A propos de calcium en aquariophilie marine
Jean-Jacques Eckert
Dans cet aper?u nous allons essayer d'aborder l'ensemble des informations concernant le calcium. Il ne s'agit que d'un expos? exhaustif et objectif de faits laissant toute pol?mique ? l'?cart. Si des aquariophiles marins d?sirent rehausser le d?bat qu'ils envoient leurs r?flexions ? : jjeckert@evc.net. Nous publierons au fur et ? mesure leurs interventions.
Le calcium constitue l'un des min?raux le plus important dans l'eau de mer. La consommation de ce m?tal alcalin - symbole chimique Ca - est tr?s variable dans les diff?rents aquariums, si bien qu'une v?rification et une correction r?guli?re soient indispensables. Trois m?thodes ont ?t? d?velopp?es pour l'addition de calcium en aquariophilie. Les trois m?thodes fonctionnent mais ont leurs avantages et leurs inconv?nients pouvant ?tre combin?es au choix.
R?le du calcium
Le calcium remplit
dans tout organisme les fonctions les plus diverses. Outre le potassium, le
sodium, le magn?sium et les chlorures, le calcium constitue l'un des ions-r?actions
universels des organismes animaux. Le calcium contr?le les mouvements mol?culaires
des muscles stri?s des vert?br?s et est pour cette raison stock? dans le
r?ticulum sarcoplasmatique. Le calcium est ?galemnt un important ion r?gulateur
dans les muscles lisses et au moins dans quelques muscles cardiaques des evert?brates
(non vert?br?s). M?me chez les amibes (unicellulaires) le calcium r?gule
les processus de mouvement, par le fait que les structures soutenant les cellules
sont construites ou d?compos?es. Le sens du battement des cils, par exemple
des param?cies, est influenc? par la concentration de calcium. Le calcium
joue un r?le important dans l'adaptation ? la lumi?re aux yeux des invert?br?s,
r?gule l'activit? de l'enzyme ATPase, qui force le syst?me ?nerg?tique
cellulaire g?n?ral ATP ? l'?mission d'?nergie et stimule ainsi presque
toutes les r?actions biochimiques n?cessitant de l'?nergie. Chez les cellules
nerveuses le calcium peut d?clencher la lib?ration des transmetteurs et ainsi
maintenir le contact avec les autres cellules. S'y ajoute le r?le le plus ?vident
du calcium dans le squelette, car il est un composant essentiel des os. Le calcium
est un ion indispensable du m?tabolisme animal. Le calcium est ?galement important
chez les plantes dans l'activation de certains enzymes. Cependant le r?le du
calcium est moins explor? dans le r?gne v?g?tal que dans le r?gne animal.Pour nous aquariophiles marins le calcium constitue la substance de construction de base importante pour les squelettes calcaires de nombreux animaux marins. Non seulement les scl?ractiniaires n?cessitent du calcium pour leur squelette, mais aussi les coraux mous, les mollusques, les ?chinodermes, les vers ? tubes calcaires et nombre d'autres animaux. Chez les coraux le calcium est int?gr? dans le squelette sous la forme de carbonate de calcium et certes sous la forme plus difficile ? rendre soluble d'aragonite (une forme cristalline fibreuse). La calcite plus facile ? dissoudre ne se forme pas dans les coraux. Dans de nombreuses algues l'aragonite ou le spath calcaire plus facilement solubles se forment avec une teneur ?lev?e en magn?sium.
Formation du squelette calcaire
Comment se forme le squelette calcaire et que se passe-t'il lors de ce processus
? Le squelette calcaire se forme en dehors des polypes et est bas? sur la
pr?cipitation du calcium : s'il y a des ions calcium et des ions bicarbonates
(duret? carbonat?e) dans une solution et que le pH d?rive vers l'alcalinit?,
une partie des bicarbonates est transform?e en carbonates. Les carbonates
ne sont cependant pas particuli?rement solubles ; lors du d?passement de
la solubilit? maximale une partie des carbonates doit dispara?tre de la
solution et se d?pose avec le calcium comme carbonate de calcium (calcaire).
La vitesse de d?veloppement du squelette calcaire d?pend d'un certain nombre
de facteurs. Les algues symbiotiques sont elles pr?sentes ou non ? Quelle
est la puissance et la dur?e d'?clairage, quel est le spectre de la lumi?re,
quelle est la temp?rature, quelles sont les concentrations des carbonates
et des bicarbonates de calcium ou celle du gaz carbonique ? Quelles sont les
valeurs du pH, les concentrations de nitrates et de phosphates, les conditions
de brassage, l'apport d'oligo-?l?ments et de strontium ? La constitution
g?n?rale et l'?tat de stress des coraux jouent ?galement un r?le important.
Besoins en calcium d'un aquarium marin
Lors des premiers essais de maintenance en captivit? d'organismes marins,
l'approvisionnement en calcium n'a pas jou? de r?le perceptible. Le plus
souvent on ne maintenait que des poissons, occasionnellement aussi quelques
invert?br?s robustes comme certaines an?mones, qui ne n?cessitaient que
peu de calcium. Les changements d'eau plut?t sporadiques ?taient suffisants,
afin de compenser la faible consommation de calcium.
Avec la mise en ?uvre d'une technique de filtration et surtout d'une technique
d'?clairage et de brassage ad?quate la consommation de calcium s'est dramatiquement
modifi?e car il ?tait possible de maintenir dans l'aquarium des coraux mous
et quelques robustes scl?ractiniaires. Les coraux mous et les scl?ractiniaires
de croissance lente n?cessitaient nettement plus de calcium que la premi?re
g?n?ration d'invert?br?s. Il fallait trouver un moyen d'ajouter du calcium
compl?mentaire dans l'aquarium, car les changements d'eau m?me avec l'eau
dure de conduite ne suffisaient plus. De nos jours de nombreux aquariophiles
marins maintiennent pour la plupart presque exclusivement que des scl?ractiniaires
dans leurs aquariums avec une ?norme production lumineuse et ainsi qu'une
productivit? importante ? l'origine de probl?mes cons?quents. Si dans
de tels aquariums l'approvisionnement en calcium fait d?faut, la quantit?
de calcium peut tomber en l'espace d'une journ?e de 400 mg/l ? 300 mg/l,
voire moins. En m?me temps on utilise des bicarbonates (duret? carbonat?e),
ce qui fait que ce param?tre doit ?galement faire l'objet d'une r?gulation.
Afin de maintenir la quantit? de calcium ? une valeur r?guli?re de 400
mg/l les aquariophiles sont dans l'obligation de recourir ? l'une ou ? plusieurs
des m?thodes d?crites ci-apr?s pour ajouter du calcium. L'incorporation
de calcium et de carbonates dans le squelette calcaire peut varier de pratiquement
z?ro ? un maximum de 30 kg CaCO3 par m?tre carr?, valeurs mesur?es dans
les ?cosyst?mes naturels. Les observations effectu?es en aquarium font
?tat d'environ 19 kg CaCO3 /m2 par an.
M?thodes d'approvisionnement en calcium des aquariums marins
Il existe trois m?thodes couramment utilis?es.
La m?thode du Kalkwasser
| La plus ancienne m?thode d'apporter du calcium dans l'eau d'un aquarium est celle du Kalkwasser ou hydroxyde de calcium. A cet effet on met une cuill?re ? soupe d'hydroxyde de calcium et 10 litres d'eau douce de pr?f?rence osmos?e dans un r?cipient que l'on peut refermer puis on l'agite vigoureusement durant deux minutes. Une heure plus tard les restes qui ne se sont pas dissous se sont d?pos?s sur le fond du r?cipient et le liquide limpide qui surnage peut ?tre utilis? pour l'aquarium marin. Etant donn? que le pH du Kalkwasser r?cemment pr?par? se situe aux environs de 12.5, donc fortement caustique, il faut faire attention lors de la manipulation de ce produit chimique. Si du Kalkwasser entre en contact avec la peau il faut rincer la zone atteinte avec de l'eau de conduite. |
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Dans la plupart des aquariums il est possible de remplacer l'int?gralit? de l'eau ?vapor?e par du Kalkwasser. Uniquement dans le cas des aquariums pr?sentant d'entr?e un pH ?lev? (au dessus de 8.4) la m?thode du Kalkwasser doit ?tre manipul?e avec pr?caution. La m?thode du Kalkwasser est particuli?rement simple ? utiliser lorsque l'eau ?vapor?e est remplac?e par un syst?me de compensation automatique. L'eau de compensation peut dans ce cas ?tre d?riv?e par un m?langeur de Kalkwasser (r?acteur ? calcium). La m?thode du Kalkwasser est tr?s facile ? utiliser quelle que soit la taille de l'aquarium.
