Аквариум – это маленькая изолированная экосистема, мало зависящая от внешнего мира, но по своим пищевым цепочкам и взаимосвязям между организмами очень схожая с биосферой. В аквариуме присутствует свою микрофлора, которая может быть полезной, а может вступить в антагонизм с другими обитателями. Именно поэтому для обеспечения симбиоза и нормальной жизнедеятельности в водоеме необходимо поддерживать присутствие полезных бактерий. Статья вомер рыба фото.
Характеристика
Нитрифицирующие бактерии считаются одними из главных очистителей водных экосистем. Впервые их получил великий русский микробиолог С. Н. Виноградов.
Нитрификаторы – граммотрицательные симбиотические бактерии, относятся к облигатным аэробам, обитают в почве и воде. По типу питания – автотрофы – т.е. организмы, способные производить органические молекулы, необходимые для питания, из неорганических веществ. Энергия для биохимического синтеза берется при распаде химических связей неорганики.
Внимание, распространенная ошибка! В некоторых источниках нитрифицирующие бактерии называют анаэробами. Это неверно. Кислород – один из главных участников азотистого обмена.
Бактерии способны быстро увеличивать свои колонии, используя для жизнедеятельности аммиак, азот и ионы аммония.
Свои полезные свойства проявляют в удивительной способности расти и размножаться, перерабатывая азот, аммиак и аммоний, окисляя нитриты.
Классификация
В зависимости от строения клеточной стенки прокариоты разделяют на 17 групп.
Нитрифицирующие бактерии получают энергию в процессе окисления аммиака до нитрита (NO2) и нитрата (NO3), поэтому они включены в 12 группу вместе с другими хемотрофами (серо- и железоокисляющими микроорганизмами).
Окисления аммиака происходит в два этапа, каждый из которых требует особого набора ферментов и выполняется двумя разными группами бактерий.
В зависимости участия в стадии процесса нитрификации данные бактерии разделяют на две секции.
Секция А: окисление аммиака до нитритов производят бактерии родов Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira и др.
Секция В: окисление нитритов до нитратов обеспечивают роды Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus
Являясь дополняющими друг друга видами, бактерии могут преобразовывать неорганические соединения в органические путем хемосинтеза.
Среда обитания
В природе нитрифицирующие бактерии распространены повсеместно – в водоемах, почве, на различных субстратах. Но предпочтения для местообитания есть как у отдельных видов, так у всей группы. Вид Nitrocistis Oceanus, обитающий в Атлантическом океане, выживает только в морской воде (облигатный галофил). Для многих видов необходимы особые параметры водородного показателя, солености.
Дополнительная информация! Ученые заметили, что колонии нитрифицирующих организмов разрастаются в местах, где практически отсутствуют органические вещества. Была выдвинута теория, что эти бактерии вообще не могут использовать органические вещества извне, а потому являются облигатными хемотрофами. Позже выяснили, что глюкоза, мочевина, глицерин и др. гибельны для нитрификаторов.
Питание
Нитрифицирующие микроорганизмы культивируются на минеральных смесях, куда входят окисляемые вещества (аммиак и нитриты) и углекислота.
Применение в различных сферах
Люди научились применять полезные свойства нитрификаторов еще в Средние века. Позже нитробактерии стали использовать для получения калийной селитры – одного из основных компонентов пороха.
Занимательная технология! Для этого близ скотобоен разрыхляли участки земли и обильно поливали их кровью забитых животных. Кровь содержит белки, построенные из длинных цепей аминокислот. Последние организуются из углеродного скелета, карбоксильной и аминной групп. Азотная часть трансформировалась в аммиак, который дальше окислялся до нитрата. Почву смешивали с золой и получали калийную селитру.
Сегодня нитробактерии используются для создания симбиотической микрофлоры в аквариумах, обогащения азотом культурных растений в сельском хозяйстве и в качестве биоиндикаторов.
Невидимый биологический фильтр и его роль в аквариумистике
Нитрификаторы играют одну ключевую роль в трансформации токсичных аммиака и аммония в менее опасные нитраты, осущестляя естественную очистку микроэкосистемы. Это особенно важно в первые месяцы запуска нового аквариума.
Опаснейшими веществами, выделяющимися от испражнений гетеротрофов, являются аммиак, фосфаты, азот и другие неорганические соединения.
Если бы не существовало механизмов очищения, обитатели водоемов попросту бы отравились токсичными веществами собственных экскрементов, опустившихся на дно и разлагающихся остатков корма.
Важно! В аквариум заселяют бактерии-нитрификаторы, которые входят в состав специальных растворов и порошков и производятся промышленным способом. Интернетные советы по самостоятельному заселению микрофлоры путем заброски в аквариум куска гнилой селедки могут привести к непоправимым последствиям.
Бактериям необходимы точки фиксации в водоеме. Для этого идеально подходит грунт, на котором они образовывают свои колонии.
Не засевать бактерии в пустой аквариум, ведь им нужна питательная среда. Для начала можно поселить в него несколько неприхотливых рыб, а после того, как бактерии размножатся (около 2 недель), заселить остальных.
Сельское хозяйство
Для повышения урожайности растений в почву активно вносят различные удобрения, содержащие нитрификаторы.
Анионы азотной кислоты необходимы клеткам растений для синтеза своих аминокислот и постройки белковых молекул. Достаточное поступление нитратов в организм растений является залогом их здоровья и плодородия.
Опасность бактерия
Отдельные штаммы нитрификаторов в присутствии органического субстрата способны окислять ионы аммония (NH4+) до гидроксиламина (NH₂OH) и далее до нитратов и нитритов. Особенность органических реакций, в том числе с участием нитрификатов, – большое количество побочных соединений (молекулы гидроксамовой кислоты, аминов, оксимов и т.д.), которые являются токсинами, мутагенами и провоцируют развитие опухолей.
Конкуренция с водорослями и растениями
Растения, водоросли и нитрифицирующие бактерии являются конкурентами, поскольку нуждаются в однинаковых ресурсах, необходимых для жизнедеятельности и питания. Это микроэлементы и кислород. Поэтому важно соблюдать баланс между обитателями маленького водоема, о нарушении чего свидетельствует быстрое помутнение свежей воды.
Как не навредить бактериям в аквариуме?
Автотрофные организмы особенно чувствительны физико-химическим параметрам окружающей среды.
Ущерб для бактериальных колоний может нанести:
- низкое содержание растворенного кислорода. В естественных водоемах только растения в процессе фотосинтеза, происходящего за счет энергии солнечных лучей, выделяют кислород. Поэтому аквариум нуждается в дополнительных источниках света.
- повышенное содержание углекислоты и падение уровня водородного показателя (рН). Чем кислее среда, тем более выражены ее бактерицидные свойства. Слабощелочная среда – самый оптимальный вариант для нитрификаторов.
- применение лекарственных препаратов. Многие медикаменты, показанные для лечения рыбок, содержат дезинфицирующие вещества. Они могут серьезно нарушить азотный баланс в аквариуме, поэтому после них микрофлору восстанавливают специальными добавками – стартерами.
В комментариях Вы можете написать свое мнение о статье и о своем опыте применения нитрифицирующих бактерий.
