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Aquariums, bassins de jardins et piscines biologiques sont étroitement liés.
La filtration dite biologique relie ces trois éléments. Plus encore,chronologiquement chacun des 3 éléments du titre permet à l'autre
d'exister et de prétendre à son statut écologique.
Au départ, il y a l'aquarium, puis le bassin, tout au moins le bassin de jardin tel que nous le connaissons de nos jours. Ces deux entités s'inspirent de l'étude et l'observation de la nature et son comportement évolutif. La compréhension et la connaissance des interréactions physiques, chimiques et biologiques emmènent les passionnés vers une maîtrise du jeu.
Un jeu ! Oui ; celui du billard français. Celui où les rebonds sur la bande, et le travail direct sur la boule s'enchaînent pour toucher l'objectif. Ici, il s'agit de tendre vers l'équilibre, le grand équilibre.
De ces deux grandes initiations, l'aquariologie et le jardinage aquatique,
naît une application très tendance : celle de la piscine écologique dite piscine à filtration biologique.
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De l'aquariophilie à l'aquariologie...
Si jusque vers le 3ème quart du XXème siècle on cherche à améliorer
la qualité de l'eau des aquariums par l'identification des meilleurs
critères de filtrations, on s'est ainsi rapproché des mécanismes naturels
en utilisant les interréactions biochimiques en particulier. Comprendre
le " cycle de l'azote " dans son intégralité, mais surtout le reproduire
étape par étape en vase clos permet aux aquariologues de cette fin
de siècle de maîtriser cette équation par des process de filtration
de plus en plus élaborés, bien que simples à mettre en place.
La filtration mécanique supplée aux réactions biochimiques naturelles.
Le mouvement forcé de l'eau apporte l'oxygénation nécessaire et l'équilibre
neutre à tendance acide d'un pH ( potentiel Hydrogène ) contrôleur
de son état et dépendant du rapport avec le dioxyde de carbone ( CO2 ) et la dureté carbonatée ( THCA ), sans oublier l'influence du cycle
nychtéméral ( variations entre le jour et la nuit dues aux plantes ), entre autres ... L'acide carbonique ( ou anhydride carbonique )
allié au phénomène d'une dureté totale ( TH ) légèrement marquée par
des sels minéraux dissous, permet aux végétaux de trouver les éléments
des facteurs indispensables à leur métabolisme.
Ensuite, le fameux " Cycle de l'azote " résulte du rôle des bactéries
et indirectement des plantes. Celles-ci utilisent les nitrates et
les phosphates comme " éléments nutritifs " après que les bactéries
oxyphiles autotrophes aient agit directement sur la dégradation oxydative
des déchets protéiniques ( protides = enzymes + aminoacides & acides
nucléiques ) en passant par les étapes suivantes :
- Désamination = formation du couple ammoniaque : ammonium ( NH4 ) & ammoniac ( NH3 )
- Nitritation = nitrites ( NO2 ) et enfin
- Nitratation = nitrates ( NO3 ) - nitrites puis nitrates formant la nitrification.
Les bactéries hétérotrophes des zones en anaérobiose uitlisent, elles,
l'oxygène des nitrates pour respirer, et finissent le cycle en laissant
se dégager l'azote moléculaire gazeux ( 2N2 ), tout d'abord sous forme
de protoxyde d'azote puis d'oxyde nitreux ( N2O ).
Une chaîne naturelle que l'on observe dans les lacs, les rivières et la mer.
Ces expériences entraînent des applications similaires dans les bassins de jardins.
Les bassins des Temples sumériens, ceux des Jardins suspendus de Babylone,
les bassins assyriens et plus récemment des égyptiens, 1 millénaire avant notre ère, pourraient bien être l'origine historique de ce qui devient plus tard les bassins de jardins, les étangs de carpes koï à la japonaise, les oasis arabo-musulmans des souverains nassids et leurs plans d'eau aux formes géométriques parfaites et ruisseaux rectilignes taillés dans la pierre, la mégapole d'Angkor au Cambodge au IXème siècle pour finir, ou plutôt continuer, par les jardins à la française de André Le Nôtre ; Versailles et ses jeux d'eau, Chantilly et ses
fontaines, son Canal sans fin et sa Grande Cascade, alimentés tous deux par la Machine de Marly, etc, etc ...
