TRABALHO (Escrito) Bactérias Nitrificantes

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INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
CURSO SUPERIOR DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
 
 
 
 
 
 
ELION DO NASCIMENTO GOMES 
LUCAS DA SILVA 
WILKER MARQUES FARIAS 
 
 
 
 
 
 
BACTÉRIAS NITRIFICANTES EM RECIPIENTES DE CULTIVO DE PEIXES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALEGRE 
2016 
ELION DO NASCIMENTO GOMES 
LUCAS DA SILVA 
WILKER MARQUES FARIAS 
 
 
 
 
 
 
BACTÉRIAS NITRIFICANTES EM RECIPIENTES DE CULTIVO DE PEIXES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à Disciplina de Microbiologia do 
Curso de Licenciatura em Ciências Biológicas do Insti-
tuto Federal do Espírito Santo, como requisito parcial 
para avaliação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALEGRE 
2016 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Representação esquemática do ciclo do nitrogênio em um viveiro de 
Piscicultura. ................................................................................................................. 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 1 
2. CULTIVO DE PEIXES EM AQUÁRIOS E LAGOS ...................................... 2 
3. BACTÉRIAS NITRIFICANTES EM TANQUES DE CULTIVO ..................... 4 
4. PRÁTICAS DE MANEJO EM VIVEIROS DE AQUICULTURA .................... 6 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 Tortora et al. (2012), aborda em seu livro que muitos estudiosos, pesquisadores 
e especialistas no assunto cismam que as bactérias são indivíduos pequenos e invi-
síveis e apenas perigosos, sem nos beneficiar em nada. Na verdade, poucos gêneros 
de bactérias provocam doenças em seres humanos, animais, plantas ou em qualquer 
outro organismo. 
 
Segundo Tortora et al. (2012), Nitrobacter e Nitrosomonas são gêneros de bac-
térias nitrificantes de grande importância para o meio ambiente e a agricultura. Eles 
são quimioautotróficos capazes de utilizar substâncias químicas inorgânicas como 
fonte de energia e dióxido de carbono como fonte única de carbono, a partir dos quais 
eles sintetizam toda a sua complexa maquinaria química. 
 
Kallina (2011), afirma que as bactérias nitrificantes são organizadas como che-
molithotrophs obrigatórias. Isso quer dizer que elas necessitam usar sais inorgânicos 
como origem de energia e comumente não conseguem usar matéria orgânica. Elas 
possuem obrigação de oxidar amônia e nitrito para sua função energética e estabilizar 
o dióxido de carbono inorgânica (CO2) para completar seus quesitos carbônicos. Com 
isso, Tortora et al. (2012), aborda que as fontes de energia dos gêneros Nitrobacter e 
Nitrosomonas (o último é um membro das beta-proteobactérias) são compostos nitro-
genados reduzidos. As espécies de Nitrobacter oxidam amônio (NH4+) em nitrito (NO2-
), que por sua vez é oxidado pelas espécies de Nitrosomonas em nitrato (NO3-) no 
processo de nitrificação. 
 
De acordo com Kallina (2011), as famílias de Nitrossomonas e Nitrobacter são 
gram-negativas, com sua grande maioria em forma de haste, sendo microrganismos 
que diversificam entre 0,6 – 4,0 micrômetros de comprimento. Elas são basicamente 
dependentes do oxigênio e não podem se reproduzir ou transformar nitrito sem o oxi-
gênio. Elas não se movimentam e são obrigadas a propagar uma área para melhor 
desenvolvimento. Elas expelem uma espécie de lodo aderente no qual elas se ade-
rem. 
 
2 
 
 Segundo Rabanal (1988), a história da piscicultura no mundo remonta aos anos 
1.000 antes de Cristo na China. Os primeiros sinais do cultivo de peixes foram encon-
trados em relatos gravados em ossos por líderes religiosos, que escreviam mensa-
gens com diversos intuitos, como predizer o futuro e documentar as melhores épocas 
de pesca. 
 
Com o crescente desenvolvimento econômico de muitos países, e a mudança 
na relação dos hábitos alimentares de sua população. O cultivo de peixes e frutos do 
mar, vem tendo um crescimento também muito expressivo. Com isso, muitos agricul-
tores têm migrado para a área da aquicultura, e devido ao pouco conhecimento do 
setor, acaba-se por terem grandes percas, não só econômicas, mas também ambien-
tais. 
 
O presente trabalho busca demonstrar as práticas utilizadas de forma correta e 
sustentável, utilizando-se das bactérias nitrificantes no processo de filtração e estabi-
lização dos tanques e aquários no cultivo de peixes. 
 
