El amoniaco es muy tóxico para los peces marinos.
El amoniaco daña las branquias lo que produce una respiración insuficiente, deficiente intercambio de gases, deficiente regulación de iones, y deficiente regulación del pH en la sangre.
Además de no oxigenar bien los tejidos, afecta al metabolismo, llega a producir convulsiones y la muerte.
El amoniaco también es tóxico para algunos invertebrados.
El amoniaco (NH3) puede existir en dos formas principales en el agua:
- Amoníaco libre [NH3]
- Ion amonio [NH4 +]
Un ion de amonio se forma cuando un protón de hidrógeno se combina con amoniaco:
NH3 | + | H+ | = | NH4 + | ||
amoníaco | + | Hidrógeno | = | amonio |
El agua siempre contiene protones de hidrógeno [H+] y cuanto más bajo es el pH del agua, más protones tiene (ver "El pH en el acuario marino de arrecife") y por tanto el equilibrio se desplaza del amoníaco hacia el amonio.
Este cambio es realmente muy importante para comprender su toxicidad, ya que el amoníaco libre [NH3] y el ion amonio [NH4 +] pueden tener diferentes velocidades de paso a través de las branquias de los peces.
Este intercambio entre amoníaco y amonio es increíblemente rápido. Puede suceder en una mil millonésima de segundo, y para una sola molécula de amoníaco, la conversión puede ocurrir mil millones de veces por segundo. Por lo tanto, en una escala de tiempo humana, a menudo es inapropiado pensar en ellos como formas químicas diferentes, sino que es más apropiado pensar que cualquier molécula de amoníaco individual pasa una parte de su tiempo como amoníaco libre y una parte de su tiempo como ion amonio, siendo esas porciones de tiempo relativas una función del pH.
Amoníaco y amonio en función del pH
Cuando el valor del pH es 9,3 el amoniaco se encuentra en equilibrio, tiene concentraciones iguales de amoniaco libre y amonio.
En el siguiente gráfico se puede ver la cantidad que hay de amonio y amoniaco en función del valor del pH del agua del acuario.
Con un valor de pH de 8,2 (el valor normal para el agua de mar), solo el 7% del amoniaco está en su forma de amoniaco libre, y el 93% restante está como amonio.
El amoniaco libre es más tóxico que el amonio según varios estudios. Como puede verse el amoniaco está más presente cuando el valor de pH es más alto.
Este hecho es especialmente relevante cuando se aclimatan peces que ha sufrido un largo trayecto, ya que previsiblemente el pH del agua de su bolsa habrá descendido, estando presente el amoniaco en forma de amonio, pero al aclimatar, en función de cómo se haga esta aclimatación, el pH del agua dónde está el pez va a subir, conviertiéndose en amonio libre, y por tanto más tóxico.
Por qué es tóxico el amoniaco para los peces?
Los peces marinos excretan amoniaco a través de sus branquias de varias formas. Una de ellas es mediante la difusión pasiva del amoníaco libre fuera de las células que forman las branquias, y esta es la vía más importante de excreción.
Debido a que el amoníaco libre se difunde pasivamente desde las células hacia el agua de mar circundante, se requiere un gradiente descendente para esta difusión.
Si aumenta la concentración de amoníaco en el agua de mar, este mecanismo excretor no funciona con eficacia pudiendo llegar a función incluso al revés.
El pH juega un papel fundamental en esta situación. Como decíamos anteriormente un pH más alto en el agua de mar circundante convierte más amonio en amoniaco libre, siendo de este modo más tóxico ya que la capacidad excretora para liberarse del amoniaco está limitada.
Además de la excreción por las células de las branquias, hay una proteína antiportadora en las membranas de las células branquiales que permite la entrada de sodio y utiliza la energía química de ese proceso para bombear iones de amonio.
Fuentes de entrada de amoniaco en el acuario
Hay varias fuentes posibles de entrada en el acuario.
