Cycle de l'Azote

 

Introduction :

Les substances organiques présentes dans les aquariums (animaux morts, déjections, nourritures, plantes...) sont décomposées, par des bactéries, en substances azotées. Ces substances (ammoniac, ammonium, nitrites, nitrates) sont néfastes pour la population présente dans le bac.

Si les conditions sont bonnes alors une chaine d'auto-filtration se met en place, et les substances nocives sont éliminées à mesure qu'elles sont produites. Ce qui conduit à créer un environnement acceptable pour les poissons et coraux. On nomme "cycle de l'azote" la chaine des transformations de l'azote par les bactéries. On utilise aussi la notion d'auto-filtration pour désigner la capacité des aquariums à retraiter leurs déchets organiques.

 

Cycle de l'azote dans aquarium méthode berlinoise

Schéma 1 : Cycle de l'Azote dans aquarium avec méthode Berlinoise

 

Notez, en méthode Berlinoise, l'importance de l'écumeur (qui extrait les substances avant décomposition), et des pierres vivantes (qui hébergent des bactéries).

 

Détail :

Le cycle, sur le plan chimique :

Tout part des protéines introduites ou produites par les êtres vivants placés dans le bac, qui sont décomposées par l'action de différentes familles de bactéries. La dégradation aboutie au final à la libération dans l'air d'azote gazeux.


Globalement : protéines -> ammonium (NH4+) ou ammoniac (NH3) -> nitrites (NO2-) -> nitrates (NO3-) -> azote

 

Ces substances ont une nocivité variable.

Toxicité des composés azotés

formule

Nom

Dangerosité

NH3

Ammoniac

fortement toxique pour tous les poissons

NH4+

Ammonium

moins toxique que l’ammoniac
assimilable par les plantes

NO2-

Nitrites

fortement toxiques pour tous les poissons

NO3-

Nitrates

peu toxiques pour la plupart des poissons
toxiques pour des poissons sensibles
extrêmement toxiques pour les invertébrés marins

assimilables par les plantes

 

Avec un peu plus de détail, et un peu de vocabulaire :

Ammonisation : Protèines + action bactéries aérobies -> ammonium (NH4+) ou ammoniac (NH3)

Nitrification (nitrosation) : ammonium/ammoniac + action bactéries aérobies "nitrosomas"-> nitrites (NO2-)

Nitrification (nitratation) : nitrites + action bactéries aérobies "nitrobacter / nitrospira" -> nitrates (NO3-)

Dénitration : nitrates + action bactéries anaerobies -> azote gazeux (pas nocif pour la vie)

 

On peut remarquer une chose essentielle : l'ensemble du travail est effectué par différentes familles de bactéries. Ces bactéries sont caractérisables par les propriétés chimiques du milieu nécessaires à leur action .

Ainsi il y a des bactéries "aérobies" et des bactéries "anaérobies".

Les bactéries AEROBIES : vivent et s'épanouissent dans un milieu contenant de l'oxygène. On les trouve par exemple dans la couche superficielle du sable, ou à la surface des pierres vivantes.

Les bactéries ANAEROBIES : nécessitent un milieu privé d'oxygène. On les trouve par exemple dans la couche profonde du sable, ou à dans les anfractuosités des pierres vivantes. Dans cette dernière catégorie il existe un groupe très utile à l'aquariophilie, les bactéries HETEROTROPHES. Elles puissent leur ressources dans les composés organiques du type de ceux présents dans les aquariums. Les méthodes permettant de les "élever" sont facilement accessibles aux aquariophiles débutants.

 

Ces bactéries, travailleuses de l'ombre, sont présentes à l'état naturel dans notre environnement, et, dès la phase de mise en eau du bac, elles le colonisent. Le rôle de l'aquariophile est alors de leur créer un milieu le plus accueillant possible pour leur permettre de vivre et se développer correctement, pour qu'elles soient en mesure de dégrader les substances organiques qui seront produites par les poissons/coraux.

L'établissement d'un cycle de l'azote correct prend du temps.