2. CULTIVO DE PEIXES EM AQUÁRIOS E LAGOS 
 
De acordo com Kallina (2011), um dos mais interessantes, pouco entendidos, 
aspectos de aquários e lagos bem-sucedidos, é a manutenção da filtragem biológica 
e seu cargo no ciclo do nitrogênio. Segundo a tradição, “Hobbystas” inexperientes 
tornam-se decepcionado quando suportam frequentes perda de seus animais aquáti-
cos depois de construir um viveiro, aquário ou lago. De acordo com o ramo das mate-
máticas aplicadas, 60% dos peixes vendidos para a instalação de um novo viveiro, 
aquário ou lago vão falecer nos primeiros 30 dias. E dois de cada três novos “Hobbys-
tas” deixam o hobby dentro de um ano. No fenômeno conhecido como “Síndrome do 
Novo Tanque”, esses peixes são intoxicados por elevados níveis de amônia (NH3) que 
é gerado pela mineralização bacterial de detritos de peixes, exagero de comida, e 
apodrecimento de tecidos animais e vegetais, juntamente com a amônia evacuada 
pelos peixes. As consequências de intoxicação por amônia nos peixes são bem des-
critas na literatura. Essas consequências inserem: 
• Prejuízos amplo a tecidos, exclusivamente das brânquias e dos rins; 
• Descontrole fisiológico; 
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• Desenvolvimento danificado, baixa resistência a doenças, e morte. 
 
Segundo Kallina (2011), a intoxicação por nitrito impede a sucção de oxigênio 
pelos glóbulos vermelhos do sangue. O que culmina no surgimento da doença conhe-
cida como doença do sangue marrom, ou Metheglobinemia, onde a hemoglobina nos 
glóbulos vermelhos é transformada em metheglobina. Esse mistério atinge mais os 
peixes de água doce do que os peixes de água salgada, porque a participação de íons 
de cloro (Cl-) na água salgada (que vem do cloreto de sódio – NaCl), parece impedir 
a quantidade de nitrito na corrente sanguínea. 
 
De acordo com Kallina (2011), o aquarísta de fato compreende a relevância de 
fazer com que fique estável o ciclo do nitrogênio de maneira rápida e com o mínimo 
de perturbação para os residentes do ambiente. A utilização de filtros tanto biológicos 
como artificiais é bem vista. Ao longo do tempo, os filtros progrediram de filtros-caixa 
de carvão, e lã de vidro para filtros sub-cascalho, portanto logo depois para filtros 
gotejantes, e nos tempos de hoje – filtros de leito fluidizado. Todos os progressos 
foram para aprimorar a produtividade da filtragem biológica e que em resultado apri-
mora a capacidade do ciclo do nitrogênio, onde as bactérias nitrificantes trabalham na 
degradação da amônia em nitrito. A disposição de tecnologias avançadas para filtra-
ção ampliou a relevância do entendimento da química aquática. 
 
 Segundo Kallina (2011), as bactérias nitrificantes têm longas gerações conve-
niente o baixo número de energia gerada em suas respostas de oxidação. Já que uma 
pequena quantidade de energia é gerada a partir dessas reações, elas progrediram 
para setornarem extraordinariamente competentes na transformação de amônia em 
nitrito. Pesquisas de amplo interesse científico apontam que Nitrossomonas são muito 
eficazes. Uma só célula dessa bactéria pode transformar amônia em um nível que é 
indispensável mais de um milhão de seres vivos que se alimentam de substância or-
gânica para completar essa transformação (oxidação). A grande parte da fabricação 
de energia dessas bactérias (80%) é designada via Ciclo de Calvin (síntese de glicose 
a partir de CO2) e a mínima parte restante (20%) para desenvolvimento e multiplica-
ção, o que faz com que sua reprodução seja demorada. 
 
4 
 
 De acordo com Kallina (2011), as bactérias nitrificantes se reproduzem por di-
visões binárias. Em situações perfeitas, Nitrossomonas podem duplicar a cada 7 horas 
e Nitrobacter a cada 13 horas. Sendo mais verdadeiro, elas podem se duplicar a cada 
15 – 20 horas. Este é um intervalo extraordinariamente comprido tendo em conta que 
bactérias heterotróficas podem se duplicar em um intervalo mínimo quanto 20 minu-
tos. No intervalo de tempo de uma só célula Nitrossomona duplicar em grupo, uma só 
bactéria Escherichia Coli haverá gerado um grupo com mais de 35 milhões de células. 
 