Procesos biológicos dentro del acuario
La mayor fuente de amoniaco en el acuario marino de arrecife proviene de los excrementos de los peces e invertebrados heterótrofos (organismos que no puede producir su propio alimento y deben alimentarse otras fuentes de carbono orgánico, principalmente material vegetal o animal)
Los peces excretan grandes cantidades de amoníaco (y amonio) por sus branquias y posiblemente cantidades más pequeñas de la orina, por lo que es esencial mantener controlado el amoniaco para evitar que aumente a niveles tóxicos.
Las bacterias heterótrofas pueden ser también una gran fuente de amoníaco. La comida no consumida se descompone por la acción bacteriana dando como resultado la liberación de amoníaco al agua. Muchos otros organismos marinos que probablemente se encuentren en acuarios de arrecife también excretan amoníaco, como cangrejos y camarones. De hecho, la mayor parte de los organismos que viven en el acuario consumen comida (no hacen fotosíntesis) y por tanto excretan alguna cantidad de amoniaco.
La razón por la que estos organismos excretan amoníaco es que absorben mucho más nitrógeno de los alimentos orgánicos que consumen del que necesitan para construir nuevos tejidos. En consecuencia, deben excretar nitrógeno de alguna manera. El amoníaco es una forma común de excretar nitrógeno, junto con urea y algunos otros compuestos nitrogenados.
La mezcla de sal
A la hora de preparar la mezcla de sal debemos utilizar agua de la mayor pureza posible, agua de ósmosis con resinas desionizantes es lo más recomendado.
Las sales pueden llevar impurezas en el cloruro de calcio y el cloruro de magnesio ya que el amoniaco se utiliza para conseguir estos productos en su fabricación.
Esto mismo aplica a los aditivos de calcio y magnesio, por lo que es aconsejable utilizar los aditivos de mayor prestigio y confianza.
Cómo eliminar o controlar el amoniaco en el acuario marino de arrecife?
Mediante la nitrificación bacteriana
El conocido "ciclo del nitrógeno" empieza cuando las bacterias oxidan el amoníaco del agua a nitrito . Este nitrito a su vez es oxidado por otro tipo de bacterias convirtiéndolo en nitrato :
NH4 | + | 3/2 O 2 | = | NO 2 - | + | 2H + | + | H2 O | ||
amonio | + | 3/2 oxígeno | = | nitrito | + | 2 hidrógeno | + | agua |
NO2 - | + | O 2 | = | NO3 - | ||
nitrito | + | oxígeno | = | nitrato |
Existen filtros específicos para llevar a cabo esa nitrificación, pero recordamos que las bacterias viven también en el resto de elementos que componen el acuario, roca, arena, el propio cristal del acuario, o incluso en las algas coralinas. Hay que verificar si el acuario cuenta con la configuración necesaria para albergar a estas bacterias tan beneficiosas.
Las bacterias que realizan este tipo de oxidación, de amoniaco a nitrito son las Nitrosospiras , Nitrosomonas (marina y europaea) y Nitrosococcus entre otras.
Mediante el uso de algas
Muchos organismos toman amoniaco directamente para utilizarlo en la producción de proteínas y otras biomoléculas que necesitan para construir tejidos.
Las algas, tanto micro como macro utilizan el amoniaco del agua. En los casos en que están expuestas tanto a nitrato como a amoníaco como fuentes de nitrógeno, utilizan preferentemente el amoníaco.
De hecho cuando las algas utilizan el nitrato reducen el nitrato a amoníaco antes de usarlo, para poder tener una buena absorción de nutrientes.
El alga más extendida para este tipo de trabajo es la Chaetomorfa.
A pesar de todo lo expuesto anteriormente una vez que el acuario está establecido y las cepas bacterianas hacen su trabajo no se necesario medir el nivel de nitrito de modo regular. Su medida es fundamental para el incio de los acuarios o si se observan problemas.
Extracto basado principalmente en el artículo de Reefkeeping