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  • I Cianobatteri: sconosciuti ma diffusi in acquario

    Premessa:
    Questo articolo è stato tradotto grazie alla gentile concessione della ditta:

    Testi e Foto originali: Josè Maria Cid Ruiz

    Introduzione:
    Quando fu scoperta la differenza tra cellule procariote (prive di nucleo) e cellule eucariote (con presenza di nucleo), si è compreso che gli organismi viventi chiamati “cianobatteri” non erano in realtà delle alghe. I cianobatteri infatti, sono gli unici organismi procarioti capaci di produrre ossigeno attraverso la fotosintesi.

    Principali caratteristiche dei cianobatteri:
    I cianobatteri ( erroneamente chiamati “alghe verdi-blu”) sono organismi unicellulari. Hanno la capacità di utilizzare la fotosintesi per la autoprodurre nutrimento (autotrofi). Come le vere alghe, i cianobatteri hanno la clorofilla e anche una serie di pigmenti secondari: ficocianina, alloficocianina (pigmenti azzurri), ficoeritrina (pigmenti rossi). Gli ultimi pigmenti, hanno la funzione di catturare energia dalla luce assorbita attraverso la clorofilla-a. Questo insieme di pigmenti fotosintetici non sono racchiusi in delle membrane che formano strutture note come cloroplasti (come nelle alghe) ma sono distribuiti all’interno del protoplasma della cellula. I cianobatteri hanno la parete cellulare ricoperta da uno strato mucillagginoso (viscoso) composto da mucopolisaccaridi e acidi peptidici. Il protoplasma dei cianobatteri presenta al suo interno una serie di altri organelli: ribosomi, vacuoli, granuli di poliglucani e cianoficina.
    Diversi studi genetici su questo gruppo hanno determinato che appartengono alla classe di batteri Gram-negativi.


    Numerose specie di cianobatteri presentano un metabolismo misto. Loro, non solo hanno la capacità di sintetizzare cibo attraverso la fotosintesi, ma riesco a fissare dall’azoto atmosferico (N2) disciolto in acqua. Quest’ultimo processo è eseguita dai cianobatteri attraverso un enzima che scinde l’azoto gassoso portando alla formazione dello ione ammonio (NH4+), che vene direttamente metabolizzato come cibo. I due processi sono incompatibili quindi non possono avvenire contemporaneamente (l’enzima per l’azotofissazione è inibito dalla presenza di ossigeno), quindi i cianobatteri utilizzano la fotosintesi di giorno con la luce e al buio utilizzano l’azotofissazione.
    I cianobatteri hanno svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo della vita sulla Terra, dato che hanno fatto parte dei primi organismi viventi responsabili di una presenza massiccia di ossigeno nell’atmosfera terrestre.

    Cianobatteri in acquario:
    Un organismo capace di vivere di giorno con una piccola quantità di luce e di notte utilizzando l’azoto gassoso disciolto in acqua non sembra aver bisogno di ulteriori aiuti per svilupparsi in un ambiente acquatico sia esso un acquario di acqua dolce o un acquario marino. Infatti sono molto diffusi e facilmente visibili. I problemi iniziano in acquario quando si crea un eccessivo squilibrio di sostanze energetiche: chimiche (eccesso di carbonio organico, nitrati, fosfati, silicati) o di luce (eccessiva o non adatta radiazione luminosa).


