Algues visqueuses : les acteurs de leur formation

Texte: Heinrich H. Barchet *

Quel aquariophile ne les connait pas, ces "tapis" rouge-brun qui recouvrent tout en très peu de temps pouvant tout étouffer, ou le voile quise forme à la surface de l'eau lorsque le brassage est inssufisant ?
Dans ce cas l'aquariophile parle généralement d'algues visqueuses, bien qu'en ce qui concerne les causes il peut s'agir d'organismes très divers.

Les algues visqueuses ne constituent pas un groupe uniforme d'organismes, car parmi leurs causes font partie dasn l'aquarium aussi bien les diatomées (algues silicieuses) que les cyanobactéries. Comme autres acteurs apparaissent dans la mer les dinoflagellés appelés "fleurs de mer" qui apparemment ne jouent pas de rôle important dans les aquariums.

Une apparition massive d'algues et de cyanobactéries est le plus souvent restreinte par la limitation d'une substance nutritive nécessaire. Leur utilisation bloque la croissance, suivie du décès. Hélas la mort des algues a de nouveau pour effet une libération de substances nutritives et le cercle diabolique recommence.

A cause de la croissance d'algues, les vitres des aquariums sont toujours légéèrement brunes. En observant cet Aufwuchs au microscope, on découvre le monde merveilleux des diatomées et des dinoflagellés. Sur l'image, agrandie 400 x, on peut voir quelques Licmophora sp. triangulaires et deux autres diatomées.

Cependant nous souhaiterions restreindre ce processus de croissance etd e mort à la période de démarrage de l'aquarium et ne pas le voir surgir dans des bacs anciens, rôdés. C'est la raison pour laquelle il me semble sensé, d'éviter une formation non contrôlée d'algues visqueuses par une limitation définie des substances nutritives comme l'azote, les phosphates, le carbone et les silicates, au lieu de les combattre. C'est pourquoi je ne vais pas dans cet article évoquer les possibilités d'éradication de cette plaie par les poissons, les escargots ou les antibiotiques.

D'abord il y a lieu de présenter certains provocateurs liés au fléau des algues visqueuses.

Diatomées
Les diatomées, dont environ 6000 espèces sont connues de nos jours, sont les représentants du règne végétal (Embranchement Heterokontophyta ; Classe : Bacillariophyceae ; Fossa & Nilsen, 1992)
Les diatomées croissent rapidement, leur puissante carapace siliceuse les protège certes des prédateurs néanmoins elles sont capables de croquer certains copépodes et autres krills. Il existe parmi les diatomées certaines espèces qui sécrètent du poison (par exemple / Pseudonitzche pungens)
Le sicilium (Symbole chimique : Si) est un élément essentiel pour les algues siliceuses ainsi que pour certains protozoaires (comme les silicoflagellés) et éponges. La teneur en silicium est très variable dans diverses espèces d'algues silicieuses. Dans l'eau il y a également du silicium sous forme d'acide silicique non dissocié (Si(OH)₄) et d'acide silicique simplement dissocié (H⁺ + SiO(OH)^-₃, dont dépend la relation pH (Del Amo, 1999)
Les diatomées prennent de préférence l'anion SiO(OH)^-₃ comme source de silicium.

Dans l'eau de mer la concentration en silicium se chiffre de 0,02 à 4 mg/l. Des rapports élevés Si :N et Si :P ont une sélectivité en faveur de la croissance d'algues siliceuses. S'il se produit une dérive de Si vers P, suit obligatoirement une dérive des algues siliceuses vers les flagellés (Egge & Aksnes, 1992)

Les diatomées dans l'aquarium
Les algues siliceuses apparaissent presque toujours dans des aquariums récemment installés ou après un changement d'eau important. Si dans un bac il n'y a pas de Si disponible, ceci a pour signification, même en présence d'autres substances nutritives en quantités suffisantes, pas de croissance d'algues siliceuses.

L'apport de Si dans l'aquarium se produit par l'intermédiaire de l'eau de conduite et de mélanges de sel marin contenant du Si. Une élimination complète d'acide silicique de l'eau de sortie avec une valeur de pH neutre n'est pas possible avec un échangeur d'ions à lit mélangé ou d'une installation d'osmose inverse, car plus de 90% de l'acide silicique existe sous la forme non ionisée et ne peut pour cette raison être effctivement lié à un échangeur d'ions. En outre cette forme est capable de traverser partiellement la membrane de l'osmoseur, étant donné que l'acide silicique non ionisé n'est pas entouré d'une enveloppe étanche d'hydrates (Bingmann, 2000). Entre temps il est facile de la retirer de l'eau par liaison avec le matériau absorbant "Silicarbon" (Fa Aqua Connect).
Si d'un autre côté, il n'y a pas suffisemment de silicium dans l'aquarium, sa concentration peut être augmentée par addition de métasilicate de sodium (Na₂SiO₃ x 9 H₂O) à l'eau de sortie.

