin tasapainoon.  Tapahtumia ei ole helppo kertoa yksinkertaisesti tieteelliseltä kannalta, mutta periaatteet ovat helposti ymmärrettävissä.  Kun ymmärtää biologisen kierron periaatteet, ymmärtää myös kuinka akvaariota tulee hoidettava jatkossa.

Useimpien mereneliöiden eritteet sisältävät ammoniakkia (NH3), virtsaa (H2N2CO) ja virtsahappoa (C5H4O3N4). Kaikki nämä eritteet sisältävät typpeä.  Nämä eritteet eivät tule pelkästään eläimistä, vaan ne voivat olla peräisin myös kuolevasta ja mätänevästä levästä sekä ruokajäämistä.   Nämä typpipitoiset aineosat ovat proteii­nien muodossa.  Typpi on yksi niistä elementeistä, joka aiheuttaa akvaarioiden suu­rim­mat ongelmat.

Akvaario on suljettu biologinen järjestelmä, jossa organismien esiintymistiheys on huomattavasti suurempi kuin luonnossa. On selvää, että eliöiden saastuttava vaiku­tus tällaisessa järjestelmässä on erittäin suuri.  Jätteen hajoaminen ja sen eri vai­heet tuottavat sivutuotteita, jotka ovat hyvin myrkyllisiä.  Jos nämä jäävät järjes­telmään, on niillä negatiivisia vaikutuksia hyvin moniin akvaariossa eläviin eläimiin.  Siksi vesi on puhdistettava näistä komponenteista jollakin suodatustavalla.

Akvaariosta löytyy hapellisia ja hapettomia alueita.  Kaikkialla akvaariossa, missä vesi liikkuu vapaasti, on hapellisia alueita. Hapettomat alueet ovat elävän kiven sisäosassa ja pohjahiekan alaosassa.

Akvaariossa on bakteerikanta, joka tarvitsee happea pysyäkseen hengissä, mutta on myös sellainen bakteerikanta, joka tarvitsee hyvin niukkahappiset olosuhteet selvitäkseen hyvin.  Näillä kummallakin bakteerityypillä on täysin erilaiset tehtävät jätteiden hajottamisprosessissa.

Typpikierto on tapahtuma, jossa biologisen jätteen ainesosat muuttuvat bakteeri­toiminnan ansiosta myrkyllisistä aineksista harmittomiksi yhdisteiksi.  Kunnolla kyp­sy­neessä akvaariossa tämä prosessi tapahtuu luonnollisena bakteeritoimintana ak­vaa­rion eri osissa elävissä bakteerikannoissa.

Akvaarion perustamisvaiheessa on tämä typpikierto “käynnistettävä”.

Hajoamisprosessi tapahtuu neljässä vaiheessa:

Tässä vaiheessa hajoavat aminohapot muuttuvat epäorgaanisiksi komponenteiksi, joissa ei ole hiiltä.  Hiilen kuluttaa tavallisesti heterotrofinen bakteeri, joka kuuluu sukuun Bacterium eli se muuttaa orgaaniset komponentit epäorgaanisiksi.  Lopputuloksena ovat ammoniakki ja orgaaniset hapot.

Ammoniakki (NH3) tulee järjestelmään biologisen jätteen mukana. Biologista jätettä ovat esimerkiksi elävässä kivessä olevat (kuljetuksen yhteydessä) kuolleet or­ganismit ja kalojen jätökset.  Nämä jätteet muuttuvat hyvin myrkyllisiksi ammoniakkiyhdisteiksi.  Elävän kiven ja hiekan pintaa asuttavat bakteerit käyttävät ammoniakkiyhdisteitä ruokanaan ja muuttavat ne uuteen muotoon eli nitriiteiksi.

Tässä hajoamisvaiheessa ammoniakki hapettuu nitriitiksi (NO2).  Tapahtuman suo­rit­tavat Nitrosomonas, Nitrososprira, Nitrosococcus ja Nitrosolobus bakteerit hapettamalla ammoniakin.  Varmasti on muitakin bakteereita suorittamassa tätä teh­tä­vää, koska tiedetään, että aminohapot voivat muuttua suoraan nitriitiksi ja nitraatiksi.