Chaque famille de bactéries prend sa place dans le bac à des stades différents, et l'équilibre global s'installe en plusieurs semaines. En fonction des déséquilibre temporaires entre les populations de bactéries il peut apparaitre des taux anormaux d'ammoniac, de nitrites ou de nitrates. Ces aberrations sont transitoires, et disparaissent à mesure que la maturité du bac avance.

Pour aider le bac à maturer il est possible d'ajouter directement des bactéries, vendues dans le commerce sous forme de solution à verser dans la cuve.

 

Schéma 2 : établissement du Cycle de l'Azote dans un aquarium récifal

 

 

Importance du cycle de l'Azote en aquariophilie récifale

En aquariophilie, et plus encore dans le monde de l'aquariophilie récifale, la qualité de l'eau est primordiale. Ainsi, en aquariophilie récifale, il est impératif de maintenir les niveaux des différents composés azotés à zéro, car au moindre écart les coraux risquent la mort. Les poissons, plus évolués, sont un peu plus tolérants.

La question est donc : que mettre en place dans un aquarium pour que le cycle de l'azote soit efficace, stable, et aboutisse à la disparition des composés nocifs.

Il existe de multiples méthodes permettant d'instaurer une bonne auto-filtration. Deux de ces méthodes ont fait leurs preuves quant à leur éfficacité et leur relative facilité de mise en oeuvre par les débutants : la méthode Jaubert et la méthode Berlinoise.

 

Méthode Berlinoise :

Cette méthode est basée sur deux constituant principaux :

  • => les pierres vivantes, qui abritent les colonies de bactéries aérobies en surface, et anaérobies dans les anfractuosités.

  • => L'écumeur, qui assure la filtration mécanique indispensable à l'élimination des substances organiques AVANT que celles-ci ne se décomposent.

Les aquariums Red Sea sont principalement conçus pour cette méthode.

 

Méthode Jaubert :

Elle repose sur les trois constituants suivants :

  • => une couche épaisse (env 10cm) de sable vivant, abritant dans sa partie profonde (plenum) les bactéries anaérobies.dénitrifiantes

  • => un brassage modéré de l'eau, dirigé vers la surface

  • => un éclairage intense

On peut aussi utiliser des pierres vivantes avec cette méthode.

 

 

D'autres méthodes existent, mais ne sont pas bien adaptées aux aquariums de petite taille mis en oeuvre par des débutants.

Quelle que soit la méthode choisie, les seules bactéries ne peuvent pas assurer l'équilibre chimique de l'eau. En effet, un bac, même de taille importante, reste un milieu limité dans lequel la capacité de retraitements des déchets par la population bactérienne est limitée.

 

Pour compléter le cycle de l'azote il est alors important de mettre en place des filtres, mécaniques et/ou chimique.

La filtration mécanique :

Les filtres (...ou les actions...) mécaniques ont pour principe de retirer physiquement du bac, le plus tôt possible, les substances organiques avant qu'elles ne soient décomposées par les bactéries.

Ainsi ils limitent fortement la production des substances nocives. Ils sont indispensables, et sans eux la vie dans le bac deviendrait rapidement impossible.

Ces filtres sont, notamment :

  • => l'écumeurs

  • => les actions d'extraction manuelles des plantes ou des animaux morts

  • => les actions de siphonnage des dépos organiques qui s'accumulent au fond du bac

  • => les actions de changement d'eau

  • => les cuves de décantation, où pourront se déposer les élements en suspension, qui pourront alors être facilement siphonés.

  • => Les mousses ou les billes de perlon

  • ...

il faut conserver à l'esprit qu'un filtre mécanique (mousse, billes perlon...) doit être nettoyé régulièrement. Sans cela il sera rapidement colonisé par des bactéries et finira par se transformer en "filtre biologique", qui produirat à son tour des composés organiques nocifs Ammoniac/Nitrites et destabilisera le bac.

