박테리아의 역할

질소

• 질소는 크게 세 가지로 구분합니다. 첫째는 분비물로 배출된 요소(Urea)와 같은 유기질소이며, 둘째는 기체로서 질소기체(N2), 셋째는 용존 이온으로 산화상태에 따라 네 가지 형태로(NH4+, NO2-, NO3-, N2O) 존재합니다.
  
  어류사체, 유실된 사료, 배설물 등의 유기질소의 대부분은 박테리아의 생존을 위한 에너지로 사용하고 나머지는 개체 구성 물질에 사용됩니다. 이와 같은 과정에서 유기물을 분해하여 암모니아를 생성합니다. 이렇게 생성된 암모니아는 단계적으로 산화되어 (질산화작용 : nitrification) 아질산염 (nitrite, NO2-)을 거쳐 질산염(nitrate, NO3-)이 됩니다.
  
  질소 순환계(Nitogen Cycle)의 과정에 기본적인 3가지 박테리아가 중요한 역할을 하고 있습니다.

헤테로트로픽 박테리아(Heterotrophic bacteria) : 암모니아 박테리아(NH3, NH4+)

• 헤테로트로픽 박테리아(Heterotrophic bacteria)의 증식률은 약 15분마다 기하급수적으로 증가하는 번식률이 매우 높은 박테리아입니다 또한 물에 떠다니지 않고 매개체에 부착해서 삽니다.
  
  *헤테로트로픽 박테리아 (Heterotrophic bacteria)만 종속 영양 박테리아 이고 나머지 나이트로 소마나스 박테리아 (Nitrosomonas bacteria) 와 나이트로 백터 박테리아 (Nitrobacter bacteria) 는 모두 독립 박테리아입니다.
  
  참고로 종속 영양 박테리아는 유기물에서 양분을 섭취하고 암모니아를 생성 배출합니다. 반면 독립 영양 박테리아는 유기물에서 나온 무기물 즉, 암모니아, 아질산염 등을 먹고 살며 직접적인 유기물 분해 능력은 없습니다.

나이트로소모나스 박테리아(Nitrosomonas bacteria) : 아질산 박테리아(NO2)

• 헤테로트로픽 박테리아 분비물에 의해서 형성되며 분해돼서 아질산(NO2)을 발생시킵니다.
  
  쉽게 설명하자면 나이트로 소모나스 박테리아는 헤테로트로픽 박테리아가 배출한 먹이를 먹고 살며 일종의 배설 과정을 거치며 배설된 성분은 곧 아질산의 요인이 됩니다. 나이트로 소모나스 박테리아의 증식률은 헤테로트로픽 박테리아의 번식에 비해 낮아 약 24∼36시간마다 배로 증가합니다.

나이트로백터 박테리아(Nitrobacter bacteria) : 질산염 박테리아(NO3)

• 나이트로소모나스 박테리아의 분비물에 의해서 형성되며 분해되어서는 물고기에 보다 안전한 질산염(NO3)을 발생시킵니다. 이 모든 과정이 질소 순환계입니다.
  
  이 과정을 다시 설명하자면 질산염 박테리아(Nitrobacter)는 아질산 박테리아(Nitrosomonas)를 분해시키고 아질산 박테리아는 암모니아 박테리아(Heterotrophic bacteria)를 분해시킵니다.
  
  헤테로트로픽 박테리아(암모니아 박테리아)는 생활환경도 단순하고 번식력도 높은 반면 나이트로 백터 박테리아(질산염 박테리아)는 생활환경 조건이 매우 까다롭습니다. 그들의 번식 환경조건은 폭기로 인한 풍부한 산소와 적절한 pH가 맞아야 하며 온도도 중요한 여건 중의 하나입니다. 충분한 양의 나이트로백터 박테리아가 서식하게 되기까지는 수조의 크기와 사육어의 밀도에 따라 2주에서 4주까지의 기간이 걸립니다. 환경이 맞지 않으면 더 많은 기일이 걸리는 경우도 있습니다.
  
  이 과정에서 암모니아가 최고 수치까지 오른 후 수치가 급격히 떨어지는 동시에 다시 아질산이 최고 수치까지 오르게 되면서 어느 기간 동안 유지하다가 아질산 수치도 급격히 떨어지게 되는데 이렇듯 암모니아나 아질산이 많이 발생 할 때 pH도 비례해서 낮아지게 됩니다. 암모니아가 없어지고 아질산이 최고 수치까지 오른 후 현저하게 수치가 낮아지면서 수조에서 암모니아나 아질산 검출이 되지 않을 때 질산염의 형성이 이루어지게 됩니다. 수질이 안정되려면 유독성분인 암모니아나 아질산이 완전히 제거돼야 합니다. 그래야만 고기가 사료를 잘 먹고 병 치례 없이 튼실하게 큽니다.

암모니아

• 사육조에서 나오는 물에는 폐사어류, 배설 물질, 사료찌꺼기 등이 포함되어 있습니다.
  
  암모니아는 양어장에서 생성되는 무기질소 중에서 가장 유독한 형태로서 영양세균에 의한 유기물질의 무기물화에서부터 생겨나며 대부분의 수서 동물에 의한 질소대사의 부산물로서도 생깁니다.
  
  수용밀도가 높은 사육지의 어류가 사육밀도가 낮은 사육지의 어류보다 성장도가 낮은 것은 기본 상식으로 되어 있지만, 그 주된 원인은 어류의 배설물 분해에 의한 암모니아 때문입니다. 대부분의 수서 동물은 암모니아를 배설하는데 1차적으로 아가미를 통하여 질소배설물의 50% 이상을 암모니아로 배설합니다.
  
  수중에 암모니아가 높게 존재하면 어류가 배설하는 암모니아가 줄어들어 어류체내의 암모니아 농도가 증가하게 되어 성장이 둔화되고 생식소의 성숙에 나쁜 영향을 미치고, 질병에 걸리기 쉬워집니다.
  
  2가지 형태의 암모니아가 조직을 통과할 수 있으며, 독성 낮은 용존산소 하에서 심해지며 무 산소 상태에서는 암모니아에 대한 저항도 낮아집니다. 또 물속의 암모니아 농도가 올라가면 헤모글로빈의 역할을 방해하며 적혈구의 세포도 감소되고 이산화탄소의 함량도 증가합니다. 암모니아의 수질분석을 통해 얻은 값은 총 암모니아(NH3 ＋ NH4+) 농도입니다.
  
  암모니아의 독성은 기본적으로 비 이온화 상태의 NH3에 기인하며 이온화된 암모니아(NH4+)는 수중에서 어류 조직을 통과할 수 없습니다.
  
  따라서 NH3의 양은 pH가 높을수록 증가하고 어류의 조직을 통과하여 체내에 들어가므로 어류에 악 영향을 미칩니다. 수중의 총 암모니아(NH4+＋NH3) 중 NH3의 비율은 pH와 수온에 따라 크게 변화합니다. 즉 pH와 수온이 높으면 유독한 NH3의 비율이 많아지므로 총 암모니아의 양이 같아도 암모니아의 독성은 강하게 되고 용존산소가 적고 이산화탄소가 많은 경우에는 더 강하게 됩니다.