el acuario como ecosistema - 3

 

Aunque todo lo que escribo a continuación pueda parecer muy complicado para el amigo lector, puedo asegurar (y aseguro) que es de la mayor importancia para comprender la ecología real que subyace la compleja macro y micro vida que se desarrolla en el interior de un acuario. Comprender siquiera mínimamente todo esto es avanzar un paso de gigante en el camino dificultoso de comprender a nuestros peces, algas e invertebrados.

Presento aquí un sencillo y esquemático resumen de un asunto por demás complejísimo que me ha costado horas y horas de variadas lecturas de temas muy diversos y dispersos. Desearía, de verdad que nadie se desanime ante esta "paliza" creo que puede ser muy útil para llegar a conseguir un mejor funcionamiento de nuestros acuarios marinos. Una más larga y feliz (???) vida para nuestros cautivos amigos del mar.

En la mayor parte de los casos, cuando intentamos reproducir el ambiente real en nuestros acuarios, no conseguimos recrear más que una pálida copia de las exquisiteces de Madre Naturaleza. Sin embargo, avanzamos. Poco a poco vamos venciendo obstáculos. Los sistemas naturales actuales obtienen éxitos importantes. Y esto se debe, sobre todo, a la voluntad de abandonar inútiles prejuicios y aplicar los naturales principios de la ecología (no confundamos el significado de la palabra. Ecología es la ciencia que estudia las relaciones de los organismos con su medio). Empezamos a entender que "energía" no significa únicamente luz y comida. Hay mucho más detrás de este concepto.

A pesar de que durante mucho tiempo hemos estado oyendo que el ciclo del Nitrógeno es lo más importante a tener en cuenta en los sistemas cerrados, no debemos olvidar que el Carbono es realmente el único elemento crítico para todos los seres vivos. Y no perdamos tampoco de vista que el ciclo del Nitrógeno y el del Carbono están inseparablemente ligados.

Estamos empezando a comprender cosas y ya queremos hacer maravillas. Queremos construir sistemas con tantos elementos "naturales" que acabamos generando una increible cantidad de necesidades de mantenimiento. Casi siempre porque olvidamos las interrelaciones más importantes. Estudiemos a fondo los mecanismos de esas interrelaciones y llegaremos a entenderlas. Entonces podremos pensar en sistemas sin esas necesidades de mantenimiento.

La obsesión con el ciclo del nitrógeno y con los desechos nitrogenados nos ha llevado a inventar los más increibles sistemas de filtración. Así conseguimos salvar la amenaza de amoniaco y nitritos. Hace unos años casi llegamos a creernos que el nitrato era el fin del camino ya que no era demasiado tóxico salvo en muy altas concentraciones. Los actuales acuarios de arrecife con sus corales y sus anémonas, nos han obligado a dar un paso más: hay que eliminar también los nitratos.

Y así es como nos encontramos ahora mismo manejando términos como "reducción natural de nitratos". El último grito? Si es Ud de los que piensa que sí, busque en la bibliografía datos sobre un tal Lee Chin Eng. Se enterará de que ya hace casi 30 años que este individuo aplicaba este tipo de conceptos en sus acuarios. Pero claro, no se hizo precisamente famoso con sus ideas. Eran otros tiempos, y no nos dejó ni un miserable apunte de sus ideas.

Lee Ching Eng era indonesio y montaba (qué curioso!) acuarios que el llamaba "naturales". En el fondo de sus acuarios colocaba arena de coral que recogía en las playas cercanas a su casa, sobre esa capa colocaba roca viva. Cuando podía utilizaba luz natural para la iluminación y si no, montaba luz artificial de muy alta potencia. Para mover el agua en el interior de los acuarios utilizaba vulgares difusores de piedra porosa. No utilizaba Skimmer ni filtro interno o externo de ningún tipo. El asunto es que todo le funcionaba a la perfección. Tan a la perfección que la gente del mundo del acuario "civilizado" se reía de él. Al final (creo que como sutil venganza) se murió sin escribir ni palabra sobre sus sistemas. Una vez más en la historia, la maravilla pasó ante nuestros ojos y no hicimos más que reirnos.

Acuarios naturales. Reducción natural de nitratos (RNN). Sand bed sediment (SBS) ...

A pesar de tanta palabreja rara nos estamos limitando a volver la vista atrás con añoranza.

Estamos ante un nuevo asalto (???) en el asunto del acuario natural. Pero seguimos dándole vueltas al mismo asunto: las bacterias.

No perdamos la cabeza. Hace unos años, unos cuantos éxitos técnicos con sistemas artificiales consiguieron que casi nos olvidásemos de la cercana realidad de la naturaleza. Sigamos con los sistema naturales. Sigamos con la ecología (en el sentido científico del término).

Esta vez se trata de conseguir que nuestras adoradas amigas se animen a metabolizar también los nitratos para obtener el oxígeno que necesitan. Para eso tenemos que sacar de en medio cualquier otra fuente de oxígeno para obligarlas a utilizar el del nitrato.

