Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2

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Vamos a dividir este artículo dedicado a la importancia del CO2 en el acuario marino en dos partes: Una primera sobre sus aspectos físico-químicos y una segunda dedicada a las técnicas para aplicarlo.

Hemos visto en una artículo anterior relacionado con los gases disueltos en el acuario marino la importancia de la presencia del oxígeno para la vida. En este artículo vamos a tratar la importancia de la presencia del CO2, un gas que se mantiene en un delicado equilibrio bioquímico.

Como introducción conviene saber que en la antigüedad, hace 3.500 millones de años, la atmósfera de la tierra estaba compuesta mayoritariamente de dióxido de Carbono o CO2. En aquella época irrumpieron las algas. A través de la acción fotosintética sintetizaron este CO2 para construir sus propios organismos expulsando Oxígeno. Con la luz como fuente de energía utilizan este CO2 para producir azúcares, aminoácidos y proteínas.

En la realización de esta función van fijando el CO2 en forma de carbonatos. Es esta la razón por la que la mayor parte de las rocas calcáreas de la tierra son depósitos de carbonatos. Los Carbonatos (C03) contienen dióxido de carbono atrapado. El carbonato reacciona con el ácido clorhídrico. Esto nos es útil para saber si una piedra es caliza (cuando contiene carbonatos) o si el sustrato de nuestro acuario contiene carbonatos o no.

El CO2 además de en la atmósfera también se encuentra en el agua de mar. El CO2 es muy soluble en el agua. Aunque en la atmósfera su presencia es sólo del 0,03 ml/l en el mar puede alcanzar hasta tasas de 45 ml/l.

Aunque la solubilidad del CO2 es mayor que la del O2 su valor en mg/l es menor. Esto es debido a la concentración de un gas en el agua está determinada por la concentración de ese mismo gas en la atmósfera.

Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2
Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2

El CO2 está presente en los océanos debido a que se introduce por diferentes medios: agua de lluvia y a través de la desembocadura de los ríos. También penetra por la importante superficie de intercambio aire-agua que supone la enorme extensión de los mares. También es muy importante las tasas de CO2 que se generan en el interior de los propios mares como consecuencia de la actividad biológica.

Los procesos de fotosíntesis de las algas, los procesos de formación biológica del carbonato cálcico, la combustión biológica del oxígeno y del carbono desencadenan el CO2 como un producto de desecho. Por último los movimientos ascendentes de aguas profundas también inciden en la aparición y regulación de los niveles de CO2 de los mares.

Hay por tanto muchos factores que modifican el nivel de CO2 libre disuelto en el agua del mar. A pesar de ello la concentración de dióxido de carbono es bastante estable al contrario de lo que ocurre con el O2.

La cantidad de CO2 presente depende de la presión atmosférica, de la temperatura del agua, de la salinidad, del pH y de la actividad biológica. En el mar el CO2 está usualmente entre 10 y 30 veces sobresaturado.

Un agua sobresaturada de O2 rápidamente suelta o gana O2 cuando es aireada por el viento, por las olas o es fuertemente movida la superficie mediante inyección de aire. El CO2 se mueve muy lentamente entre el aire y el agua debido a la escasa presión específica del gas en la atmósfera, provocando que la regulación del gas entre ambos medios (aire-agua) pueda llevar horas.

Comparado con otras zonas del mar la presencia de CO2 en los arrecifes es relativamente baja y estable.

Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2
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El CO2 en el acuario

En el acuario la acción del CO2 puede ser trascendental al afectar directamente a la estabilidad del pH. Tanto la biología del acuario como los sistemas de filtración biológica consumen O2 y producen CO2.

Este CO2 es un producto de desecho metabólico. Debido a su alta solubilidad en el agua y la escasa presión de la atmósfera su salida del agua del acuario no es tan sencilla. Para tratar de provocar el intercambio gaseoso entre CO2 y O2 es importante dotar a nuestro acuario de una corriente fuerte que promueva una aireación adecuada.

