Cianobatteri
I cianobatteri dopo la cladophora crispata sono la peggiore infestazione “algale” che può capitare ad un acquariofilo.
Se lasciati crescere inzieranno a ricoprire di tutto e di più. Le colonie si formano e si estendono sul fondo, sulle rocce, sui legni e sulle pagine fogliari per poi ricoprire l’ intera pianta soggetta nel tempo a morire in quanto non riceve più luce. Nulla si salva.
Anche se spesso descritte nei capitoli riguardanti le alghe con queste hanno in comune solo alcuni elementi che le assimilano al mondo vegetale per il resto i ciano sono appunto dei batteri e come tali dovranno essere considerati.
Impariamo a conoscerli.
Caratteristiche Generali
I cianobatteri sono cellule procariotiche caratterizzate dall’avere il DNA libero nel citoplasma in una regione definita nucleoide, a differenza delle cellule eucariotiche che hanno il DNA racchiuso in un involucro nucleare che lo isola dal resto del contenuto citoplasmatico. Non si riproducono per mitosi, ovvero per divisione del nucleo della cellula madre in due nuclei di cellule figlie che conservano lo stesso numero di cromosomi identico a quello della cellula originaria. Inoltre, tra le cellule procariote, sono gli unici a utilizzare la luce come fonte di energia, l’acqua come fonte di elettroni e l’aria come fonte di carbonio (CO2).
Origini e Evoluzione dei Cianobatteri
Una ricerca condotta da scienziati del MIT ha portato alla scoperta del momento in cui sono apparsi i cianobatteri, circa 3,4 miliardi di anni fa! Nel periodo compreso tra i 3,4 e i 2,9 miliardi di anni fa (periodo archeano) si è evoluta la capacità di fotosintesi di questi batteri, grazie ai quali l’atmosfera e gli oceani si sono arricchiti di ossigeno. Tutto ciò ha portato a una diversificazione della vita sulla Terra fino ad avere quella attualmente conosciuta nella sua complessità.
Aspetto e Habitat dei Cianobatteri
Il cianobatterio è un’unica cellula invisibile ad occhio nudo, ma in grado di costituire colonie così numerose da rendersi fin troppo visibili con il loro caratteristico colore verde bluastro (blue-greens) e un odore pungente e sgradevole. L’aspetto è spesso assimilabile ad un tappeto di consistenza quasi gelatinosa. Insomma, sono così caratteristici che è impossibile non riconoscerli. Esistono quasi 2000 specie di cianobatteri suddivisi in 150 generi, di cui 46 produttori di tossine. Li ritroviamo sia in acque dolci che salate ed anche in ambienti estremi come i laghi ghiacciati, le sorgenti termali e le saline.
Utilizzi e Importanza dei Cianobatteri
Se per i nostri acquari sono un nemico da sconfiggere, molte specie di cianobatteri vengono coltivati e raccolti per la preparazione di alimenti per animali, per la produzione di fertilizzanti e di prodotti sanitari.
Un aspetto che avvicina molto i cianobatteri alle alghe e alle piante è l’essere organismi fotosintetici in grado di prodursi il cibo in modo autonomo (autotrofismo). Essi sfruttano diversi pigmenti, sostanze chimiche in grado di cambiare il colore della luce riflessa sulla base dell’assorbimento di determinate lunghezze d’onda della luce, per produrre ciò di cui hanno bisogno.
Pigmenti dei Cianobatteri
Trattandosi di organismi fotosintetici e poiché i pigmenti reagiscono ad una gamma ristretta dello spettro luminoso, questi batteri producono diversi pigmenti per assorbire la maggiore energia possibile dalla luce. Sotto questo punto di vista sono dei veri specialisti. Abbiamo la clorofilla, il pigmento verde che ritroviamo nelle alghe e nelle piante che si divide in tre forme “A”, “B” e “C”; i carotenoidi, pigmenti che vanno dal giallo al rosso passando per l’arancione. Questi ultimi vengono definiti pigmenti accessori in quanto non agiscono direttamente sul processo della fotosintesi, ma trasferiscono l’energia catturata dalla luce direttamente alla clorofilla. Tra i pigmenti accessori troviamo la fucoxanthina, responsabile della colorazione marrone di diverse alghe comprese le diatomee, e la ficobillina, espressa invece nei cianobatteri. Alla ficobiliina corrispondono due classi di pigmenti: la ficocianina, presente nei cyanobacteria, e la ficoeritrina, responsabile del colore rosso sia di alcune alghe che dei ciano presenti in acqua marina. Il caratteristico colore blu-verde che contraddistingue i ciano è dato da una miscela di clorofilla a e b e ficocianina.
