Akvaryumdaki balıklar, bitkiler ve mikroorganizmalar, biribirleriyle biyolojik etkileşim içindedirler. Amaç, akvaryum ekolojisi içinde biribirlerini tamamlayan bütün bu canlıları uyum içinde yaşatabilmektir. Akvaryumdaki iki temel biyolojik dönüşüm zincirine bakmak, bu biyolojik etkileşim hakkında bir fikir verecektir:


Karbondioksit (CO2) - Fotosentez - Oksijen (O2) - Solunum zinciri
Fotosentez
Bitkiler, güneş enerjisinin yardımıyla birtakım inorganik bileşikler ve mineralleri ham madde olarak kullanıp ihtiyaç duyduklarında kendileri için enerji kaynağı görevini yapacak glikoz, üzüm şekeri gibi organik bileşikleri sentezlerler. Böylece güneş enerjisini bu organik bileşikler içinde depolamış olurlar. Bu arada karbondioksitteki karbonu kullanıp suya oksijen verirler. Bitkilerin güneş enerjisini kullanarak gerçekleştirdikleri bu biyolojik dönüşüme fotosentez (asimilasyon) denir.
Bitkiler fotosentezle solunumda kullandıklarından daha çok oksijen üretirler
Gündüzleri (ya da ışık açık olduğu sürece) fotosentez yapan bitkiler, besin maddelerinde depolanmış enerjiyi açığa çıkarabilmek için balıklar ve aerobik bakteriler gibi hem gece hem gündüz oksijenli solunum yaparlar. Solunumda fotosentezin tersine oksijen kullanılır ve karbondioksit açığa verilir. Normal şartlar altında akvaryum bitkilerinin fotosentezle suya verdikleri oksijen, kullandıklarından çok daha fazladır. Bu yüzden bitkiler akvaryumda önemli bir oksijen kaynağıdırlar.
Geceleri balıkların çoğu (nokturnal -gece aktif- türler hariç) uyur veya haraketsiz kalırlar ve daha az oksijen tüketirler. Bu yüzden bitkilerin geceleri oksijen üretmemeleri bir sakınca yaratmaz.
Bitkilerin besinlerini sentezleyebilmeleri için sudaki karbondioksite (CO2) ihtiyaçları vardır
Bitkilerin yeterince hızlı fotosentez yapabilmesi için gerekli besin maddeleri ve minerallerin yanında suda yeterince karbondioksit de olmalıdır. Sudaki karbondioksit konsantrasyonu düşükse fotosentez, dolayısıyla oksijen üretimi de yavaş olacaktır. Bir akvaryumdaki en önemli doğal karbondioksit kaynakları aerobik bakterilerin ve balıkların solunumları sonucu açığa çıkan karbondioksittir. Özellikle bitkilerinin iyi gelişmesini isteyenler için geliştirilmiş, suya karbondioksit veren sistemler geliştirilmiştir.
Akvaryumdaki canlılar dışında ışık ve su dolaşımı, karbondioksit-oksijen dengesini etkileyen iki önemli fiziksel unsurdur:
Işığın etkisi:
Bitkilerin özellikle hızlı büyüyen bazı bazı türlerini yaşatmak bir bakıma balıklardan daha zordur. Çoğu yetişkin balık, bir, hatta iki hafta açlığa dayanabilir. Bitkiler ise ihtiyaç duydukları çeşitli besin maddeleri ve minerallerden herhangi birinin dahi eksikliğinde hemen bozulup çürümeye başlarlar. Işık ne kadar güçlüyse fotosentez o kadar hızlı olur; dolayısıyla sudaki besin maddeleri de o derece hızla tükenir. Işıklandırması çok güçlü akvaryumlara bu yüzden daha sık bitki gübresi ve hatta karbondioksit eklemek gerekir. Çünkü güçlü ışıklandırmalı ve bol bitkili bir akvaryumda balık ve bakterilerin açığa çıkarttıkları karbondioksit çoğu zaman bitkiler için yeterli olmayacaktır. Daha doğal bir çözüm ise ışığı biraz daha zayıf ayarlayıp, balık ve bakterilerin karbondioksit üretimiyle bitkilerin tüketimi arasındaki dengeyi kurmaktır.
Akvaryumdaki su dolaşım (sirkülasyon) hızının etkisi
Oksijen akvaryuma iki yolla kazandırılır:
Havadan suya difüzyon. (Bu difüzyon su yüzeyinin hareketiyle hızlanır.)
Bitkilerin fotosentezi. Balıklara oksijen, bitkilere karbondioksit
Balıkların sağlıklı yaşamaları için suda yeterince oksijen olmalıdır. Buna karşılık bitkiler de karbondioksite gereksinim duyarlar. Unutmayalım ki sudaki karbondioksit miktarı fotosentez hızını, dolayısıyla oksijen üretim hızını etkiler.
Akvaryumda fazla hızlı su dolaşımı
Su çok hızlı havalandırılır ya da filtre edilirse bitkiler için gerekli olan karbondioksit havaya uçar. Zamanla bozulup çürüyecek bitkilerin fotosentezi, bunun sonucu olarak da ve oksijen üretimi durur.
Akvaryumda uygun hızda su dolaşımı
Su uygun bir hızda filtre edilirse suda yeterli karbondioksit ve oksijen bulunacağından hem bitkiler, hem de balıklar sağlıkla yaşayabilecektir. Burada akvaryumdaki balık ve bitki miktarlarının dengesi de önemlidir.
Akvaryumda çok yavaş su dolaşımı
Su dolaşımı çok yavaşsa sıcaklık, oksijen ve çeşitli besin maddeleri akvaryumun her köşesine eşit dağılamayacaktır. Bu da hem balık hem de bitki sağlığını olumsuz etkileyecektir.
Dozaj sorunu gözünüzü korkutmasın!
Verilen bilgilerden anlaşılacağı gibi, ışık şiddeti kadar su dolaşımının da dozunu ayarlayabilmek akvaryumun biyolojik dengesi için önem taşır. Yanlız bu ayrıntılar gözünüzü korkutmasın. Uygun ışıklandırma ve filtrasyon çok hassas ayarları gerektirmez. Biraz tecrübe, okuma ve gözlemle bu zorlukların üstesinden gelebilirsiniz.
Azot zinciri
Biyolojik arınma: Başrolde bakteriler, yanrolde bitkiler
Kum, filtre malzemesi, bitki yaprakları gibi yüzeylere yerleşen aerobik (oksijenle soluyan) ve anaerobik (oksijensiz soluyan) bakteriler akvaryumdaki çeşitli biyolojik dönüşümleri gerçekleştirirler. Bu dönüşümler sırasında sudaki balık dişkısı ve üresi, artık yemler, çürüyen bitki yaprakları gibi organik artıklar en küçük yapı taşlarına kadar ayrıştırılırlar. Bu ayrışım ürünlerinin bir kısmı bitkiler tarafından besin maddesi olarak değerlendirilir (örneğin nitrat NO3 ), bir kısmı gaz
halinde havaya karışır (örneğin azot gazı N2 ), bir kısmı da suda birikir. Düzenli su değişimlerinin en önemli yararı bu biriken maddelerin konsantrasyonlarının belli sınırların altında tutulmasıdır.
Aerobik (oksijenli soluyan) ve anaerobik (oksijensiz soluyan) bakteriler Yeni kurulan bir akvaryumda ancak aerobik ve anaerobik bakteri gruplarının uyumlu çalışmaları sonucu zamanla biyolojik denge kurulur. Bu uyumu sağlayabilmek için filtre malzemelerinin çoğu hem aerobik hem de anaerobik bakteri kolonilerine uygun ortamlar sağlayacak şekilde üretilir. Kumda ya da filtre malzemesi içinde su dolaşımının hızlı olduğu bölgelerde yeterince oksijen bulunur ve buralarda anaerobik bakteriler yerleşir. Su dolaşımının yavaş olduğu bölgelerde ise oksijen azlığı nedeniyle daha çok anaerobik bakteriler kolonileşir.
Bir akvaryumdaki en temel biyolojik dönüşümlerden biri azot zinciri adı verilen azotlu bileşiklerin bakterilerce ayrıştırılması sürecidir.
Etkin bir biyolojik filtrasyon için gerekenler: İyi havalandırma; suda yeterince oksijen bulunması. Oksijen sadece havalandırmadan değil bitkilerden de gelebilir.
Akvaryumda ve filtre malzemelerinde aerobik arıtım bakterilerinin yerleşebileceği yeterince yüzey bulunması (geniş filtre hacmi, kum). Birim hacim başına geniş yüzeylere sahip seramik köpüğü, cam köpüğü gibi biyolojik filtre malzemeleri.
Düzenli filtre temizliği
Amonyum ve amonyak
Akvaryumda yaşayan balık, bitki ve diğer canlıların organik artıklarının parçalanması sonucu amonyum (NH4) ve amonyak (NH3) oluşur. Amonyak amonyuma göre çok daha zehirlidir. Sudaki amonyak konsantrasyonu
0.1 mg/litre 'nin üzerine çıkarsa akvaryum canlıları için tehlike çanları çalmaya başlar. Suyun pH değeri yükseldikçe, yani su alkalileştikçe, ve sıcaklık yükseldikçe amonyumun amonyağa göre oranı yükselir. Yani, akvaryumda pH ve sıcaklık yükseldikçe etkin bir biyolojik filtrasyon daha da önem kazanır. Örneğin pH derecesinin yüksek olduğu (yaklaşık 8.3) deniz akvaryumlarında, bir de deniz canlılarının tatlı su balıklarına kıyasla amonyağa karşı daha hassas oldukları göz önüne alınırsa, amonyum/amonyak bileşiklerinin düşük konsantrasyonda tutulmasına daha da büyük özen göstermek gerekir.
