Ammoniakk, nitritt og nitrat - nitrogensyklusen

Nitrogensyklusen er et begrep innen akvaristikken. Så å si alle som ønsker å drive hobbyen noe særlig videre enn en fisk i en glassbolle, vil "støte borti" ord som ammoniakk (NH₃), nitritt (NO₂^-) og nitrat (NO₃^-) fordi stoffene regnes som giftige for dyrene i akvariet. Nitrogen er et grunnstoff. Ammoniakk, nitritt og nitrat er forbindelser der nitrogen er en av byggesteinene.

  Hvordan tilføres nitrogen til i et akvarie?

I hovedsak kommer nitrogen inn på innsiden av glassveggene på 3 måter:

Hva skjer med det nitrogenholdig foret når fisken spiser det?

Når en fisk spiser proteinet, vil det nedbrytes til aminosyrer i fiskens mage- og tarmsystem. Aminosyrene kan tas opp fra tarmen til blodet og brukes til å bygge opp nye proteiner, for eksempel til bruk i muskulaturen til fisken. Aminosyrene kan også brukes direkte til energiforbruk (på lik linje som karbohydrater (sukker) eller lipider (fettstoffer). Det er denne forbrenningen av aminosyrer som medfører en frigivelse av nitrogen til vannet. Nitrogen frigis i forbindelser som ammoniakk, urea (også kalt karbamid eller urinstoff) eller urinsyre samt små organiske molekyler som kan fungere som signalmolekyler (substanser som skal fortelle/varsle andre dyr om for eksempel fare, forplantningsevne, ”ikke-spis-meg”-molekyler osv.. De fleste dyr frigir nitrogen som ammoniakk og er hovedkilden til inorganisk nitrogen i akvarievannet. Det er beregnet at hvis man forer et fiskeakvarium med ca 2-4 gram protein pr. dag, tilsvarer dette ca ½ gram nitrogen.

  Nitrogensyklusen

I tillegg til at nitrogen tilføres akvarievannet som nevnt over, foregår det også et ”gjenbruk” av nitrogen. Dvs. nitrogen frigis til vannet i form av ammoniakk, og brytes ned til nitrat via nitritt. Nitrat kan igjen tas opp i nye organismer som igjen spises av mer høytstående dyr. På denne måte oppnås en sluttet sirkel.

Ammoniakk (NH₃)

De fleste stoffer som frigis fra dyrene og som inneholder nitrogen, omdannes nokså raskt til ammoniakk. I rene fiskeakvarier vil ammoniakk omdannes til nitritt og senere nitrat. I et korallrevsakvarium er det imidlertid mer komplisert. Både kjempemuslinger (tridacna) og en del alger vil bruke ammoniakk direkte som sin kilde til nitrogen. Jo mer kjempemuslinger og alger man har i akvariet, jo mer ammoniakk fjernes på denne måten. M.a.o. fjernes ammoniakk direkte fra vannet uten omdannelse til nitritt og nitrat. Dette prinsippet brukes aktivt av flere akvarister ved å sette opp et refugium i tilknytning til akvariet. Her kan man dyrke makroalger som trekker ut ammoniakk fra vannet og dermed hindrer omdannelse til nitritt og nitrat. Makroalgene vokser seg til, og så luker man bort en del. Dermed fjerner man nitrogenholdige stoffer direkte fra karet

Resten av ammoniakken som ikke tas opp av alger eller muslinger omdanes  til nitritt (NO₂^-). Deretter til nitrat ved hjelp av bakterier i sandbunnen og i den levende steinen

Nitrat (NO₃^-)

Nitrat blir tatt opp i organismer som bakterier, alger samt enkelte planter og dyr (bl.a. sjøanemoner og koraller). Ved høye nitratverdier er det sett økt vekst av bl.a. marine bakterier, plankton og makroalger som tegn på dette fenomenet. Nitrogenet som tas opp i form av nitrat vil etter hvert inkorporeres i vev og organismens forskjellige funksjoner. I tillegg vil det kunne skje i anarobe (= ikke-oksygenerte) deler av akvariet (for eksempel i sandbunn eller inne i en levende stein) en omdannelse av nitrat til nitrogengass (N₂). Her finnes det organismer som bruker nitrogengass som andre dyr bruker oksygen og disse kan lage energi som organismen benytter seg av. Disse dyrene dør etter hvert eller blir spist opp av andre høyerestående dyr, og dermed får disse dyrene benyttet seg av nitrogenet som nå er biotilgjengelig.

  Er det så farlig å ha litt ammoniakk, nitritt og nitrat i akvarievannet da?

Det har opp gjennom tidene vært et mål for akvarister å holde de nitrogenholdige stoffene som ammoniakk, nitritt og nitrat i lavest mulig konsentrasjon i akvariet. Tidligere (og nå) har vannbytter vært et viktig tiltak i så måte. Årsaken ligger i at disse nitrogenholdige stoffene tildels er giftige og medfører god algevekst (det er næringsrikt).

