Ecologie - Aquariologie

Introduction :

Pour réaliser des aquariums, et surtout des aquarium naturels, il est bon de connaître quelques notions des milieux naturels.

Cet article va survoler quelques notions importantes :

- Qu'est un écosystème ?

- Qu'est ce qu'un chaine trophique ?

- Qu'est ce qu'un cycle biogéochimique ?

et bien d'autres...

Les comparaisons et les parallèles entre le milieu naturel et l'aquarium, le sont dans l'optique de la création d'un aquarium sans technologie.

Qu'est ce qu'un écosystème ?

Un écosystème est constitué d'un lieu de vie, appelé biotope et des espèces qui la compose nommée biocénose.

Dans le cas d'un aquarium, on peut considérer le biotope par l'eau, le sol, que l'on nomme substrat ainsi que des roches et des racines sans oublier l'air (air ambiant).

La source d'énergie principale est la lumière naturelle, à cote d'une fenêtre , mais l'aquarium peut bénéficier de l'éclairage ambiant d'une pièce.

La chaleur sera fourni par l'air ambiant et par le rayonnement solaire.

La biocénose sera constitué de bactéries, de micro-organismes comme les paramécies, amibes, de phytoplanctons, micro-algues, macro-algues, plantes aquatiques et palustres, zooplanctons herbivores et carnivores, gros invertébrés et poissons.

La chaîne trophique :

Une chaîne trophique est la façon dont s'organise la chaîne alimentaire au sein de la biocénose.

Cette chaine est représentée par trois niveaux :

les producteurs, les consommateurs, et les décomposeurs.

Les producteurs : Ce sont les organismes qui se nourrissent de la matiére minérale et qui produisent de la matiere organique. Ce sont des organismes autotrophes comme le phytoplancton; les algues unicellulaires, les cyanobactéries, les algues supérieures, les plantes aquatiques.

Les consommateurs : les consommateurs du premier ordre sont des organismes qui se nourrissent des producteurs, appelé communément herbivores et les consommateurs du second et troisième ordre qui se nourrissent de consommateurs. On les nomme aussi carnivores.

Les décomposeurs : Ce sont des organismes qui transforment la matière organique morte (débris végétaux, excréments, cadavres) en matière minérale. Ce sont des bactéries et champignons.

Note : il ne faut pas confondre décomposeurs et détritivores. Les détritivores se nourrissent de matières organiques mais ne la transforme pas.

L'ensemble des organismes de cette chaîne est la biomasse.

Les connections de plusieurs chaines trophique constituent des réseaux.

Les cycles biogéochimiques :

C'est un processus qui permet à un élément de passer d'un état à un autre avec différentes phases de transformation , par exemple d'un état organique à minéral.

Tout les aquariophiles connaissent le cycle de l'azote mais il en existe de nombreux autres tout aussi important, comme le cycle de l'eau, de l'oxygène, du carbone et qui concerne directement notre sujet.

Le cycle de l'eau : Dans la nature le cycle de l'eau est complexe. l'eau est un élément qui à trois états : liquide, solide et gazeux.

Ou qu'elle soit sous l'action de la chaleur, l'eau s'évapore, puis se condense dans l'atmosphère pour créer des nuages. Dans les océans l'eau salée s'évapore en eau douce.

L'eau de ces nuages retombe sous la forme de pluie ou de neige sur la terre ou dans les océans.

L'eau revenu sur terre rejoint par écoulement les lacs, rivières et fleuves puis ruisselle jusqu'aux océans. Un partie de cette eau rejoint les nappes phréatiques par percolations.

Il ne faut pas oublier que comme les animaux, les vegetaux transpirent : On appelle cela l'évapotranspiration.

Dans un aquarium, l'eau est soumise aux mêmes règles et s'évapore sous l'effet de la chaleur.

Si l'aquarium n'a pas de couvercle, cette eau rejoindra l'atmosphère sinon elle se condensera sur les vitres et ruissellera pour retomber dans le bac.

Si le bac est ouvert, il est indispensable de rajouter régulièrement de l'eau.

Le cycle de l'azote : C'est le plus connu des cycles biogéochimiques.

C'est tout simplement la réduction de matières organique en azote minéral et gazeux.

Les déchets organiques sont des urines, excréments, cadavres et déchets végétaux.

Ces transformations successives se font principalement à l'aide de bactéries aérobies pour les trois premières phases et anaérobies pour la quatrième.

La première phase est l'humification, c'est à dire la transformation de matières fraiches en humus.

Au cours de cette phase, une partie des nutriments sont déjà libérés et utilisables par les végétaux (oligo-éléments).

La seconde phase est l'ammonisation. En fonction du ph du milieu, il y aura transformation en ammonium (NH4+) ou en ammoniac (NH3).