Aşağıdaki tabelada pH ve sıcaklık faktörlerine bağlı olarak sudaki zehirli amonyağın, amonyum/amonyak toplamına göre yüzde (%) olarak payını görebilirsiniz.

% Amonyak / (Amonyum + Amonyak)

Sıcaklık ° C pH 22 24 26 28 7.8 2.8 3.2 3.6 4.0 8.0 4.3 5.0 5.6 6.2 8.2 6.7 7.7 8.5 9.3 8.4 10.2 11.6 12.9 14.0
Nitrit ve nitrat
İkinci aşamada aerobik nitrosomonas bakterileri amonyum ve amonyağı nitrite (NO2) dönüştürürler. Üçüncü aşamada da yine oksijenli solunum yapan nitrobacter bakterileri nitriti nitrata (NO2) çevirirler. Fazla miktarları balık sağlığını ve gelişimini olumuz etkilemekle birlikte, nitrat, nitrite göre çok daha az zehirli bir bileşiktir. Ayrıca nitrat birçok akvaryum bitkisi tarafından besin maddesi olarak kullanılabilir.
Yüksek nitrat konsantrasyonu balıklarda bağışıklık sisteminin zayıflamasına ve büyümenin durmasına neden olabilir. Bu yüzden, özellikle genç balıkların yetiştirildiği akvaryumlarda nitrat konsantrasyonunu düşük tutmak için bitki, etkin anaerobik biyolojik filtrasyon ve düzenli su değişimleri çok önemlidir.
Anaerobik filtrasyon derken: Bazı biyolojik filtre malzemelerinin hem aerobik (oksijenle soluyan) hem de anaerobik (oksijensiz soluyan) bakteri kolonilerini barındırabilme özellikleri vardır. Genelde filtre malzemeleri arasında su dolaşımının hızlı olduğu oksijence zengin bölgelerde aerobik, su dolaşımının yavaş olduğu oksijence fakir olduğu bölgelerde ise anaerobik bakteriler kolonileşirler. Bu anaerobik bakteri gurupları nitratı da parçalayarak çoğu uçup havaya karışan azot gazına dönüştürürler. Son yıllarda su çıkışının özellikle çok yavaş ayarlandığı bazı nitrat filtreleri piyasaya çıkmıştır.
Sudaki amonyak konsantrasyonu 0,1 mg/litre'yi aşarsa balıklarda olumsuz etkileri görülmeye başlanır. Nitrit konsantrasyonu 0,5 mg/litre'nin üzerine çıkarsa balıklar için zehirlidir. Nitrat ise 25 mg/litre'yi aşmamalıdır.
Tehlikeli üst sınırlar: Amonyak 0.1 mg/litre Nitrit 0.5 mg/litre Nitrat 25 mg/litre
Akvaryum: Ekosistem
Biyolojik dengesi oturmuş bir akvaryum, balığı, bitkisi, bakterileri ve diğer mikrobik canlılarıyla birlikte, unsurları biribirleriyle uyum içinde çalışan tek bir organizma ya da ekosistem gibi düşünülebilir. Bu uyum bozulursa kötü sonuçları şaşılacak kadar çabuk görülür. Örneğin akvaryuma bilinçsizce atılan bir ilacın nitrobacter grubu bakterileri öldürdüğünü, böylece nitriti nitrata dönüştüren dönüşüm zincirinin kırıldığını varsayalım. Böyle bir durumda nitrit konsantrasyonu 6-12 saat içinde sıfırdan balıklar için zehirli olacak düzeylere (0.5 mg/litre üzeri) çıkabilir.
Biyolojik dengenin tam anlamıyla oturması zaman alır
Akvaryumda azot zincirinin dışında bir kısmı hala bilimsel olarak açıklanmamış birçok biyolojik dönüşüm süreci yer alır. Bitki köklerinin de karıştığı bu karmaşık dönüşümlerin yer aldığı akvaryum kumunda dengelerin tam anlamıyla kurulması 6 ay ile 1 yıl arası bir zaman alabilir.
Nitrit konsantrasyonu; biyolojik dengenin bir göstergesi
Yeni kurulmuş bir akvaryumda çok az sayıda bakteri olduğu için biyolojik dönüşümler başlangıçta çok yavaş olur. Özellikle dengenin henüz kurulmamış olduğu bu kritik devrede akvaryum testleriyle suyun amonyak, nitrit ve nitrat değerlerini ölçmek yerinde olacaktır. Biyolojik dönüşüm zincirinin kurulup kurulmadığını anlamak için ölçülebilecek pratik bir indikatör (gösterge) sudaki nitrit konsantrasyonudur. Yeni kurulmuş bir akvaryumda ilk önce nitrit bir noktaya kadar artar, sonra nitriti nitrata dönüştüren nitrobacter bakterilerinin sayısı yeterli bir düzeye ulaştığı zaman düşmeye başlar; bir süre sonra da hemen hemen sıfıra iner.