Ammoniakk (NH₃) – er giftig for  fisk og mange andre dyr i akvariet (unntak er tridacnamuslinger og makroalger som beskrevet over). I et godt innkjørt akvarium er imidlertid høye ammoniakkverdier lite aktuelt da ammoniakk som frigis til vannet av alle dyrene raskt blir tatt opp igjen. Enten av makroalger som bruker ammoniakken direkte til å lage DNA eller aminosyrer som byggesteiner for proteinene, eller av bakterier som omdanner ammoniakken videre til nitritt og senere til nitrat og evt. nitrogengass som i nitrogensyklusen beskrevet ovenfor. Disse stoffene er mindre giftige enn ammoniakken for fiskene, slik at dette er gunstig. I nyoppsatte akvarier derimot kan ammoniakk-konsentrasjonen bli høy og medføre stor risiko for død av fisk/dyr. Årsaken ligger i at det ikke finnes nok av bakterier som kan bryte ned ammoniakken til de mindre giftige stoffene ennå. Anbefalt høyeste konsentrasjon av ammoniakk i et akvarium er <0,1 ppm. Selv verdier på 0,2 ppm kan medføre døden for fiskene. Det er også slik at jo høyere pH er i akvarievannet, jo mer giftig er ammoniakk. Dette er et viktig poeng å ta med seg ved transport av fisker hvor det vil frigis en god del ammoniakk fra fisken underveis. . I et veletablert akvarium synes det ikke å være et stort poeng å bry seg med å måle ammoniakk. Det blir nokså raskt omdannet til nitritt og nitrat.

Nitritt (NO₂^-) – har tradisjonelt fra ferskvannsakvaristikken vært beskrevet som et svært toksisk stoff. Mye av ”redselen” for nitritt har derfor blitt direkte overført til saltvannslitteraturen. Imidlertid finnes det artikler som hevder at nitritt er betydelig mindre toksisk ovenfor saltvannsdyr. Fisk har blitt observert i live i nivåer av nitritt på >100 ppm. I et veletablert akvarium synes det ikke å være et stort poeng å bry seg med å måle nitritt. Det blir nokså raskt omdannet til nitrat. Anbefalt nivå sies ofte i litteraturen allikevel å være < 0,2 ppm.

Nitrat (NO₃^-) – er et stoff som i akvariet ofte kan hope seg opp i høye konsentrasjoner. Heldigvis er nitrat ikke så toksisk som for eksempel ammoniakk. Verdier på 20-40 ppm har for perioder fungert greit i akvarier. Over 50 ppm har imidlertid blitt rapportert å gi svekket helse hos fisken. Anbefalt nivå er imidlertid  < 0,2 ppm.

Årsaken til dette er at høye nitratverdier kan medføre en rekke uheldige omstendigheter i akvariet:

1. Nitrat fungerer som god gjødsel for algevekst. Akvariet kan fort bli stygt og overgrodd. Man blir ikke kvitt algene før nitratnivået senkes.

2. Dinoflagellater synes også å trives i høye nitratnivåer. Disse dekker sandbunnen og levende stein. De er som oftest brunlige og fanger luftbobler. Absolutt stygt og ødelegger et ellers fint inntrykk av et korallrevsakvarium.

3. Nitrat gir også god vekst av zooxanthellene i korallene. Dette kan imidlertid på sikt hemme veksten av selve korallen fordi korallen må konkurrere om tilgjengelig karbonmengden med zooxanthellene. Det inorganiske karbonet bruker korallen for skjelettdannelse, mens zooxanthellene bruker det i fotosyntesen.

  Hva er nitratnivået i naturlig sjøvann?

Nitratkonsentrasjonene vil variere avhengig av lokalisasjon og dybde. I overflatevann er det typisk lavere verdier enn dypere fordi dyr på overflaten forbruker nitrat. En typisk overflateverdi er 0,1 ppm. I dypere nivåer kan verdiene ligge på 0,5-2,5 ppm.

  Forskjellige måter å senke nitratnivået i akvariet på

1.      Redusere mengden av nitrogenholdig for inn i akvariet. Med andre ord: Ikke gi mer mat enn nødvendig!

2.      Har du dårlig springvann ? (les: for høye nitratverdier), skaff deg et revers osmosefilter eller et ionefilter. Bruk kun dette filtrerte vannet som erstatning for fordampningen og kun dette vannet når du lager kunstig saltvann

3.       Sørg for god skumming. Er skummeren god nok? Fungerer den som den skal?

4.       Vurder å starte dyrkning av makroalger. For eksempel kan man lage et refugium i en del av sumpen. Makroalgene eller hurtigvoksende mykkoraller lukes bort ved behov periodevis.

5.       Bruk en sandbunn som er dyp. Det vil si minst 6-8 cm. Dermed oppstår områder nede i dypet av sanden som inneholder lite oksygen. Her trives anarobe bakterier som tar opp nitratet og omgjøres til nitrogengass. Nitrogengassen frigis til vannet og deretter ut i luften.

6.       Ha nok med levende stein av samme grunn som pkt 5).

7.      Fjern evt. filtre hvor det hoper seg opp debris og ”dritt” over tid (mer enn 1 uke). Filtrene inneholder etter hvert mye næring (og nitrogenholdige substanser). Bakterier trives i dette og omgjør ammoniakk og nitritt til nitrat raskt og effektivt, men nitrat blir derimot ikke brutt ned videre (i motsetning til en dyp sandbunn eller i en levende stein).

8.       Bruk en eller annen form for nitratfjerner. Det finnes nitratfiltre på det kommersielle markedet. Vanligst er filtre som benytter seg av et svovelbasert system. Her reagerer svovelen med nitrat og det dannes nitrogengass som fordamper ut av vannet og ut i luften. Bivirkningen ved denne metoden er at det dannes en del H⁺-ioner. Med andre ord pH vil falle (og det er jo ugunstig). Det finnes også andre kommersielle produkter. Felles for disse så langt er at de er lite vitenskapelig dokumentert og effekten synes usikker. Eventuelle bivirkninger er vel også lite studert og dermed synes jeg det er lite fristende å putte det oppi korallrevet sitt!

  Referanser