Nitrification

 

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.

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La Nitrification est une étape du cycle de l'azote au cour de laquelle le couple Ammoniaque/Ammonium (très toxique) se transforme en Nitrites (toxique) puis Nitrates (moins toxique)

 

Cette étape de Nitrification est liée à l'activité de certaines bactéries (les fameuses bonnes bactéries) dont nous allons parler ici.

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Dans le milieu aquatique, le genre bactérien principalement responsable de la Nitrosation est Nitrosomonas et celui responsable de la Nitratation est Nitrospira.

 

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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.).

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Les Nitrospira
  • Oxydent le NO₂⁻ en NO₃⁻en présence d'eau, 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 40h à 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 consommateurs 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)

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