🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

 

Le cycle de l'azote est un processus essentiel dans l'aquarium.

Il décrit la succession des modifications d'état de l'azote dans l'eau.

 

Ce qui suit le détaille étape par étape.

 

1ère Etape : L'Ammonification

🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

 

Azote en cavale

Si les êtres vivants libèrent un peu d’azote en temps normal, c'est une fois mort qu'ils en libèrent beaucoup !

 

Les organismes détritivores et décomposeurs jouent un grand rôle dans cette dégradation/transformation de la matière morte.

Détritivores VS Décomposeurs

🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

 

 

Les détritivores 

 

Ce sont généralement des invertébrés

🐌avec coquille (Physe, Planorbes...) 

🦐sans coquille (crevettes, daphnies, gammares, ostracodes ....)

Ils assimilent une grande partie de l’azote organique 

Qui ne sera alors pas minéralisé en pollution invisible. (NH₃/NH₄⁺)

 

C'est pourquoi ils jouent un rôle essentiel dans le maintient de la bonne santé de l’aquarium !

 

Quelques exemples de détritivores

🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

 

Les décomposeurs 

Ce sont des microorganismes

Bactéries hétérotrophes, champignons, Protozoaires qui dégradent la matière organique (dont l'azote) en matière minérale (dont NH₃/NH₄⁺)

Ce sont les principaux responsables de l'Ammonification

Ils assimilent moins d'azote qu'ils n'en transforment

On les retrouves au niveau de la filtration mécanique où ils “minéralisent“ les macrodéchets

Mais aussi dans les boues (Mulm) qu'ils transforment en NH₃/NH₄⁺ et PO₄⁻ notamment...

Ce sont de très gros consommateurs d‘Oxygène.

Ils font souvent partie de la flore intestinale des animaux

De façon transitoire ou permanente.

Certains sont des pathogènes opportunistes

Il est important de limiter leur nombre au risque d'atteindre ou de dépasser leur seuil de pathogénicité !

    Entretenir régulièrement la filtration mécanique permet de limiter leur nombre (faire baisser la "pression microbienne") et limite le risque d'apparition d'une maladie.

     

    Quelques exemples de décomposeurs :

     

    Protozoaires

    Bactéries

    🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

     

    Conclusion

    Détritivores et décomposeurs sont en concurrence sur les mêmes ressources.

    D'une certaine façon les détritivores permettent aussi de limiter la "pression microbienne" et donc participent à "l'effet barrière" !

    L'Ammonification c'est aussi ...

    et d'abord alimentaire...

     

    Beaucoup de poissons sont omnivores et assez opportunistes.

     

      Certains ont une tendance carnassière

      Proies et charognes sont alors au menu… 🍗

      d'autres plutôt végétarienne

      Végétaux et algues font effectivement office de « salades ».🥦

         

        Dans tout les cas leur alimentation contient beaucoup d'azote (souvent plus de 30% de protéines).

         

        Parfois une histoire de non digestion...

         

        Une partie des protéines alimentaire (qui contiennent de l’azote) n’est pas digérée ...

         

        Pas besoin d’un dessin pour savoir ce qui se passe après …💩

         

        d'autres fois de non assimilation

         

        Le foie se charge de l’excédent d’azote (N) en le transformant :

         

        • 90% du N évacué via les branchies sous forme de NH₃/NH₄⁺ ;
        • 10% du N évacué via l’urine sous forme d’urée ;

         

        On observera un pic d’excrétion d’azote 6h après la prise alimentaire !

         

        🔍 Vous pouvez agrandir grâce aux flèches double en haut à droite du diaporama

        2ème Etape : La Nitrification

        🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

         

        Nitrosation

         

        Le genre bactérien principalement responsable de la Nitrosation est Nitrosomonas. D'autre genre sont parfois impliqués mais plus minoritairement comme Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus et Nitrosovibrio.

        (Winogradsky 1892, Watson et al. 1989, Koops et al. 1991)

         

        Les Nitrosomonas oxydent le NH₃ en présence d'oxygène selon la formule suivante :

        NH₃ + O₂ → NO₂⁻ + 3H⁺ + 2e⁻

         

        🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

         

        Les Nitrosomonas
        • Oxydent le NH₃ en NO₂⁻ en présence d'oxygène lors de la respiration, cela leur donne l'énergie nécessaire à la division cellulaire,

         

        • Ont un temps de génération (temps qu'il faut à la population pour doubler) généralement de 8h (Bock et al. 1986). Lorsque le pH est trop acide (en dessous de 6.5) ce temps de génération peut être considérablement ralongé ! (jusqu'à 30h)

         

        • Ce sont des bactéries autotrophes vis à vis du carbone, elles utilisent donc le CO₂ comme source de carbone. (il ne sert donc à rien de leur donner du sucre comme cela peut se faire.).

