Akvaryumda Azot Döngüsü

Akvaryum gibi kapalı ve küçük biyosistemlerde çok önemli bir kavram olan azot döngüsünü anlamak, olası bazı problemleri tespit etmek ve önlem almak açısından önemlidir. Konu hakkında 6-7 yıldır edindiğim bilgileri sentezlediğim bir yazı hazırladım, umarım faydası olur..

Canlı tüm varlıkların vücutlarının yapıtaşı bildiğiniz üzere proteinlerdir. Proteinler de aminoasit denilen daha küçük yapıtaşlarından oluşur. Aminoasitler sonsuz denilebilecek farklı kombinasyonda birleşip kıvrılarak Dünyada yaşayan tüm canlıların vücutlarını oluşturur. Proteinler canlı vücuduna alınırken ve işlenirken yapım/yıkım (metabolizma) işlerinin sonucu olarak ortaya azot çıkacaktır.

Metabolizma sonucu ortaya çıkan azot canlıdan canlıya farklı moleküllerde taşınır. Örneğin biz karada yaşayan hayvanlarda üre ve ürik asit ile sonlanan protein metabolizması balıklarda amonyak olarak sonlanmaktadır. Burada yanlış bilinen bir noktaya dikkat çekmek isterim; balıkların protein metabolizması sonucunda suya bıraktıkları azotun kaynağı dışkı değildir! Protein metabolizmasının son ürünü olan amonyak balıklarda solungaçlar yolu ile -yanlış okumadınız- suya bırakılmaktadır. Bu pasif difüzyon denilen bir mekanizma ile gerçekleşir. Pasif difüzyon en basit tanımla bir maddenin çok yoğun olduğu yerden az yoğun olduğu ortama doğru hareket etmesidir. Lise eğitiminde örneklenerek anlatıldığı şekli ile, odanın karşı köşesinde dökülen kolonyanın kokusunun odanın diğer köşesine kadar ulaşması pasif difüzyona örnektir. Balığın vücudunda oluşmuş ve kanında bulunan amonyak, solungaçlardan geçerken daha az yoğun olduğu suya doğru hareket edip balığın vücudunu terk eder. Balık bu şekilde çok zehirli protein metabolizması artığı amonyaktan kurtulmuş olur.

Peki sudaki amonyak seviyesi düşük olmaz ise ne olur? Bu durumda pasif difüzyon yavaşlar. Sudaki amonyak konsantrasyonu arttıkça balığın solungaçlarından suya amonyak geçiş hızı azalır azalır ve nihayetinde balığın kanındaki amonyak konsantrasyonu su ile eşit olursa geçiş durur! Peki bu durumda ne olur? Amonyak çok zehirli bir maddedir, sudaki amonyak konsanrasyonu bu şekilde uzun süre yüksek seyreder ise bu su içinde yaşayan hayvanlar muhtemelen ölecektir. Söz konusu sistem akvaryum ise akvaryumda bulunan balıklarınız yüksek amonyağı tolere edebilme yeteneklerine göre sıra ile ölecektir.

Peki balıklar için çok zehirli (toksik) olan amonyağı nasıl olacak da sistemden uzaklaştıracağız? Tabii ki doğayı taklit ederek. Doğada amonyağın zehirsizleştirilmesi (detoksifikasyonu) bir kaç aşamadan oluşan bir süreç ile gerçekleşiyor. Amonyak daha az zehirli bir formu olan nitrite ve nitrit de daha az zehirli bir bileşik olan nitrata dönüştürülüyor. Nitrat ise son aşamada azot gazına dönüştürülerek atmosfere bırakılarak döngü tamamlamış oluyor (Büyük Azot Döngüsünden bahsettiğimiz varsayılarak). İyi de bu işleri kim yapıyor? Doğada; gözle göremediğimiz bakteri adını verdiğimiz canlılar bu işleri yürütüyor. Biz de akvaryumda azot döngüsü için yine bu canlılara bel bağlıyoruz. İşlem şu basamaklardan oluşmakta;

