Avete mai sentito parlare del metodo Walstad? In questo articolo ti spiegherò che l'autrice Diana Waltad fa riferimento esplicito all'utilizzo di terreno fertile per rinvaso, o per uso di giardinaggio, nei suoi acquari,
e nel farlo, non dà alcuna indicazione specifica dell'utilizzo proprio perché pensa e concepisce una realtà acquariofila che è, abbastanza e lontana dal nostro modo di concepire le vasche.
In questo articolo vi spiegherò così come in un acquario d'acqua dolce con ghiaia e terreno comune sia possibile una così alta proliferazione di batteri che ne escluda che la sifonatura del fondo. Nei miei acquari si trova sempre del comune terreno per la crescita delle piante sistemato in vasi o sotto forma di uno strato di 3 cm sotto la ghiaia.
Negli acquari i pesci prosperano e per molto tempo ho creduto che il loro eccellente stato di salute fosse esclusivamente dovuto alle piante. Invece, dal momento che i miei attuali acquari sembrano più sani rispetto ai miei primi che non contenevano terreno per piante, sospetto che sia proprio il terreno a far bene agli acquari.
In primo luogo, il terreno contiene un numero di batteri di gran lunga superiore rispetto a quelli presenti nella ghiaia, forse addirittura centinaia di migliaia di volte maggiore. Questo è inevitabile: le particelle del terreno sono più piccole della ghiaia e presentano quindi una superficie più ampia. Per fare un esempio: un determinato volume di argilla può avere una superficie sino a un milione di volte maggiore rispetto a quello della stessa quantità della comune sabbia. Poiché la gran parte dei batteri esistenti in natura (e negli acquari) vive attaccata alle superfici, una superficie più estesa costituisce una maggiore quantità di luoghi da colonizzare e, conseguentemente, significa un maggior numero di batteri.
Ad esempio, si è scoperto che molti sedimenti russi presentavano una quantità di batteri pari a 100 miliardi per grammo, un numero cento volte più elevato rispetto al miliardo di batteri per grammo che si trova nella sabbia dell'acquario.
I batteri nitrificanti, che ossidano l'ammoniaca trasformandola in nitrati innocui, colonizzano lo strato superiore e maggiormente aerobico del terreno che in tal modo diventa uno dei migliori filtri biologici.
Acquario di 200 litri con medoto di Diana Walstad
La filtrazione, quindi, potrebbe addirittura risultare superflua nelle vasche provviste di terreno.
Quando io stesso ho sostituito i miei grandi filtri in plastica con piccole pompe sommerse per far semplicemente circolare l'acqua, ho constatato che i pesci ne hanno tratto giovamento. Per avvalorare le mie ipotesi sulla funzione di filtro biologico del terreno, ho eseguito degli esperimenti con delle piccole bottigliette di plastica contenenti terreno, sabbia e acqua. Ho aggiunto degli ossigenatori (per mantenere l'acqua ossigenata) dell'ammoniaca (1,3 mg/l) all'acqua. L'ammoniaca scompariva nell'arco di una settimana nelle bottiglie contenenti terreno. Mentre, nelle altre bottiglie simili contenenti solo acqua, i livelli di ammoniaca restavano invariati. Ma non sorprende che io non abbia mai rilevato dell'ammoniaca in alcuna delle vasche contenenti terre- no, con o senza filtrazione. In secondo luogo, se la vasca viene allestita con terreno, non c'è alcun bisogno di aspettare a "far partire l'acquario (un'attesa di 4-6 settimane finché i batteri nitrificanti si insediano nel filtro).
Nell'allestimento di una nuova vasca, spesso aggiungo pesci lo stesso giorno dell'allestimento senza riscontrare problemi di ammoniaca. Le vasche con terreno non hanno bisogno di essere avviate dal punto di vista batterico in quanto nel terreno sono presenti naturalmente dei batteri nitrificanti. Questi ultimi, infatti, vivono saldamente attaccati alle particelle del terreno circondate da un sottile strato di acqua (ndr: il cosiddetto strato limite). Anche quando il terreno sembra "asciutto", i batteri nitrificanti che lo colonizzano sono ancora vivi e si riproducono nell'acqua. Si può quindi affermare che si tratta di batteri "acquatici" come quelli nitrificanti del tipico filtro biologico. Pertanto, lo strato superiore di terreno asciutto, proveniente da pascoli vecchi e non fertilizzati, utilizzato nelle mie bottiglie sperimentali ha funzionato ottimamente, allo stesso modo dei filtri per detriti (contenenti molti batteri nitrificanti) di un acquario avviato ultimo, i substrati contenenti terreno non sembrano produrre tossine, soprattutto dopo che sono stati sommersi per alcuni mesi. Al contrario, i substrati di ghiaia, soprattutto quelli profondi da 5 a 8 cm che non vengono puliti spesso, possono diventare gradualmente tossici per i pesci.