 Segundo Kallina (2011), as Nitrobacteraceae não são aptas de formar células 
que, são capazes de dá origem a um novo organismo. Elas possuem parede celular 
que é cercada por uma matriz lodosa e pegajosa. Em geral, as espécies têm contem-
porização curta e são exclusivamente suscetíveis ao pH, níveis ao oxigênio dissolvido, 
sal, temperatura e produtos proibidores. Desigual das bactérias heterotróficas, elas 
não resistem a nenhum método de “secagem” sem que aconteça a morte do orga-
nismo. Na água, elas conseguem resistir curtos intervalos de situações prejudiciais 
usando materiais guardado na célula. Quando esses materiais se acabam, a bactéria 
morre. 
 
3. BACTÉRIAS NITRIFICANTES EM TANQUES DE CULTIVO 
 
 Em um experimento realizado na Estação Marinha de Aquicultura - EMA/FURG, 
Rio Grande - RS/Brasil. Foram introduzidos substratos artificiais aos tanques para for-
mação de biofilme, uma espécie de matriz orgânica colonizada por microrganismos 
que se estabelecem sobre qualquer superfície submersa, este estudo visou testar a 
eficiência deste biofilme na manutenção da qualidade da agua em tanques de cultivo. 
 
 De acordo com Thompson et al. (2002), o biofilme está relacionado a diminuição 
da concentração de amônia e na absorção deste elemento pelas microalgas e cia-
nobactérias presentes no biofilme. Segundo Oliveira et al., (2006), o surgimento de 
compostos nitrogenados menos tóxicos como nitrito e nitrato nos tanques de cultivo 
após os máximos valores de amônia alcançados, indicaram que as bactérias nitrifi-
cantes presentes no biofilme e na água têm também um importante papel na manu-
tenção da qualidade da água. Como pouco se sabe sobre a estrutura da comunidade 
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de bactérias que compõem o biofilme, neste estudo foi empregado o método de bio-
logia molecular denominado "Fluorescent in situ Hybridization" (FISH) (Pernthaler et 
al., 2000), que permite enumerar e identificar grupos de bactérias provenientes de 
amostras do ambiente. 
 
 O artigo cita vários trabalhos realizados, dentre eles, Araya et al. (2002) obser-
vou a dominância do grupo β-proteobactéria no biofilme em um rio eutrofizado e Bies-
terfeld et al. (1998) em analise a filtros, observou relação entre a presença de bacté-
rias dos grupos α- e β-proteobactérias e redução considerável dos níveis de amônia 
em agua doce. 
 
 Segundo Oliveira et al. (2006), as bactérias nitrificantes fazem parte dos grupos 
α, β, e γ-proteobactéria e são responsáveis pela oxidação da amônia a nitrato via 
nitrito (nitrificação) e seguido pela desnitrificação, que reduz o nitrato a nitrogênio ga-
soso, processos que também reduzem o nível de amônia nos tanques de cultivo. As 
subclasses β, e γ-, da classe Proteobactéria, contém a maior parte das espécies de 
bactérias nitrificantes, isto é, aquelas responsáveis pela oxidação da amônia. Entre 
estas, se destacam os gêneros Nitrosomonas, Nitrosococcus e Nitrospira (Bothe et 
al., 2000). 
 
 Essas bactérias nitrificantes, são utilizadas em diversas aplicações de trata-
mento de agua, como em aquários, dejetos residenciais (esgoto) e em rios eutrofiza-
dos e em tanques de cultivo. Elas atuam na ciclagem de nutrientes nitrogenados, em 
especial na oxidação da amônia. As analises foram feitas em dois tanques de cultivo, 
nestes tanques os três grupos de bactérias nitrificantes analisados apresentaram um 
aumento em sua biomassa junto a diminuição dos níveis de amônia tanto na agua 
quanto no biofilme, o que sugere que elas absorveram a amônia e a transformaram 
em nitrito. 
 
 Burrell et al. (2001), encontrou maior eficiência na nitrificação em cultivos enri-
quecidos com bactérias do grupo β-proteobactéria e sugerem o inoculo de Nitrosomo-
nas (β-proteobactéria) em sistemas de cultivos aquáticos a fim de acelerar a remoção 
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de amônia da água. Com isso puderam concluir que, a maior parte das bactérias ni-
trificantes presentes em água de cultivo, esgotos e em locais onde há incremento de 
amônia são dos grupos β- e γ-proteobactérias. 
 
 Nas considerações finais, cita-se, segundo Oliveira et al. (2006) que os proces-
sos de nitrificação e desnitrificação têm grande importância na remoção de compostos 
nitrogenados em tanques de cultivo de larvicultura, representando uma remoção de 
até 39% da amônia presente na água dos tanques. Conclui-se também que, a con-
centração de compostos nitrogenados influenciou a composição da assembleia de 
bactérias no biofilme e na água, sendo que os grupos β- e γ-proteobactérias se rela-
cionaram com a variação da amônia, enquanto que bactérias do grupo α-proteobac-
téria estiveram relacionadas com a variação de nitrito nos tanques de larvicultura. 
 