Amonyak -------------------> Nitrit (Bu aşama oksijenli ortamda gerçekleşir, etkin olan bakteri grubuna Nitrosomonas adı veriliyor)
Nitrit -------------------------> Nitrat (Bu aşama oksijenli ortamda gerçekleşir, etkin olan bakteri grubuna Nitrobacter adı veriliyor)
Nitrat ------------------------> Azot (Bu aşama oksijensiz ortamda gerçekleşir, etkin olan bakteri grubuna Pseudomonas ve Omnibacteria adı veriliyor)

İşlemin ilk iki basamağı "Nitrifikasyon" adı ile anılıyor, son basamağa ile "Denitrifikasyon" adı veriliyor. Bu süreçler akvaryum gibi kapalı bir sistemde kurulmadıkça sağlıklı ve uzun ömürlü bir kurulum yapılması pek de olanaklı değil. Yukarıda anlattığımız bakteriler tankta yerleşip süreçleri işletmez ise azot döngüsünü kurabilmek için elinizde sadece su değişimi kartı kalır ki bu da pek çok başka soruna yol açan bir işlemdir.

Bu noktada belirtilmesi gereken bir nokta işlemin son basamağı olan Denitrifikasyon ile ilgili. Yukarıda çizdiğimiz toz pembe tablo gerçek hayatta ne yazık ki işlemez. Yani tüm bu işlemleri gerçekleştiren bakteriler yerleşir/çoğalır/çalışır ve tanktaki zehirli azot bileşikleri gaz olup havaya karışır senaryosu şu anda ulaştığımız teknoloji seviyesinde ne yazık ki söz konusu değil. Bunun iki belirgin sebebi var. Nitrata kadar oksijenli ortamda gerçekleşen süreç akvaryum koşullarında nispeten kolay yürüyebilen ve daha hızlı olan kısım. Denitrifikasyon ise oksijensiz ortam istemesi sebebi ile daha zorlayıcı. Akvaryumda bu işlemi gerçekleştiren bakterilerin yerleşmesi ve kolonize olması için oksijensiz bir ortam yaratmak zor bir iş. Diğer sorun ise bu son aşamada nitrat azot gazına dönüşüp sistemi terk ederken bir yan bileşik olarak hidrojen sülfat oluşmasıdır. Hidrojen sülfat zehirli bir bileşiktir ve tankta seviyesi çok yükselir ise ölümcül sorunlara yol açabilir. Bu nedenle denitrifikasyon sürecini çok hızlandırmak pek olası değil. Bir diğer yol nitratı büyümek için kullanan canlıların (algler) tankta bulunmasını sağlamak. Bu yöntemin de belirgin 2 problemi var; birincisi tankta izleme keyfini düşürebilmeleri, ikincisi ise bu canlıların su değerlerindeki değişimlere hassas olmaları, su değerlerinde oluşabilecek değişiklik sonucu toplu halde alg ölümü baş edilmesi zor bir amonyak yükü oluşturabilir. Şu an için nitrifikasyon ürünü olan nitratı sistemden uzaklaştırmanın en fizibl yolu düzenli su değişimleri olarak görünmekte (en azından teknoloji gelişip farklı bir çözüm üretene kadar).

Bunca anlatılan şey tankta oluşan protein metabolizması artığı zehirli azot bileşiklerinin sistemden uzaklaştırılması üzerine idi. İyi de bu protein tanka nasıl giriyor? Cevap basit; tanka eklediğiniz tüm organik maddeler, bu mercan, balık, omurgasızlar olabileceği gibi her gün sisteme eklediğiniz yemler aynı zamanda.

Bu pencereden bakıldığında akvaryum hobisini başarılı bir azot döngüsü oluşturma meselesi olarak da tanımlamak olası. Tankınızda ne kadar iyi bir azot döngünüz var ise canlılarınız o kadar sağlıklı ve uzun ömürlü olacaktır.

