Biologische Filtration - Überraschung im Aquariumfilter
Biologische Filtration wird normalerweise als Zusammenarbeit zweier Gruppen von Mikroorganismen erklärt. Einige Bakterien können jedoch beide Phasen selbst bewältigen — und die Forschung hat sie in allen 38 untersuchten Süßwasserfiltern gefunden.
Die grundlegende Beschreibung der Nitrifikation ist vielen Aquarianern bekannt: Aus Ammoniak entstehen Nitrite und daraus Nitrate. Die erste Umwandlung erfolgt durch eine Gruppe von Mikroorganismen, die zweite durch eine andere. Die chemische Abfolge gilt, aber die Umwandlung kann auch von nur einer Gruppe von Mikroorganismen durchgeführt werden. Einige Vertreter der Gattung Nitrospira können den gesamten Prozess in einer einzigen Zelle durchführen. Sie werden als Comammox - Mikroorganismen, die in der Lage sind, Ammoniak vollständig zu oxidieren. Sie verfügen über die erforderliche enzymatische Ausstattung für beide Schritte und gewinnen Energie aus der Umwandlung von Ammoniak über Nitrite zu Nitraten. Diese Fähigkeit betrifft jedoch nicht automatisch alle Bakterien der Gattung Nitrospira.
Eine im Jahr 2024 veröffentlichte Studie untersuchte Filter aus Süßwasseraquarien in Haushalten und Geschäften in Kanada. Genetische Merkmale von Comammox-Bakterien wurden in allen 38 Proben nachgewiesen. In 30 von ihnen überwogen die beobachteten Gene gegenüber den entsprechenden Genen anderer untersuchter Gruppen, die Ammoniak oxidieren.
Was bedeutet das für die Einrichtung eines Aquariums? Vor allem, dass selbst Bakterien, die beide Phasen der Umwandlung bewältigen können, nicht sofort einen funktionierenden Filter garantieren. In einer weiteren Studie beobachteten Wissenschaftler über zwölf Wochen drei neu eingerichtete Heim-Aquarien. In zweien sanken die Ammoniumverbindungen und Nitrite bis zur Nachweisgrenze bis zur dritten Woche der Beobachtung, im dritten erst in der achten. Comammox-Bakterien besiedelten dabei schrittweise alle drei Filter.
Die praktische Schlussfolgerung für Aquarianer lautet: Beobachten Sie beim Einlaufen des Aquariums neben Ammoniak und Ammoniumionen auch die Nitrite. Ein alleiniger Rückgang der ersten Gruppe von Stoffen zeigt noch nicht, dass auch der zweite Schritt sicher abläuft. Gerade in den beiden beobachteten Becken waren die Ammoniumverbindungen bereits nicht mehr messbar, während die Nitrite erst ihr Maximum erreichten. Entscheidungen basierend auf wiederholten Messungen machen mehr Sinn, als sich auf eine feste Anzahl von Tagen des Einlaufens zu verlassen.
Verwendete Quellen
Van Kessel et al. (2015): Complete nitrification by a single microorganism. Nature.
McKnight und Neufeld (2024): Comammox Nitrospira among dominant ammonia oxidizers within aquarium biofilter microbial communities. Applied and Environmental Microbiology.
McKnight et al. (2025): Microbial community succession of home aquarium biofilters associated with early establishment of comammox Nitrospira. ISME Communications.
