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A propos de calcium en aquariophilie
marine
par
Jean-Jacques Eckert
Dans
cet aperçu nous allons essayer d'aborder l'ensemble des informations
concernant le calcium. Il ne s'agit que d'un exposé exhaustif et
objectif de faits laissant toute polémique à l'écart. Si des aquariophiles
marins désirent rehausser le débat qu'ils envoient leurs réflexions
à : jjeckert@evc.net. Nous
publierons au fur et à mesure leurs interventions.
Le
calcium constitue l'un des minéraux le plus important dans l'eau
de mer. La consommation de ce métal alcalin - symbole chimique Ca
- est très variable dans les différents aquariums, si bien qu'une
vérification et une correction régulière soient indispensables.
Trois méthodes ont été développées pour l'addition de calcium en
aquariophilie. Les trois méthodes fonctionnent mais ont leurs avantages
et leurs inconvénients pouvant être combinées au choix.
Rôle
du calcium
 Le calcium
remplit dans tout organisme les fonctions les plus diverses. Outre
le potassium, le sodium, le magnésium et les chlorures, le calcium
constitue l'un des ions-réactions universels des organismes animaux.
Le calcium contrôle les mouvements moléculaires des muscles striés
des vertébrés et est pour cette raison stocké dans le réticulum
sarcoplasmatique. Le calcium est égalemnt un important ion régulateur
dans les muscles lisses et au moins dans quelques muscles cardiaques
des evertébrates (non vertébrés). Même chez les amibes (unicellulaires)
le calcium régule les processus de mouvement, par le fait que les
structures soutenant les cellules sont construites ou décomposées.
Le sens du battement des cils, par exemple des paramécies, est influencé
par la concentration de calcium. Le calcium joue un rôle important
dans l'adaptation à la lumière aux yeux des invertébrés, régule
l'activité de l'enzyme ATPase, qui force le système énergétique
cellulaire général ATP à l'émission d'énergie et stimule ainsi presque
toutes les réactions biochimiques nécessitant de l'énergie. Chez
les cellules nerveuses le calcium peut déclencher la libération
des transmetteurs et ainsi maintenir le contact avec les autres
cellules. S'y ajoute le rôle le plus évident du calcium dans le
squelette, car il est un composant essentiel des os. Le calcium
est un ion indispensable du métabolisme animal. Le calcium est également
important chez les plantes dans l'activation de certains enzymes.
Cependant le rôle du calcium est moins exploré dans le règne végétal
que dans le règne 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 scléractiniaires nécessitent
du calcium pour leur squelette, mais aussi les coraux mous, les
mollusques, les échinodermes, les vers à tubes calcaires et nombre
d'autres animaux. Chez les coraux le calcium est intégré dans le
squelette sous la forme de carbonate de calcium et certes sous la
forme plus difficile à rendre soluble d'aragonite (une forme cristalline
fibreuse). La calcite plus facile à 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 élevée en magnésium.
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 basé sur la précipitation du calcium : s'il y a des ions
calcium et des ions bicarbonates (dureté carbonatée) dans une solution
et que le pH dérive vers l'alcalinité, une partie des bicarbonates
est transformée en carbonates. Les carbonates ne sont cependant
pas particulièrement solubles ; lors du dépassement de la solubilité
maximale une partie des carbonates doit disparaître de la solution
et se dépose avec le calcium comme carbonate de calcium (calcaire).
La vitesse de développement du squelette calcaire dépend d'un certain
nombre de facteurs. Les algues symbiotiques sont elles présentes
ou non ? Quelle est la puissance et la durée d'éclairage, quel est
le spectre de la lumière, quelle est la température, 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-éléments et de strontium ? La constitution générale
et l'état de stress des coraux jouent également un rôle important.
Besoins
en calcium d'un aquarium marin
Lors des premiers essais de maintenance en captivité d'organismes
marins, l'approvisionnement en calcium n'a pas joué de rôle perceptible.
Le plus souvent on ne maintenait que des poissons, occasionnellement
aussi quelques invertébrés robustes comme certaines anémones, qui
ne nécessitaient que peu de calcium. Les changements d'eau plutôt
sporadiques étaient suffisants, afin de compenser la faible consommation
de calcium.
Avec la mise en œuvre d'une technique de filtration et surtout d'une
technique d'éclairage et de brassage adéquate la consommation de
calcium s'est dramatiquement modifiée car il était possible de maintenir
dans l'aquarium des coraux mous et quelques robustes scléractiniaires.
Les coraux mous et les scléractiniaires de croissance lente nécessitaient
nettement plus de calcium que la première génération d'invertébrés.