Ruolo dei Cianobatteri nell’Atmosfera e nell’Evoluzione delle Piante
I cianobatteri sono caratterizzati da un’attività fotosintetica così potente da essere responsabili di aver modificato nel corso di milioni di anni la composizione dei gas nell’atmosfera, arricchendola di quell’ossigeno che oggi ci permette di vivere. I cianobatteri hanno dato anche un altro grosso contributo: l’origine delle piante. Sempre milioni di anni fa, questi batteri hanno deciso di elevare la loro residenza all’interno di cellule vegetali, producendo in cambio dell’ospitalità il cibo ad esse necessario… i cloroplasti della pianta altro non sono che cianobatteri. I cianobatteri vivono in acqua e sono fotosintetici, ed è questo il motivo per cui vengono chiamati alghe blue-verdi. Essi non hanno nulla da condividere con organismi eucarioti come le alghe e, anche se correlati ai cloroplasti delle piante, restano e resteranno sempre dei batteri. Non dimenticatelo!
Tossicità dei Cianobatteri
Essendo organismi autotrofi e la luce per loro è fonte di vita, se li priviamo di questa fonte essenziale non possono sopravvivere. Togliere la luce ai ciano è un modo di combatterli, ma di questo ne parleremo in seguito. A questo punto è doveroso, per completare la conoscenza di questi indesiderati ospiti, fare un breve cenno alla loro tossicità. Alcune specie di ciano sono in grado di produrre molecole biologicamente attive dotate di particolare tossicità (cianotossine) da poter uccidere un animale, ma la maggior parte di esse non vivono alle nostre latitudini, per cui possiamo stare abbastanza tranquilli.
Tossine Prodotte dai Cianobatteri
Microcistina: epatotossica;
Nodularina: epatotossica.
Fu pubblicato un report da George Francis su “Nature” nel 1878 dove la morte di diversi umani in Australia era riconducibile all’acqua bevuta da un lago durante il periodo di sviluppo di una varietà di cianobatterio.
Anatossina: alcaloide neurotossico.
Saxitossina: alcaloide neurotossico che induce il blocco dei canali del sodio nelle cellule nervose.
Cilindrospermopsina: epatotossica.
Lyngbiatossina A: responsabile di flogosi e formazione di vescicole (dermatite da alghe).
Aplisiatossina: prodotta da cianobatteri marini, è responsabile di dermatiti.
Cause della Comparsa dei Cianobatteri negli Acquari
Poiché nulla nasce dal nulla, quando nei nostri acquari compaiono improvvisamente le alghe o i famigerati cyano, è perché essi sono già presenti sotto forma di spore o batteri isolati che tali restano finché non si creano le condizioni per un loro improvviso sviluppo. Le cause responsabili della comparsa dei cianobatteri sono diverse, ma il denominatore comune è e resterà sempre lo sporco di una vasca poco curata, quindi parliamo di alti livelli di rifiuti organici disciolti e/o di sostanze nutritive. Qualcuno osserverà la formazione di cianobatteri anche in vasche ben tenute e soprattutto ben mature, ma vi posso assicurare che l’evento è davvero molto difficile a verificarsi, anche se non impossibile. Altri fattori scatenanti e concomitanti possono essere una scarsa o assente circolazione dell’acqua, l’uso di lampade vecchie che modificano il loro spettro luminoso (ricordatevi che questi batteri sono dei veri specialisti nell’assorbire l’energia luminosa sfruttando qualsiasi spettro), illuminazione con un fotoperiodo molto lungo (superiore alle 8 ore) e/o con potenza elevata.
Aspetto delle Colonie di Cianobatteri
Non c’è niente di meglio nella descrizione di una colonia di cianobatteri che le immagini che spesso valgono più di tante parole; comunque, possiamo dire che le colonie tendono ad allargarsi dal centro verso l’esterno, hanno una consistenza al tatto quasi gelatinosa, il colore verde bluastro è molto caratteristico e lo è ancora di più il loro odore acre e disgustoso. Inoltre, essendo organismi fortemente fotosintetici, dopo poche ore dall’accensione dell’illuminazione iniziano a ricoprirsi di bollicine di ossigeno, spesso anche intrappolate nella parte sottostante la superficie della colonia. In una infestazione di ciano, le uniche zone che si salvano sono quelle più buie, nonostante essi siano in grado di sfruttare al meglio la luce.
