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硝化細菌是什麼?

硝化細菌是一群會使用環境中的氨與亞硝酸來維持生活的細菌。

就像是益生菌這個詞其實包含了很多細菌一樣，

亞硝酸菌和硝酸菌這個詞也包含了很多不同種細菌

亞硝酸菌會把氨變成亞硝酸，

硝酸菌則是會把亞硝酸變成硝酸。

而亞硝酸菌與硝酸菌這兩者合起來就統稱為硝化細菌。

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自然界中的硝化細菌住哪裡?

硝化細菌可以說是無所不在，

不過硝化細菌的游泳能力不算是很好，

比起在水裡面飄來飄去，

他們更喜歡黏在固體的表面上移動，

所以水裡面不太會看到硝化細菌，

但是像是石頭或是水草的表面就常常會有硝化細菌的蹤跡。

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水族箱裡的硝化細菌住哪裡?

水族箱裡的硝化細菌可以存在於各種固體的表面上，

就跟在自然界中的情況一樣。

不過水族箱裡的硝化細菌如果用自然界的形式存在的話，

那可就不太妙了。

因為水族箱裡的環境比自然的水體要髒得多。

水族箱裡因為生物密度比較高，

自然就會造成比較高的氨氮汙染。

因此在水族箱中，

製造出一個適合硝化細菌大量繁殖的場所非常重要。

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硝化細菌為什麼長那麼慢？

硝化細菌跟一般細菌不同，

一般細菌是茶來伸手飯來張口的異營菌(也就是專門吃人家生產出來的東西)，

而硝化細菌卻是跟植物比較像的生產者。

所以硝化細菌需要的東西都是他們自己做的。

買現成的和自己DIY，

當然是買現成的東西所消耗的時間比較少。

 

而硝化細菌和植物不同的地方在於:

植物是用陽光做為能量來源，

而硝化細菌是用燃燒氨和亞硝酸做為能量來源。

太陽光的能量很強，

但是燃燒氨和亞硝酸產生的能量只有一點點，

而硝化細菌卻要靠這個能量來生產自己所需的東西，

因此硝化細菌的生長速度很慢很慢。

有多慢呢?

一般的細菌大概20~30分鐘就可以產生下一代，

但是亞硝酸菌要15~20小時才能增加一代，

硝酸菌則是要60~72小時左右才能增加一代。

也因為硝化細菌長得很慢，

所以他們如果不小心受傷的話，

就會很難復原。

因此硝化細菌對抗生素還有各種消毒劑都很敏感。

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下鹽會使硝化系統崩潰嗎？

雖然有一些硝化細菌只能生存在淡水中，

有一些則只能生活在海水裡。

但是也有很多硝化細菌淡海水皆可以生存，

而且這種淡海皆可的硝化細菌是環境中的硝化細菌大宗，

所以下鹽並不會造成硝化細菌的死亡，

雖然突然的鹽度增加可能會稍微的影響硝化作用的進行，

但是只需要一段時間適應後，

硝化細菌也能正常的工作。

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硝化細菌喜歡什麼?

要大量繁殖硝化細菌之前，

我們要先了解硝化細菌的喜好。

硝化細菌喜歡的東西有四個: 固體表面、氨氮與亞硝酸、氧氣還有水流，

要在這四個條件都符合的情況下，

硝化細菌才能認真的工作，

缺少了一者雖然說硝化細菌不會因此死亡，

但也會因為工作效率低下，

而讓水族箱中的氨氮與亞硝酸無法完全移除。

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為什麼硝化細菌需要固體表面?

事實上，

除了硝化細菌外，

所有的細菌都是從固體表面開始繁殖。

細菌們會先在固體表面上建立起一個小小的聚落，

這個小小的聚落會越堆越大、越堆越高。

而當這個聚落高到一定程度後，

聚落就會因為水流或者是因為自己本身的重量而斷裂，

這些斷裂的碎片內充滿了細菌，

這些一團一團的細菌就會隨著水流，

跑到新的地方去定居。

有一些游泳能力比較強的細菌，

也會直接從聚落的斷裂處游出去，

孤身一人的去尋找新世界。

 

但因為硝化細菌不屬於那種游泳能力很強的細菌，

所以他們主要是透過聚落的擴張來繁殖，

因此硝化細菌大多數都存在固體表面上。

也因此換水不會造成硝化系統流失，

不過刷洗底材或過濾材則會破壞硝化細菌的菌落，

因此在清洗過濾器之後的1~2天，

最好停止餵食或是少量餵食，

等硝化細菌恢復正常後，

再恢復平常的餵食量。

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為什麼硝化細菌需要氧氣?

我們可以從化學式中看到一些端倪。

氨(NH3)>亞硝酸(NO2)>硝酸(NO3)這個反應式中，

越後面的反應物他的氧氣(O)的含量就越高，

因此硝化作用是個消耗氧氣的反應。

硝化細菌只要氧氣量在2ppm以上就可以好好的工作。

然而在水流不足的情況下，

硝化細菌周圍的氧氣有機會低於2ppm喔。

像是為了增加硝化細菌的居住面積而大量的堆疊濾材，

但卻導致中心區域水流不足，

反而因造成缺氧而讓硝化細菌無法生存，

雖然表面上看起來自己幫硝化細菌準備了很多家，

但事實上卻因為環境不良，

反倒讓這些空間白費了。

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為什麼硝化細菌需要水流?