Un effet compl?mentaire du Kalkwasser est constitu? par la pr?cipitation des phosphates. A l'endroit o? le Kalkwasser p?n?tre sous la forme de gouttes une partie du calcium peut se lier spontan?ment avec les phosphates en raison du pH ?lev?. Dans les conditions normales d'un aquarium la liaison n'est pas r?versible et chute au sol comme s?diment ou atterrit finalement dans la cartouche d'un filtre rapide ou d'un filtre ? s?diments. Dans les aquariums ? scl?ractiniaires extr?mement productifs il faut utiliser en compl?ment du Kalkwasser l'une des autres m?thodes suivantes.
La m?thode du bicarbonate de calcium
Dans le cadre de cette m?thode on ajoute ? l'eau de mer du calcium et des carbonates tampon sous forme de sels. Le sel de calcium le plus utilis? est le chlorure de calcium. Avec cette m?thode il est mis en ?uvre dans une juste proportion avec du bicarbonate de sodium, de mani?re ? ce que les deux composants soient ? la disposition des animaux pour la synth?se du calcium. Il faut remarquer que les deux sels doivent ?tre ajout?s s?par?ment ? l'eau ou qu'en ce qui concerne les pr?parations industrielles il y ait un excellent m?lange, sinon il se forme ? partir des deux sels spontan?ment du carbonate de calcium non soluble. (Calcaire).
Afin qu'avec cette m?thode il ne se produise pas de d?rive graduelle de l'?quilibre ionique du sodium et des chlorures restant dans l'aquarium (seuls le calcium et le carbonate sont utilis?s !), il faut r?aliser r?guli?rement un changement d'eau suffisant. La plupart des aquariophiles changent cependant r?guli?rement une part suffisamment importante de l'eau, ce qui compense largement une telle d?rive ionique. Dans le cas d'une population mixte et d'une consommation relativement faible du calcium/carbonate 10 % par mois sont suffisants, dans le cas d'un bac ? scl?ractiniaires avec une consommation importante de calcium/carbonate jusqu'? 25 % par mois peuvent ?tre n?cessaires. En raison des co?ts relativement ?lev?s des sels ou des solutions cette m?thode est conseill?e pour les aquariums de volume r?duit avec une faible consommation. Veillez ? ce que les sels utilis?s soient de bonne qualit?. La qualit? relativement moins ch?re dite ''technique'' ne doit pas ?tre utilis?e pour les bacs marins, m?me si cela peut ?conomiser quelques euros. Les pr?parations liquides devraient au minimum donner une indication concernant la concentration, indiqu?e en milligrammes de calcium par litre ou duret? par litre. L'inscription ''pour tant de litres'' ne donne pas d'indication concernant la v?ritable quantit? pr?sente dans la solution. Certains aquariums consomment soit plus de calcium soit plus de duret? carbonat?e. En pr?sence d'une telle constellation, l'addition s?par?e de calcium et de carbonate (comme sel ou solution) s'av?re avantageuse, car il est possible de s'adapter ? la consommation individuelle.
Il ne faut toutefois pas faire une confiance aveugle ? votre test calcium. Parfois il se produit des mesures erron?es, qui simulent une valeur de calcium plus ?lev?e ou plus basse. Mesurez l'eau de votre aquarium avec des tests de diff?rents fabricants et comparez les valeurs. Si vous mesurez une fois dans votre aquarium une quantit? de calcium trop faible tandis que vos coraux sont en parfaite forme (croissance rapide, pointes de croissance bien pigment?es, polypes ouverts) n'essayez pas compl?tement paniqu?s de r?ajuster rapidement la valeur du calcium sur la valeur correcte, mais v?rifiez d'abord le r?sultat avec d'autres tests.
M?thode du r?acteur ? calcaire
Un r?acteur ? calcaire est en principe un r?cipient clos qui est rempli d'un mat?riau calcaire solide. Afin de dissoudre le calcaire on introduit du gaz carbonique dans le r?cipient de mani?re ? former de l'acide carbonique et que le pH baisse ? l'int?rieur du r?acteur. Lentement le calcaire se solubilise en calcium et bicarbonate, exactement dans la proportion n?cessaire ? la plupart des animaux marins synth?tisant du calcaire. Ind?pendamment de la production programm?e un r?acteur ? calcaire produit les deux composants dans une proportions constante, qu'il est possible d'influencer l?g?rement par le choix du mat?riau calcaire (sable de corail, granulat d'algues calcaires, d?bris de coquillages, etc.).
