Das offene Diskusforum

Hallo Zusammen,

ich möchte mal eine Diskussion über Stickstoffkreisläufe anstoßen, da in der Aquaristik und ganz speziell und vor allem in der Diskus-Aquaristik mMn. zu wenig darüber nachgedacht wird, bzw. nur eine Variante versucht wird zu optimieren. In der Aquaristik ist eigentlich nur Nitrifikation und Denitrifikation bekannt, bzw. wird sich bei der "Bio-Filterung" nur darüber Gedanken gemacht. Ich kenne 3 unterschiedliche Arten der Stickstoffkreisläufe, welche ich im Folgenden, als Übersicht erst mal stark vereinfacht und chemisch gesehen auch nicht 100% korrekt (um es nicht unnötig zu verkomplizieren, sprich weglassen von Ladungen und teils nicht ganz vollständige Gleichungen), darstellen möchte. Auch die jeweiligen Zwischenschritte und deren Auswirkungen möchte ich in der Übersicht erst mal weg lassen. Falls jemanden noch andere Varianten bekannt sind, wäre ich dankbar, wenn diese gepostet würden (denke auch, das selbst der Wissenschaft in dieser Richtung noch nicht alles bekannt ist). Sollte dann wirklich Interesse für eine konstruktive Diskussion bestehen, was mich sehr freuen würde, würde ich gerne meine Sichtweisen, sowie Vor-/Nachteile der unterschiedlichen Stickstoffkreisläufe erläutern.

Alle Kreisläufe beginnen beim organischen Stickstoff (N_org) und enden beim molekularen Stickstoff (N₂)

• Nitrifikation/Denitrifikation
  • Nitrifikation:
    Ammonium/Ammoniak -> Nitrit -> Nitrat
    (NH₃/NH₄ -> NO₂ -> NO₃)
    
  • Denitrifikation:
    Nitrat -> Nitrit -> molekularer Stickstoff
    (NO₃ -> NO₂ -> N₂)
    
• Nitrifikation/Deammonifikation
  • Nitrifikation:
    Ammonium/Ammoniak -> Nitrit -> Nitrat
    (NH₃/NH₄ -> NO₂ -> NO₃)
    
  • Deammonifikation:
    Nitrat + Ammonium -> molekularen Stickstoff + Wasser
    (NO₃ + NH₄ -> N₂ + H₂O)
    
• Nitrifikation (nur erste Stufe bis zum Nitrit) / Anammox-Reaktion
  
  • Nitrifikation (nur bis Nitrit):
    Ammonium/Ammoniak -> Nitrit
    (NH₃/NH₄ -> NO₂)
    
  • Anammox-Reaktion:
    Ammonium + Nitrit -> molekularer Stickstoff + Wasser
    (NH₄ + NO₂ -> N₂ + H₂O)
    

Vielleicht wäre es möglich, zusammen heraus zu finden, welche Bakterien für was zuständig sind, bei welchen Wasserwerten sie sich am besten entwickeln, bei welchen Wasserwerten sie am effektivsten arbeiten, etc.. Wie man bestimmte Szenarien gerade in der Planungsphase sowie der Einlaufzeit eines Beckens in die "richtige" Richtung bringen könnte, welche Voraussetzungen man schaffen könnte, wie was geht und wie nicht, etc..Ich habe in diese Richtungen schon vor vielen Jahren viele unterschiedliche Versuche unternommen und daraus bestimmte Vorgehensweisen abgeleitet um bestimmte Ziele zu erreichen, auch wenn ich als ich damit bewusst begonnen habe, in keinster Weise verstanden habe, was da chemisch und/oder biologisch geschah. Seit 3-4 Jahren, seitdem ich mich mehr mit Wasser Chemie beschäftigt habe, wird mir, so denke ich zumindest, immer mehr bewusst, was bei einigen meiner Becken, welche ich als naturnahe funktionierende Biotop Aquarien bezeichnen würde, anders abläuft, als bei den Becken mit "konventioneller" Biofilterung. Dennoch sind für mich noch viele Fragen offen und ich kann bei Umsetzungen nur versuchen in die Richtung die ich bevorzuge zu kommen.