4. PRÁTICAS DE MANEJO EM VIVEIROS DE AQUICULTURA 
 
 Segundo o informativo da Embrapa Meio Ambiente, Boas Práticas de Manejo 
(BPM) são recomendadas para reduzir eventuais impactos ambientais negativos que 
possam ser causados pelos sistemas de produção de peixes, camarões e outros or-
ganismos aquáticos. Essas BPM têm como finalidade indicar maneiras simples e efi-
cazes para melhorar o manejo dos viveiros de produção, de modo a assegurar uma 
produtividade eficiente e, ao mesmo tempo, prevenir impactos ambientais negativos 
resultantes da descarga de efluentes que contenham concentrações elevadas de ma-
téria orgânica, sólidos totais suspensos e, possivelmente, outros poluentes. 
 
 De acordo com Queiroz & Frighetto (2005), a maneira mais eficaz para o moni-
toramento dos efluentes da aquicultura é a utilização das Boas Práticas de Manejo – 
BPM’s. As BPMs poderão especificar o procedimento para certos aspectos operacio-
nais e a sua respectiva aplicação pelos aquicultores, possibilitando dessa maneira a 
eliminação dos efluentes sem danos ao meio ambiente. A correta aplicação das 
BPM’s, trará benefícios para as condições ambientais dos viveiros, onde o menor ín-
dice de ração consumida e de nutrientes, reduzindo a abundancia do fito plâncton, 
aumentando assim as concentrações de oxigênio dissolvido na coluna de agua, que 
ajuda as bactérias nitrificantes a fazer a oxidação da amônia reduzindo assim sua 
concentração, que é prejudicial a boa produção nos viveiros. 
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 Queiroz & Boeira (2007) cita que, a amônia é o principal produto da excreção 
dos organismos aquáticos, e é resultante do catabolismo das proteínas e que o equi-
líbrio da amônia na água dependedo pH, da temperatura e da salinidade. Essa amô-
nia excretada pelos organismos aquáticos é oxidada pelas bactérias quimioautotrófi-
cas que transformam o amônio (NH4+) em nitrito (NO2-) (nitrificação) e, em seguida 
em nitrato (NO3-) (desnitrificação). 
 
 Ainda segundo Queiroz & Boeira (2007), a oxidação da amônia a nitrito pelas 
bactérias do gênero Nitrosomonas é o primeiro passo da nitrificação, em seguida, o 
nitrito é oxidado a nitrato pelas bactérias do gênero Nitrobacter. Essas bactérias usam 
amônia (Nitrosomonas) e nitrito (Nitrobacter), como fontes de energia e dióxido de 
carbono (CO2) como fonte de carbono orgânico, utilizando a energia liberada no pro-
cesso de oxidação dos compostos que contêm nitrogênio orgânico para reduzir o car-
bono orgânico em dióxido de carbono. A nitrificação é o processo usado para reduzir 
a concentração de amônia, sendo muito utilizado nos viveiros de aquicultura, o que 
reduz a toxidade da agua nos mesmos. 
 
 Sem o devido controle a nitrificação pode ser prejudicial a qualidade da agua 
dos viveiros, já que utiliza grande quantidade de oxigênio durante a oxidação da amô-
nia, deixando a agua em caráter ácido, sendo necessário um rigoroso acompanha-
mento de todo o processo, que é demonstrado na Figura 1. 
 
Figura 1: Representação esquemática do ciclo do nitrogênio em um viveiro de Piscicultura. 
Fonte: Adaptado de Boyd & Tucker, 1998, por Queiroz & Boeiras (2007). 
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 O uso de rações de baixa qualidade somado a um manejo alimentar inadequado 
afeta diretamente a qualidade da água e aumenta a concentração de amônia nos vi-
veiros de aquicultura. A concentração de amônia é diretamente proporcional ao au-
mento da produção, a qual está diretamente relacionada ao aumento da densidade 
de peixes e camarões nos viveiros. 
 
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TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Livro de Microbiologia. 10ª Edição. Porto 
Alegre. 2012. 
 
	1. INTRODUÇÃO
	2. CULTIVO DE PEIXES EM AQUÁRIOS E LAGOS
	3. BACTÉRIAS NITRIFICANTES EM TANQUES DE CULTIVO
	4. PRÁTICAS DE MANEJO EM VIVEIROS DE AQUICULTURA
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS