Vi khuẩn nitrat hóa đóng vai trò quan trọng với quá trình nitrat hóa để xử lý amoni và nitơ hiệu quả trong bể san hô cá biển. Bạn hẳn đã nghe quá trình nitrat hóa được thực hiện bởi hai chủng vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter. Đây vốn là hai chủng vi khuẩn tự dưỡng. Trong thực tế, ngoài Nitrosomonas và Nitrobacter còn có chủng Endozoicomonas sống cộng sinh trên lớp nhầy của san hô. Cùng Soha tìm hiểu nhé!
Nitrosomonas, nitrobacter: Vi sinh nitrat hóa tự dưỡng
Các chủng tự dưỡng có khả năng tự tổng hợp chất hữu cơ từ CO2 và nước. Nitrosomonas và nitrobacter là đại diện tiêu biểu của nhóm vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng. Ngoài vi khuẩn Nitrosomonas, nitrobacter còn có Nitrosococcus, Nitrospina, Nitrospira and Nitrococcus. Đây là chủng rất nhạy cảm với môi trường, ánh sáng, dễ chết đi khi môi trường không thuận lợi. Và khi nguồn Cacbon cao, chúng khó cạnh tranh với các vi khuẩn khác.
Tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas, Nitrobacter
So với hầu hết các vi khuẩn dị dưỡng trong nước biển, vi khuẩn tự dưỡng nitrosomonas và nitrobacter phát triển cực kỳ chậm. Ngay cả trong điều kiện tốt nhất, chúng cần tới 12-16 tiếng để phân bào làm tăng số lượng. Trong khi đó, các chủng vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng khác như Endozoicomonas chỉ cần 11-60 phút. Vì vậy để xử lý amoni bằng Nitrosomonas, Nitrobacter mất khoảng 1 tháng để giảm amoni từ dưới 30 mg/L xuống còn 2.5mg/L. Trong khi Endoizoicomonas chỉ cần 1-3 ngày. Đây chính là nguyên nhân mà trên một số sản phẩm vi sinh truyền thống, người ta thường đưa ra hướng dẫn chu trình cycle cần tối thiểu 1 tháng trong khi một số trường hợp sử dụng vi sinh sống Soha Marine Probio, thời gian hoàn thành chu trình cycle có thể chỉ mất 7 ngày.
Tốc độ sinh sôi của vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng bằng khoảng 1/10 so với vi khuẩn kỵ khí, làm suy giảm mật độ nghiêm trọng và tốc độ nitrat hóa giảm. Ngoài ra, sinh vật tự dưỡng phát triển chậm và nhạy cảm hơn với các yếu tố môi trường như hàm lượng oxy hòa tan, độ mặn, ánh sáng (đặc biệt mẫn cảm với ánh sáng tím và xanh dương) và độ kiềm KH… Điều này hạn chế khả năng của chúng trong xử lý môi trường có amoni nồng độ cao.
Sản xuất và bảo quản vi sinh Nitrosomonas, Nitrobacter:
Là chủng gram âm không sinh bào tử, các dòng vi khuẩn nitrate hóa nitrosomonas, nitrobacter thường có một dạng ngủ đông là viable but non-culturable state (VBNC). Đây là trạng thái “còn sống nhưng không thể nuôi cấy” và bắt buộc phải bảo quản ở nhiệt độ thấp (từ 1-5°C), dùng để chỉ vi khuẩn ở trạng thái trao đổi chất rất thấp và không phân chia, nhưng vẫn sống và có khả năng nuôi cấy sau khi được kích hoạt. Vi khuẩn có thể đi vào trạng thái VBNC do căng thẳng, do các điều kiện bất lợi về dinh dưỡng, nhiệt độ, thẩm thấu, oxy và ánh sáng. Các tế bào ở trạng thái VBNC nhỏ hơn về mặt hình thái, chứng tỏ sự vận chuyển chất dinh dưỡng, tốc độ tiêu thụ và tổng hợp các đại phân tử bị giảm. (Nguồn: Wikipedia)
Thông số kỹ thuật của các sản phẩm vi sinh chứa Nitrosomonas và Nitrobacter dạng bất hoạt cho thấy thời gian lưu trữ không quá 3 tháng dù đã mở hay chưa ở nhiệt độ 4.4.-7.2 độ C
Các sản phẩm chứa vi khuẩn Nitrosomonas và nitrobacter chỉ có thể tồn tại ở dạng lỏng, với thời gian lưu trữ ngắn do vận chuyển, lưu kho ở nhiệt độ biến động, vi sinh thức dậy, không có dinh dưỡng và chết đi.