La teneur en acide silicique de l'eau peut être déterminée avec le test Merck Aquaplant silicium 14410. Les indications de concentration sont données comme SiO₂.

.En observant des algues visqueuses au microscope, on peut reconnaitre de fin cordons d'algues, maintenus ensemble par une couche de mucus.

Cyanobactéries (Algues bleues)
De nombreux aquariopjhiles ont fait l'expérience selon laquelle durant la phase de démarrage de l'aquarium les algues siliceuses soient suivies par les cyanobactéries. Les cyanobactéries (= algues bleues) font partie de l'embranchement Cyanophyta. Ce n'est qu'en 1978 que le scientifique canadien Roger Stanier a introduit la notion de cyanobactéries. Mondialement plus de 2000 espèces sont connues, existant dans tous les biotopes du globe (terrestres, d'eau douce et marins) Elles se reproduisent par une simple division cellulaire. Les fossiles les plus anciens connus actuellement sont représentés par les cyanobactéries. Ainsi on les a trouvées dans des pierres africaines comme fossiles datant du Protéozoïque (période allant de - 2,5 milliards à environ 540 millions d'années)

Les cyanobactéries dans l'aquarium. La forme du haut apparaît presque toujours lors de la phase de démarrage d'un aquarium, disparaît rapidement de nouveau.Les masses d'algues muqueuses sont pleines de bulles d'oxygène. L'oxygène provient des algues. Bas : De telles algues visqueuses rouges appelées "fléau rouge", peuvent faire une apparition subite. Elles sont très difficiles à éliminer de l'aquarium..

Les cyanobactéries possèdent le même appareil photosynthétique que les plantes. Elles contiennet de la Chlorophylle A et les mêmes substances colorantes d'accompagnement (phycobilline et carotène) comme elles existent chez les plantes supérieures, les qlgues et les micro-organismes. Ainsi elles peuvent s'adapter à n'importe quel type d'éclairage et surpassent les algues en ce qui concerne le rendement photosynthétique et la capacité d'adaptation à diverses conditions de lumière.

Quelques cyanobactéries possèdent la capacité d'utiliser pour leur croissance l'azote dissous dans l'eau (N₂) à la place des liaisons azotées dissoutes dans l'eau en quantité limitée. En outres elles ont besoin de phosphates, qui régularise la capacité de fixationde l'azote. La transformation de N₂ en ions ammonium NH⁺₄ se produit dans des cellules spécialisées, appelées hétérocystes.
Des eaux agitées réduisent fortement leur taux de reproduction, car les cyanobactéries ne peuvent pas fixer efficacement l'azote dans une eau agitée. En outre elles sont dans l'obligation de cropitre en colonies car la structure en colonie est importante pour protéger le processus biochimique de fixation de l'azote face à l'oxugène. Une importante enzyme clé pour ce processus est la nitrogénase, qui est extrèmement sensible à l'oxygène. Ainsi certains organismes fixateurs de l'azote sont anaérobes stricts. 50% de l'azote nouvellement formé dans la mer a son origine dans la fixation de l'azote des cyanobactéries. A ce propos les Trichodesmium spp. sont les plus importants fixateurs d'azote dans la mer (présents partout à la fois).

Symbiose
Souvent les cyanobactéries forment des symbioses avec d'autres plantes. Plusieurs genres de cyanobactéries vivent avec des champignons. Ainsi que les recherches d'Unson et Al., 1994 l'ont montré, on peut en déduire que les cyanobactéries symbiotiques participent à la production de substances secondaires des invertébrés marins. Jusqu'à présent nous n'avons pas réussi à isoler et à cultiver des cyanobactéries symbiotiques à partir d'invertébrés marins.

Certaines diatomées marines peuvent vivre en symbiose de manière facultative avec des cyanobactéries filamenteuses. Là aussi le symbiote est intégré dans le plasma de la cellule hôte. Hélas, je n'ai pas trouvé d'indice dans la littérature à propos de l'existence de telles communautés de vies dans les aquariums marins et si elles y jouent un rôle.