Gerade den Stickstoffkreislauf 1. halte ich für nicht den, welcher in tropischen Gewässern stattfindet, entspricht wahrscheinlich eher europäischen kälteren Flüssen mit teils hohen O² Werten. Die Annahme kommt einfach daher, wenn man sich über bestimmte Werte, welche in den Tropen herrschen, Gedanken macht, wie z.B. Nitrit n.n. Nitrat n.n. wenig O², hohe Redoxwerte, hohes N_org-Aufkommen, etc.. Ich glaube, das in tropischen Gewässern eher die Stickstoffkreisläufe 2. und vor allem 3. vorkommen, den damit erschienen mir die Wasserwerte in tropischen Gewässern logischer. Sollten sich meine Annahmen bestätigen, würde man durch Umstellung der Bio-Filterung im Aquarium auch ein natürlicheres Milieu erreichen und damit zum einen ein gutes Stück näher an die Natur kommen und noch viel wichtiger "artgerechte" Haltung um einiges besser realisieren können.

Hallo Armin,

aus meiner Sicht das wichtigste Thema in unserem Hobby überhaupt!

Filterung ist für viele gescheiterte Diskusaquarien verantwortlich und der Schlüssel zum Erfolg. Das gängige Konzept (Nitrifikation) - eigentlich einfach umzusetzen - wird zwar immer wieder "neu" erfunden (in der letzten Amazonas-Ausgabe war ein buntes Reklameheftchen eingelegt mit "revolutionären" Filtermedien und der Empfehlung nach jedem Wasserwechsel den Filter zu spülen und neu anzuimpfen (völlig selbstlos lässt uns Herr R. wissen, was wir immer falsch gemacht haben), andere bauen sich wahre Kläranlagen rund um's Diskusaquarium.
Und dennoch scheitern Viele gerade an dem Kernpunkt: Sauberes, keimarmes Wasser!

Gelänge es uns tatsächlich annamoxische Verhältnisse reproduzierbar zu schaffen (was bisher selbst Klärwerken mit ihren angegliederten Laboren nur selten auf Anhieb gelang), wäre das aus meiner Sicht ein echter Meilenstein für die Süßwasseraquaristik.

Auch ich finde es schade, dass das Thema zwar beachtet, aber nicht diskutiert wird / wurde.

Ich jedenfalls finde es so spannend, dass ich - wie bereits angekündigt - das nächste Diskusaquarium so umsetzen möchte. Ich hoffe auf reproduzierbare Ergebnisse und werde dann auch das Themenbecken "Überfluteter Regenwald" so umsetzen. Vielleicht gelingt es uns eine umsetzbare Anleitung zu verfassen und die Diskusaquaristik von ihrer Geißel zu befreien...

Hallo Joe,

Ich freue mich über jede Resonanz zu diesen Thema, da mMn. der Stickstoffkreislauf, bzw. dessen richtige Umsetzung das A&O eines funktionierenden Aquariums ist. Ich denke aber auch, das man nicht allgemein von "dem richtigen Stickstoffkreislauf" sprechen kann. Es kommt immer darauf an, welchen Abschnitt der Natur, bzw. welches Habitat man nachstellen will. Ich glaube auch, dass in vielen funktionierenden Aquarien sich Gleichgewichte der unterschiedlichen Sticksoffkreisläufe einstellen, erst mal egal, ob diese Gleichgewichte dann den gewünschten Habitat entsprechen oder nicht. Umso kühler und schnellfliesender das natürliche Gewässer ist, desto mehr wird sich das Gleichgewicht in Richtung Stickstoffkreislauf "Variante 1" verschieben. Auf der anderen Seite haben natürliche tropische Gewässer, im speziellen vom Typ Schwarzwasser, das Gleichgewicht mehr in Richtung Stickstoffkreislauf Variante 2&3. Man sollte sich aber auch bewusst sein, das diese unterschiedlichen Stickstoffkreisläufe auch immer ein unterschiedliches Milieu für die Fische ergeben. Hierin liegt bei der Nachweisbarkeit für den Aquarianer aber ein Problem. Man kennt und misst NHx, NO², etc. aber nicht die Zwischenprodukte, welche aber wiederum dafür verantwortlich sind ein gewünschtes Milieu zu haben. Genauso wenig ist es dem Aquarianer unter normalen Umständen möglich irgendwelche Bakterien nach zu weisen und damit auch nicht möglich genau zu sagen, welche Stickstoffkreisläufe im Aquarium zum Einsatz kommen, bzw. wie sich die Gleichgewichte der Stickstoffkreisläufe verhalten.

