Filtracja biologiczna - niespodzianka wewnątrz filtra akwariowego

Filtracja biologiczna jest zazwyczaj opisywana jako współpraca dwóch grup mikroorganizmów. Niektóre bakterie potrafią jednak zrealizować obie fazy samodzielnie — a badania znalazły je we wszystkich 38 badanych filtrach słodkowodnych.

Podstawowy opis nitryfikacji jest znany wielu akwarystom: z amoniaku powstają azotyny, a z nich azotany. Pierwszą przemianę zapewnia jedna grupa mikroorganizmów, drugą inna. Chemiczna sekwencja jest prawidłowa, ale przemianę może zapewniać również tylko jedna grupa mikroorganizmów. Niektórzy przedstawiciele rodzaju Nitrospira potrafią przeprowadzić cały proces w jednej komórce. Nazywane są comammox -  mikroorganizmy zdolne do całkowitej oksydacji amoniaku. Posiadają niezbędny zestaw enzymów do obu kroków i przekształcając amoniak przez azotyny w azotany, pozyskują energię. Ta zdolność nie dotyczy jednak automatycznie wszystkich bakterii rodzaju Nitrospira.

Badanie opublikowane w 2024 roku analizowało filtry z akwariów słodkowodnych w domach i sklepach w Kanadzie. Genetyczne cechy bakterii comammox wykryto we wszystkich 38 próbkach. W 30 z nich dominowały ich obserwowane geny nad odpowiadającymi genami innych badanych grup utleniających amoniak.

Co z tego wynika przy zakładaniu akwarium? Przede wszystkim to, że nawet bakterie, które potrafią zrealizować obie fazy przemiany, nie oznaczają od razu funkcjonalnego filtra. W kolejnym badaniu naukowcy monitorowali przez dwanaście tygodni trzy nowo założone domowe akwaria. W dwóch poziom amoniaku i azotynów spadł poniżej granicy detekcji do trzeciego tygodnia obserwacji, w trzecim dopiero w ósmym. Bakterie comammox stopniowo zasiedliły wszystkie trzy filtry. 

Praktyczny wniosek dla akwarystów jest następujący -  podczas zakupu akwarium monitoruj oprócz amoniaku i jonów amonowych także azotyny. Sam spadek pierwszej grupy substancji jeszcze nie wskazuje, że bezpiecznie przebiega również drugi krok. Właśnie w dwóch monitorowanych zbiornikach substancje amonowe były już niezmierzalne, podczas gdy azotyny dopiero osiągały maksimum. Decydowanie na podstawie powtarzanych pomiarów ma większy sens niż poleganie na stałej liczbie dni zakupu.

Wykorzystane źródła
Van Kessel i in. (2015): Całkowita nitryfikacja przez jeden mikroorganizm. Nature.
McKnight i Neufeld (2024): Comammox Nitrospira wśród dominujących utleniaczy amoniaku w mikrobiologicznych społecznościach filtrów akwariowych. Applied and Environmental Microbiology.
McKnight i in. (2025): Sukcesja społeczności mikrobiologicznych filtrów akwariowych związana z wczesnym ustanowieniem comammox Nitrospira. ISME Communications.