H₂S e substrati tossici
Quali sono le tossine che potrebbero essere prodotte dai substrati di ghiaia ostruiti? Ammoniaca, nitrito e H₂S (acido solfidrico) sono gli unici elementi veramente tossici generati nelle acque dolci degli acquari. Ad esempio, questi composti sono tossici con una concentrazione di 1 mg/l (o inferiore) mentre il nitrato, malgrado la sua pessima reputazione, ha dimostrato di avere pochi effetti su molte specie di pesci con quantità sino a 100-800 volte superiori. Tra le tre tossine dell'acquario, l' H₂S è quella più tossica. Viene prodotta in condizioni estremamente anaerobiche che si possono creare nel fondo dei vecchi substrati di ghiaia. Si può quindi affermare che l'acido solfidrico è il candidato più probabile al titolo di "tossina generata dal substrato".
Molti batteri comuni rilasciano H₂S poiché digeriscono le proteine contenute nella materia organica.
Invece i batteri che probabilmente causano gran parte dei problemi nei substrati di ghiaia sono i batteri che riducono (dal punto di vista chimico) il solfato.
Questi batteri utilizzano i solfati, anziché l'ossigeno, per accettare gli elettroni ai fini della respirazione. Essi (ad esempio, i vari Desulfovibrio, Desulfotomaculum, e le specie Desulfobacteriaceae) trasformano i solfati in H₂S con la seguente reazione:
SO2−4+2 H⁺ ----> H2S
L' H2S è un gas velenoso e maleodorante che risulta essere per gli animali più tossico dell'ammoniaca. Inibisce la crescita delle radici delle piante con una concentrazione di 0.03 mg/l e uccide i pesci con livelli inferiori a 0.5 mg/l. Nell'acquario, le piante si staccano dal fondo e iniziano a galleggiare in superficie. I pesci, soprattutto quelli che vivono sul fondo, smetto- no pertanto di mangiare e si ammalano. Gli hobbisti che non trovano né ammoniaca né nitrati nell'acqua potrebbero quindi restare perplessi davanti a problemi inaspettati. Tutto ciò che serve per produrre l HS Sono severe condizioni anaerobiche, materia organica e solfati. L'acqua dolce è pari a 11 mg/l, doppia rispetto a quella del cloruro. Inoltre, i solfati vengono naturalmente pro- dotti dalle proteine contenute nel mangime per pesci.
Quindi molti acquari conterranno spesso solfati in abbondanza per i batteri che riducono i solfati. Come è possibile avere uno strato di terreno nella vasca di piante per aiutare a ridurre l'H₂S? Fortunatamente, esistono dei batteri che ossidano il gas H₂S trasformandolo in solfati innocui. Dal momento che il gas H₂S si diffonde dalle zone anaerobiche nel substrato, i batteri che ossidano l' H₂S trasformano l H₂S in solfati [l'ossidazione dell' H₂S è analoga alla "filtrazione biologica" dove i batteri nitrificanti ossidano un gas tossico (l'ammoniaca) in un anione |(nitrato) innocuo]. I batteri che ossidano l' H₂S, come ad esempio le specie di Beggiatoa e Thiobacillus, sono aerobiche e quindi si insediano solo nei pochi millimetri della parte superiore dello strato di terreno.
La reazione base per l'ossidazione dell' H₂S è:
H2S+O2 ----> HSO4-
Come precedentemente spiegato, le particelle del terreno offrono una superficie considerevolmente maggiore ai batteri rispetto alla ghiaia. La superficie del terreno dovrebbe quindi contenere un numero di batteri che ossidano l' H₂S di gran lunga superiore rispetto alla ghiaia e tale grande quantità di batteri che ossidano il solfato dovrebbe "detossificare" il substrato dell'acquario.
C'è un altro modo, però, con cui il terreno può evitare la tossicità dovuta all' H₂S. La maggior parte dei terreni contiene quantità considerevoli di ferro.
Quest'ultima, nel terreno, è presente per lo più sotto forma di ossido di ferro che non può reagire con l' H₂S.
Tuttavia, nell'acquario, il terreno sommerso diventa velocemente anaerobico e inizia a produrre ferro solubile.
