Molto spesso la vita all’interno di un acquario viene associa alla Flora e alla Fauna, ma nessuno pensa che la vita di quest’ ultimi è resa possibile dai Batteri (pensate un po’ che noi stessi siamo composti per circa il 90% da cellule batteriche!).
I batteri sono organismi unicellulari autotrofi, cioè capaci di sintetizzare sostanze, organiche ed inorganiche, necessarie per la loro sopravvivenza. Sono stati i primi organismi a svilupparsi sulla terra quando l’unica sostanza da cui trarre nutrimento era lo zolfo (S), per questo motivo essi tramite un meccanismo noto come “Ciclo dello Zolfo” sono riusciti a svilupparsi, moltiplicarsi ed evolversi.
fonte immagine:http://www.google.it/imgres?q=batteri+s … 9,r:12,s:0
Morfologicamente i batteri sono costituiti da strutture obbligatorie: nucleoide, citoplasma, membrana citoplasmatica, mesosomi, peptidoglicano .Strutture facoltative: ciglia, flagelli, fimbrie, pili, membrana esterna (cell wall). Fondamentalmente i batteri vengono distinti in gram positivi e gram negativi . La differenza tra i due è rappresentata principalmente dai rivestimenti. I gram negativi oltre alla membrana citoplasmatica, peptidoglicano, hanno sviluppato una membrana definita membrana esterna, di carattere fosfolipidico, tale diversità determina una risposta visiva differente in seguito alla colorazione gram.
Il primo organismo capace di auto-replicarsi e di sintetizzare sostanze utili alla propria sopravvivenza e crescita è stato proprio un Batterio definito LUCA (Last Universal Common Ancestor) nato circa 4 miliardi di anni fa.
Ebbene si, noi e tutto ciò che ci circonda deriva da LUCA!
Da esso si sono evoluti Archeae, Bacteria, Eukarya.Gli Archeae sono microrganismi che si sviluppano in ambienti in cui le condizioni sono estreme (temperature molto alte o molto basse, ambienti molto acidi o molto basci, ecc…).
Gli Eukarya, invece sono gli organismi eucarioti, quindi l’esempio più semplice siamo noi, Homo Sapiens Sapiens , e le cellule di cui siamo fatti.
I Bacteria sono gli organismi più diffusi in tutta la terra, basti pensare che noi siamo colonizzati da batteri e quando questo processo di invasione è terminano il numero di cellule batteriche supera quello delle cellule eucariote.
Ma perché allora è fondamentale che in un acquario sia importante che si instauri una flora batterica?
La risposta è riunita in tre cicli:
- Ciclo del carbonio
- Ciclo dell’azoto
- Ciclo dello zolfo
Carbonio (C), azoto (N), zolfo (S), fosforo (P), potassio (K), ossigeno (O), sono gli elementi più diffusi in acquario ed in natura, tra questi quello presente in maggior concentrazione è l’azoto (N).
Questi 3 cicli sono alla base della vita, oltre che dell’acquario, anche della Terra, poiché anche questa può essere considerata un “sistema chiuso”. Per tale motivo ciò che viene prodotto (che sia anche tossico) deve essere degradato per poi essere nuovamente assimilato.
fonte immagine:http://www.google.it/imgres?q=nitrobact … 29,r:5,s:0
Il ciclo dell’azoto ha una notevole rilevanza, i microrganismi che fissano l’azoto (N) appartengono alla famiglia delle Nitrobacteriaceae di cui ricordiamo: Nitrosococcus, Nitrosomonas, Nitrosovibrio; i quali trasformano l’azoto inorganico in forma organica, spesso in rapporto simbiotico con le piante ed attraverso il processo di nitrificazione vi è l’ossidazione dell’ammoniaca (NH3) a nitrito (NO2-) e poi a nitrato (NO3-). L’importanza di questo meccanismo è nella trasformazione di un composto poco assimilabile (NH3) ad un composto mo lto assimilabile (NO3-). Questo processo di nitrificazione è un processo aerobico (cioè un processo che necessita di ossigeno molecolare (O2)). Ora analizziamo dal punto di vista chimico il processo di nitrificazione:
1. OSSIDAZIONE DELL’AMMONIACA: NH3+2H++O2+2e––>NH2OH+H2O
Quindi partiamo da ammoniaca NH3 e ossigeno O2 per poi arrivare all’idrossilammina NH2OH.
2. TRASFORMAZIONE IDROSILAMMINA: NH2OH+H2O -> NO2– +5H++4e–
Questa trasformazione avviene grazie all’enzima idrossilammina ossido-reduttasi , che quindi porta alla formazione dei nitriti (NO2–)
3. TRASFORMAZIONE IN NITRATI: NO2- + H2O->NO3-+ 2H+ + 2e-
Questa trasformazione è sempre catalizzata da enzimi chiamati nitrito ossido-reduttasi, che trasformano i nitriti in nitrati in nitriti.