Bedreddin Şahbaz
2017

 

Eline sağlık Bedreddin usta yeni başlayanlar için güzel bir kaynak olacak.

 

Bedrettin bey son zamanlarda okuduğum en güzel açıklama. Elinize sağlık..

 

Bedreddin abi çok güzel bilgilendirici bir makale olmuş eline sağlık...

 

Arkadaşlar teşekkür ederim güzel yorumlarınız için. Biraz biyoloji öğrenmeye açık olanlar için başlangıç seviyesi bilgiler oldu sanırım. Mekanizmalar hakkında bilgi sahibi olunur ise neyin neden yapıldığı da daha iyi anlaşılır diye düşünüyorum.

Bu makale içinde aslında gizli bir bilgi var. Sudaki azotun en büyük kaynağının dışkılar ve tortular olmadığı umarım çok kişinin dikkatini çeker. Tortu ve dışkıdan kurtulmak adına dip çekimi, kumu karıştırmak gibi aksiyonların "denitrifikasyon" bakterileri için ne anama geldiğini de iyi anlamak gerekiyor.

@Alparslan için özel bir parantez açmam lazım; ürettiğin canlıları takip ediyorum sana şu ana kadar hiç mesaj yazmamış olsam da. Seni tebrik ediyorum. @Ufuk_Arslan ile görüşme planlanladığınızda ben de size katılmak ve sizlerle tanışmak isterim.

Selamlar..

 

Usta ben forumdaki istanbul ahalinisinin hareketlenmesini bekliyorum. Temel abi ile zaten tanışamadık kendisinı göremiyoruz uzun zamandır. artık Alparslanmı organize eder yoksa sponsorlarımızdan bir firma bir hafta sonu bir organizasyonmu yapar bakalım. hiç kimse bişey yapmazsa zaten ben kurulum sonrası Alparslan ımı ziyaret edip siparişlerimi alıcam o arada sanada haber veririm gideriz baskına

 

Yani döngünün en başındaki amonyağı döngü başlamadan tanktan uzaklaştırınca nitrat derdimiz olmayacak mı?Ve nitratın azota dönüşmesi için gerekli oksijensiz ortam nasıl bir yer?co tüpleriyle böyle bir ortam kurulamaz mı?

 

Yusuf Bey,

Şu anda amonyağı nitrifikasyon ve denitrifikasyon süreçleri olmadan tanktan uzaklaştırmanızı sağlayacak bir teknoloji yok. Aslında bunun bir tek yolu sürekli taze su kullanmak. Bunu deniz kıyısında kurulu tematik büyük akvaryumlar uyguluyor zaten sanırım. Yani suyu denizden çekip tanktan taşan suyu denize iade ediyorlar. Fakat sizin evdeki tankınızda böyle bir şey yapmanız pek de kolay değil.

Oksijensiz ortam demek oksijenin bulunmadığı ortam demektir. Sanırım eğitim sistemimiz oksijenin zıttı karbondioksittir gibi bir algı yaratıyor Suda çözünmüş oksiyenin ulaşamayacağı bölgeler oluşturmanız lazım tankta. Bunun yolu da derin kum yatağı veya piyasada satılan siporax gibi aşırı poröz (gözenekli) malzemeleri uygun şekilde dizerek olabilir.

Saygılarımla..

 

Bende sizinle çok tanışmak isterim abi, bilgi paylaştıkça çoğalır...

 

Bize amonyağı emiyor diye satılan zeolitler aslında cebimizi mi emiyor
Karbondioksitten kastım reaktörlerdeki gibi bir sistemle, herhangi bir gaz veya maddeyle oksijeni emdirip istenilen ortamı sağlayamaz mıyız.

