Chu trình nitơ hồ cá Koi

Chu trình nitơ là một trong những mô hình tuần hoàn vô hình và quan trọng nhất đối với môi trường nước nuôi Koi. Trong quá trình sinh sống, Koi của chúng ta bài tiết ra NH3, nếu ở nồng độ cao NH3 sẽ gây độc. Chu trình nitơ, trong đó có quá trình amoni hóa và quá trình nitrate hóa diễn ra nhờ vào hoạt động của các vi khuẩn có ích giúp chuyển hóa các chất độc thành những chất có ích cho đời sống của Koi và giúp Koi không bị độc từ chất thải do chúng bài tiết ra.

chu_trinh_nito

Quá trình amoni hóa

Amoni hóa là quá trình phân hủy và chuyển hoá các hợp chất hữu cơ phức tạp thành NH3 dưới tác dụng cuả vi sinh vật. Dưới tác dụng của enzyme phân hủy protein (enzyme proteolytic, thường gọi là enzym proteaza) làm chất xúc tác sẽ phân hủy protein thành các chất đơn giản hơn, các chất này tiếp tục được phân giải thành acid amin nhờ tác dụng của enzyme peptidaza ngoại bào. Một phần nhỏ acid amin sẽ được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp thành protein của chúng (protein xây dựng cấu trúc cơ thể của vi sinh vật), phần còn lại được tiếp tục phân giải tạo ra NH3, CO2, SO42- (nếu các acid amin có chứa S) và các sản phẩm trung gian khác. Trong nước, NH3 sẽ được chuyển hóa thành NH4+ theo phản ứng sau:

NH3 + H2O –> NH4+ + OH- (1)

Quá trình nitrate hóa

Dưới tác dụng của một số vi sinh thì NH4+ được hình thành từ quá trình amoni hóa sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành NO2- (Nitrite) rồi thành NO3- (Nitrate). Trước hết NH4+ được chuyển hóa thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas, sau đó vi khuẩn Nitrobacter sử dụng men nitrite oxidase để chuyển hóa NO2- thành NO3- . NO3- có thể được các thực vật thủy sinh sử dụng như là một nguồn dinh dưỡng hoặc có thể bị chuyển hóa tiếp thành khí nitơ (N2) qua hoạt động của các vi khuẩn yếm khí như Pseudomonas. Các quá trình chuyển hóa NH4+ đều cần sự tham gia của oxy và độ kiềm của nước. Quá trình Nitrate hóa gồm 2 giai đoạn được thực hiện bởi hai nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau. Hai giống vi khuẩn này có mối quan hệ mật thiết với nhau. Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên: môi trường đất, nước. Môi trường thích hợp cho cả 2 loại này phải có pH>6 (tối ưu ở pH=7-8).

  • Giai đoạn nitrit hóa: Chuyển hóa NH4+ thành NO2- (2) bởi nhóm vi khuẩn Nitrite hóa.

NH4+ + 1,5 O2 –> NO2 + 2H+ + H2O (2)

Vi khuẩn tham gia mạnh nhất trong quá trình Nitrite hóa là vi khuẩn hóa vô cơ tự dưỡng, là loài vi khuẩn hiếu khí bắt buộc. Khi chúng chuyển hóa NH4+ thành NO2- sẽ sinh ra năng lượng, năng lượng này sẽ được các vi khuẩn nitrite hóa sử dụng cho hoạt động sống của mình. Sự có mặt của các nhóm vi khuẩn nitrite hóa giúp loại bỏ được NH4+, khi hàm lượng NH4+ trong nước giảm phương trình phản ứng (1) sẽ dịch chuyển theo chiều thuận dẫn đến làm giảm hàm lượng NH3 trong nước, làm giảm khả năng gây độc của NH3 đối với cá.

Trong tự nhiên vi khuẩn nitrite hóa hiện diện rất nhiều: Nitrosococcuseanus, Nitrosococcus (thuộc phân lớp γ-proteobacteria),Nitrosomonas sp và Nitrosopira sp (thuộc phân lớp β- proteobacteria), Nitrosocystis, Nitrosolobus. Tất cả các vi sinh vật này đều giống nhau về mặt sinh lý, sinh hoá nhưng khác nhau khác nhau về đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào. Tất cả đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch.

  • Giai đoạn nitrat hóa: Chuyển NO2- thành NO3- (3) bởi nhóm vi khuẩn nitrate hóa.

NO2 + 0,5 O2 –> NO3 (3)

Sau quá trình nitrite hóa thì các vi khuẩn thuộc nhóm nitrate hóa sẽ thực hiện giai đoạn tiếp theo, chuyển hoá NO2- thành NO3- (là sản phẩm cuối cuả quá trình nitrat hóa). Các vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrate hóa cũng là vi khuẩn hóa vô cơ tự dưỡng, vi khuẩn nitrate hóa thường gặp (gồm có 3 chi khác nhau): Nitrobacter vinogradski, Nitrobacter agilis (thuộc phân lớp α-Proteobacteria), Nitrospina gracili , Nitrococcus mobilis (thuộc phân lớp β–Proteobacteria).


Bài viết sưu tầm và tổng hợp bởi Koi247.com 

Vui lòng ghi rõ nguồn Koi247.com khi copy bài viết