Les cyanobactéries produisent leur nourriture elles-mêmes
Les cyanobactéries participent à l'auto-épuration des mers. Elles décomposent des substances extrêmement toxiques comme l'hydrogène sulfuré ou de nombreuses liaisons pétrolifères et apportent au biotope l'indispensable oxygène. Les cyanobactéries sont également très importantes dans les champs de riz tropicaux et subtropicaux où elles contribuent à la disponibilité de l'azote. Dans le champs de riz on cultive des fougères aquatiques du genre Azolla qui vivent symbiotiquement avec des cyanobactéries fixatrices de l'azote. Les fougères sécrètent l'ammonium excédentaire, augmentant ainsi la teneur en azote de l'eau et du sol et produisant une augmentation de rendement de la récolte de riz. D'intéressante manière les nitrates inhibent la fixation de N₂ chez les bactéries bulbeuses à partir de concentration de 3 à 10 µmol. Je n'ai pas pu déterminer si la liaison azotée est également inhibée chez les cyanobactéries par des valeurs en nitrates correspondantes. je serais reconnaissant pour des informations correspondantes.

Fleurs de mers
Les phénomènes d'explosion d'algues, qui peuvent s'étendre dans les mers tropicales sur une longueur de 10 à 100 kilomètres, peuvent apparaître dans la nature en l'espace de quelques jours puis de nouveau disparaître (Richardson, 1997 ; Carpentier & Montoya, 1999) parmi les cyanobactéries seules les espèces des genres Aphanizomenon, Nodularia, Richelia et Trichodesmium erythraeum est la cause de la coloration rouge de la Mer Rouge (Capone & Subrama-Niam, 1988 ; Capone & Zehr, 1997)
Trichodesmium, des dinoflagellés précis, Cochlodinum et des diatomées formant des chaînes apparaissent dans les fleurs des mers comme monoculture tandis que d'autres dinoflagellés peuvent être associés avec des cultures de diatomées melangées. Entre temps la preuve a pu être apportée que Trichodesmium stimule la croissance de Gymmodinium (Magniem, 2000) Ce faisant Gymmodinium utilise l'azote libéré par Trichodesmium erythraeum.

Cette algue bleue, qui ressemble beaucoup à une espèce d'Oscillatoria, a été trouvée sur le tronc d'un corail mou Sarcophyron. Elle s'y est développée sous la forme bleu foncé, filamenteuse (agrandissement 800 x)

Formation des toxines
Quelques espèces de cyanobactéries comme Microcystis anabaena et Aphanizomenon flosaquae sont toxiques (Carmichael & Mahmood, 1990) Elles sont par exemple responsables de l'apparition d'empoisonnements massifs chez les oiseaux aquatiques ets les poissons. En ce qui concerne les poisons les plus puissants pour l'homme et l'animal, il s'agit de poisons agissant sur les nerfs et le foie.

Apparition en aquarium
En plus des cyanobactéries appraissant sous forme de tapis lors de mauvaises conditions environnementales sur la décoration et le sol, certaines espèces croissent comme parasites dans le squelette calcaire des madrépores (par exemple Phormidium corallyticum comme cause de la maladie de la bande noire ; Fossa & Nilsen, 1992 ; brockmann, 2000) ou vivent en symbiose avec les éponges.

Spirulina
Pour terminer ce paragraphe, j'aimerais encore présenter un représentant des cyanobactéries que la plupart des aquariophiles marins connaissent : Spirulina. Spirulina ne vit ni dans la mer ni dans l'eau douce. Elle est plutôt localisée dans les lacs salés fortement alcalins d'Europe centrale et d'Afrique orientale. Spirulina ne produit pas de toxines elle-même. Cependant des contaminations avec des cyanobactéries productrices de toxines sont concevables, qui toutefois peuvent être empêchées par des conditions de culture correspondantes. Les conditions optimales pour la croissance de Spirulina sont : pH : 10,2 à 11,3 ; température : 35 à 37 °C (avec une température de l'eau de 20 ° C la croissance s'arrête) ; densité de l'eau à 20 °C : concentration en sel entre 20 et 70 g/l, la tolérance allant de 1 à 270 g/l. Une miltiplication de Spirulina ne se produit pas en aquarium.
Spirulina a déjà servi pour l'alimentation humaine il y a plusieurs siècles, durant la période aztèque. De nos jours elle remplit encore cette mission au Tchad, Afrique centrale. Ces cyanobactéries constituent aussi la nourriture principale des flamands de Lesser en Afrique orientale. En aquariophilie marine Spirulina représente une nourriture d'appoint prisée par de nombreux poissons. Des différentes espèces de Spirulina seules quelques-unes sont utilisées commercialement, entre autres Spirulina maxima et Spirulina platensis. Elles possèdent une importante quantité de vitamines (par exemple B₁₂), du fer organique chélaté et des protéines. La Spirulina sous forme de produit séché ne doit pas présenter de couleur bleuâtre. Cette coloration signale un séchage incorrect et donc une destruction de la chlorophylle.