 

Bu konuda bir kaç makale buldum ancak linkleri buraya eklemek sanırım sorun olabilir. Zeolit iyon değişimi yapan bir malzeme. Bu anlamda amonyağı değil amonyumu tutar ancak. Biraz da kimyaya girmek lazım sanırım. Amonyak ve amonyum nedir? Amonyak kapalı formülü NH3 olan bir moleküldür, 1 azot ve 3 hidrojen atomunun birleşiminden oluşur. Yüklü bir molekül değildir, nötrdür. Uygun pH'da azot atomu bir hidrojen atomunu daha bu molekülün yapısına katarak NH4 kapalı formüllü amonyumu oluşturur. Amonyum molekülü iyondur, yani yüklüdür, pozitif yüklü bir moleküldür.

Zeolit denilen malzeme de iyon değişimi esasına göre çalışan bir malzeme bildiğim kadarı ile. R/O cihazlarda kullandığımız son eleman olan silikat reçinesi gibi.

Şimdi gelelim Zeolitin açmazlarına. Birincisi zeolit iyon değişimi esaslı bir malzeme olduğundan amonyum ile beraber başka yüklü iyonları da tutma ihtimali var. Kalsiyumun iyon olduğunu belirtmem sanırım amonyum ile birlikte neleri kaybedebileceğinizi hemen fark ettirecektir.. Amonyumdan kurtulurken sudan başka hangi iyon ve eser elementleri de kaybettiğinizi bilemezsiniz. İkincisi tuzlu su tanklarında pH bildiğiniz gibi hafif baziktir. Amonyum iyonları ise hafif asidik ortamda daha fazladır. Yani büyük oranda sudaki toplam amonyak/amonyum oranımız pH hafif bazik olduğundan amonyak lehinedir. Bu da zeolitin etkisini azaltır. Üçüncüsü zeolit doygunluğa ulaştığında iyon değişimi bir noktada yavaşlayıp duracaktır. Ve hatta salınım bile yapacaktır daha sonra. Bunu takip edip doymuş zeoliti sudan çıkartarak ya yenisini koymalı veya bir şekilde deşarj etmelisiniz.

Bu sebeplerden mütevellit bence zeolit kullanmak işe yarayabilir bir yöntem olsa da kontrolü zor. Bilgilerim bu çerçevede; doğrusu çok da kullandığım bir malzeme değil kendisi. Ancak mucizevi bir malzeme olsa tüm dünyada herkes kullanır bakteri kolonizasyonu ile falan da uğraşmaya gerek kalmazdı. Bir mucize beklemek bence zor bu malzemeden.

Saygılarımla..

 

Bu azot döngüsünü ayarlamıyorum. Öldü balıklarım.

 

Kayalarda oksijensiz ortam icin onemli.

 

Elinize bilginize sağlık! çok kolay anlaşılır ve aydınlatıcı bir yazı olmuş .


Tapatalk kullanarak iPhone aracılığıyla gönderildi

 

Burak,

Kayalar o ortamın oluşmasına izin verebilecek kadar izole değil. En iyi yol derin kum yatağı oksijensiz ortam oluşturmak için..

 

Derin kum yatağından kastınız zemin kumunun yüksekliği mi yoksa refigium gibi ayrı bir tankta kum yatağı oluşturmak mı?
Bazı goby türleri ve conchları kumu havalandırması için ekliyoruz tanklara ve zeminde kumu fazla yüksek tutmamak gibi bir durum da var forumlarda nitrat tutar diye anlatılan.

