Biologická filtrace

Biologická filtrace

Nejdůležitější součástí filtrace akvária je to, co se děje na mikroskopické úrovni. Jedná se o takzvanou biofiltraci. Je to svět bakterií a mikroorganismů, které nelze vidět pouhým okem. Biologická filtrace je klíčem k dobré chemii vody, dobrému zdraví ryb a křišťálově čisté vodě.

Biologická filtrace zjednodušeně

Tabulka níže nám ukazuje, jak se jednotlivé typy filtrace podílejí na „čištění“ akvarijní vody. Je zjevné, že biologická filtrace je nejdůležitější, a proto bychom jí měli věnovat náležitou pozornost.

tabulka filtrace

Autotrofní x heterotrofní

Na biofiltraci se podílejí dva typy organismů: autotrofní a heterotrofní. Autotrofní požírají chemikálie jako čpavek a oxid uhličitý. Heterotrofní požírají „normální jídlo“ jako jsou sacharidy a bílkoviny.

Autotrofní vs heterotrofní

Nejdůležitějším aspektem biofiltrace je odstranění jedové rybí „moči“ z vody v akváriu. Rybí moč je jedovatá, protože obsahuje hodně amoniaku. Amoniak je v zavedeném akváriu zneškodňován velmi pomalu rostoucími „prospěšnými bakteriemi“ (autotrofní nitrifikační bakterie), které rostou na povrchu porézních struktur (štěrk, filtrační média…).

Jeden typ biofiltrace však často přehlížíme. Jedná se o odstraňování rozpuštěných organických sloučenin z vody heterotrofními bakteriemi, které žijí na povrchu biomédia. Tento proces vytváří křišťálově čistou vodu bez bakterií, která je důležitá pro zdraví ryb. A navíc řada heterotrofních mikroorganismů ve filtru doslova „požírá“ špatné bakterie, patogeny, výkaly, nesnězené jídlo a řasy.

Pokud rozdělíme biofiltraci na autotrofní a heterotrofní, získáme tabulku, která nám jasně ukazuje, jak důležitá je heterotrofní biofiltrace:

Teď už zjednodušeně víme, k čemu je biologická filtrace dobrá a jak funguje. Pojďme se na ní tedy podívat detailněji.

Dva typy biofiltrace detailněji

Nejdůležitější součástí každého akvarijního filtru je biofiltrační sekce. Biofiltrace probíhá na povrchu substrátu, který se nazývá „biomédium“. Čím větší je povrch biomédia, tím více biofiltrace probíhá. Biofiltraci provádějí dvě odlišné skupiny bakterií:

  • Velmi pomalu rostoucí autotrofní („autotrofní“ znamená, že požírá chemikálie jako čpavek) bakterie rostoucí na povrchu biomédia. Oxidují toxický čpavek na dusičnany.
  • Rychle rostoucí heterotrofní („heterotrofní“ znamená, že „jí normální jídlo“) bakterie na povrchu biomédia.  Rozkládají rozpuštěné organické sloučeniny (jako jsou sacharidy a aminokyseliny) na oxid uhličitý a amoniak.

Heterotrofní filtrace je často přehlížena, protože se vyskytuje velmi rychle a tyto heterotrofní bakterie na površích filtru nejsou považovány za „prospěšné bakterie“. To by ale měly, protože tato část biofiltrace je velmi důležitá pro čistotu vody a zdraví ryb. Zásadní je, že povrchová plocha požadovaná pro heterotrofní biofiltraci, aby poskytla křišťálově čistou vodu a optimální zdraví ryb, je dvacetkrát větší, než plocha biofiltračního povrchu, kterou potřebují autotrofní bakterie.

Autotrofní biofiltrace

Většina lidí si pod pojmem biofiltrace představí oxidaci amoniaku. Otrava amoniakem není tak běžná, jak se mnozí domnívají, ale měl by se jím zabývat každý fanda akvaristiky. Amoniak ve velmi vysokých hladinách způsobuje vnitřní poškození mozku, orgánů a centrálního nervového systému. Ryba začne vnitřně i zevně krvácet a nakonec uhyne. Akvaristé používají termín „prospěšné bakterie“ k popisu bakterií, které mění toxický amoniak na netoxický dusičnan. Tento biofiltr „prospěšných bakterií“ je v ideálním případě velmi dobře okysličený filtr s velkým povrchem a přiměřeným průtokem. Oxidace amoniaku probíhá ve dvou krocích. První fází je rozklad amoniaku na dusitan, další formu dusíku. Pak ve stejném filtru další sada prospěšných bakterií rozkládá dusitany na dusičnany, mnohem benignější a netoxickou formu dusíku.