因為硝化細菌只會定著在一個地方，

無法隨便亂動。

所以他們需要的氧氣、氨氮還有亞硝酸

都要透過水流輸送。

而硝化細菌代謝出來的廢物也需要靠水流帶走，

因此水流順暢的地方硝化細菌才能長得好。

但需要注意的是，

水流太強的地方細菌的群落，

會因為一堆高就被水流沖走，

而很難擴張。

因此硝化細菌需要的不是強烈的水流，

而是只要有細流不斷的留過即可。

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硝化細菌討厭什麼?

硝化細菌討厭的東西有三個，有機物、太陽光、酸性環境。

當這三者存在時，

就算我們提供了硝化細菌喜愛的環境，

硝化細菌也無法正常的生長。

因此在培養硝化細菌的時候

要避免這些物質出現在硝化細菌的培菌區。

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硝化細菌為什麼討厭有機物?

硝化細菌因為長得很慢的關係，

所以很容易被其他長的很快的細菌淹沒，

除了居住地會不夠外，

氧氣也會被其他細菌消耗掉，

導致硝化作用無法進行。

那些長得很快的細菌大多會存在有大量有機物的地方，

因此硝化細菌討厭充滿有機物的地方。

 

此外有機物本身也會抑制硝化細菌的硝化作用，

尤其是硝酸菌的硝化作用，

因為有部分的硝酸菌是有飯(有機物)就吃，

沒有飯的話才行硝化作用的個性。

所以環境中的有機物太多的話，

會讓硝化菌罷工，

而造成亞硝酸的累積。

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為什麼硝化細菌討厭太陽光?

事實上除了硝化細菌外，

所有的細菌都會怕太陽光，

因為太陽光中的紫外光會造成DNA斷裂。

這也是為什麼曬太多太陽會導致皮膚癌。

不過人類的細胞有修復DNA的功能，

因此雖然我們每天被陽光曝曬，

但也不會每個人都得到皮膚癌。

 

但是細菌不同，

細菌修復斷裂DNA的能力很差，

因此當細菌受到紫外光照射後，

細菌個體就會死亡。

由於硝化細菌的生長速度比腐生菌還要慢，

所以受到傷害後會花比較久的時間恢復，

因此讓大家產生了硝化細菌比其他細菌怕光的錯覺。

 

有些人可能會開始擔心自己放在透明容器裡的硝化細菌。

但其實當硝化系統建立好後，

硝化菌就不怕紫外光了。

硝化細菌在物體表面定居後，

會分泌一些黏性物質，

這稱為生物膜。

生物膜內含有大量的DNA，

這些DNA可以吸收紫外光，

使得紫外光不會接觸到細菌本體。

細菌猶如披上一件抗紫外光外套般，

再也不怕紫外光攻擊。

因此當硝化附著於材料表面後，

就不需要擔心太陽光造成硝化細菌死亡的問題。

不過在硝化細菌建立的初期

如果可以避免水族箱被太陽光照射，

確實能增加硝化系統建立成功的機率。

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為什麼硝化細菌討厭酸性環境?

硝化細菌的硝化作用只能在pH6-8.5之間進行，

超過這個範圍之後，

硝化作用的效率就會大幅的下降。

雖然細菌不會因此死亡，

但是其代謝與複製的速度都會變得很慢，

所以酸性缸內要花更多的時間去建立硝化菌叢。

 

不過幸好的是，

硝化細菌的生物膜具有調節pH的能力，

因此那些被包覆在生物膜裡的硝化細菌，

就算在pH4.5之下也能夠進行硝化作用。

因此在酸性環境下，

雖然硝化細菌會生長得比較慢，

但長好之後硝化細菌仍可以進行作用。

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水草缸中需要硝化細菌嗎?

水草缸的pH很常因為打CO2或是用黑土的關係，

而讓水缸中的pH掉到6.5左右，

在這樣的酸性環境中，

硝化細菌似乎過得不太好，

需要更長的培菌時間。

但事實上水草缸幾乎不用養水培菌，

只要草種穩了就可以放魚了。

 

這是因為在水草缸中，

水草本身就有吸收氨的能力，

因此就算沒有硝化細菌，

水中的氨氮也不會就沒人處理。

 

除此之外，

水草自己本身就是一個硝化細菌居住的良好環境，

因此當您種植水草時，

也代表了您移植了大量的硝化細菌當缸體中。

而種植水草時需要的底砂

也能夠提供大量的表面積讓硝化細菌附著。

因此只要把水草種穩後，

基本上缸內的硝化系統也幾乎齊全了。

 

不過要特別提醒的是，

水草缸內還是要有一個基本的過濾設備會比較好。

除了過濾器可以幫您製造水流之外，

他也可以幫助移除水中的大型有機物，

減少這些有機物對水體造成的負擔，

使水草缸更好維持。