Magnésium dans l'aquarium récital

Ernst Pawlowsky

Pour la première fois est décrite la relation entre teneur en magnésium, croissance des algues calcaires roses et des coraux ainsi que la teneur en phosphate.

Il est vraisemblable que par le passé, on n'a pas prêté attention au magnésium parce qu'il n'existait pas de test magnésium. Et ce qui ne peut pas être mesuré par les aquariophiles n'est pas pris en considération, aussi longtemps que personne ne donne une reœtte prête à l'emploi et un dosage complet - comme par exemple pour le strontium, qui est régulièrement utilisé à Berlin depuis les années 80 (Stüber, communication personnelle).
C'est un hasard qui m'a amené à m'intéresser au magnésium (symbole chimique: Mg) en aquariophilie récifale. Il fait partie du groupe des métaux alcalino-terreux bivalents, auxquels appartiennent aussi le calcium, le strontium et le baryum, qui entre temps sont ajoutés aux aquariums récifaux eu égard à la synthèse du calcaire des coraux. Le magnésium est le plus léger de ces quatre éléments. Etant donné que j'ai accumulé des résultats au cours de deux années d'expérimentation avec l'addition de magnésium, je voudrai en communiquer les effets observés, surtout qu'ils sont suffisants. Ainsi d'autres aquariophiles marins peuvent entreprendre des essais correspondants, afin de collecter des expériences sur une base élargie et d'aboutir au fil du temps à une meilleure connaissanœ du magnésium dans l'aquariophilie récifale.

Lors de l'adjonction de magnésium on peut observer quatre effets:

1.Amélioration de la croissanœ des algues calcaires roses;
2.Meilleure fixation des phosphates;
3.Meilleure croissance générale des invertébrés et des algues;
4.Meilleure solubilité du calcium dans l'eau de mer.Ce point a déjà été discuté par le passé dans la presse professionnelle américaine.