La lotta ai cianobatteri
Il buio totale ottenuto coprendo la colonia di ciano è un ‘arma molto efficace ma richiede pazienza e presenta dei limiti. Dobbiamo distinguere due situazioni. La prima riguarda le colonie isolate e facilmente copribili da piattini o tazzine tenute per almeno 6 giorni ed anche più (gli sconti temporali si pagano quindi non abbiate fretta a toglierli dopo pochi giorni). La seconda riguarda la vasca ormai invasa da colonie sparse sul fondo, sugli arredi e sulle piante. Una coperta spessa da non fare entrare neanche un raggio di luce se non quella strettamente necessaria per alimentare i pesci una volta al giorno è una delle armi che abbiamo ma spesso questa può rivelarsi fatale anche per le piante e non solo per i ciano. Piante a crescita rapida possono essere seriamente danneggiate a seguito di una terapia del buio totale al punto da perderle irrimediabilmente. Personalmente non raccomando sulla base della mia esperienza l’ uso della terapia del buio perchè per brevi periodi non si rivela sempre efficace e quindi risolutiva. Essa riduce solo parzialmente le colonie dei ciano provocando contestualmente danni molto gravi alle piante … ed ulteriore inquinamento organico. Diversamente in acquari piantumati con piante sciafile (muschi, microsorum, anubias) caratterizzate da un lento metabolismo la terapia del buio totale può rivelarsi utile ma niente sconti temporali. Prima di procedere a questo trattamento è utile procedere ad una rimozione meccanica che potete applicare anche alle piccole colonie ma seguendo delle regole ben precise:
Dopo la terapia del buio controllate bene che non vi siano ancora presenze di colonie residue e fate un cambio di acqua sostanzioso, anche il 50% del volume della vasca. Abbiamo visto che molti ciano durante la lisi cellulare rilasciano sostanze che possono essere tossiche per l’ ambiente (pesci e gasteropodi).
Spegnete il filtro, saranno sufficienti 10 minuti di attesa, onde evitare che la corrente d’ acqua possa trasportare eventuali frammenti di colonie di ciano in altre zone della vasca dove possano fare da innesco a nuove colonie.
Ad acqua ferma procedete alla sifonatura/aspirazione in modo da eliminare quante più aggregazioni batteriche possibili usando un tubicino come quello impiegato per l’ areazione ed aspiratele con cura dal substrato che hanno colonizzato (fondo, rocce, radici, piante).
Riattivate il filtro a conclusione di questa operazione e compensate l’ acqua tolta con acqua osmotica remineralizzata agli stessi valori di KH e GH della vasca.
Ricordatevi che avete a che fare con batteri quindi trattate l’ acqua sifonata aggiungendo un bicchiere di candeggina (ipoclorito di sodio) e lasciatela agire per 1 ora prima di buttarla via. La stessa procedura di sterilizzazione va usata per il materiale adoperato, in primis il tubicino che potrete immergere in acqua di rubinetto sempre trattata con candeggina al 10% in volume (100 ml su un litro totale di soluzione). Sarà un eccesso di zelo per qualcuno ma con i batteri bisogna essere risolutivi.
Il trattamento chimico
Quando le colonie sono mediamente piccole e rade e facilmente raggiungibili ma non abbiamo la possibilità di coprirle con tazzine e piattini possiamo direttamente passare alla lotta chimica fatta precedere da una rimozione meccanica o meno, sta a voi deciderlo. Facciamo ricorso al perossido di idrogeno, la comune acqua ossigenata, soluzione diluita al 3% o 10 volumi facilmente reperibile nelle farmacie e nei supermercati. Vi dovete armare di una siringa da 5 o 10 ml e potete utilizzare un volume massimo per trattamento pari a 20 ml per ogni 100 L di acqua in vasca. Le premesse sono sempre le stesse … spegnere il filtro ed intervenire quando l’ acqua risulta ben ferma. Puntare con l’ ago verso la colonia e spruzzare sopra il perossido di idrogeno ripetendo l’ operazione su tutte le colonie. Ben presto vedrete l’ effetto battericida attraverso la formazione di bollicine di ossigeno. Quando le bollicine saranno terminate la colonia dovrebbe essere stata distrutta e solo allora potete riaccendere il filtro. Mediamente sono sufficienti 20-30 minuti. Qualora il trattamento non dovesse essere sufficiente potrete sempre ripeterlo con lo stesso schema dopo 24 ore. Ricordatevi di fare un cambio parziale, è sufficiente un 20-30%, a fine trattamento risolutivo.
