Доброго времени суток, уважаемые читатели блога! Давненько я не затрагивал серьезных тем о жизни микроорганизмов в аквариуме. В частности, сегодня я хотел бы с вами порассуждать на тему, что такое аэробные и анаэробные бактерии и какую функцию они выполняют.
Аэробные нитрифицирующие бактерии превращают аммиак (NH3) в нитрат (NO3). Анаэробные денитрифицирующие бактерии превращают нитрат в газообразный азот (N2). Ключевое различие заключается в том, что аэробным бактериям требуется кислород, в то время как анаэробные бактерии должны жить в среде, где кислорода практически нет.
Аэробные и анаэробные бактерии отвечают на нитрификацию и денитрификацию наших аквариумов. Каждый тип микроорганизмов удаляет определенные соединения из аквариума, что создает подходящую среду для наших рыб. Чтобы объяснить их различия, важно понимать, как они работают.
Что означают термины «аэробные» и «анаэробные»?
Аэробные бактерии
Бактерии классифицируются как «аэробные» и «анаэробные» в зависимости от того, живут они в кислородной среде или нет. Аэробные бактерии используют кислород, в то время как анаэробные используют другие элементы, такие как азот или сера.
Аэробные бактерии используют кислород для окисления аммиака в нитрит, а затем нитрат. По сути, это и есть тот самый азотный цикл. То есть процесс нитрификации, с которым большинство рыбоводов должны хоть малость быть знакомы. Аэробные бактерии обладают способностью заселяться в наши аквариумы, потому что в воде содержится кислород. Аммиачная составляющая этой реакции образуется, когда начинают разлагаться экскременты рыб, листья растений или остатки недоеденного корма.
Анаэробные бактерии
Анаэробные бактерии живут в среде с небольшим содержанием кислорода или вовсе без него. Этот тип бактерий эволюционировал, чтобы использовать в качестве окислителя элементы, отличные от кислорода, такие как азот. Это позволяет микроорганизмам жить в бескислородной среде. На самом деле, присутствие кислорода препятствует денитрификации важнейших элементов. Это означает, что денитрифицирующие бактерии должны жить в бескислородной среде, чтобы функционировать должным образом.
Одним из способов размножения анаэробных бактерий в аквариуме является наличие глубокого субстрата. Это ключевое различие в кислороде заставляет два типа бактерий преобразовывать и производить принципиально разные химические соединения в рамках их окислительных процессов.
Как работают аэробные и анаэробные бактерии?
В химии существует процесс, называемый окислением, который позволяет нитрифицирующим и денитрифицирующим бактериям потреблять энергию из своих источников пищи. По факту происходит следующее: окислитель, кислород или азот, притягивает электроны из химического соединения, восстановителя, с образованием нового химического соединения. Этот процесс высвобождает энергию, запасенную в восстановителе, которую потребляют бактерии.
Например, аэробные бактерии вдыхают кислород и используют его для преобразования аммиака (NH3) в нитрит (NO2) и энергию. Затем другие аэробные бактерии делают то же самое, но превращают нитрит (NO2) в нитрат (NO3). Аммиак в данном случае является источником пищи, из которого микроорганизмы получают энергию. Кислород – это просто окислитель, который помогает бактериям в этом. Анаэробные бактерии вдыхают азот из нитратов (NO3) и используют его для преобразования углеродных источников питания в газообразный азот (N2) и энергию.
Что такое окисление и окислитель?
Окисление – это химическая реакция, при которой электроны передаются между двумя химическими соединениями. Соединения, которые теряют электроны, называются восстановителем, в то время как соединение, которое получает электроны, является окисляющим агентом. В аквариумах окисление отвечает за превращение аммиака в нитрат во время нитрификации. А также в процессе денитрификации, когда нитрат превращается в газообразный азот.
Окислитель – это элемент, который притягивает электроны из соединения. Кислород является наиболее эффективным окислителем и обычно используется при его наличии. Однако существуют другие, менее эффективные окислители, которые можно использовать при отсутствии кислорода. Например, азот используется в качестве окислителя в процессе денитрификации.
Чем аэробные и анаэробные бактерии отличаются друг от друга?
Аэробные и анаэробные бактерии используют схожие процессы для выработки энергии. Однако есть некоторые ключевые различия, которые влияют на хобби по разведению рыб в зависимости от среды, в которой обитают эти бактерии.
Одни нитрифицируют, а другие денитрифицируют…
Два типа аэробных бактерий превращают аммиак в нитрат. Окисляющие аммиак бактерии, называемые nitrosomonas, окисляют аммиак в нитрит. Затем другая аэробная бактерия, называемая nitrobacter, окисляет нитрит в нитрат. Это важно знать для рыбоводов, потому что аммиак и нитриты токсичны для рыб в низких концентрациях (0,25 промилле или выше). Нитраты также токсичны, но только после того, как они достигают концентрации выше 40 промилле или около того.
Чтобы снизить концентрацию нитратов, мы собственно говоря и осуществляем подмены воды. Однако в аквариумах, содержащих анаэробные бактерии, может не потребоваться вручную снижать концентрацию нитратов. Анаэробные бактерии превращают нитраты в газообразный азот, который затем всплывает на поверхность аквариума и выбрасывается в атмосферу. Это означает, что денитрифицирующие бактерии уменьшают потребность в подменах воды, поскольку они естественным образом снижают концентрацию нитратов.
Потребляют разные источники пищи
Аэробные бактерии используют энергию из азота в качестве источника питания. Итак, во время нитрификации те вещества, от которых владельцы аквариума хотят избавиться (аммиак и нитриты), являются источниками пищи для бактерий. Во время денитрификации источником пищи в основном являются органические углеродные соединения, такие как продукты жизнедеятельности, разлагающая растительность и прочие биологические отходы.
Используют различные окислители
Аэробные бактерии используют кислород в качестве окислителя для привлечения электронов из аммиака и нитритов. В то время как анаэробные бактерии используют азот из нитратов (а иногда и нитритов) для привлечения электронов из источников углеродной пищи.
Таким образом, во время денитрификации вещество, от которого владельцы рыб хотят избавиться (нитрат), является не источником пищи, а скорее окислителем, который позволяет анаэробным бактериям получать энергию из своих источников пищи.