Magnésium et algues calcaires roses
C'est à cause de la croissanœ déficiente des algues calcaires roses dans mon aquarium récifal que je suis arrivé à m'intéresser au calcium. Bien que je reminéralisait en permanence mon bac récifal soit à l'aide d'un réacteur à calcaire (Hebbinghaus, 1994) soit selon la méthode du chlorure de calcium/hydrogénocarbonate de sodium (CaCI₂/NaHCO₃ - Na₂CO₃ - Balling 1994 ; Pawlowsky 1994), que les coraux durs croissaient et que la teneur en phosphates de l'eau était très faible, les algues calcaires rose prospéraient avec parcimonie ou pas du tout.
Il n'en a pas toujours été ainsi. Jusqu'à mon déménagement en 1995 de Bad Aibling en Haute Bavière à Ibbenbüren dans le Münsterland la croissanœ de mes algues corallines avait toujours été satisfaisante. A la recherche de causes possibles pour le manque de croissance des algues calcaires roses j'ai trouvé, dans la littérature aimablement mise à ma disposition par H. W. Balling, le renseignement décisif chez Milliman (1974).
Alors que dans les squelettes de coraux durs il y a à peine stockage de magnésium, il en va tout autrement chez les algues calcaires roses. Chez celles- ci la part du magnésium atteint 10 à 20% de la teneur en calcium. Le matériau axial des gorgones contient également une importante part de magnésium. Ces renseignements m'ont clairement démontré que le magnésium peut être en partie incorporé dans le calcaire en quantité considérable. Les méthodes courantes de reminéralisation Kalkwasser (Wilkens, 1973), réacteur à calcaire avec un remplissage de sable de corail et la méthode du chlorure de calcium/hydrogénocarbonate de sodium ainsi que l'adjonction d'oligo-éléments favorisant la synthèse du calcaire comme le strontium, le baryum, le fluor et autres (Balling 1966) se sont toutefois toutes orientées selon les besoins des coraux durs. En considérant maintenant que les calcaires formés dans l'aquarium, élaborés par des organismes ou précipités par sursaturation, incorporent du magnésium (Milliman 1974), que par réminéralisation uniquement du calcium mais pas de magnésium n'est complémenté, cela doit peu à peu mener à un appauvrissement en magnésium. J'ai trouvé plus tard la preuve d'un tel appauvrissement chez Wickins & Helm (1981). Ils décrivent comment dans une culture de crevettes (Penaeus merguiensis) la quantité de magnésium est tombée en l'espace de quatre mois de 1140 à 680 milligrammes par litre, bien que chaque semaine un changement d'eau de 30% avec de l'eau de mer naturelle filtrée est effectué.
En fonction de ces considérations je me suis immédiatement procuré du magnésium et je l'ai ajouté en complément de la reminéralisation permanente. Le résultat ne s'est pas fait attendre. Au bout de quelques jours déjà les bords des quelques restes d'algues calcaires roses ont lentement commencé à croître. Ceci a prouvé que mes réflexions pouvaient être exactes. j'ai aussi compris pourquoi les algues calcaires roses poussaient à mon ancien lieu d'habitation: j'y utilisais de l'eau de conduite non traitée affichant une dureté totale plus élevée. Même si je ne connais pas la quantité de magnésium, on peut là bas dans les Préalpes compter avec une part de magnésium conséquente dans la dureté totale.
A Ibbenbüren, je n'utilise que de l'eau provenant d'un osmoseur, étant donné que je veux éviter des problèmes de phosphates et de silicates. Ainsi la teneur en magnésium a-t'elle à la rigueur été améliorée par des changements d'eau (voir plus loin). Cette situation a mené à un affaiblissement de la croissanœ des algues calcaires roses. Rendu attentif, j'ai pu observer chez de nombreux aquariophiles et commerçants que la croissance des algues calcaires roses dans des bacs à la dureté reminéralisée était parfois faible ou faisait complètement défaut. Un commerçant s'étonnait particulièrement que dans un bac à la dureté reminéralisée selon la méthode chlorure de calcium/hydrogénocarbonate de sodium la croissance d'algues calcaires roses faisait complètement défaut tandis que dans son bac de vente contenant des coraux cuirs et des coraux mous dont la dureté de l'eau n'a pas été reminéralisée, les algues calcaires roses poussaient bien. Là encore il faut chercher la cause dans une carenœ en magnésium de l'eau à la dureté reminéralisée, alors que l'eau du bac des coraux cuirs présentait la composition initiale en calcium/magnésium du sel marin utilisé.
Jusqu'en 1994, on a surtout utilisé du Kalkwasser pour la reminéralisation des bacs récifaux; ce n'est qu'après que d'autres méthodes s'imposent. Lorsque le Kalkwasser est réalisé à partir d'hydroxyde de calcium chimiquement pur (Ca(OH)₂) il n'y a pas d'apport de magnésium dans les aquariums. Néanmoins il existait des aquariums qui fonctionnaient avec de l'eau osmosée (pas de source de magnésium) utilisée pour la préparation du Kalkwasser et qui pourtant présentaient une très bonne croissance des algues calcaires roses. Probablement que l'hydroxyde de calcium ou la chaux éteinte (CaO) bon marché, utilisé à cet effet n'était pas chimiquement aussi pur mais contenait aussi suffisamment de magnésium. Ceci est le cas lorsque la chaux éteinte est obtenue par cuisson de matériau calcaire fossile provenant de débris de pierres calcaires.
Environ quatre semaines après le début de l'adjonction de magnésium dans mon aquarium récifal j'ai obtenu un test magnésium avec lequel j'ai pu mesurer une quantité de 1000 milligrammes par litre dans mon bac de référence au lieu de 1300 milligrammes par litre dans le milieu naturel. En raison des adjonctions de magnésium effectuées, la teneur en magnésium au début de l'adjonction a pu être évaluée à environ 900 milligrammes par litre. La valeur inférieure pour la croissance des algues calcaires roses se situe probablement dans œtte zone.

Magnésium et phosphates
Quelques jours après le début de l'adjonction de magnésium un autre problème est apparu: la croissanœ des coraux durs stagnait et le tissu vivant régressait légèrement dans les zones ombragées. Je connaissais ce phénomène, car je l'ai déjà eu auparavant à cause d'une reminéralisation intensive avec une alimentation très faible et que j'avais identifié comme carence en phosphates (Luther & Pawlowsky 1999). A l'époque lors de reminéralisation importante je travaillai d'après la méthode du chlorure de calcium/hydrogénocarbonate de sodium avec des ajouts minimes de phosphates afin d'atteindre un équilibre des phosphates au niveau le plus faible. Il s'est avéré que sous l'influenœ de l'ajout de magnésium la quantité de phosphate à rajouter en même temps devait être augmentée de manière importante afin de stopper la régression des tissus chez les coraux durs et de relancer la croissance.
Mes estimations ont eu comme résultat que sous "influence d'une adjonction combinée de calcium/magnésium la capacité de fixation du bac des phosphates est au moins le double de celle sans ajout de magnésium. Cet effet est extraordinairement important car il a des conséquences inestimables dans les aquariums qui sont jusqu'à présent sous approvisionnés en magnésium.
Si la teneur en magnésium est augmentée, il peut arriver qu'un bac récifal, qui jusqu'à présent fonctionne bien avec une teneur en phosphates faible de 0,05 milligrammes par litre ou moins, que cela puisse occasionner une stagnation de la croissance des coraux ou même une régression des tissus. L'aquariophile doit dans ce cas retrouver l'équilibre de la teneur en phosphates par une distribution de nourriture complémentaire ou par une réduction de la reminéralisation.