Quando le colonie si insediano tra il vetro ed il fondo senza emergere da esso spesso è sufficiente tenerle sotto controllo ma pronti ad intervenire. Qualora non si riesce a tollerarli potete attaccare al vetro esterno un cartoncino nero per tutta la lunghezza del vetro e che superi di due o tre cm il livello della superficie del fondo. Questa schermatura parziale della luce spesso si rivela efficace nel far rientrare le colonie ma se non riuscite a tollerarle allora prendete il perossido di idrogeno ed iniettatelo tra vetro e fondo laddove ci sono le colonie. Questo trattamento è sufficiente a debellarle.
La madre di tutte le battaglie
Quando la vasca diventa ostaggio dei cianobatteri che la pervadono in ogni luogo ricoprendo anche le piante ci rimane ben poco da sperare se non ricorriamo a trattamenti chimici da ultima spiaggia. Efficaci e ben tollerati, questi prodotti, di cui non sono stati resi noti i componenti (nella scheda tecnica riportano la dicitura “trade secret” ovvero segreto commerciale), si sono rivelati di grande aiuto sia per l’ efficacia documentata inizialmente negli acquari marini e poi successivamente anche nei freshwater, sia per la buona tollerabilità anche verso animali delicati come gli invertebrati.
Anche in questo caso per facilitare l’ azione antibatterica, sia per ridurre il carico di rilascio di eventuali cianotossine è bene procedere prima ad una rimozione meccanica come suggerito nella sezione “terapie del buio”. Tengo a precisare che questo trattamento deve rappresentare l’ ultima spiaggia e che se siete arrivati a questo punto vuol dire che avete fatto poco come prevenzione.
La reperibilità del Chemiclean non è facile e dobbiamo ricorrere a siti esteri dove la commercializzazione di questo prodotto è consentita senza problemi. Non disperate perchè un’ alternativa commerciale e facilmente reperibile è il Blue Exit della Easy Life. Il prodotto dimostra una buona efficacia anche se richiede tempi più lunghi. A differenza del Chemiclean il cui trattamento dura mediamente 48 ore dobbiamo pazientare per 14 giorni anche se si notano segni di miglioramento già nei primi 5 giorni però il prodotto funziona, è facilmente reperibile e presenta una buona tollerabilità. L’ azienda dichiara che è esente da antibiotici e da derivati rameici. Cercando su internet sembra che il principio attivo del Blue Exit sia lo stesso dell’ Algexit per combattere le alghe verdi: acido acetilsalicilico ad una maggiore concentrazione: 2mg/L. La percentuale di inibizione cellulare di Anabaena sp. in 96 ore con una concentrazione di Blue Exit di 0,125 ml/l è stata del 90,64%. Il trattamento prevede il dosaggio di 2 ml/10 litri per 5 giorni consecutivi. Durante i 14 giorni non dovete effettuare cambi parziali né ripristino dell’ acqua evaporata. Ovviamente va tolto il carbone attivo dal filtro se lo avete inserito. Dopo i 14 giorni un bel cambio del 30% ed un filtraggio con carbone attivo per adsorbire le tossine eliminate dai ciano.
Carbone attivo
Dopo qualsiasi forma di trattamento utilizzato seguito da un cambio parziale di acqua è consigliabile inserire del carbone attivo sia per eliminare parte della causa principale della comparsa dei cianobatteri, l’ inquinamento organico , sia per eliminare residui dei prodotti chimici impiegati.
Aquascaping e ciano batteri
Abbiamo imparato a conoscere i ciano batteri, abbiamo visto quanto questi siano stati e sono tutt’ ora importanti in natura ma abbiamo anche ragionato sulle problematiche che essi creano nei nostri acquari e come attaccarli quando fanno la comparsa nelle nostre vasche. La prevenzione è d’ obbigo ma a volte anche nei migliori acquari i ciano si presentano quasi improvvisamente e la battaglia che dobbiamo intraprendere è spesso resa molto difficile per non dire quasi ardua a causa del layout e/o della folta vegetazione che rendono a volte quasi impossibile attaccarli in modo mirato.
L’ aquascaping, ormai diventata una realtà, è l’ esempio più tangibile dei potenziali rischi e danni indotti dai ciano batteri in queste vasche dove non solo viene compremessa la creatività dell’ aquascaper che ha realizzato il progetto ma anche i grossi investimenti economici e di tempo dedicato.
A tal proposito non ho potuto fare a meno di chiedere a Diego Marinelli, uno degli aquascapers più importanti e conosciuti anche nei contest internazionali dove viene spesso chiamato a partecipare come giudice, di darci a completamento della trattazione sui cianobatteri la sua esperienza in merito.