L'inconv?nient de cette m?thode se situe dans l'eau de sortie acide, qui est obligatoirement produite par l'addition du gaz carbonique. Si le r?acteur est conduit avec un rejet d'eau trop important le pH de l'aquarium peut chuter. Il s'ensuit des algues ainsi qu'une croissance d'algues visqueuses. Des mod?les de r?acteurs perfectionn?s r?duisent l'apport de gaz carbonique dans l'aquarium ? l'aide d'?tapes de neutralisation, qui sont install?es en sortie de syst?me. L'eau s'?coule ? travers de grandes colonnes remplies de calcaire tr?s soluble ou dans lesquelles des bulles d'air ?liminent de l'eau le gaz carbonique exc?dentaire. Pour ces mod?les il faut cependant veiller au bon rapport entre la concentration en calcium et en carbonates produits et la valeur du pH de l'eau de sortie. Si la valeur du pH est trop augment?e par les ?tapes de neutralisation, une partie du calcium et des carbonates solubilis?s peuvent de nouveau ?tre pr?cipit?s. C'est pourquoi une telle ?tape de neutralisation doit ?tre adapt?e avec soin, si elle doit ?tre reli?e en compl?ment.
En outre, il convient d'utiliser le bon mat?riau calcaire. Des d?bris coralliens utilis?s par nombre d'aquariophiles peuvent selon l'origine lib?rer d'importantes quantit?s de phosphates. Mais m?me le meilleur granulat corallien contient toujours des phosphates car lors de la construction du squelette une partie du tissu corallien (contenant des phosphates) est int?gr?, qui naturellement est de nouveau lib?r?e lors de la dissolution des d?bris coralliens.
Maintenance du r?acteur ? calcaire
La performance d'un r?acteur doit ?tre v?rifi?e de temps ? autre, car pour certains mod?les ou certains mat?riaux de remplissage la performance initiale est tr?s importante mais chute rapidement vers des valeurs plus faibles. Afin de v?rifier le r?acteur il vous faut toujours r?gler le m?me d?bit d'eau. La valeur du pH dans le r?acteur ou le nombre de bulles de CO2 doit rester constant. Prenez un ?chantillon de l'eau de sortie et mesurez la quantit? de calcium ou mieux la duret? carbonat?e. Si l'?chantillon est trouble, laissez-le reposer durant une heure environ et mesurez ensuite le liquide limpide qui surnage.
Si vous d?sirez comparer la valeur avec d'autres r?acteurs, il faut multiplier le degr? de duret? mesur? ou la concentration en calcium par la quantit? d'eau d?bit?e (? KH x litres par heure ou par jour). Ainsi vous obtenez la valeur de la duret?/litre par heure ou jour. Si la valeur mesur?e de l'eau de sortie est de 30 ? KH et le d?bit de l'eau d'un litre par heure, la valeur de la duret?/litre par heure est de 30 ou la valeur journali?re de 720. La valeur de la duret? ou la concentration de calcium, que vous mesurez dans l'eau de sortie n'a aucune valeur pour une comparaison avec d'autres r?acteurs. Soyez toujours conscients qu'un r?acteur ? calcaire mal utilis? peut occasionner de s?rieux d?g?ts dans un aquarium, jusqu'? la perte totale des animaux. C'est pourquoi il est pr?f?rable de se s?curiser par l'emploi d'une appareil de contr?le du pH, dont la sonde de mesure se situe dans l'aquarium. Le contr?leur du pH doit ?tre r?gl? ? 7.9. D?s que la valeur du pH dans l'aquarium chute en dessous de cette valeur, la diffusion de CO2 dans le r?acteur doit ?tre arr?t?e. Un contr?le r?gulier du calcium et de la duret? carbonat?e est indispensable. Il existe des mod?les de r?acteur ? calcaire si efficaces que leur fonctionnement doit ?tre limit? ? quelques heures par jour. Il faut absolument ?viter dans les aquariums marins des quantit?s de calcium sup?rieures ? 500 mg/l et une duret? carbonat?e sup?rieure ? 15 ? KH.