* Ainsi donc, les moyens techniques mis en oeuvre dans les aquariums puis dans les bassins de jardins s'associent aux végétaux, alliés du passionné, pour obtenir une eau débarrassée des impuretés en suspension ainsi que des déchets en dissolution.
* Ainsi donc, c'est par le rôle des plantes qu'est mise en évidence cette réaction en chaîne que l'on nomme équilibre biologique.
Se distinguent alors 3 facteurs prépondérants à la croissance des végétaux :
la température, la lumière, les aliments et les nutriments et disons
... l'engrais !
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1/- La température égale à tous les niveaux évite des couches isothermes
dans l'eau et le substrat.
Des strates de températures différentes témoignent d'abord d'un manque
de mouvement de l'eau - manque de circulation autour des feuilles,
mais également autour des racines. Cette stagnation étagée favorise
la putréfaction au sol, un pH instable à tendance acidifiante, la
formation de gaz tels que hydrogène sulfuré, méthane, etc ... qui
remontent à la surface. Le tout entraîne des équations chimiques où
l'oxygène diminue, le gaz carbonique ( produit par la respiration
des poissons et des plantes, ainsi que par la décomposition bactérienne
des déchets organiques ) augmente et compose avec le pH et la dureté
carbonatée un trio infernal dont un exemple des conséquences est le
précipité de carbonate ( décalcification biogène ) visible sous forme
de dépôt sur les feuilles, asphyxiant leur système d'échanges avec l'eau.
C'est dire l'importance de l'oxygène dans l'eau. Il représente 35 % du volume des gaz dissous et dépend directement de la température,
de la salinité et de la pression atmosphérique.
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2/- La lumière est l'élément clé de la photosynthèse ...
le jour, bien sûr ! Elle est l'énergie nécessaire à l'activité du métabolisme
des végétaux. Cette photosynthèse effectuée essentiellement par les
feuilles des plantes agit directement sur le pH le jour par son action,
la nuit par son absence. Le cycle nichtéméral de la fonction chlorophilienne
des plantes se traduit ainsi :
La nuit : le CO2 augmente, et O2 diminue ...
... le pH devient plus acide ( < 7 )
Le jour : le CO2 diminue, et O2 augmente ...
... le pH devient plus basique ( > 7 )
C'est pour cette raison que les mesures doivent être réalisées 2 fois
par jour et qu'il faut tenir compte de cette évolution naturelle.
Le pH est plus acide le matin que le soir.
* Ainsi donc, l'assimilation permet aux végétaux d'utiliser le CO2
pour produire des substances organiques sous forme d'hydrate de carbone
et de dégager de l'O2. Inversement, la dissimilation est caractérisée
par les molécules d'O2 captées, le CO2 restitué la nuit. La respiration
à proprement parler des végétaux a une influence relativement faible.
En résumé : énergie ( lumière ) + CO2 = croissance
Sans nourriture, pas de vie !
Alors si l'hydrate de carbone résulte de l'équation du CO2 et des
sels minéraux par l'action de la lumière sous forme de photosynthèse,
il convient d'y ajouter les nutriments.
Ceux-ci absorbés le plus souvent par les racines, sont constitués
des substances minérales liées à l'action des bactéries.
Les combinés azotés ( NO3 ), les phosphates s'associent aux macroéléments,
les oxydes de fer et de potassium, ainsi qu'aux oligoéléments, calcium,
magnésium etc ... en faibles pourcentages.
La boucle est bouclée !
Le cycle est une spirale éternelle. Eternelle, mais fragile ! Modifier
un facteur et le temps de réactivité aura des conséquences sur la chaîne.
On voit à l'oeil nu ses effets sur la "qualité" de l'eau. Les algues
bleues, rouges, brunes ou vertes témoignent de l'un des déséquilibres
physiques ou chimiques.
Trop de lumière, trop de chaleur, trop de nutriments, un pH fluctuant,
pas assez d'oxygénation entraînent une croissance parallèle de ces
végétaux primitifs avec par exemple de l'eau verte due aux algues
microscopiques en suspension dans l'eau en forte densité.