Il fallait trouver un moyen d'ajouter du calcium complémentaire
dans l'aquarium, car les changements d'eau même avec l'eau dure
de conduite ne suffisaient plus. De nos jours de nombreux aquariophiles
marins maintiennent pour la plupart presque exclusivement que des
scléractiniaires dans leurs aquariums avec une énorme production
lumineuse et ainsi qu'une productivité importante à l'origine de
problèmes conséquents. Si dans de tels aquariums l'approvisionnement
en calcium fait défaut, la quantité de calcium peut tomber en l'espace
d'une journée de 400 mg/l à 300 mg/l, voire moins. En même temps
on utilise des bicarbonates (dureté carbonatée), ce qui fait que
ce paramètre doit également faire l'objet d'une régulation. Afin
de maintenir la quantité de calcium à une valeur régulière de 400
mg/l les aquariophiles sont dans l'obligation de recourir à l'une
ou à plusieurs des méthodes décrites ci-après pour ajouter du calcium.
L'incorporation de calcium et de carbonates dans le squelette calcaire
peut varier de pratiquement zéro à un maximum de 30 kg CaCO3 par
mètre carré, valeurs mesurées dans les écosystèmes naturels. Les
observations effectuées en aquarium font état d'environ 19 kg CaCO3
/m2 par an.
Méthodes
d'approvisionnement en calcium des aquariums marins
Il
existe trois méthodes couramment utilisées.
La
méthode du Kalkwasser
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plus ancienne méthode d'apporter du calcium dans l'eau d'un
aquarium est celle du Kalkwasser ou hydroxyde de calcium. A
cet effet on met une cuillère à soupe d'hydroxyde de calcium
et 10 litres d'eau douce de préférence osmosée dans un récipient
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 déposés sur le fond du récipient et le liquide
limpide qui surnage peut être utilisé pour l'aquarium marin.
Etant donné que le pH du Kalkwasser récemment préparé 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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Lors d'un contact oculaire il faut absolument rincer avec soin à
l'aide d'eau propre et consulter un médecin de suite. A cause du
pH élevé il faut également agir avec réflexion lors de l'addition
à l'aquarium : il vaut mieux additionner le Kalkwasser en goutte
à goutte dans le filtre ou dans une zone de brassage important.
Lors d'un ajout trop rapide, le pH de l'eau de l'aquarium augmente
trop.
Dans la plupart des aquariums il est possible de remplacer l'intégralité
de l'eau évaporée par du Kalkwasser. Uniquement dans le cas des
aquariums présentant d'entrée un pH élevé (au dessus de 8.4) la
méthode du Kalkwasser doit être manipulée avec précaution. La méthode
du Kalkwasser est particulièrement simple à utiliser lorsque l'eau
évaporée est remplacée par un système de compensation automatique.
L'eau de compensation peut dans ce cas être dérivée par un mélangeur
de Kalkwasser (réacteur à calcium). La méthode du Kalkwasser est
très facile à utiliser quelle que soit la taille de l'aquarium.
Un effet complémentaire du Kalkwasser est constitué par la précipitation
des phosphates. A l'endroit où le Kalkwasser pénètre sous la forme
de gouttes une partie du calcium peut se lier spontanément avec
les phosphates en raison du pH élevé. Dans les conditions normales
d'un aquarium la liaison n'est pas réversible et chute au sol comme
sédiment ou atterrit finalement dans la cartouche d'un filtre rapide
ou d'un filtre à sédiments. Dans les aquariums à scléractiniaires
extrêmement productifs il faut utiliser en complément du Kalkwasser
l'une des autres méthodes suivantes.
La
méthode du bicarbonate de calcium
Dans le cadre de cette méthode on ajoute à l'eau de mer du calcium
et des carbonates tampon sous forme de sels. Le sel de calcium le
plus utilisé est le chlorure de calcium. Avec cette méthode il est
mis en œuvre dans une juste proportion avec du bicarbonate de sodium,
de manière à ce que les deux composants soient à la disposition
des animaux pour la synthèse du calcium. Il faut remarquer que les
deux sels doivent être ajoutés séparément à l'eau ou qu'en ce qui
concerne les préparations industrielles il y ait un excellent mélange,
sinon il se forme à partir des deux sels spontanément du carbonate
de calcium non soluble. (Calcaire).
Afin qu'avec cette méthode il ne se produise pas de dérive graduelle
de l'équilibre ionique du sodium et des chlorures restant dans l'aquarium
(seuls le calcium et le carbonate sont utilisés !), il faut réaliser
régulièrement un changement d'eau suffisant. La plupart des aquariophiles
changent cependant régulièrement une part suffisamment importante
de l'eau, ce qui compense largement une telle dérive 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 à scléractiniaires avec une consommation importante
de calcium/carbonate jusqu'à 25 % par mois peuvent être nécessaires.
En raison des coûts relativement élevés des sels ou des solutions
cette méthode est conseillée pour les aquariums de volume réduit
avec une faible consommation. Veillez à ce que les sels utilisés
soient de bonne qualité. La qualité relativement moins chère dite
''technique'' ne doit pas être utilisée pour les bacs marins, même
si cela peut économiser quelques euros. Les préparations liquides
devraient au minimum donner une indication concernant la concentration,
indiquée en milligrammes de calcium par litre ou dureté par litre.
L'inscription ''pour tant de litres'' ne donne pas d'indication
concernant la véritable quantité présente dans la solution. Certains
aquariums consomment soit plus de calcium soit plus de dureté carbonatée.