Dans les aquariums dans lesquels il y avait jusqu'à présent une teneur en phosphates plus élevée, une adjonction de magnésium aide à diminuer la teneur en phosphates.
Hélas pour l'instant je ne peux pas dire pourquoi les phosphates sont mieux fixés en présence d'une teneur naturelle en magnésium de l'eau de mer qu'en présence de quantités de magnésium diminuées. Je suppose que sous l'influence des quantités naturelles de magnésium nettement plus de phosphates sont intégrés dans les calcaires précipités par sursaturation abiotique que ce n'est le cas lors de carence en magnésium (Luther & Pawlowsky 1999).
Je maintiens une petite installation piscicole dans laquelle il y a une bonne croissance d'algues calcaires roses sous l'influence de faibles adjonctions de calcium/magnésium avec un taux de phosphates légèrement augmenté (environ 0,25 milligrammes par litre). A mon avis ceci montre bien les deux effets de la progression des algues calcaires roses et de la diminution des phosphates.

Magnésium et croissance des invertébrés
J'ai pu observer l'effet positif de l'adjonction du magnésium chez les gorgones et chez les Caulerpa. En outre, il me semble que depuis l'ajout régulier de magnésium dans tous les bacs l'aspect des coraux est meilleur. Mais tout un chacun se consacrant à ces questions sait combien le désir est le père de l'observation. Car le magnésium n'est qu'un facteur parmi d'autres, qui sont responsables du développement des organismes marins.
Cette observation peut être tout à fait correcte étant donné l'importanœ du magnésium dans le métabolisme des plantes et des animaux. Il constitue un élément important du système de photosynthèse des algues et des plantes supérieures et est connu comme complément d'engrais. Round (1975) souligne également l'importance du magnésium. De manière intéressante, il affirme que dans les milieux de culture pour algues le rapport calcium/magnésium est probablement plus important que le taux absolu de la quantité de magnésium. Ceci est facile à concevoir, car le calcium et le magnésium ont des effets antagonistes dans nombre de processus physiologiques. Le rapport naturel dans l'eau de mer atteint 3.25 à 1 pour 1300 milligrammes de magnésium par litre et 400 milligrammes de calcium par litre.
En outre le magnésium participe à de nombreux échanges métaboliques, comme qui dirait à toutes les réactions enzymatiques catalysées par A T P (Lexique chimique de Römpp 1998). L'ATP = Adénosine - Tri - Phosphate est une combinaison très riche en énergie, le transporteur d'énergie le plus important au plan cellulaire. L'énergie est libérée par détachement d'un ou deux restes de phosphates (PO₄). D'une part la signification du magnésium devient perceptible, mais d'autre part aussi de nouveau la relation particulière avec le calcium.

Teneur en magnésium et en calcium
Dans la littérature américaine Frakes & Studt (1996) discutent de la relation de la teneur en magnésium avec celui du calcium de l'eau de mer. En présence d'une quantité naturelle de magnésium le calcium ne précipite pas aussi vite avec les ions CO₃² comme carbonate de calcium (CaCO₃) qu'avec une quantité réduite de magnesium. Probablement que les ions magnésium se lient de manière lâche aux ions CO₃², sans précipiter avec eux comme carbonate de magnésium non soluble. J'ai pu observer sur mes pompes immergées, que les dépôts de calcaire sur les aimants ont nettement diminué depuis le début de l'ajout de magnésium. Finalement il est possible d'atteindre une quantité de calcium plus importante avec une teneur naturelle en magnésium qu'avec une teneur en magnésium réduite.
Ceci constitue également le principal argument de vente d'un additif américain de magnésium étant donné que d'après les affirmations du fabricant de nombreux mélanges de sels industriels possèdent une quantité de magnésium trop faible parce que les sels de magnésium sont onéreux. J'ai pu constater moi-même que cet argument n'est pas vain. Ainsi la croissanœ des algues calcaires roses du bac à poisson ont réitéré le recul de croissanœ lors de changements d'eau plus importants effectués avec une marque de sel spécifique. Cette croissance ne pouvait être remise en route que par des additions augmentées de magnésium.

Symptômes de carence en magnésium
Bingmann (1995) discute de la quantité de magnésium dans les bacs récifaux et donne aussi des valeurs mesurées. La valeur la plus faible qu'il a mesuré se situe à 700 milligrammes par litre. A son avis on ne connaît ni de valeur plancher en dessous de laquelle les organismes peuvent être endommagés, ni de réactions étagées selon les diverses concentrations de magnésium, telles qu'elles apparaissent dans les aquariums. Ceci ne se recoupe pas avec mes observations. Peu-être que pour de telles hypothèses, il faut toujours disposer de mesures aussi bien du magnésium que du calcium, étant donné qu'il est tout à fait possible que le rapport de l'un par rapport à l'autre soit plus important que la valeur absolue. D'après mes expériences personnelles je pencherai pour une carence en magnésium lorsqu'un ou plusieurs des symptômes suivants surviennent (autres conditions correctes présumées) :
-croissanœ déficiente ou absente des algues calcaires roses
-croissanœ faible des gorgones
-quantité de phosphates plus élevés malgré une reminéralisation et une alimentation réduite (autres sources de phosphates exclues)
-quantité de calcium réduite qui malgré une addition intensive de calcium ne peut être augmentée, ce pourquoi il peut encore exister d'autres raisons.