Ovviamente stiamo parlando di organismi autotrofi, i quali sintetizzano azoto , ma il carbonio, assimilato in forma inorganica(CO2), è la loro fonte di vita. Il processo di nitrificazione non è altro che un mezzo di produzione di energia per la trasformazione di carbonio inorganico in carbonio organico. Studi recenti hanno dimostrato che i batteri riescono a metabolizzare anche carbonio organico. E questo è un danno per il nostro acquario, perché si è visto che se viene introdotto carbonio organico esso porta ad una diminuzione drastica, fino alla scomparsa ,della nitrificazione.
L’azoto è la sostanza fondamentale per crescita delle piante, il quale viene assimilato dalle radici e dalle foglie. Esso è necessario per una crescita rigogliosa delle piante, i sintomi di carenza di azoto sono rappresentati da una crescita stentata delle piante ed una colorazione giallo pallido delle foglie.
Come scritto in precedenza il nostro acquario è un sistema chiuso per tale motivo è necessario che le concentrazioni delle sostanze sia in perfetto equilibrio , piccole alterazioni possono portare a proliferazioni algali, morte dei batteri >>> morte dell’acquario.
Ora, molto importante è creare delle condizioni affinché si instauri un buon ecosistema , e i fattori estrinseci che regolano ed influiscono questo equilibrio sono : la temperatura (T), pH, concentrazione di NH3, substrato, luce,tempo.
La temperatura ideale per lo sviluppo dei batteri è di un range di 24-26 °C.Il pH ottimale si aggira tra 6,9 – 7,5.
Con tempo mi riferisco principalmente agli inizi degli allestimenti, non bisogna avere foga nell’inserire i pinnuti, poiché mancano i degradatori ossia i batteri, e quindi morirebbero.
La luce possiamo considerarla un catalizzatore, ossia un innesco , per il ciclo del carbonio. Che viene effettuato da microrganismi autotrofi, appartenenti alla classe degli eubatteri (di cui vi fanno parte i Cianobatteri), che riescono a sfruttare il biossido di carbonio (CO2) per sintetizzare le sostanze nutritive necessarie per la sopravvivenza. Per fare ciò necessitano di luce per realizzare quella che è conosciuta come fotosintesi. A ciò possiamo anche associare organismi più complessi ,oltre che microrganismi, quindi piante, che sono l’esempio più noto. La formula bruta di questo ciclo è:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.
La fotosintesi è un processo che avviene in due fasi:
- Fase luminosa (luce-dipendente)
- Fase oscura (fissazione del carbonio)
Con fase oscura non bisogna intendere che tale processo avviene in assenza di luce, ma bensì che non è necessaria luce o fotone che attivi gli enzimi catalizzatori.
I tilacoidi dei batteri sono le strutture coinvolte in questo processo, che a differenza degli altri organismi che fanno fotosintesi ,non si trovano nei mitocondri ma nel citosol non racchiuse da nessun organulo.
Nella fase luminosa gli enzimi fotosensibili vengono eccitati dai fotoni innescando un meccanismo di sintesi che posta alla formazione di NADPH (dalla riduzione di NADP+) e ATP(adenosintrifosfato) da ADP (adenosindifosfato) ed inoltre si ha la fotolisi ossia la scissione dell’acqua (H2O) in H+ e O2.
La prima fase possiamo considerarla come una processo in cui si ha la formazione delle sostanze (fondamentalmente energia) necessarie per la fase oscura nella quale sono implicati enzimi del fotosistema. L’anidride carbonica viene metabolizzata grazie ad elettroni ed ATP in zuccheri semplici, che poi vengono riorganizzati in molecole più complesse.
I cianobatteri hanno la peculiarità di riuscire ad inibire il fotosistema in stato di anaerobiosi, in presenza di H2 e H2S, acquistano energia attraverso l’azione delle nitrogenasi. Alcune particolari cellule batteriche, acineti o eterocisti eliminano tutto l’O2 coadiuvando l’attività fotosintetica di altre cellule vegetative quando le condizione ambientali esterne sono sfavorevoli.
Concludendo i batteri sono il punto di partenza per creare un ecosistema fondamentale ed ideale per il buon funzionamento di un acquario determinando la crescita , la vita , la morte della flora e fauna di un acquario.
Spero che vi sia piaciuto e che vi abbia incuriosito questo mondo che ha un ruolo infinitamente grande pur essendo infinitamente piccolo.