“ Da un acquario naturale si pretende sempre una grande valenza estetica, queste creazioni hanno infatti l’ambizione di diffondere un senso di natura e di benessere negli ambienti che li ospitano.
La cura dei dettagli è spesso maniacale e per gestirli e tenerli perfettamente in forma sono necessari interventi di manutenzione settimanali.
Nonostante la costanza e le attenzioni possono sempre capitare dei problemi, uno dei peggiori è sicuramente la comparsa dei cianobatteri . Per gli aquascaper sono una vera maledizione perché vanno ad intaccare proprio gli aspetti della gestione a cui si sono prestate più cure :
– l’aspetto estetico del layout viene completamente compromesso da una patina melmosa e oleosa verde bluastra che può coprire sia gli arredi che le piante.
– la diffusione di benessere che un acquario naturale dovrebbe profondere viene seriamente messa in discussione perché l’odore pungente e particolarmente sgradevole che riescono ad emanare i cianobatteri si diffonde nell’ambiente circostante all’acquario ( ricordo che nell’aquascaping le vasche utilizzate sono quasi sempre aperte proprio per ragioni estetiche.
Tenendo in considerazione quanto detto la prevenzione è l’arma migliore per evitare che i cianobatteri compaiano nelle nostre vasche.
Sulla base della mia personale esperienza, che vanta la comparsa di colonie di ciano in molte vasche che ho allestito, posso affermare che il punto preciso in cui inizia la loro formazione è, nel 90% dei casi, sempre lo stesso.
Premessa importante è che tutte le vasche in cui ho osservato la formazione dei ciano erano abbondantemente piantumate e come fondo avevano un substrato organico fertilizzato argilloso.
Il punto preciso in cui le colonie iniziavano a formarsi era tra il vetro frontale ed il substrato stesso .
Le cause della formazione di cianobatteri in questa zona della vasca sono:
-accumulo di detriti e scarti vegetali in decomposizione e rifiuti organici verso il vetro frontale dovuto alla pendenza più o meno pronunciata che si tende a dare al substrato di un acquario naturale.
-In questo punto l’intensità luminosa è raddoppiata dall’effetto specchio del vetro frontale e , come descritto sopra , i cianobatteri sono fortemente fotosintetici.
-capita spesso che la circolazione dell’acqua sul fondo della vasca non sia ottimale e di conseguenza si formino zone anossiche adiacenti al vetro frontale.
Conoscendo le principali zone di formazione e le cause si possono praticare alcuni accorgimenti specifici che aiutano a prevenire la formazione dei cianobatteri:
-interventi costanti di pulizia di vasca e filtro sono sempre alla base di una corretta gestione e di prevenzione di alghe e cianobatteri, per la prevenzione dei ciano in particolare è importante aggiungere una leggera sifonatura settimanale delle zone del substrato adiacenti al vetro frontale dove, come abbiamo visto c’è un accumulo di detriti e rifiuti in decomposizione.
-siccome i ciano batteri sono batteri e non alghe può essere d’aiuto aggiungere periodicamente colonie di batteri liofilizzati nelle zone suddette in modo che si attivi una competizione e una velocizzazione nella trasformazione delle sostanze organiche.
-occorre controllare che la circolazione in acquario sia ottimale, verificare soprattutto che la mandata del filtro sia disposta nella parte anteriore della vasca vicino al vetro frontale e che il flusso sia in parte direzionato verso il basso.
Capita spesso che nonostante si siano usati con successo uno o più metodi descritti, i cianobatteri si ripresentano negli stessi punti. In questi casi la causa principale della loro ricomparsa è dovuto a difetti di circolazione e si può facilmente risolvere nascondendo delle piccole pompe tra la vegetazione direzionate verso le zone di formazione”.
Bibliografia
G. P. Fournier, K. R. Moore, et altri. The Archean origin of oxygenic photosynthesis and extant cyanobacterial lineages. The Royal Society, 19 september 2021
Introduction to the cyanobacteria: ucmp.berkeley.edu
Photosyntetic pigment: ucmp.berkeley.edu
W.F. Vincent. Encyclopedia of Inland Waters, 2009
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Foto
Zahra Zahra et al. Cyanobacteria: Review of Current Potential and Applications. Environments 12 feb. 2020
Structure of cyanobacteria – En. Wikipedia. Org
Spettro di assorbimento dei pigmenti – Enciclopedia Treccani
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