Pour la pratique aquariophile se pose maintenant la question de savoir comment mesurer le magnésium et comment le cas échéant le doser.

Mesurer et doser le magnésium
Actuellement (décembre 1999), à ma connaissance, il n'existe qu'un seul test magnésium sur le marché aquariophile allemand. La qualité des mesures semble être correcte. Une valeur invraisemblablement élevée mesurée chez un ami de 2000 milligrammes par litre a créé un doute concernant la fiabilité des valeurs. J'ai alors effectué une série de mesures qui devait apporter la vérité sur la fiabilité des valeurs obtenues avec ces tests. J'ai opéré comme suit. Quatre échantillons, dont deux provenant de bacs récifaux et deux d'eau de mer neuve préparée à partir de deux marques industrielles, ont été mesurés à la recherche de la quantité inconnue de magnésium.

Quantités de magnésium de divers échantillons d'eau en milligrammes par litre

Après augmentation de 200 milligrammes par litre

Différence des valeurs moyennes

Ensuite tous les échantillons ont été augmentés avec 200 milligrammes de magnésium (avec du chlorure de magnésium) par litre et de nouveau mesurés. Toutes les mesures ont été effectuées en double; les valeurs sont compilées dans le tableau. Comme résultat on peut retenir une bonne reproduction des valeurs mesurées, étant donné que les deux valeurs d'un échantillon sont sans exception très proches. Les valeurs mesurées des échantillons enrichis avec du magnésium sont situées en moyenne de 200 milligrammes par litre plus haut que les valeurs de départ correspondantes, un indice pour que les valeurs obtenues avec ces tests restituent correctement les quantités exactes de magnésium dans le cadre d'un tel test aquariophile bon marché.
En ce qui concerne le déroulement des tests je peux dire que le virement de couleur n'est pas aussi brutal que l'on est en droit de l'attendre selon les instructions. Ainsi il est donné une tolérance d'appréciation de 0.02 à 0.03 millilitres de solution de titrage, ce qui donne 30 à 45 milligrammes par litre pour la valeur mesurée. Lors de mes mesures j'ai plutôt validé le virement de couleur complet.
Entre temps j'effectue le dosage du magnésium de manière à l'ajouter dans un rapport fixe proportionnel au calcium. J'ai élaboré ce rapport à partir des mesures et des observations effectuées avec mes aquariums. Comme je suis prudent lors de telles adjonctions, la quantité de magnésium de mes bacs se situe toujours encore en dessous de la quantité naturelle. Probablement qu'un ajout de magnésium à hauteur de cinq à dix pour cent de l'ajout de calcium est sensé. Comme repère, je me sers, en plus des valeurs mesurées, de la croissance des algues calcaires roses ainsi que de l'aspect général des invertébrés. Certainement qu'à l'avenir d'autres tests seront disponibles.
Il est facile de se rendre compte que le rapport magnésium calcium dépend pour le dosage entre autre de la marque du sel marin utilisé et de sa teneur en magnésium, de la fréquence des changements d'eau, de la manière et du volume de la reminéralisation ainsi que de la population en organismes synthétiseurs de calcaire, qui plus ou moins incorporent du magnésium. Il existe plusieurs produits sur le marché qui selon les fabricants contiennent du magnésium. Des sels marins sans chlorure de sodium de plus en plus présents sur le marché peuvent être utilisés pour augmenter le magnésium, car le magnésium représente la plus grande partie des cations de ces sels, suivis par le calcium et le potassium. Ainsi d'autres et moi-même avons pu renforœr la croissance des algues calcaires roses avec un dosage complémentaire d'un millilitre de sel marin sans chlorure de sodium (poudre) par litre d'eau de mer changée. Peut-être que par le passé un meilleur approvisionnement en magnésium constituait-il l'effet principal chez les aquariophiles récifaux qui utilisaient du sel marin sans chlorure de sodium pour renouveler les oligo-éléments.

Cela prendra encore quelque temps jusqu'à ce que nous arrivions à une estimation définitive de l'importance du magnésium ainsi qu'à une recommandation de dosage valable en général. Mais les effets que j'ai pu observer sont à mon avis si importants que des aquariophiles récifaux engagés ne doivent pas hésiter à s'intéresser au magnésium et à communiquer leurs enseignements.

Littérature

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