Bevor ich näher auf meine eigenen Erfahrungen, Beobachtungen, Umsetzungen, etc. eingehe, möchte ich die "Vor-/Nachteile", bzw. die Vorrausetzungen und Auswirkungen, zuerst im speziellen von Variante 1, der unterschiedlichen Stickstoffkreisläufe zur Diskussion stellen (Variante 2 und 3 folgen). Des Weiteren möchte ich versuchen, zu verdeutlichen, mit welchen Methoden man die Tendenzen der ablaufenden Stickstoffkreisläufe erkennen kann.

1a) Nitrifikation (NHx-NO²-NO³):

Vorteile:
- relativ einfach zu implementieren
- Funktion durch messen von NHx, NO² und NO³ relativ einfach nach zu weisen
- NHx wird zuverlässig abgebaut
- oxidierender Prozess und somit Redox-Erhöhung

Nachteile:
- benötigt viel Sauerstoff
- verbraucht viel Energie
- Entstehung des Nitrit Peaks
- PH-Wert senkend
- Endprodukt NO³
- Zwischenprodukte, u.a. Salpetrige Säure sowie Salpetersäure
- in Bezug auf tropische Gewässer, ungünstiges Milieu

1b) Denitrifikation (NO³-NO²-N²):

Vorteile:
- NO³, sowie die Zwischenprodukte der Nitrifikation werden abgebaut, bzw. zu N² reduziert
- PH-Wert steigend

Nachteile:
- schwierig zu implementieren
- sehr schwierig zu kontrollieren
- bei nicht vollständiger Funktion kann NO² entstehen
- Gefahr der Schwefelwasserstoff Bildung
- reduzierender Prozess und damit Redox-Senkung
- in Bezug auf tropische Gewässer, ungünstiges Milieu

Würde man jetzt Variante 1, bzw. Variante 1a und 1b, so implementieren, das beides 100% funktioniert, sprich das aus NHx am Ende molekularer Sticksoff (N²) entsteht, welcher in die Atmosphäre entweicht, hätte man immer noch den Effekt, das man ein Milieu erschaffen hat, das nicht dem entspricht, welches ein natürliches tropische Gewässer hat. Und das obwohl in Bezug auf NHx, NO² und NO³ (was der Aquarianer ja messen kann), erst mal anscheinend positiv ist. In der Aquaristik und ganz speziell in der Diskus-Aquaristik haben sich aber Vorgehensweisen entwickelt, welche hauptsächlich darauf bezogen sind, Variante 1a zu optimieren. Variante 1b hat sich als ungünstig, weil schwierig zu implementieren und vor allem sehr schwierig zu kontrollieren ist, herausgestellt. Erfahrungen haben auch gezeigt, das der reduzierende Prozess, mit dem Effekt des niedrigen Redox, ungünstig bzw. nicht wünschenswert ist. Auch wenn das mehr auf Beobachtungen, als auf den explizierten Wissen, über den Einfluss des Redox Verhaltens liegt. Es werden immer wieder Versuche unternommen, den optimalen und einfach zu handhabenden "Nitrat-Filter" zu entwickeln. Unterm Strich hat sich aber als beste Möglichkeit heraus gestellt, Nitrat und vor allem auch die Nebenprodukte der Nitrifikation, über max. Wasserwechsel zu entfernen. Eine weitere Möglichkeit (auch wenn ich davon überhaupt kein Fan bin) ist das Entfernen über Nitratharze. Dies hat aber wiederum den Nachteil, das alle diese Harze auch die dringend benötigten "Huminstoffe"(bei naturnahen Wasserwerten), mit entfernen und man diese dann ständig unter hohen Aufwand immer wieder hinzu fügen muss/sollte. In der Praxis wird dieses aber oft dadurch umgangen, dass das "Diskuswasser" einfach härter und alkalischer gemacht wird (dadurch entfernt man sich aber wieder ein Stück vom natürlichen Milieu). In tropischen Gewässern hat man immer viel organisches Material (N_org), welches durch die Ammonifikation zum Teil NHx entstehen lässt. Setzt man aber beim Stickstoffkreislauf auf Nitrifikation, möchte man eigentlich der Entstehung von NHx so gut wie möglich entgegenwirken. Sprich Holz, Laub, Rinde, etc. hinzuzufügen, was einen natürlichen Milieu entsprechen würde, muss verhindert werden, da dadurch die Nitrifikation wieder mehr zu tun hätte, was wiederum mehr Sauerstoffbedarf, etc. zur Folge hätte.

Setzt man auf Variante 1 der Stickstoffkreisläufe, wird man mMn. nie an ein natürliches Milieu kommen! Leider ist das gerade in der Diskus-Aquaristik aber gängige Praxis. Bevor ich jetzt zu Variante 2 und 3 komme, sowie den Möglichkeiten der Umsetzung, würde ich die Variante 1 ganz gern erst mal ausdiskutieren.

Hallo Joe,

ja, die anderen Stickstoffkreisläufe ...

Wenn man es schafft diese zu aktivieren und auf Dauer am laufen zu halten, ist man mMn. ein gutes Stück näher an der Natur. Es ergeben sich Möglichkeiten der Einrichtung, gerade in Bezug auf Laub und anderen organischen Material, welche sich die meisten in der Aquaristik nicht vorstellen können. Ich betreibe diese Art der Aquaristik, bzw. Filterung schon sehr lange und kann aber immer noch nicht sagen, was man machen muss, damit es 100% funktioniert, bzw. das man diese Funktion erreicht. Auf der anderen Seite haben sich aber schon Vorgehensweisen entwickelt, um die Ziele zu erreichen. Ich schaffe es mittlerweile bei 4 von 5 Becken das es in die richtige Richtung geht. Leider ist immer wieder mal ein Becken dabei, bei welchen ich nach ein paar Wochen nochmal von vorne beginnen muss. Auf der anderen Seite hat man aber bei den Aquarien die "richtig" laufen, eine Stabilität, die man bei konventioneller Filterung nur mit "Überfilterung" und (zu) hohen O² Werten erreichen kann (und auch nur, wenn man N_org so gut wie möglich versucht zu vermeiden).

Ich denke immer wieder darüber nach, wie man Anleitungen zur Umsetzung erstellen könnte ... was man alles beachten muss, welche Fehler man machen kann etc. Ist aber leider gar nicht so einfach zu erklären. Ich versuche mal ein paar Punkte anzureisen.

1) schon bei der Auswahl des Aquariums fängt es an. Ich hab die Erfahrung gemacht, das die meisten Standard Maße ungeeignet sind, weil man darin die "richtigen" Strömungen nur sehr schwer realisieren kann. Um jetzt alle Beckenmaße bei denen ich Misserfolge hatte auf zu zählen, würde den Rahmen sprengen. Ich habe mir aber mal überlegt, wie man das einfacher darstellen könnte. Dafür nutze ich für mich, wenn ich ein neues Biotop plane eine einfache Formel: Tiefe x Höhe / Länge - das Ergebnis sollte um 30 ergeben (ich für mich nenne diesen Wert Beckenindex). Alles unter 25 und über 35 ging bei mir schief, was wie ich schon erwähnt habe, mMn. an der Strömung liegt. 2 Beispiele zur Veranschaulichung: Mein aktuelles Projekt ist ein Becken 200x90x70 ergibt 90 x 70 = 6300 und 6300 / 200 = 31,5 ... (31,5 ist ein guter Wert) Ein Standardbecken mit den Maßen 200x60x60 ergibt 60 x 60 = 3600 und 3600 / 200 = 18 ... (18 ist ein schlechter Wert).

2) Hardscape - man sollte die Besiedlungsfläche maximieren sowie Strukturen schaffen

3) O² Gehalt sollte in natürlichen Bereichen liegen (50% - 70%) Bei höheren Werten ging es bei mir immer schief.

4) immer genügend N_org zuführen

ganz wichtig ist die Einlaufzeit und bei dieser ganz wichtig PH Wert, sowie niedrige O² Werte und hohe CO² Werte.

ich halte es auch für extrem wichtig, das man den unterschiedlichen Bakterien die Möglichkeit gibt, sich zu entwickeln und das keine Art dominant werden kann. Dafür wäre interessant zu diskutieren welche Bakterien wie Ihren Kohlenstoffbedarf decken, bei welchen O² Werten und Temperaturen sie sich am Besten bilden, vermehren und arbeiten, etc.

... oder sollte wir erst nochmal über die Vor-/Nachteile der Varianten 2 und 3 diskutieren?!

Hallo Nobby,

ich denke im Aquarium, sowie im Filter, wird man nie eine "Monokultur" von Bakterien erreichen. Es wird auch immer Bakterien geben, die man nicht braucht oder vielleicht auch nur nicht will. So bräuchte man ja z.B. keine Bakterien, welche Nitrit zu Nitrat oxidieren, wenn man genügend Bakterien hätte, welche z.B. Ammonium mit Nitrit zu Stickstoff oxidieren. Dennoch war bei all meinen Aquarien immer auch minimal Nitrat vorhanden, wenn auch nur sehr wenig (1-5mg/L).

Hat mich aber auch nie gestört, bzw. denke ich das ist ok so ...

Für sehr wichtig halte ich jedoch, das man den "anderen" Bakterien am Beginn, sprich in der Einlaufzeit, überhaupt die Möglichkeit gibt, sich zu etablieren. Um nicht nur in der Praxis herauszufinden, wie was am besten funktioniert, ist es evtl. durchaus hilfreich, wenn man sich mit der Theorie befasst.

- welche Bakterien oxidieren was?
- welche Bakterien arbeiten und vermehren sich bei welchen Wasserwerten - Temperatur, PH-Wert, etc.?
- welche Bakterien arbeiten bei aeroben, welche bei anaeroben und welche bei anoxischen Verhältnis?
- welche Bakterien ziehen ihren Kohlenstoffbedarf aus CO² und welche aus organischen Material?

gibt wahrscheinlich noch viel mehr Fragen die man sich stellen kann/sollte ...

Hallo Armin,

@all

schade finde ich die geringe Resonanz auf diesen Thread!

Das liegt meiner Meinung daran, dass du deine eigenen biochemischen Sachverhalte und Denkweise hier darlegst, die du und Norbert versuchst in eine Richtung zu schieben oder zu idealisieren, die ihr für richtig haltet. Ganz davon abgesehen, dass einige von euch aufgestellten Theorien oder Ansichten schlichtweg falsch sind.
Ich für meine Person habe keine Lust darauf zu antworten, da ich dann in der Folge in irgendwelche Diskussionen verstrickt werde, auf die ich keine Lust habe zu antworten, es ist mir einfach zu anstrengend.
Anderseits finde ich deine Themen immer sehr interessant aber ich habe einfach nicht die Zeit mich in seitenlange Diskussionen zu verwickeln.

Das ist mal meine Sichtweise, ich hoffe ihr nehmt mir das nicht übel, wenn ich das mal so direkt heraus schreibe.