Nitriitti (NO2) on vain hiukan vähemmän myrkyllistä kuin ammoniakki.  Täyden typ­pi­kierron läpikäynyt akvaario ei saisi koskaan sisältää nitriittiä.

Nitriitti- ja nitraattivaiheen prosessiin vaikuttaa lämpötila, pH ja veden hapen määrä.  Mitä korkeampi lämpötila (max 30 °C) ja pH, sitä paremmin nämä typpikierron vaiheet tapahtuvat.

Tässä hajoamisvaiheessa nitriitti (NO2) hapettuu nitraatiksi (NO3).  Tapahtuman suorittavat mm. Nitrobacter, Nitrospira, Nitrocystis ja Nitrosococcus suvun bakteerit.

Nitraatti (NO3) on suhteellisen harmiton yhdiste.  Se pyrkii kuitenkin kerääntymään riutta-akvaarioon, jos sitä ei ole rakenteellisesti tehty oikein. Kalat sietävät suhteel­lisen hyvin korkeita nitraattiarvoja, mutta useimmat korallit eivät.  Nitraatti on hyvä kasvilannoite, joten sen kertyminen akvaarioon johtaa helposti leväongelmiin.

Yhtenä hyvänä keinona hallita nitraattipitoisuuksia ovat vedenvaihdot (kuten makeavesipuolella tehdään), joilla laimennetaan vedessä olevaa nitraattimäärää.  Riutta-akvaarioilla on kuitenkin käytössä paljon parempi ja luonnollisempi keino pitää nitraattipitoisuus kurissa – nimittäin bakteerit.

Täyden typpikierron läpikäyneessä akvaariossa nitraattitason tulisi olla pyöreä nolla. 5 ppm (mg/l) ja sitä suuremmat arvot voivat jo heikentää korallien terveyttä ja lisätä levän kasvua.  On tosin olemassa joitakin korallilajeja, jotka viihtyvät hiukan koholla olevissa nitraattiarvoissa, mutta ne kuuluvat vähemmistöön.

Oikein perustetussa riutta-akvaariossa nitraatti muuttuu erikoisbakteereiden ansios­ta typpikaasuksi, joka nousee kuplina veden pinnalle ja sitä kautta huoneilmaan.  Jos typpikierto sisältää tämän viimeisen vaiheen, ympyrä sulkeutuu ja akvaario­veteen joutunut jäte on muuntunut muotoon, jossa se on poistunut akvaariosta ilman, että on tehty vedenvaihtoja tai käytetty laitteita, jolla jäte olisi poistettu.

Tämän viimeisen vaiheen onnistumiseen tarvitaan hapettomia alueita, joilla nämä viimeisen vaiheen hoitavat tärkeät bakteerit elävät. Nämä ovat Micrococcus, Denitrobacillas, Pseudomonas ja Bacillus bakteereita.  Yhtenä tapana saada aikaan tällainen alue, on laittaa altaan perustamisvaiheessa pohjalle paksu hiekkapeti hienosta korallihiekasta. Vesi ei virtaa hiekkapetin pohjaosassa, joten sinne syntyy tällainen hapeton alue.  Toisena vaihtoehtona on sijoittaa akvaarioon riittävä määrä (riittävän suurta) elävää kiveä, jonka ydinosasta löytyy tätä hapetonta aluetta.

Kun akvaariossa on riittävästi elävää kiveä ja sen apuna valkuaisainevaahdotin sekä hyvä veden­kierto, nitraattikertymiä ei pääse syntymään.  Jos vaahdotin puuttuu (ja kuormitus on kohtalaista), saattaa seurauksena olla paha leväongelma, joka johtuu siis nitraatin kerääntymisestä järjestelmään.

Ammoniakkivaiheessa voi syntyä värillisiä aineosia kuten esim. fenolin johdannaisia, jotka voivat antaa akvaariovedelle kellertävän värin.  Tämä sävy saadaan poistettua kunnolla oikeastaan vain aktii­vi­hiilisuodatuksen avulla.

Doug Wotjczakin suomennettu artikkeli ‘Suodatuksen perusteet’ käsittelee myös biologista suodatusta ja se löytyy osoitteesta:

http://reefkeeping.com/translations/finnish/2002-06/artikkeli4.html

Seuraavassa kohdassa käsitellään erilaisia käynnistyksen yhteydessä tehtäviä toimia.