Можно сказать, что в предыдущих статьях из цикла «Из чего состоит вода» шла речь о химических элементах воды и их способностях. Мы обсуждали способность воды растворять различные химические вещества и осмотическое давление, кондуктивность, общую жесткость и о том, что нам дают показатели уровня рН. В этой статье мы поговорим об азотном цикле, т.е. о биологическом процессе сокращения уровня аммиака. Бактерии, которые используют молекулы Азота для функционирования играют большую роль в азотном цикле.

Что происходит с белками после их употребления.
Много объяснений азотного цикла начинаются с Аммиака и заканчиваются нитратами, но на самом деле весь процесс начинается еще до появления Аммиака, а заканчивается после нитратов. Азотный цикл начинается, когда рыбы поглощают и начинают расщеплять белки, т.е.корм. Этот процесс называется минерализацией. Белки состоят из длинной цепи соединений, которые называются аминокислотами. Эти аминокислоты помимо водорода, кислорода и углекислоты так же содержат азот. Этот азот связывает аминокислоты друг с другом (пептидная связь), создавая таким образом белки.

Существует сложно физическое объяснение, но давайте просто скажем, что пептиды придают молекуле белка особую жесткость. Именно поэтому протеины используют для наращивания мускул, ногтей и т.д. Это важно знать, для изучения азотного цикла. После того, как протеины расщепляются на аминокислоты, каждая аминокислота делится на молекулу Аммония (NH4+) и органические молекулы кислоты. Это подводит нас к важности отходов жизнедеятельности рыб. Исходя из наличия органических кислот и Аммония, продуктов метаболизма рыб, отходы жизнедеятельности по своей природе очень кислые и могут вызывать резкое падение уровня рН. Это является большой проблемой, особенно если вы содержите африканских цихлид или морские виды рыб, которые любят высокий уровень рН в воде. Как уже говорилось в предыдущей статье, щелочность помогает нейтрализовать кислоты, находящиеся в переработанном рыбами корме, поэтому на уровень рН они особо не влияют.

Рыбы – это не единственные создания, которые участвуют в азотном цикле. Кроме беспозвоночных, которые есть почти в каждом аквариуме, в вашем аквариуме обязательно присутствуют полезные бактерии, которые расщепляют протеины, не замеченные или пропущенный рыбами. Это бактерии из рода Bacillus, Clostridium и Pseudomonas. Они расщепляют протеины в излишках пищи, отходах жизнедеятельности рыб, подгнивающих растениях и любых других источниках органики, которые могут быть у вас в аквариуме. В морской аквариумистике все больше и больше аквариумистов предпочитают использовать камни, в которых живут разнообразные бактерии и беспозвоночные, их называют «живыми камнями». Это натуральный источник биологической фильтрации. Один из минусов таких камней то, что при их транспортировке после покупки, многие бактерии и беспозвоночные при переезде могут погибнуть. Поместив такие камни в воду, вы можете вызвать вспышку водорослей в аквариуме и времени на установление биологического баланса в аквариуме потребуется на много больше.

Аммиак или Аммоний?
Как я уже писал в третьей статье из этого цикла, уровень рН зависит от того, какое количество Аммиака (NH3) и Аммония (NH4+) присутствует в воде. Рыбы действительно выделяют Аммоний, который в кислой воде остается Аммонием. Если аммоний попадает в воду с уровнем рН выше 7, он становится Аммиаком. Говорить, что Аммиак токсичен, а Аммоний нетоксичен не совсем правильно. При попадании в клетки организма оба элемента являются токсичными. Разница между ними состоит в том, как они могут попасть в организм. В первой статье я упоминал, что от осмотического давления зависит как вода и другие химические элементы могут проникать через мембрану клеток. Так уж случилось, что молекула Аммиака достаточно мала, чтобы проникать в клетку так же легко, как и вода. Аммониуму, благодаря своему заряду, нужно большее давление, чтобы пройти через мембрану клетки. Именно поэтому рыбы в большей степени могут контролировать проникновения Аммония в их организмы. Не стоит понимать выше написанное не правильно. Каким бы ни был уровень рН в вашем аквариуме, вы должны обязательно делать тесты, проверяя уровень Аммиака в воде.