La production d'ammonium sera plus importante si le milieu est plutot acide.

La troisième phase est la nitrification avec deux sous phases : La nitritation ou nitrosation qui est la transformation de l'ammonium ou de l'ammoniac en nitrite (NO2) et la nitratation qui est la transformation du nitrite en nitrate (NO3).

La quatrième et dernière phase, la dénitrification, est réalisé en milieu pauvre en oxygène avec l'aide de bactéries anaérobies . C'est la transformation des nitrates en nitrites (nitrate réductase), des nitrites en oxyde nitrique (NO) (nitrite réductase), de l'oxyde nitrique en oxyde nitreux (N2O) (oxyde nitrique réductase) et enfin de l'oxyde nitreux en diazote gazeux (N2) (oxyde nitreux réductase).

Note: les végétaux aquatique peuvent utiliser indifféremment l'ammonium, les nitrites et les nitrates comme source azotée. Chaque espèce à ses préférences.

La phase aérobie (Nitrification) est effectué avec des bactéries (Ex: Nitrosomonas et Nitrobacter) et de l'oxygene.

La phase anaérobie (Denitrification) est effectué avec des bactéries (Ex : Thiobacilus Denitrificans) et des nitrates.

La photosynthèse et la respiration dans le cycle de l'oxygène et du carbone.

Ces cycles sont liés entre eux par la photosynthèse et la respiration.

Les végétaux chlorophylliens de notre planète sont capables d'utiliser la lumière comme source d'énergie, le carbone et l'eau pour les transformer en glucose et en oxygène. On appelle cela la photosynthèse (phase claire).

Le glucose ainsi produit est utilisés directement par les végétaux pour leurs croissances. L'oxygène est utilisé par les organismes vivants et dans les processus d'oxydation de la matière organique.

Pendant la nuit (phase sombre), les végétaux respirent l'oxygène et rejettent du gaz carbonique.

La respiration des animaux, les processus de décomposition et de fermentation produisent aussi du gaz carbonique.

la respiration c'est le chemin inverse de la photosynthèse, le glucose et l'oxygène sont utilisés et produisent du gaz carbonique, de l'eau et de l'énergie.

Nous voyons bien ici les liens étroits de ces cycles et de la photosynthèse.

Autres notions

L'oxygéne

L'oxygéne représente environ 35% des gazs dissout dans l'eau.

L'oxygène dans l'eau est présent principalement grace aux végétaux unicellullaires (algues) et plantes et dans une moindre proportion, par les échanges avec l'atmosphére.

Voici ce qui peut influer sur le taux d'oxygène dans l'eau :

- la respiration des organismes vivants.

- l'oxydation et la dégradation des déchets.

- l'activité photosynthétique.

- Echange avec l'atmosphére.

- la température.

- la pression atmosphérique/ l'altitude.

- la minéralisation

- la salinité.

La chimie de l'eau

Notion d'acidité

Le ph (potentiel hydrogène) est la mesure de l'acidité sur une echelle de 0 à 14 (echelle logarytmique).

Il indique la mesure de la concentration en ions hydrogène H+ .

Note : il y a un rapport de X 10( dix fois) entre chaque degrés.

Pour indication 0 correspond a la valeur de l'acide chlorhydrique, 7 à l'eau pure et 14 à l'hydroxyde de sodium.

La vie aquatique se situe majoritairement entre 6 et 8.

Il y a un rapport directe entre la valeur du ph et l'alcalinité.

La respiration animale, la nitrification bactérienne et la décomposition de la matiére organique par les bactéries sont "acidifiant".

La photosynthèse des algues et des plantes, la dénitrification bactérienne, brassage de l'eau (perte du CO2) sont "basifiant".

Notion de dureté

Le Th (titre hydrotimétrique) permet de connaitre la minéralisation de l'eau et particulierement, la concentration en sels de calcium et de magnésium (ions calcium Ca2+ et ions magnésium Mg2+) dans 1 litre d'eau..

La durete totale correspond à la teneur globale en : sels de calcium et magnésium, carbonate, bicarbonate, sulfate et chlorure.

La dureté carbonaté ou temporaire correspond a la teneur en bicarbonate de calcium et de magnesium et en carbonate de calcium et de magnésium. (disparait apres ebullition).

La dureté permanente correspond a la teneur en sulfate de calcium et chlorure de calcium et de magnesium. (reste apres ebullition).

La dureté totale = dureté temporaire + dureté permanente.

Le titre alcalimetrique complet (Tac) correspond au calcul du taux d'hydroxyde, de carbonate et bicarbonate.

Il s'ecrit en degré f°.

(1 degré f° correspond a 10 milligrammes de carbonate de calcium par litre d'eau).

Cela permet de connaitre "le pouvoir tampon" de l'eau.

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