En présence d'une telle constellation, l'addition séparée de calcium
et de carbonate (comme sel ou solution) s'avère avantageuse, car
il est possible de s'adapter à la consommation individuelle.
Il ne faut toutefois pas faire une confiance aveugle à votre test
calcium. Parfois il se produit des mesures erronées, qui simulent
une valeur de calcium plus élevée ou plus basse. Mesurez l'eau de
votre aquarium avec des tests de différents fabricants et comparez
les valeurs. Si vous mesurez une fois dans votre aquarium une quantité
de calcium trop faible tandis que vos coraux sont en parfaite forme
(croissance rapide, pointes de croissance bien pigmentées, polypes
ouverts) n'essayez pas complètement paniqués de réajuster rapidement
la valeur du calcium sur la valeur correcte, mais vérifiez d'abord
le résultat avec d'autres tests.
Méthode
du réacteur à calcaire
Un réacteur à calcaire est en principe un récipient clos qui est
rempli d'un matériau calcaire solide. Afin de dissoudre le calcaire
on introduit du gaz carbonique dans le récipient de manière à former
de l'acide carbonique et que le pH baisse à l'intérieur du réacteur.
Lentement le calcaire se solubilise en calcium et bicarbonate, exactement
dans la proportion nécessaire à la plupart des animaux marins synthétisant
du calcaire. Indépendamment de la production programmée un réacteur
à calcaire produit les deux composants dans une proportions constante,
qu'il est possible d'influencer légèrement par le choix du matériau
calcaire (sable de corail, granulat d'algues calcaires, débris de
coquillages, etc.).
L'inconvénient de cette méthode se situe dans l'eau de sortie acide,
qui est obligatoirement produite par l'addition du gaz carbonique.
Si le réacteur 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 modèles de réacteurs perfectionnés
réduisent l'apport de gaz carbonique dans l'aquarium à l'aide d'étapes
de neutralisation, qui sont installées en sortie de système. L'eau
s'écoule à travers de grandes colonnes remplies de calcaire très
soluble ou dans lesquelles des bulles d'air éliminent de l'eau le
gaz carbonique excédentaire. Pour ces modèles 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 augmentée par les étapes de neutralisation, une partie
du calcium et des carbonates solubilisés peuvent de nouveau être
précipités. C'est pourquoi une telle étape de neutralisation doit
être adaptée avec soin, si elle doit être reliée en complément.
En outre, il convient d'utiliser le bon matériau calcaire. Des débris
coralliens utilisés par nombre d'aquariophiles peuvent selon l'origine
libérer d'importantes quantités de phosphates. Mais même le meilleur
granulat corallien contient toujours des phosphates car lors de
la construction du squelette une partie du tissu corallien (contenant
des phosphates) est intégré, qui naturellement est de nouveau libérée
lors de la dissolution des débris coralliens.
Maintenance
du réacteur à calcaire
La performance d'un réacteur doit être vérifiée de temps à autre,
car pour certains modèles ou certains matériaux de remplissage la
performance initiale est très importante mais chute rapidement vers
des valeurs plus faibles. Afin de vérifier le réacteur il vous faut
toujours régler le même débit d'eau. La valeur du pH dans le réacteur
ou le nombre de bulles de CO2 doit rester constant. Prenez un échantillon
de l'eau de sortie et mesurez la quantité de calcium ou mieux la
dureté carbonatée. Si l'échantillon est trouble, laissez-le reposer
durant une heure environ et mesurez ensuite le liquide limpide qui
surnage.
Si vous désirez comparer la valeur avec d'autres réacteurs, il faut
multiplier le degré de dureté mesuré ou la concentration en calcium
par la quantité d'eau débitée (° KH x litres par heure ou par jour).
Ainsi vous obtenez la valeur de la dureté/litre par heure ou jour.
Si la valeur mesurée de l'eau de sortie est de 30 ° KH et le débit
de l'eau d'un litre par heure, la valeur de la dureté/litre par
heure est de 30 ou la valeur journalière de 720. La valeur de la
dureté ou la concentration de calcium, que vous mesurez dans l'eau
de sortie n'a aucune valeur pour une comparaison avec d'autres réacteurs.
Soyez toujours conscients qu'un réacteur à calcaire mal utilisé
peut occasionner de sérieux dégâts dans un aquarium, jusqu'à la
perte totale des animaux. C'est pourquoi il est préférable de se
sécuriser par l'emploi d'une appareil de contrôle du pH, dont la
sonde de mesure se situe dans l'aquarium. Le contrôleur du pH doit
être réglé à 7.9. Dès que la valeur du pH dans l'aquarium chute
en dessous de cette valeur, la diffusion de CO2 dans le réacteur
doit être arrêtée. Un contrôle régulier du calcium et de la dureté
carbonatée est indispensable. Il existe des modèles de réacteur
à calcaire si efficaces que leur fonctionnement doit être limité
à quelques heures par jour. Il faut absolument éviter dans les aquariums
marins des quantités de calcium supérieures à 500 mg/l et une dureté
carbonatée supérieure à 15 ° KH.
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