Pero volvemos de nuevo al asunto del equilibrio natural: hagamos lo que hagamos, no podemos prescindir de la nitrificación como un todo. El nitrato no es cualquier cosa que haya aterrizado por casualidad en nuestro acuario. Es algo más complejo: una molécula química que forma parte de toda una serie de reacciones encadenadas y que, a término, constituyen un posible alimento para muchos tipos de células. Una pequeña parte de un pequeño ciclo dentro de ciclos más grandes. La mineralización de la materia orgánica como un todo une de forma definitiva al Carbono con el Nitrógeno. Hoy día está perfectamente claro que ambos elementos son críticos en la actividad metabólica de las bacterias y que son básicos para la conversión y mineralización de la materia orgánica en el mar.

Tomemos nota de todo esto: una vez más corremos el riesgo de manipular con nuestra intervención el delicado equilibrio de los ciclos naturales y, así, alterar los parámetros que influyen en la calidad del agua.

Los ciclos vitales de todas las células (incluidas las bacterianas) necesitan un entorno adecuado para su correcto funcionamiento. La alteración de este entorno perturba el equilibrio natural de los ciclos energéticos. Si cambiamos demasiado el esquema natural de las cosas, no podemos preveer a donde tendremos que llegar.

En un palabra, ciertos sistemas de mantenimiento destruyen el equilibrio y obligan a una nueva intervención para arreglar el estropicio que se produce y a su vez se necesita intervenir para ajustar de nuevo el sistema ... y así hasta que todo revienta por algún lado.

Se imagina Vd a los barrenderos recorriendo el fondo del mar para retirar los restos y evitar que contaminen? Se imagina Vd las consecuencias que ésto tendría sobre el equilibrio natural del mar? Pues deje Vd de ejercer de barrendero y piense en las consecuencias de lo que hace en su acuario.

 Quiero decir con todo esto que la cosa no es tan sencilla como parece. El equilibrio natural de los ecosistemas está tan ajustado que una mínima alteración puede acabar con todo. Pensemos pues en el nitrato como alimento y no sólo como desecho. Pensemos que las algas "comen" nitratos (no sólo las algas perjudiciales, las zooxantelas también son algas). Si sacamos de en medio todo el nitrato, estamos rompiendo el ciclo del Nitrógeno, y, de rebote, por su estrecha relación, el ciclo del Carbono. Y, puestos a seguir, también el ciclo del Azufre, estrechamente ligado a ellos.

La naturaleza, igual que cada célula individual, es un mecanismo de engranaje perfectamente concebido.

Pero pasemos de largo sobre la alargada (y desdibujada) sombra del Sr. Lee Chin Eng. Nos daremos de narices con otro personaje, esta vez más actual y más documentado: el Sr. Jaubert.

La comprensión de la ecología natural de los sistemas acuáticos nos ha llevado a entender las variables que intervienen en los ciclos bacterianos: la variedad de las propias bacterias, su distribución y densidad, sus necesidades metabólicas, etc.

Esta es la finalida última del sistema de fondo de grava popularizado (???) por Jean Jaubert: proveer a nuestro acuario de un necesario interfaz sedimento/agua que, como en la propia naturaleza, sirva de enclave apropiado para la actividad bacteriana asociada a los ciclos energéticos reales.

Las bacterias son variadas en sus funciones específicas. Una amplia batería de enzimas les permite funcionar como laboratorios miniaturizados que arman o desarman moléculas según unas necesidades concretas, utilizando o liberando energía en el proceso. Pero si nuestra intervención elimina o reduce la presencia de las sustancias que necesitan como sustrato, las bacterias pueden dejar de funcionar y desaparecer. Incluso otras bacterias, perjudiciales desde nuestra perspectiva, pueden aparecer y tomar el lugar de las que falten.

Hay dos clases básicas de organismos: los autótrofos, que son los que a partir de CO2, H2O y energía (solar) fabrican moléculas más complejas necesarias para vivir, y los heterótrofos, que son los que obtienen la energía vital de los productos fabricados por los organismos autótrofos. Esta energía la obtienen descomponiendo (oxidando) esas sustancias por medio del Oxígeno que hay en el ambiente (respiración aerobia). Como desperdicio obtendremos H2O y CO2, con lo cual se cierra el ciclo de la energía.

Pero tampoco es todo tan sencillo. Hay vegetales que utilizan sistemas autótrofos y heterótrofos a la vez.

Y hay también organismos que utilizan la Quimiosíntesis como sistema energético. Quiere esto decir que son capaces de obtener energía de moléculas inorgánicas. Pensemos en bacterias capaces de oxidar el nitrito en nitrato, el SH2 en sulfato, etc.

Sea cual sea el camino que siga, toda célula viva se aprovisiona de la energía que necesita para sobrevivir por medio de una compleja cadena de reacciones químicas que se desarrollan lentamente, paso a paso, y que son controladas por enzimas altamente especializadas. El final del proceso es siempre, tal y como ya vimos, la producción de H2O, CO2 y energía.

Pero todo este proceso de degradación de las grandes moléculas no tiene que ser necesariamente realizado bajo forma de respiración aerobia (en presencia de Oxígeno). Muchos organismos pueden obtener su energía por fraccionamiento molecular en ausencia del Oxígeno. Es lo que llamamos respiración anaerobia, y se da generalmente entre organismos inferiores.