Полезные бактерии.
На данном этапе цикла Азота мы поговорим о процессе нитрификации. В целом, этот процесс состоит в превращении аммиака в нитриты, которые впоследствии трансформируются в конечные продукты нитрификации :нитраты. Все эти реакции осуществляются с помощью литотрофных (проедающих «грязь») бактерий рода Nitrosococcus, Nitrobacter, Nitrospira, Nitrosolobus и др. Основная характеристика этих бактерий то, что они очень медленно растут. Вот почему не советуют без надобности перезапускать аквариумы, или, при запуске нового, свежего акваса использовать некоторое количество воды из старого. Ваши аквариумные жители выделяют в воду аммиак постоянно, а полезные бактерии нитрифицируют его каждые 8 часов (каждые 24 часа в соленой воде). Более того, литотропные бактерии, которые кормятся нитритами и при этом производят нитриты, развиваются менее активно при высоком уровне аммиака в воде. Поэтом если у вас в аквариуме уже установился баланс и появились полезные бактерии вы должны начать борьбу с уровнем нитритов в аквариуме: постоянно делайте тесты, пока уровень нитритов не достигнет ноля. Для того, чтобы популяции бактерий перерабатывающих аммиак и нитриты появлялись быстрее, вы можете использовать специальные средства, добавляя их в аквариумную воду. Вторая важная вещь о литотропных бактериях – они находятся в субстрате, поэтому, если вы все же решили перезапустить аквариум, промывайте грунт именно аквариумной водой, чтобы сохранить как можно больше полезных бактерий, и не используйте при промывке химические вещества)

И последнее по поводу нитратов и нитритов – об их токсичности. Эти две молекулы, в принципе, производят одинаковый эффект. Когда нитрат находится в своем обычном состоянии он не токсичен. Однако он может быть приобразован в нитрит, который уже является токсичным. Когда нитрит попадает в кровеносную систему он реагирует с клетками крови, гемоглобином, который доставляет кислород. Когда нитриты вступают в реакцию с гемоглобином в крови, кровь стает неспособна выполнять свое основное задание: снабжать тело кислородом. Это делает нитрит очень опасным, потому что, во-первых, его уровень не возможно понизить с помощью рН, как уровень аммиака; во-вторых, чтобы стать токсичным нитраты сначала должны превратиться в нитриты. Поэтому при запуске нового аквариума, а так же периодически после установления баланса, обязательно проверяйте уровень нитритов воде.

Получение газа азота.
Бактерии рода Pseudomonas, Bacillus и Alcaligines играют финальную роль в азотном цикле. Эти бактерии конвертируют нитраты в газ азота, который впоследствии выделяется в атмосферу. Но действуют эти бактерии только в определенных условиях. Когда они растут в определенных условиях, где в воде высокий уровень кислорода, они используют его чтобы понижать сахар. Если же в воде уровень кислорода очень низкий, для этого они используют нитраты. Те, кто содержит рифовые аквариумы, могут создать такую бескислородную среду, положив на дно высокий слой песка, высотой примерно 7,5 см. Таким образом бактерии, живущие на дне, лишатся кислорода. Вы сможете увидеть маленькие пузырьки газа азота, поднимающиеся со дна из такого песка. Если такой вариант вам не подходит, вы можете просто перестать чистить губки в вашем фильтре. Что? Вы удивлены? Нет, я не ошибся! Только прошу заметить, что я не говорю о том, чтобы вы вообще перестали чистить аквариум. В теории, если вы позволяете в губках или наполнителе вашего фильтра заполняться бактериями, на нижних слоях им будет мало кислорода Таким образом у вас будет самостоятельно проходить цикл Азота. При этом помните, что вы обязательно должны делать регулярные подмены воды, чтобы поддерживать уровень нитратов минимальным.
Очень надеюсь, что из этой статьи вы почерпнули для себя новую и важную информацию. В следующей, заключающей, статье из этого цикла мы поговорим о кислороде и его важности в аквариумистике.