 

La filtration chimique :

Il existe des dispositifs chimiques permettant d'extraire les nitrates (résines, dénitrateurs externes...). Ces dispositifs ne devraient pas être utilisés comme moyen principale de filtration, surtout par des aquariophiles débutants. Ils ont une utilité ponctuelle, pour traiter par exemple une situation de crise telle qu'une brusque monté du taux de nitrates. Leur mise en place nécessite une certaine expérience, et l'impact sur les paramètres de l'eau (PH par exemple) peut être important.

 

Les problèmes liés au cycle de l'azote :

Le cycle de l'azote est basé sur un équilibre qui prend du temps à s'installer dans l'aquarium, et qui évolue relativement lentement. La population de bactéries, comme toute population d'êtres vivants, évolue au cours du temps, en fonction des évolutions de leur milieu. Certains facteurs peuvent influencer ou limiter l'efficacité de la population de bactéries. Au final les poissons ou les coraux présents dans le bac peuvent en pâtir. Au cours de la vie du bac différents problèmes peuvent survenir, et dérégler plus ou moins fortement le fragile équilibre que vous aurez mis tant de temps à instaurer.

 

Comment prévenir les problèmes :

Ne pas avoir un bac trop petit : plus un bac est petit, plus les variations chimiques vont être rapides. Il est plus facile d'installer et de maintenir un équilibre dans une cuve de 400litres que dans un nano bac de 50litres.


Adapter la population du bac à sa taille : Un bac possède une capacité d'auto-filtration limitée. Il est important de n'inclure dans un aquarium qu'une population de coraux et de poissons adaptée à la taille du bac, qui produisent au final un volume acceptable de rejets, qui pourront alors être traités par les bactéries.


Laisser du temps au temps : la population de bactérie évolue relativement lentement. L'équilibre s'établie avec le temps. Il est important d'incorporer les nouveaux habitants en douceur, en étalant dans le temps les arrivées, ce qui laisse du temps pour qu'un nouvel équilibre s'instaure.


Entretenir les filtres : les filtres mécaniques sont destinés à extraire les déchets avant qu'ils se décomposent. Ils ne doivent jamais devenir des nids à bactéries et se mettre à produire des nitrites/nitrates (...et autres substances...). Il est impératif de nettoyer en profondeur et fréquemment les mousses/perlon; de siphonner les dépôts qui peuvent se former en fond de bac, de faire des changement d'eau chaque semaine.


Maîtriser l'usage des médicaments : il peut être nécessaire d'utiliser des médications pour traiter les problèmes sanitaires du bac. Ces traitements peuvent avoir des effets délétères sur l'auto-filtration. Il ne faut les employer qu'avec beaucoup de précautions, et en principe jamais dans la cuve principale.


Effectuer régulièrement les changements d'eau : cela permet d'extraire les poluants, mais aussi de compenser l'appauvrissement chimique du bac, en raison de leur absorbtion par les habitants du bac. Utiliser le l'eau osmosée pour les changements d'eau.


Tester le bac : il existe des tests que l'on doit utiliser régulièrement lors de l'installation du bac, pour suivre la bonne mise en route du cycle de l'azote. Mais aussi de temps à autre pour vérifier l'évolution des taux des substances nocives. Cela permet de prendre conscience des problèmes, d'en chercher la cause et de remedier au plus tôt à des situations qui peuvent rapidement dégénérer.


sources de données utilisées :

Ce post n'a pas la prétention d'être une publication scientifique. Il a été rédigé à partir d'un ensemble de sources issues d'internet ou de livres spécialisés en aquariophilie récifale.

Livre "petits aquariums récifaux", de J-L Cuquemelle

http://www.aquariophilie-pratique.net/cycleazote.htm
http://www.aquarioplus.com/chimie.php
http://www.formation-aquariophilie.com/le-cycle-de-lazote-en-aquariophilie/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_l'azote
http://www.cap-recifal.com/page/articles.html/_/vivant/d%C3%A9marrer-en-r%C3%A9cifal-gen%C3%A8se-d%E2%80%99un-aquarium-r71  (très bon site...)