    Negli acquari marini per esempio la loro formazione fa parte del normale processo di “maturazione”, possono svilupparsi su alcune superfici e specialmente su alcuni substrati creando un monostrato di alghe tendenti al marrone, grazie anche alla presenza di diatomee (alghe che non necessitano di una gran quantità di radiazione luminosa ma utilizzano i silicati disponibili nell’acqua della vasca per svilupparsi). In un acquario correttamente avviato e impostato la situazione si risolve in poche settimane. Al contrario se continua l’eccesso di fonti energetiche citate in precedenza si può ripresentare una seconda ondata di cianobatteri (accompagnati o seguiti anche dallo sviluppo di alghe filamentose).
    I cianobatteri hanno la capacità di colonizzare in maniera invasiva tutte le superfici dell’acquario (anche tessuti viventi). Dove loro crescono producono un polimero extracellulare da ogni singola cellula per fissarsi al substrato. Con il passare del tempo formano uno strato sottile consistente simile ad una struttura batterica (biofilm). Queste strutture sono “un film verdastro o marroncino” che solitamente si vedono sul fondo, piante o rocce negli acquari con un eccesso di organico e uno sbilanciamento di fonti energetiche.
    Solitamente non è facile identificare quale specie costituisce questo “inquinamento biologico” in un acquario. Spesso batteri, cianobatteri e alghe, invadono nello stesso tempo creando un tappeto che può ricoprire tutto il fondo e la sabbia, le rocce a altri substrati, il tessuto dei coralli le spugne e possono persino colonizzare il corpo di pesci come i cavallucci marini (Hippocampus spp.). Come regola generale, ma non assoluta, un tappeto viscido di colore rossastro, marroncino o di tonalità scure indica la presenza di cianobatteri (si ritiene che la stessa specie appare con colori differenti in base allo spettro luminoso e al tipo di nutrienti), mentre formazioni arborescenti verdastre che appaiono in uno strato verde solitamente corrisponde ad un invasione di alghe , solitamente del genere Derbesia e Briopsys, anche se non è facile differenziare i cianobatteri del genere Lyngbya.
    In presenza di silicati si forma un tappeto di diatomee (vere alghe) che possono seguire o ricoprire una precedente formazione di cianobatteri. A volte lo scenario si complica ulteriormente quando insieme ad un infestazione di diatomee e cianobatteri con un esame al microscopio si conferma la presenza massiccia nell’acqua della vasca di un alga pelagica (dinoflagellati). Questi ultimi sono molto più difficili da controllare rispetto ai precedenti , dato che non necessitano di azoto e fosforo per vivere. Loro sopravvivono semplicemente con il carbonato di calcio presente nell’acqua marina.

    Come controllare una massiccia invasione in acquario?
    La prima domanda sarebbe: come controllare “che cosa”? Come abbiamo visto nei paragrafi precedenti non è semplice riconoscere quali sono gli organismi responsabili che portano alla formazione del biofilm invasivo, non sempre causato da un singolo gruppo. Quando bisogna affrontare una massiccia invasione, noi dobbiamo sapere se ci troviamo di fronte ad alghe, batteri o dinoflagellati oppure se il problema è causato da più organismi contemporaneamente.


    Un buon metodo per iniziare a fare una diagnosi è cercare di scoprire qual è l’origine di un eccesso di energia nel sistema. Per esempio, se noi troviamo un livello elevato di silicati (valore maggiore o uguale a 0,2 mg/l può causare problemi) possiamo pensare che siamo di fronte ad un problema di silicati. Dunque in questi casi, è opportuno misurare il valore di silicati non solo dell’acqua della vasca ma anche quella prodotta dal nostro impianto di RO. Questa raccomandazione è importante perché le diatomee assimilano velocemente il silicio disponibile nell’acqua della vasca e talvolta il livello di silicati in acquario non è preoccupante ma può essere alto nell’acqua dolce utilizzata per il rabbocco e per preparare l’acqua del cambio. Andiamo a vedere adesso alcune indicazioni per controllare in acquario queste “pesti”: Eliminare le zone predisposte ad essere colonizzate intervenendo sulle condizioni ambientali. E’ stato osservato che in alcune zone dell’acquario con assente o scarso movimento dell’acqua si possono accumulare detriti e questa condizione può diventare un punto di partenza per la colonizzazione, in particolare se queste zone sono esposte ad una illuminazione forte. Mantenere un flusso moderato in tutte le zone della vasca dove solitamente si accumulano i detriti organici, ostacola l’instaurarsi delle colonie in queste zone vulnerabili.
    Se si dovessero sviluppare lo stesso questi organismi nocivi in un acquario con un adeguato sistema di filtrazione, va rivista la popolazione riducendo gli animali (biomassa) oppure il quantitativo di cibo somministrato e vedere se la vasca si stabilizza introducendo meno energia.


    Ci sono alcune misure efficienti per controllare l’inquinamento biologico in acquario, come il rispetto di un protocollo di manutenzione che include dei cambi d’acqua regolari. In un acquario marino si raccomanda di effettuare cambi dal 15% al 20% settimanali , queste percentuali nel caso di un acquario dolce possono variare dal 30% al 50%, dipende dalla quantità di biomassa presente. Se non avete intenzione di pulire il filtro meccanico 2 o 3 volte alla settimana, evitate di metterlo. Si rischia di avere un accumulo di detriti organici in un punto di forte flusso d’acqua e con un livello di ossigeno alto con uno sviluppo elevato di nitrificazione. Lo stesso discorso va fatto per la scelta dello skimmer che va preso ben dimensionato e performante nel caso utilizzare le migliori resine antifosfati. Una corretta gestione della luce è utile contro questi organismi infestanti , nel caso di cianobatteri, sebbene è utile ricordare che non sono piante ma possono anche preferire zone non molto illuminate. E’ stato dimostrato che preferiscono spettri intorno alla gradazione arancio-rosso, vale a dire le lunghezze d’onda maggiori dello spettro visibile. Questo dovrebbe portare a prendere 2 decisioni: la prima, potrebbe essere quella di utilizzare lampade che tendono ad avere uno spettro intorno al blu ( lunghezza d’onda tra 350 nm e 450 nm) ottenibile montando lampade con gradazione di colore tra 8.000 °K e 10.000 °K per gli acquari marini. Negli acquari dolci mai utilizzare lampade sotto i 6.000 °K. Secondo, non aspettare troppo prima di cambiare le lampade, dato che per alcuni tipi di illuminazione (in particolare per i neon) le vecchie lampade tendono ad avere uno spettro tendente al rosso.
    Per tutti gli organismi infestanti una buona soluzione è l’asportazione meccanica delle colonie, tenendo presente che “rimuovere” e non è la stessa cosa di “muovere”. Noi dobbiamo raccogliere e levare velocemente dall’acquario grandi porzioni di questi tappeti invasivi. Quindi non dobbiamo smuovere e lasciare in giro nella colonna d’acqua, perché in questo caso aumentiamo la loro capacità di invadere nuove aree dell’acquario.
    Nel caso di invasione di alghe pelagine (dinoflagellati), dove una drastica diminuzione di nitrati e fosfati, non porta alla risoluzione del problema, l’uso di lampade UV-C e ozonizzatori può essere la soluzione ideale.
    Nel caso di alghe bentoniche, molti alghicidi utilizzati hanno come principi attivi rame o permanganato di potassio.
    L’uso di antibiotici nel caso di cianobatteri è noto essere efficacie (essendo un batterio gram-negativo), ma possono verificarsi dei problemi nel caso si sottodosaggio con la formazione di resistenze all’antibiotico. D’altra parte va tenuto presente che l’utilizzo di antibiotici ad ampio spettro possono andare a colpire la popolazione batterica utile per la filtrazione dell’acquario (Nitrosomonas e Nitrobacter). Eritromicina e Tetracicline sono gli antibiotici più frequentemente utilizzati in questi casi. Si ottengono buoni risultati con un dosaggio singolo di 200 mg / 40 litri da ripetere dopo 2 giorni, va effettuato un cambio almeno del 50% dell’acqua dell’acquario dopo il trattamento. Un altro trattamento alternativo descritto in letteratura è l’uso di acqua ossigenata (3%) con un dosaggio di 40g / 50 litri.
    In generale è stato osservato che i cianobatteri hanno un certo comportamento in acquario, questo comportamento può essere descritto come “ ciclo di isteresi” in relazione alla fonte di energia (cibo) che ne provoca la comparsa, anche se viene riscontrata la scomparsa dello “stimolo” (eliminazione completa o parziale della fonte di cibo), i cianobatteri rimarranno vivi e anche le loro colonie continueranno a svilupparsi. Con questo scenario un po’ inquietante la conclusione che siamo in grado di estrarre per quanto concerne i cianobatteri è “prevenire è meglio che curare”.