Y puestos a mantener el equilibrio natural de los ecosistemas marinos reales, no podemos olvidar de cara a nuestro acuario, la existencia de estos dos diferentes caminos.

Esta es la clave del sistema que, personalmente, llamo "fondo Jaubert" (llamado, traducción literal, de "cama de arena").

La idea en sí misma es sencilla, pero abarca una impresionante cadena de complejas relaciones.

El quid de la cuestión está en las reacciones que suceden en el espacio bajo la capa de grava que Jaubert llamaba "Plenum". En todo momento, las bacterias ejercen de mediadores en el proceso.

Los desechos orgánicos que se producen en el mar se van depositando sobre el sustrato. En su capa más superficial se mantiene en continuo funcionamiento un elevado metabolismo microbiano aerobio que, al mismo tiempo que desarrolla su ciclo vital energético, cierra el paso a la excesiva penetración del Oxígeno a las capas más inferiores de dicho sustrato, favoreciendo la aparición de un ambiente cada vez más escaso de Oxígeno en el que se desarrollan otros ciclos bacterianos diferentes y a la vez complementarios de los superficiales. Los metabolitos difunden hacia las capas inferiores en donde las bacterias allí presentes los aprovechan para llevar a cabo sus particulares ciclos biológicos.

Se trata pues de, por medio del lecho de arena, intentar dotar a nuestro acuario de un sistema similar en el que la fina capa superficial del fondo ejerza de interfaz entre el agua del acuario y las capas más profundas de la grava. Allí, las condiciones evolucionan de la aerobiosis de la superficie a la anoxía de un par de cm por debajo. El metabolismo microbiano cambia también a medida que avanzamos hacia el fondo hasta llegar a la aislada capa de agua que yace en el "Plenum". La actividad se desarrolla vertical y horizontalmente y los ciclos de las bacterias facultativas se vuelven poco a poco anaerobias a medida que el pH baja y el Oxígeno empieza a escasear.

Hay que considerar también micro-detalles fundamentales como por ejemplo el hecho de que un aumento o disminución de la actividad de los microorganismos de las capas superiores del sedimento sobre las sustancias nitrogenadas modifica el entorno bioquímico. La actividad fotosintética y la producción de oxígeno aumenta a medida que aumenta la intensidad luminosa. Esto produce un aumento de las reacciones en capas un poco más profundas, pero eso implica a su vez un aumento en el consumo de oxígeno en estas capas al borde de la zona anóxica. Otros elementos se ven involucrados en estas reacciones además del Nitrógeno.

Toda esta actividad se multiplica con la presencia de plantas y animales que añaden su actividad a la que ya desarrollan las bacterias.

Los desechos acumulados en la superficie permiten ya la aparición de metabolismos aerobios facultativos que, por definición, pueden funcionar en entornos con mucho o con poco oxígeno. Los nitratos son arrastrados hacia el fondo de nuestro lecho de arena y se acumulan allí, generalmente, en cantidades muy superiores a las que se miden en el agua del acuario. En el "Plenum" se produce una lenta reducción de estos nitratos ya su tratamiento mejora con la presencia de ciclos bacterianos anóxicos.

Una capa de grava de entre 5 y 8 cm de altura sobre una superficie de agua aislada en el fondo del acuario multiplica enormemente las posibilidades de aparición de ciclos bacterianos alternativos multiplicando por lo tanto el potencial de filtración.

Estamos centrando el tema en el asunto del Nitrógeno, pero no perdamos de vista ni por un momento lo ya dicho de la multiplicidad de caminos y de la complejidad de las interrelaciones ecológicas entre los seres vivos y la materia.

Con el mismo derecho a salir en prensa que el Nitrógeno, nos encontramos, por ejemplo, con el Azufre.

Utilizando las mismas potenciales fuentes de energía, las bacterias reductoras de los Sulfatos producen Sulfuros que, por acción de otros tipos diferentes de bacterias pueden convertirse de nuevo en Sulfatos. Paradojas de la vida! Pero lo más importante de estas últimas bacterias es que, como todos los organismos heterótrofos aerobios, consumen el oxígeno presente en su entorno desplazando la interfaz aerobio/anóxico, lo cual permite que, al desaparecer el Oxígeno, las bacterias anaerobias puedan metabolizar sustancias que a su vez van a ser utilizadas por las bacteria aerobias. A su vez, para complicar aun más el asunto, dependiendo de la cantidad de Oxígeno presente, actuarán sobre el Sulfuro (SH2) unas u otras bacterias. Añadir otro detalle: muchas bacterias que intervienen en los ciclos de metabolización del Azufre son móviles, por lo tanto, pueden desplazarse según se desplace esta linea divisoria aerobio/anóxico y utilizar las sustancia que, en otras zonas, tengan a su disposición.

Consideremos por fin la complejidad de factores que controla la cantidad y el tipo de bacterias presentes en los sedimentos marinos: densidad de las propias poblaciones bacterianas, cantidad de superficie disponible para asentarse, elementos nutritivos y condiciones biológicas del entorno, etc