Ciò accade perché diversi batteri che riducono il ferro, come le specie Geobacteraceae e Shewanella, utilizzano gli ossidi di ferro (al posto dell'ossigeno) per accettare gli elettroni per la loro respirazione. I batteri che riducono il ferro trasformano gli ossidi di ferro in ferro solubile (Fe2+ ) per mezzo della seguente reazione semplificata:
Fe(OH)3 + elettroni ----> Fe2+
Acquario da 10 litri con medoto WALSTAD
Ho potuto osservare casi di solubilizzazione del ferro nelle mie bottiglie sperimentali.
Il ferro solubile reagisce velocemente all' H₂S tossico per formare diversi solfuri ferrosi non tossici tra cui la pirite. La pirite è una delle maggiori miniere di zolfo nei sedimenti naturali e la sua formazione è comune. La reazione complessiva per la formazione della pirite è: Fe2+ + 2 H2S ----> FeS2
La pirite stessa può essere degradata (grazie ai batteri che ossidano il ferro), cosi come succede per tutti gli elementi chimici presenti negli acquari; la pirite non è permanente, può essere riciclata da un gruppo di batteri o da un altro. Tuttavia il ferro nel terreno tampona l' H2S tossico, rendendo il substrato meno tossico.
Utilizzo di terreno negli acquari
Affinché gli hobbisti possano cogliere i considerevoli vantaggi che comporta l'utilizzo di terreno nell'acquario, è utile sapere qualcosa riguardo ai terreni.
Uso abitualmente del terreno da vaso per i miei acquari perché il terreno per coltivazione è facilmente reperibile e giova alla crescita delle piante. Il terreno da coltivazione presenta probabilmente una quantità di materia organica 10 volte superiore rispetto al terreno minerale comune. Tale materia organica produce una gran quantità di CO2 (tramite il metabolismo dei batteri) e stimola fortemente la crescita delle piante dell'acquario senza che l'hobbista sia costretto ad aggiungere artificialmente CO2.
Tuttavia ciò comporta anche che il substrato possa diventare maggiormente anaerobico rispetto al terreno comune.
Quindi il terreno da invaso nelle mie vasche apporta benefici se presente sotto forma di strato sottile (circa 3 cm), ma può diventare fortemente anaerobico e causare problemi ai pesci e alle piante se sotto forma di strato più profondo (o sotto forma di mucchi concentrati).
Il terreno da invaso non dovrebbe mai essere nutrito con fertilizzanti contenenti solfato. Ad esempio, quando ho aggiunto le pastiglie fertilizzanti per piante contenenti solfato ad un tipo di terreno minerale (un'argilla ricca di ferro ricavata da un terreno da pascolo), le piante non ne hanno risentito. Quando,invece, ho aggiunto gli stessi fertilizzanti al terreno da invaso, le piante hanno reagito male, le radici si sono annerite e hanno iniziato a decomporsi. Normalmente le mie piante crescono floride nel terreno da invaso, ma non quando vengono aggiunti dei fertilizzanti contenenti solfato. Ciò accade soprattutto con terreni appena sommersi dove l'attività batterica è in crescita nei primi mesi.
La tossicità dell' H2S può rappresentare più di un semplice problema nelle vasche con acqua dura e/o acqua salmastra; i livelli di solfato, infatti, generalmente aumentano con la durezza dell'acqua.
L'acqua dolce contiene da 2 a 35 mg/l di solfato mentre l'acqua più dura presenta più solfati. Gli acquari che contengono acqua salmastra, ovvero acqua di mare diluita, dovrebbero avere dei livelli di solfato molto alti (l'acqua di mare contiene una incredibile quantità pari a 2,700 mg/l di solfato). Mentre i solfati rappresentano uno dei maggiori nutrienti delle piante e sono quindi auspicabili in quantità moderate, se presenti in quantità estremamente elevate e insieme a grandi quantità di materia organica, possono causare problemi.
Conclusioni
Molti hobbisti constatano e si rendono conto dei vantaggi per la crescita delle piante rappresentati dal terreno. Meno riconosciuti e apprezzati sono invece i vantaggi che esso apporta ai pesci e all'hobbista, ovvero: il terreno evita la tossicità del substrato dovuta all' H2S senza bisogno di noiose pulizie della ghiaia; i batteri nitrificanti già presenti nei terreni terrestri possono eliminare la necessità di aspettare a "far partire" le vasche tanto che un intero gruppo di pesci può essere aggiunto a vasche appena allestite; i cambi d'acqua e la filtrazione biologica possono essere addirittura superflui dal momento che il terreno si comporta come un naturale purificatore dell'acqua.
