L’Azote est un élément fondamental de la matière vivante. On le trouve dans les matières organiques animales et végétales.Dans l’aquarium, l’azote organique a plusieurs origines : Les déjections des poissons (excréments et urines), la nourriture distribuée et surplus et non consommée par les poissons, les débris végétaux (protéines végétales) ou encore les cadavres de poissons ou d’invertébrés (protéines animales).
La notion de cycle
Lorsque l’on parle de cycle, il faut bien comprendre qu’il s’agit toujours du même azote sous plusieurs formes.
Les atomes d’azote qui composent une jeune pousse de plante (contenant des protéines végétales riches en azote) sont avalés par un poisson. Ces mêmes atomes vont subir la digestion : certains vont être utilisés par le poisson pour élaborer sa propre matière organique (protéines animale) ; tandis que d’autres vont être éliminés sous forme de déjection (urine et excréments), tomber sur le sol et être dégradés par les micro-organismes en azote minéral, puis réutilisés par les plantes ou se trouver dissous dans l’eau de l’aquarium.
» Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme » : Ce sont toujours les mêmes atomes d’azote mais ils prennent plusieurs formes : matière vivante (plantes ou poissons), déjection ou molécules dissoutes dans l’eau.
Le cycle de l’azote est donc une vue simplifiée qui nous permet de modéliser et de comprendre comment les atomes d’azote prennent une forme puis une autre.
Différentes formes de l’azote au cours du cycle
Au cours du cycle, l’azote peut être toxique pour les habitants de l’aquarium sous les formes suivantes :
L’Ammoniac (NH3) est extrêmement toxique pour les poissons et non assimilable par les végétaux.
L’Ammonium (NH4+) est cent fois moins toxique que l’ammoniac et assimilable par les végétaux.
Les nitrites (NO2-) sont extrêmement toxiques pour les poissons mais assimilables par les végétaux.
Les Nitrates (NO3-) sont peu toxiques pour les poissons, du moins jusqu’à une certaine concentration limite, et assimilables par les végétaux.
Même si l’aquarium est très planté, il est impossible pour les plantes d’assimiler tout l’azote issu des pollutions organiques.
1ere étape : de l’azote organique aux composés ammoniacaux
L’azote organique a plusieurs origines dans l’aquarium comme nous l’avons vu plus haut : excréments et urine des poissons, débris végétaux, protéine animale d’un cadavre en décomposition ou nourriture en surplus non consommée par les poissons.
L’azote organique entre dans le cycle de l’azote et va être traité par des colonies bactériennes qui le transformeront en composés ammoniacaux. Ces bactéries ont besoin d’oxygène pour survivre, on dit qu’elles sont aérobies. Parmi elles : les bactéries aérobies des genres Bacillus, Microccocus, et Bacterum.
L’action de ces bactéries aérobies sur l’azote organique va donner naissance a deux composés : l’ammonium et l’ammoniac qui forment un couple acide / base.
En milieu acide : NH3 + H+ -> NH4+
En milieu basique : NH4+ -> NH3 + H+
En milieu acide, c’est à dire si l’eau de l’aquarium a un pH inférieur à 7, on verra donc principalement se former de l’ammonium.
En milieu basique, c’est à dire si l’eau de l’aquarium a un pH supérieur à 7, on verra donc principalement se former de l’ammoniac.
Toxicité des composés ammoniacaux
La toxicité de l’ammonium et de l’ammoniac est différente. Si l’ammonium est relativement peu toxique, l’ammoniac par contre est très toxique pour les poissons de l’aquarium, même si sa concentration est peu élevée : L’ammoniac provoque l’inflammation des branchies en altérant le mucus qui les protège. La respiration des poissons est donc gênée et les poissons risquent l’asphyxie.
Cette première étape du cycle de l’azote est donc moins nuisible pour les poissons si l’eau de l’aquarium est acide (formation d’ammonium majoritaire) que si l’eau est basique (formation d’ammoniac majoritaire).
Les composés ammoniacaux ainsi formés vont subir la deuxième étape du cycle de l’azote : la nitrification.
Etape 2 : des composés ammoniacaux aux nitrites
L’ammoniac et l’ammonium produits lors de la 1ère étape du cycle de l’azote vont maintenant être pris en charge par un autre type de bactéries : les bactéries du genre Nitrosomas.
Ces dernières fonctionnent en mode aérobie et transforment les composés ammoniacaux en nitrites NO2-.
Comme pour la première étape du cycle, l’oxygène dissout est donc indispensable au bon déroulement de la nitrification.
Toxicité des nitrites
Les nitrites ainsi obtenus sont toxiques si leur concentration dépasse 0.5 mg/litre dans l’aquarium pour les poissons les plus sensibles (Discus) et 1 mg/litre pour d’autres plus tolérants (Guppy).
Au dessus de ces concentrations limites, l’hémoglobine qui est chargée de véhiculer l’oxygène dans le sang est altérée, le transport de l’oxygène n’est plus assuré et le poisson meurt par asphyxie.
Mais les nitrites ne vont pas s’accumuler dans l’aquarium car un troisième type de bactéries va les transformer au cours de la 3ème étape du cycle de l’azote : la nitratation.
Etape 3 : des nitrites aux nitrates
Nous avons vu au cours des deux premières étapes du cycle de l’azote comment les polluants azotés organiques étaient transformés en composés ammoniacaux puis en nitrites.
Une troisième et dernière étape faisant intervenir les bactéries du genre Nitrobacter va maintenant transformer les nitrites (NO2-) en nitrates (NO3-).
Ce troisième type de bactéries opérant la nitratation fonctionne également en mode aérobie : la présence d’oxygène lui est indispensable pour vivre.
Toxicité des nitrates
Les nitrates sont peu toxiques pour les poissons tant qu’ils n’atteignent pas une certaine concentration limite qui varie selon les poissons. Par exemple le Discus tolère mal une concentration en nitrates dépassant 50 mg/litre, les poissons les plus résistants tolèrent jusqu’à 300 mg/litre.
Nécessité des changements d’eau
Les nitrates sont assimilables par les végétaux mais même un aquarium très densément planté verra sa concentration en nitrates augmenter dans le temps : les plantes ne sont tout simplement pas capables d’absorber tous les nitrates produits par le cycle de l’azote. Les nitrates vont donc s’accumuler inexorablement et ce sont les changements d’eau qui vont permettre de maintenir leur concentration en dessous du seuil limite toxique.