Endozoicomonas: Vi sinh nitrat hóa dị dưỡng
Vi khuẩn dị dưỡng là chủng có khả năng tổng hợp tế bào từ nguồn cacbon lấy từ bên ngoài. Đại diện của vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng trong môi trường bể san hô cá biển là Endozoicomonas… Chúng có thể Nitrat hóa ngay cả khi môi trường có nồng độ Cacbon cao sau khi sử dụng các sản phẩm dạng Soha Marine Biolife+.
Với khả năng sử dụng các hợp chất hữu cơ, sinh sôi nhanh chóng, đồng thời đạt được quá trình nitrat hóa và khử nitrat, vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng (HNB) có hiệu suất cực lớn đối với việc xử lý nitơ và chuyển hóa thành chất dinh dưỡng cung cấp cho vật chủ cộng sinh là san hô. Endozoicomonas chứa trong bộ gen riêng của chúng để đồng hóa amoniac thông qua quá trình tổng hợp glutamine và glutamate. Chúng cũng có khả năng tổng hợp các amino acid khác như alanine, aspartate, cysteine, glycine, homocysteine, homoserine, leucine, lysine, methionine, serine và threonine và cung cấp cho vật chủ san hô.
Quần thể vi khuẩn cộng sinh Endozoicomonas phát triển ở lớp chất nhầy trên lớp biểu bì cũng như trong dạ dày của san hô.
Tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn Endozoicomonas:
Các vi khuẩn dị dưỡng vốn phân bào nhanh hơn chủng tự dưỡng. Chúng phân chia cứ sau 11 – 60 phút. Endozoicomonas có khả năng chống chọi tốt với môi trường khắc nghiệt.
Hiện tượng nitrat hóa dị dưỡng:
Hiện tượng nitrat hóa dị dưỡng được nghiên cứu và mô tả lần đầu tiên vào năm 1894. Kể từ đó, nhiều nghiên cứu và báo cáo của các hiệp hội khoa học quốc tế đã chứng minh rằng việc chuyển hóa amoni thành nitrit/nitrat không bị giới hạn bởi các chủng tự dưỡng. Hơn nữa, quá trình nitrat hóa dị dưỡng có nhiều ưu điểm hơn hẳn các chủng tự dưỡng:
- Quá trình nitrat hóa và khử nitrat diễn ra đồng thời, tối ưu chi phí đầu tư và duy trì
- Vi khuẩn dị dưỡng sinh sôi nhanh chóng, đảm bảo đủ mật độ để làm xử lý amoni, nitơ với tốc độ nhanh hơn rất nhiều
- Chủng dị dưỡng thích nghi với môi trường tốt hơn. Không dễ chết như chủng tự dưỡng khi môi trường thay đổi
Mọi điều lớn lao đều bắt đầu từ những thứ nhỏ bé và cơ bản nhất. Hệ vi sinh vật trong bể san hô cá biển cũng vậy, chúng đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sức khỏe của các sinh vật khác chứ không đơn giản chỉ là xử lý thành phần hóa học nước như chúng ta vẫn lầm tưởng. Soha hy vọng qua bài viết này các bạn sẽ có góc nhìn đúng đắn hơn để từ đó có thể điều chỉnh cách thức chăm sóc bể san hô cá biển của mình nhé.
Happy Reefing!