Haut : ici Derbesia pousse sur un sol sablonneux dans une petite lagune près de l'Île Kuredu, Maldives Bas : bryopsis sur une pierre vivante dans l'aquarium. Les thalles pennés sont typiques de cette algue filamenteuse.

Dinoflagellés
Les dinoflagellés flottant fon partie dans l'aquarium des ennemis des diatomées et des cyanobactéries. Dans l'aquarium on trouve Gamberdiscus toxicus (Delbeek & Sprung, 1994), qui produit différentes toxines comme la caritoxine et la maitotoxine et qui peut être responsable dans la mer de la "marée rouge". Font également partie de ce groupe les parasites piscicoles comme Amyloodinium ocellatum et Cryptocaryon irritans, qui sont connus de tout amateur de poissons.

Algues
Les algues ont des rapports plus importants C : P que les bactéries. Contrairement aux bactéries les plus grandes algues peuvent stocker les liaisons phosphatées et azotées pour environ trois divisions cellulaires. Elles sont ainsi indépendantes durant plusieurs générations d'un approvisionnement actuel des substances nutritives. Ceci explique pourquoi les algues filamenteuses réagissent si péniblement à une réduction des concentrations en substances nutritives? se traînant dans le temps.

Substances nutritives
la croissance de phytoplancton est limitée dans l'aquarium et dans la mer par les substances nutritives. Afin de comprendre cette notion, il faut savoir que les algues nécessitent des substances nutritives en proportions relativement fixes pour la croissance t la multiplication. Ceci signifie qu'elles ont plus besoin d'une substance et moins d'une autre (Gotham & Rhee, 1981)
dans les plantes il existe un rapport molaire entre l'azote et le phosphore (cette proportion est appelée ratio de Redfield) de 15 : 1, le phosphore constitue la substance nutritive limitante, ce qui signifie que les algues peuvent s'approvisionner avec autant d'azote qu'elles ont besoin. Par rapport à l'azote, le phosphore disponible en moindre quantité sera utilisé avant l'azote et constitue ainsi le facteur limitant.
Pour le phytoplancton marin le ratio de Redfield C : N : P est de 106 : 16 : 1 (avec C = carbone, N = Azote, P = phosphore ; Redfield , 1963) Des variations de ce proportions de substances nutritives les unes par rapport aux autres ménent entre autre à des dérives dans la composition des espèces du phytoplancton et ont une influence sur l'issue de la concurrence interspécifique. Autrement dit, le ratio de Redfield détermine quelle espèce domine en fonction des proportions de substances nutritives.

Résumé
Etant donné que les sources d'algues visqueuses peuvent s'adapter à différentes couleurs de lumière, elles surpassent les algues supérieures en ce qui concerne la photosynthèse. C'est la raison pour laquelle lors de l'apparition d'algues visqueuses il faut en priorité vérifier l'état du système d'éclairage (par le vieillissement de la source lumineuse dérive limitée du spectre ou une part générale trop élevée de jaune/vert ; Hüster, 1985 ; Wilkens, 1985)
D'autres part la formation d'un voile superficiel doit être évitée par un puissant brassage. Ceci empêche également la formation de gradients de concentrations de substances nutritives telle que la fixation de N₂ par les cyanobactéries. Un brassage puissant de l'eau ssemble en général limiter une multiplication massive des cyanobactéries fixatrices de N₂.
Par une délimitation définie des substances nutritives doit être maintenue une croissance concurrentielle en micro-vie dans l'aquarium. Les diatomées en font partie, qui dans une taille de population visible doivent être tolérées comme adversaires (concurrents alimentaires) aux cyanobactéries et flagellés dans l'aquarium. Leur taux de multiplication peut être contrôlé sans problème par l'intermédiaire de la concentration en Si. les diatomées peuvent être maintenues sous contrôle au moyen d'organismes herbivores et d'un aimant pour nettoyer les vitres. Les diatomées consomment de l'azote (nitrates), des phosphates et d'autres substances nutritives et constituent ainsi elles-mêmes une nourriture idéale pour de nombreux organismes marins dans nos aquariums (Bingman, 2000 ; Fossa & Nilsen, 2001)

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Avec l'aimable autorisation de M; Heinrich Barchet et du Birgit Schmettkamp Verlag. Adaptation J.J. Eckert
Les textes et photos restent la propriété des auteurs.