Además de por la importancia de la iluminación este es el motivo principal para la no colocación de tapas cerradas en los acuarios marinos y sobre todo en los reefs.

El CO2 tiende a acumularse en el acuario marino en forma disuelta y en partículas orgánicas provocando que el agua adquiera una tonalidad amarillenta. También tiende a formar parte de la estructura del detritus. Este es un motivo por el que los sifonados frecuentes son una muy buena práctica para la estabilidad de nuestro acuario.

Existe una relación química estable entre el ácido carbónico libre y el ácido carbónico combinado en forma de bicarbonato de calcio. Básicamente la concentración de bicarbonato de Calcio es igual al cubo de la concentración de ácido carbónico. (El cubo es el nivel de concentración de ácido carbónico multiplicado por tres)

Explicación: La concentración de bicarbonatos tiende a estar igualada siempre con el cubo de la concentración de ácido carbónico libre. Por tanto si hay más moléculas de ácido carbónico estas tenderán a ser capturadas por los carbonatos presentes y serán convertidas en moléculas de bicarbonato hasta que que la relación se equilibre.

Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2
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Si desciende la concentración de ácido carbónico y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, es decir, hay más concentración de bicarbonatos que el cubo de la concentración de ácido carbónico, entonces los bicarbonatos soltarán la molécula de ácido carbónico que tienen atrapada convirtiéndose en carbonatos.

Así se iguala la relación pero cuando hay más ácido carbónico en el agua del que igualaría la relación y no hay más carbonatos presentes para salir al encuentro el agua tendrá una tendencia a acidificarse, es decir, a disminuir su pH.

Este es el motivo por el que resulta tan importante la reserva de alcalinidad como medio para prevenir el desplome del pH.

Es importante evitar la acumulación de CO2. Es importante facilitar la transferencia de este CO2 en exceso del agua a la atmósfera pero todavía es más importante controlar la reserva de alcalinidad, es decir que se mantenga alga y estable.

Los problemas de concentración de CO2 son difíciles de prever o medir y siempre se pueden escapar a nuestro control y sin embargo la medición de la reserva de alcalinidad es fácil efectuarla y el mantenimiento de una reserva alta es una tarea que carece de complicación. Bastará el tener un test de medición de Kh ya que ambas variables son equivalentes (hablaremos de la tasa de alcalinidad en un próxima entrega.)

La solubilidad del CO2 en el agua a 20º es de 0,77 mg/l. Si hay una presencia en el agua de 297 mg/l de bicarbonato, la solubilidad del CO2 aumenta en 1,3 mg/l. Con una presencia e 1,18 gr/l de bicarbonato la solubilidad del CO2 aumenta en 63,6 mg/l. Vemos pues la estrecha interrelación entre la concentración de biaarbonatos en el agua y la capacidad de disolución del CO2 en la misma.

Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2
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Hasta ahora lo que hemos comentando el comportamiento del CO2 en el agua. Sin embargo su presencia tiene mucha importancia si mantenemos un acuario marino de sólo peces o por el contrario mantenemos un acuario de invertebrados sésiles. En el primero de los casos vamos a tratar devitar la presencia del anhídrido carbónico favoreciendo su salida del agua. En el segundo de los casos nos va interesar incluso inyectarlo de forma controlada.

El CO2 en el acuario de sólo peces

En los acuarios de sólo peces debemos de tratar de mantener un pH lo más alto y estable posible. Dentro de la franja de 8 a 8,3. En este entorno la presencia del CO2 es negativa. Puesto que su presencia fuerza la bajada del pH y reduce la reserva de alcalinidad. Según se agota la reserva de alcalinidad el pH irá progresivamente descendiendo.

La bajada del pH provoca una disminución del sistema inmunológico natural de los peces lo que se traduce en una mayor exposición a las infecciones bacterianas y a los parásitos.

Por tanto en los acuarios de sólo peces debemos de procurar intercambiar el CO2 por oxígeno lo más rápidamente posible, ya sea a través de un movimiento superficial y corriente interna adecuada, el empleo del skimmer y los cambios de agua.

Para limitar la acción del CO2 presente la mejor arma es mantener una reserva de alcalinidad lo suficientemnte alta, sobre los 15 dKh (dureza temporal). Para ello habrá que incorporar carbonatos y bicarbonatos por lo general en forma líquida. La dureza temporal siempre debemos ajustarla gradualmente sin provocar aumentos en la misma superiores a 1 grado de dKh al día. El motivo es que si aumentamos el dKh provocamos cambios significativos en las concentraciones de CO2, en el tampón y en el equilibrio del acuario.

Una buena práctica es emplear sal marina con altos niveles de dKh, por encima de 8 dKh.

Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2
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La falta de O2 en los peces produce un aumento de la frecuencia respiratoria desplazándose hacia las capas más altas de la columna de agua. La intoxicación por CO2 produce al pez inquietud, desequilibrio y lentitud de movimientos. Se produce una reducción de la frecuencia respiratoria y ante una menor capacidad de movimientos se quedan en la parte inferior de la columna.

El CO2 en el acuario de arrecife.

El CO2 actúa de forma diferente en los entornos de arrecife. En este tipo de acuario lo que pretendemos es mantener lo más satisfactoriamente posible invertebrados sésiles y en algunos casos macro algas. La mayor parte de los invertebrados, fundamentalmente corales y anémonas, son seres que albergan dentro de sus propio cuerpo, en sus tejidos, algas unicelulares llamadas zooxanetlas en una relación de simbiosis.

En esta relación las algas proporcionan al ser hospedante una serie de beneficios. El principal es que a través de la función fotosintética que desarrollan utilizan del CO2 presente en el agua junto con la luz para fabricar azúcares, entre otros compuestos. Estos azúcares los utilizan ellas en parte cediendo el resto al invertebrado en el que habitan.

Por ello las necesidades nutricionales de los invertebrados que contienen este tipo de algas endosimbióticas están cubiertas en más del 90% por la actividad de las algas.

Es esta la razón principal por la que debemos ofrecer una iluminación suficiente de calidad y menos alimento diario a nuestros corales. Máxima calidad de luz a lo que el ancho de espectro se refiere y máxima potencia posible.

Gases disueltos en el acuario, dióxido de carbono, CO2
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El alimento extra que podamos aportar debe ser medido en función de las especies que mantenemos y fijar su periodicidad en una o dos veces por semana.

Hecha esta reflexión debemos quedarnos en que para mantener invertebrados simbiontes de algas fotosintéticas lo más importante que debemos aportar es calidad y cantidad de luz y CO2.

Si la luz es importante no lo es menos el carbono. Sin el CO2 no pueden generar los azúcares ni aminoácidos base del sustento del coral.

La pregunta que debemos hacernos es si nuestro acuario produce todo el CO2 neceario para la acción de las algas zooxantelas en función de la población de invertebrados. En acuarios fuertemente iluminados tanto las algas simbiontes como las macro algas pronto acabarán con todo el CO2 presente. Sin la presencia del gas el desarrollo de nuestros corales está comprometido.

Además si los invertebrados sésiles que mantenemos construyen esqueleto la presencia el CO2 es todavía más importante ya que requerimos disociar la molécula del bicarbonato de calcio para poder aprovechar el calcio y generar esqueleto. Esta disociación consiste en la separación de esta molécula en otras dos, pero con carga eléctrica cada una de ellas. De aquí tomarán los invertebrados duros el calcio que junto con el Molibdeno y el Estroncio del agua les servirá para construir sus esqueletos.

Esta es la razón principal por la que acuarios de arrecife con aportación adicional de CO2 consiguen tasas de crecimiento de los corales mucho mayores incluso que las que presenta la naturaleza.

Enlace a los modos de aditar CO2 en el acuario de arrecife:

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