Hallo Armin,

ich glaube Du verstehst nicht, was ich mit solchen Themen bezwecken will?! (wahrscheinlich viele andere auch nicht)

Da hast du vielleicht Recht. Ich bin eben der Meinung, dass man im Forum Erfahrungen mitteilen sollte. Von diesen Erfahrungen können dann andere Diskushalter profitieren.
Wenn man hier Annahmen reinklopft, besteht die Gefahr, das andere diese als Erfahrungen mitnehmen und umsetzen und damit auf die Nase fallen.
Ich versuche mit meinen langjährigen Erfahrungen zu helfen, das keine Tiere leiden müssen, bzw. sterben. Es werden schon genug Diskusfische in den Diskushimmel geschickt.

Gerade die voll eingerichteten Pflanzenaquarien mit Wurzelholz, einer hohen Sandschicht sind es, die früher oder später Probleme bereiten un Fischausfälle zur Folge haben.

... setze ich ein Biotop-Aquarium um und es funktioniert, habe ich immer nur minimal NO³ aber auch kein steigendes NHx, obwohl ich viel organisches Material zugebe (vor allem in Form von Laub, welches auch nie wieder manuell entfernt wird).

Also läuft doch in solch einen Becken etwas anderes ab

... dazu kommt noch und dass sollte eigentlich jedem interessieren, dass in solch einen Becken, viele Fische, welche dafür bekannt sind schwierig nachzuziehen, sich fortpflanzen.

also kann es doch nicht verkehrt sein, ein Aquarium in diese Richtung um zu setzen!

So weit ich mich erinnere hast du an deinem Heckelbecken ein großes Filterbecken installiert gehabt und jeden Tag 10% Wasserwechsel gemacht, ich vermute das war der Grund für den konstanten Nitratwert. Nitrat wird in jedem älteren Biofilm abgebaut, die Nitratfresser sitzen ganz unten im Biofilm, in der anaeroben Zone. Schon allein durch einen täglichen 10%-igen Wasserwechsel sollte der Nitratwert in einem normalgefütterten Aquarium nicht steigen.

Laub halte ich persönlich für überflüssig, bzw. sogar gefährlich. Das Laub gerät in den Sandboden und fängt an zu faulen, bzw. Futterreste verschwinden unter dem Laub und gammeln, weiterhin wird das Laub durch Bakterien über die Zeit zersetzt und in der Folge ensteht einen bakterielle Belastung des Wassers, ähnlich wie beim Torf, den man zu lange im Filter lässt.

In deinem Heckelbecken war die organische Wasserbelastung eher gering, da du Kunststoffwurzeln im Becken hattest und das Laub und die 2,3 Zweige und die Fütterung allein die organische Belastung dargestellt haben. Diese organische Belastung wurde dann noch durch den Ozoneintrag und das grosse Filterbecken reduziert oder ging sogar gegen fast Null.

So, nun habe ich doch schon wieder zu viel geschrieben, ein schönes Wochenende,

Hallo Armin,

man sollte hier Diskusbecken beschreiben, ist ja ein Diskusforum.

In einem Becken mit z.B. Antennenwelsen kann man andere organische und bakterielle Wasserbelastungen fahren.

Oft wird auch von falschen Annahmen ausgegangen, ein Neonfisch z.B. wird bis zu 14 Jahre alt. In welchen Becken erreicht er dieses Alter ..... Ein funktionierendes Becken erkennt man u.a. auch am Krankenstand im Becken und wenn ich hier und in anderen Foren über das vorzeitiige Ableben von Diskusfischen lese, weiss ich das die Becken nicht funktionieren..., leider.
Die Ursachen können vielfältig sein, meist steckt aber ein voll eingerichtetes Becken dahinter, das über die Zeit immer mehr zum Problemfall wird.

Du suchst einen Weg, wie ein natürlich eingerichtetes Becken funktionieren kann, ist ja nichts daran auszusetzen aber, wie gesagt, das sollten dann auch über Jahre funktionieren.