        Nitratation

         

        Le genre bactérien principalement responsable de la Nitratation est Nitrospira. D'autre genre sont parfois impliqués mais plus minoritairement comme Nitrococcus et Nitrospina

        (Winogradsky 1892, Watson et al. 1989, Koops et al. 1991)

         

        🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

         

        Les Nitrospira
        • Oxydent le NO₂⁻ en NO₃⁻, cela leur donne l'énergie nécessaire à la division cellulaire,

         

        • Ont un temps de génération (temps qu'il faut à la population pour doubler) de 60h  (Bock et al. 1986).

         

        • Ce sont des bactéries autotrophes vis à vis du carbone, elles utilisent donc le CO₂ comme source de carbone. (il ne sert donc à rien de leur donner du sucre comme cela peut se faire.)

         

        ⚠︎ à partir de 5mg/L de NO₂⁻ la croissance de Nitrospira ralentit ! 

          Conclusion:
            • Les Nitrites sont donc produits jusqu'à 7x plus vite qu'ils ne sont consommés, ce décalage explique l'apparition d'un pic de Nitrites au démarrage de l'aquarium et lorsqu'il y a une surcharge en déchets, 

             

            • Durant la journée, les plantes absorbent prioritairement l'Ammoniaque (4x plus vite que les Nitrates) ce qui concurrence les populations de Nitrosomonas lorsque l'éclairage est en route.

             

            • Une baisse brutale de l'activité des plantes entraine, sur un cycle d'éclairage, une surcharge d'Ammoniaque, puis de Nitrites due au temps nécessaire aux populations bactériennes pour compenser.

              Et Nitrobacter dans tout ça ?

                Jusqu'à la fin des années 90 on pensait que s'était le genre Nitrobacter  qui était responsable de la Nitratation. Les travaux du Pr Hovanec ont montré qu'il n'était pas présent dans les aquariums.

                 

                En effet, pour se développer il aurait besoin d'une concentration en Nitrites permanente beaucoup plus importante que celle que l'on trouve dans un aquarium sain... (à partir de 2mg/L)

                 

                C'est donc bien au genre Nitrospira  que reviens le rôle de la Nitratation dans les aquariums (Hovanec et al. 1998), malgré le fait qu'il est encore absent de pas mal de livres, articles, blogs  traitant de l‘aquariophilie.

                   

                  Découverte récente :

                    Il semblerait que certaines souches de Nitrospira soient capable de participer à la Nitrification dès le stade NH₃ (sans présence de Nitrosomonas) !

                     

                    Ces souches dites "Comammox", sont des supers bactéries capables de se passer d'associés nitrosans (comme Nitrobacter) et sont aussi plus résistantes quand les conditions environementales changent.

                     

                    Cela explique les résultats obtenus par  Bartelme et al*  qui montrent que parfois  les Nitrospira "comammox"  seraient les principaux consommateur d'ammoniaque dans les biofiltres. 

                     

                    Affaire à suivre car cela remet en cause la théorie répandues des "deux populations bactériennes" responsable de la Nitrification.

                     

                    Cette étude montre aussi la présence de Nitrospira "commamox" dans les résaux d'eau potable (même chloraminés).

                    Bartelme et al 2017,Freshwater recirculating aquaculture system operations drive biofilter bacterial community shifts around a stable nitrifying consortium of ammonia-oxidizing archaea and comammox Nitrospira)

                    🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

                     

                    3ème Etape : La Dénitratation

                    🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir

                     

                    Habituellement

                     

                    • Les plantes permettent de limiter la production de NO₃⁻ par assimilation du NH₃ et elles sont aussi capable de consommer directement le NO₃⁻.

                     

                    • le NO₃⁻ est bien soluble dans l’eau, un changement d’eau permet une dilution de ce dernier.

                     

                    • le taux de NO₃⁻est d’ailleurs un bon indicateur d’entretien:

                    Si le NO₃⁻ à tendance à augmenter, (et que l'eau utilisée n'en contient pas...) les changements d’eau effectués ne sont sans doute pas suffisants (revoir quantité, fréquence ...).

                     

                    • Enfin, il existe aussi des résines qui absorbent spécifiquement les nitrates !

                     

                    et la "respiration Nitrate" dans certains cas:

                     

                    • La “respiration Nitrate” se produit en absence d’Oxygène. (Il s'agit d'un processus de respiration anaérobie, où l'accepteur final des électrons est le (N₂))

                     

                    • Les Nitrates sont transformés successivement en NO₂⁻ puis NO, N₂O et enfin Diazote (N₂) qui est un gaz volatile. C'est d'ailleurs le principal constituant de l'air.

                     

                    • Dans certaines conditions le phénomène peut être incomplet et la dénitratation être arrêtée à différents stades. 

                    🔍 Vous pouvez cliquer sur l'image pour agrandir