 

Yusuf Bey Günaydın,

Derin kum yatağı hakkında eskiden karıştırıp edindiğim bilgileri tazeleme amaçlı biraz araştırma yaptım. Derin Kum Yatağı veya bunu ilk uygulayanların tanımlamaları ile Deep Sand Bed kumun akvaryum tabanında görece kalın bir örtü oluşturacak şekilde kullanılmasının ötesinde bir şey değil. Önemli parametreler kullanılan kumun tanecik boyutu (kum ince olmalı ama aşırı ince olması da sorun yaratabiliyor), kum kalınlığı, kumun türü. Mantık şu; kum tabakasının üst kısımlarına sudan diffüze olan oksijen ve nitrifikasyon bakterileri ile amonyağı nitrata çevirmek, daha aşağıda bulunan ve oksijenin kolayca diffüze olamadığı oksijensiz bölgelerde denitrifikasyon bakterileri için uygun ortam sağlayarak nitratın azota indirgenmesini sağlamak.

Kumun havalandırılması (bu işlemin gereksiz ve zararlı olduğunu düşünüyorum) böyle bir sistemde faciaya yol açabilir. Sadece üst kısımda nitrifikasyon bakterilerinin kolonize olduğu oksijenli bölgelerde sorun yaratmaz ama daha aşağıdaki katmanlar ile oynanır/alt üst edilirse bu katmanlar anaerob denitrifikasyon bakterilerinin kolonizasyonuna zarar verirsiniz. Bu bakterilerin kumun derin bölgelerine yerleşip kolonize olmalarının 8-10 ay sürdüğünden bahseden yazılar okuduğumu hatırlıyorum. Binbir zahmet ile oluşan bu kolonileri kum kazan canlıların bozması veya bizzat dip çekimi yapıyorum diyerek kumu karıştırıp bozmak bence iyi fikir değil. Kumun "nitrat tutması" ise sanırım nitrat üretmesi anlamında kullanılmış bir tanım. Zaten amacımız bu değil mi? Kuma ve kayalara nitrifikasyon bakterileri yerleşsin ve amonyağı çok daha az zehirli nitrata dönüştürsün? Tankta nitrat yüksek ise bunun sebebini kumun nitrat tutmasında değil, doğanın nano ve hatta pico boyutta taklit edildiği o daracık alanda yaşatılmaya çalışılan canlı yükünde aramak lazım öncelikle. Tankın kapasitesinden fazla canlı varsa ve bu canlılar amonyak üretiyorsa onun nitrata dönmesi gerekiyor zaten.

Derin kum yatağı eğer tankta kumu çok karıştıran eşeleyen canlılar var ise dediğiniz gibi bir refigiumda uygulanabilir. Bunları uygulayan yabancı forum kullanıcılarını internet araması ile görebilirsiniz. Oldukça başarılı tanklar var bence.

Saygılarımla..

 

Cok aydinlatici bir yazi olmus elinize kolunuza saglik

SM-J700F cihazımdan Tapatalk kullanılarak gönderildi

 

Bunları yazarken aklıma gelen bir şeyi sizlerle de paylaşmak isterim. Yıl sanırım 1989-1991 arası falandı. Ortaokul-2. sınıfta iken edindiğim ilk akvaryum 40-50 cm, hava motoru ile filtrasyon yapan çok basit bir düzenekten ibaretti. O zamanlar hobi adına kaynak diye ulaşabildiğim tek kaynak ise şu konudaki kitap olmuştu http://www.akvaryumportali.com/threads/akvaryum-ile-ilgili-eski-kitaplar.25008/

O dönem 5-6 ay geçip de tankta tortular oluşunca herşeyi derdest eder tankı tamamen boşaltıp temizlerdim tüm ekipmanı. Kumu 5-6 tur yıkar ne kadar kirlenmiş iyi ki yıkıyorum diye kendimi takdir ederdim. Şu anda bunun ne kadar yanlış bir davranış olduğunu bilmek çok daha kolay. Kaynak çok, internet gibi muazzam bir bilgi okyanusu da elimizin sürekli altında. Neyse ki artık tanklarımızı 5-6 ayda bir çok kirlendi deyip çitilemiyoruz

Saygılarımla..

 

Oyle deme usta citileyenler olabilir
Citilenmeyen tanklar nasip olsun bize diye ugrasalim yeter