Prospěšné bakterie oxidující amoniak rostou pouze na površích, nikoli ve volné vodě. Vyžadují vysoký obsah kyslíku (nasycení větší než 80 %), pH nad 6.0 ( ideálně nad 6.5) a zdroj oxidu uhličitého. Protože tyto bakterie rostou pouze na površích, neexistuje žádná konkurence mezi bakteriemi vodního sloupce a bakteriemi filtračního média. Voda tedy může projít médiem třeba stokrát, než se veškerý amoniak zachytí a zoxiduje. To znamená, že povrch potřebný pro oxidaci amoniaku je mnohem menší než povrch potřebný pro heterotrofní oxidaci.

Heterotrofní biofiltrace

Heterotrofní prospěšné bakterie jí „normální jídlo“, jako jsou sacharidy, bílkoviny a tuky. V každém akváriu se toto „normální jídlo“ skládá z nesnědeného krmiva a rybích výkalů. To nevyhnutelně živí rychle rostoucí heterotrofní bakterie. Otázka je jednoduchá. Chcete, aby heterotrofní bakterie žily ve filtru v hnědém „nánosu“, nebo chcete, aby byly ve vodním sloupci, kde zakalí vodu a způsobí, že ryby onemocní. Stane se to na jednom nebo druhém místě. Pokud v sobě má filtr dostatek rychle rostoucích heterotrofních prospěšných bakterií, může konkurovat heterotrofním bakteriím ve vodním sloupci a zabránit zakalené, nezdravé vodě. Takže hnědý „borčus“ ve filtru je dobrý a zajistí křišťálově čistou vodu. Většina zakalených nádrží jsou nádrže, kde se filtr čistí příliš často, má v sobě špatné médium nebo je příliš malý.

Důvod, proč je pro tento typ biofiltrace vyžadován mnohem větší povrch, je jednoduchý. Heterotrofní bakterie se mohou množit dělením na dvě za pouhých patnáct minut. Aby tedy heterotrofní bakterie na povrchu filtračního média překonaly konkurenci heterotrofních bakterií ve vodě akvária, musí bakterie filtračního média vykonat svou práci v jednom průchodu vodou. To vyžaduje velkou plochu.

Biofilm a hnědý „borčus“ ve filtru

Prospěšné bakterie tvoří tenký biofilm na všech površích. V oblastech s nízkým průtokem se biofilm postupem času stává tlustým, slizkým, porézním hnědým „borčusem“ s miliardami malých kanálků. Tmavě hnědá slizká vrstva je pro zkušené akvaristy zlato. Tento tmavě hnědý „nános“ rychle převede čpavek (amoniak) na dusičnany a poskytne křišťálově čistou, zdravou vodu.

Níže uvádím nejlepší citát, který kdy jakýkoliv dodavatel filtračních médií napsal:

„Hnědý filtrační kal ve filtru je z větší části živý a není pouhým odpadem. Odstranění tohoto kalu způsobí více škody než užitku. Účelem filtračního média není odfiltrovat částice z vody, jak se často předpokládá. Média slouží jako stanoviště pro širokou škálu mikroorganismů, které zahrnují bakterie, nálevníky, bičíkovce a mnoho dalších. Tyto mikroorganismy žijí ve společenství, které je založeno na biofilmech. Biofilmy jsou vytvářeny bakteriemi, které vylučují extracelulární polymerní látku, která se často nazývá „sliz“. Komunita tvoří bioreaktor, který zpracovává odpad a přeměňuje jej na potravu a energii pro své členy a nakonec na organické nebo anorganické produkty, které jsou pak využívány rostlinami, vypařovány nebo odstraněny výměnou vody. Vytvoření této „filtrační komunity“ zabere značné množství času; proto je velmi důležité jej nerušit, pokud to není nezbytně nutné.“

Závěr

Biofiltrace se skládá z velmi spletitých a propletených procesů. Bakterie, které rozkládají nesnědené jídlo a výkaly, bakterie, které rozkládají čpavek na dusitany a bakterie, které rozkládají dusitany na dusičnany, pracují vedle sebe.

Akvaristé často čistí své biofiltry, aby odstranili „hnědý sliz“, o kterém si myslí, že je „špinavý“ a „špatný“. To je přesný opak toho, co by měli dělat.