Batteri nitrificanti: il perfetto lavoratore della filtrazione

La corretta gestione di un laghetto non può prescindere dall’immissione periodica di batteri nitrificanti. Questi, sono indispensabili per la trasformazione dei residui organici dei pesci e dei vegetali.

L’ammoniaca è il principale elemento da detossificare e questo avviene ad opera di un gruppo di batteri chiamati Nitrosomonas; il prodotto terminale che ne deriva è il nitrito.

Il nitrito è tossico per i pesci anche se in misura minore rispetto all’ammoniaca ma viene trasformato in nitrato grazie ad un’altra eterogenea categoria di batteri noti come Nitrobacter.

Entrambe le classi di batteri sono note come .

BATTERI NITRIFICANTI: Nitrosomonas e Nitrobacter

Nitrosomonas e Nitrobacter sono ORGANISMI AUTOTROFI, capaci cioè di nutrirsi utilizzando solamente semplici sostanze inorganiche, ma esistono altre classi di batteri definite eterotrofe (si nutrono di sostanze organiche prodotte dagli organismi autotrofi) che possiedono capacità nitrificanti.

C’è molta confusione riguardo i batteri nitrificanti, questo in larga parte è dovuto al fatto che sul mercato si sono affacciate ditte che vendono batteri per la detossificazione del laghetto che per la maggior parte contengono batteri appartenenti al genere Bacillus, Pseudomonas, Escherichia Coli ed altri; i batteri nitrificanti fanno invece parte della famiglia delle NITROBACTERIACEE.

Questi batteri hanno delle caratteristiche che possiamo così riassumere:

1) Sono strettamente aerobi, cioè necessitano di ossigeno del quale devono poterne disporre in alta concentrazione.

2) Sono chemolitotropici, usano prevalentemente composti inorganici come fonte di energia e necessitano di anidride carbonica (CO2) come fonte di carbonio. Nel caso delle Nitrobacteriacee la fonte di energia deriva dalla conversione dell’ammoniaca in nitriti e poi in nitrati.

3) Hanno una capacità di replicazione molto limitata (24-36 ore) in condizioni ambientali ottimali.

4) La loro azione si esplica in un range di Ph che va da 7.0 a 8,5

5) Sono influenzati dalla temperatura avendo prestazioni migliori da 15 a 25°C. sotto i 10 °C muoiono.

6) Non sopravvivono alle procedure di disidratazione.

7) Agiscono metabolicamente solo se adesi ad un substrato.

8) Per la loro azione sono dipendenti dalla velocità del flusso dell’acqua. Se il flusso è eccessivo il tempo di permanenza a contatto con i nutrienti non è sufficiente. Inoltre l’alto flusso esercita un effetto “lavaggio” obbligando i batteri a staccarsi dal supporto necessario per la loro corretta attività.

9) Sono particolarmente suscettibili ad insulti chimici, quali farmaci medicamentosi, alla luce solare e all’acido solfidrico.

Esistono anche differenze tra le due classi di batteri:

I Nitrosomonas possono, in assenza di nutrimento (ammoniaca), diventare dormienti, cioè inattivarsi mentre i Nitrobacter non ne sono capaci ed in assenza di nutrimento (nitrito), muoiono.

I Nitrobacter ossidano il nitrito in nitrato ma possono utilizzare altre fonti. Essi possono infatti utilizzare carboidrati complessi come i comuni organismi eterotrofici. I Nitrosomonas non possono e dipendono strettamente dall’ammoniaca (per questo motivo sono in grado di passare ad una forma dormiente).

Altri batteri nitrificanti

Esistono altri batteri per i quali si suppone esserci un’azione nitrificante: i BATTERI ETEROTROFI.

Il genere Bacillus è il più rappresentato. Esso utilizza ammoniaca trasformandola in nitrito, ma lo fa solo in condizioni di assenza di nutrimento più specifico: residui organici azotati (ogni laghetto ne contiene in abbondanza).

Questa capacità di usare in certe condizioni ammoniaca ha prodotto l’erronea convinzione che si tratti di batteri nitrificanti. Inoltre questi batteri sono incapaci di elaborare il nitrito e quindi il processo di detossificazione, eventualmente, è comunque incompleto.

Studi scientifici hanno dimostrato inoltre che è necessario, a parità di ammoniaca elaborata, un numero di batteri eterotrofi un milione di volte maggiore rispetto a quelli nitrificanti.

Un altro aspetto negativo dei batteri eterotrofi è che in determinate condizioni possono agire operando nella direzione opposta. Essi possono cioè trasformare il nitrato in nitrito e poi ammoniaca in un processo noto come denitrificazione assimilatoria.

I batteri eterotrofi possono lavorare quindi sia in presenza che in assenza di ossigeno. In presenza di ossigeno elaborano la sostanza organica, dalla quale estraggono l’azoto, preferendola all’ammoniaca. In assenza di ossigeno addirittura producono ammoniaca a partire dalla sua forma ossidata, cioè il nitrato.

I batteri eterotrofi possono essere sia gram+ (Bacillus) che gram- (Pseudomonas). Alcuni sono strettamente aerobi, altri facoltativamente anaerobi. Nel complesso tollerano bene ampie variazioni di Ph, temperatura e salinità. Possono resistere in condizioni avverse producendo spore. Grazie a questa caratteristica il loro confezionamento per la successiva vendita può avvenire a secco (tramite disidratazione). Questo li distingue in modo sostanziale rispetto ai batteri nitrificanti. E’ ancora in discussione in ambiente scientifico se questi ultimi possano vivere eventualmente allo stato quiescente.

Le formulazioni in polvere costituiscono la maggior parte di questo tipo di prodotto disponibile sul mercato e sono rappresentati da sostanze che eliminano il fango o i detriti di fondo del laghetto e ceppi batterici etrotrofi non patogeni.

Nel complesso agiscono metabolizzando proteine, grassi, cellulosa e amido. Possono essere anche usati in acqua salmastra o salata.

In definitiva essi lavorano mantenendo bassi i valori di ammoniaca finché sopraggiungano naturalmente le condizioni per l’insediamento spontaneo dei veri batteri nitrificanti: Nitrosomonas e Nitrobacter.

Letture di approfondimento (testo in inglese)

Comparative Analysis of Nitrifying Bacteria Associated with Freshwater and Marine Aquaria

Nitrospira like Bacteria Associated with Nitrite Oxidation in Freshwater Aquaria

Identification of Bacteria Responsible for Ammonia Oxidation in Freshwater Aquaria