La conclusion est induite ; cet équilibre dépend de la stabilité des paramètres évoqués et de la capacité aux végétaux supérieurs ( plantes à fleurs ou sans ) de consommer les déchets azotés et d'utiliser le CO2 en créant une concurrence géographique et alimentaire vis à vis des algues.
C'est cette propension de croissance exclusive ciblée et favorisée par le choix, la qualité et la quantité des plantes qui aboutit au résultat escompté.
Cette observation est journalière aux bords de nos étangs soit dans un sens soit dans l'autre.
D'une eau claire à une eau cristalline, ça coule de source !
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Piscines naturelles ou Piscines filtrées biologiquement ...
Ce début de XXIème siècle se voulant réactionnaire face aux besoins d'une écologie sincère, efficace et pressante, réclame des solutions à tout. La filtration de la piscine n'échappe pas à cette quête naturelle.
En schématisant, on peut dire qu'allier une piscine et un bassin de jardin revient à gérer un aquarium et son filtre biologique. Si le filtre de l'aquarium, interne ou externe, apporte les solutions physiques, chimiques et biologiques au traitement de l'eau, il est comparable à celui d'un bassin planté accolé à une piscine. La parallèle est flagrant. Et si les poissons peuvent vivre dans l'eau d'un aquarium
filtré, pourquoi nous ne pourrions pas seulement nous y baigner ?
Et plus encore ...
Comment s'y prendre ?
Le facteur essentiel reste la surface d'eau. Elle offre une superficie plantée importante et un mouvement régulier de l'eau au contact de l'air ( pour une oxygénation maximale ) et des végétaux ( pour une " épuration " lente et renouvelée). Tout se joint aux besoins : ruisseau, cascade, jet, lagunage, alternance de hauteurs d'eau différentes, pour finir dans la piscine et cumuler leurs propres rôles. Le débit, lui aussi est important. Sa régulation est un des facteurs qui assure le travail chimique des végétaux.
... Il ne reste plus qu'à jardiner périodiquement !
... par l'étude des animaux aquatiques. Léonard Baldner analyse méthodiquement
les poissons au XVIIème siècle.
La relation avec la pollution, l'endiguement,
l'absence d'herbier, le manque d'oxygène dissous ( phénomène d'eutrophisation ) et les modifications de l'environnement sont mis en évidence.
- Jeanne Villepreux-Power invente la " cage à la Power " vers 1830,
cage immergée en mer pour l'étude des animaux en Méditerranée; bien après les Sumériens, les Romains, les egyptiens, les Chinois et leur vase aquarium.
Puis de 1832 à 1842, ses premiers aquariums en verre lui permettent l'observation hors du milieu naturel.
Celle-ci écrit déjà la réalité d'un élevage d'écrevisses et autres
poissons dans des grandes cages en bois fixées dans les rivières de Sicile. L'aquaculture pointe à l'horizon de cette démarche.
1835, Charles Darwin comprend l'interaction entre la géologie et les
coraux. Une démonstration qui impliquera l'évolution des espèces vivantes
par rapport aux biotopes, et l'isolement d'une espèce lui apparaîtra
un facteur d'adaptation. De là à chercher les paramètres influants,
il n'y a plus qu'un pas. En 1859, il publie : " L'origine des espèces ".
Entre 1850 et 1860, le zoologiste anglais Richard Owen rend hommage
à Jeanne Villepreux-Power, et utilise ce moyen de travail couramment.
Précurseurs, tous deux contribuent au perfectionnement de l'aquariologie.
Dès le 1er nivôse An XII, après la fermeture des Écoles Centrales,
le Lycée du Musée de l'Histoire Naturelle de Nancy présente des collections
animalières. Rémi Willemet en est le conservateur en 1798 jusqu'à
sa mort en 1807. Ce n'est qu'en 1853 que Philippe Henry Grosse ouvre un Aquarium public au Zoo de Londres.
En 1967, à Nancy toujours, le rôle d'un " Aquarium " est de remplacer les collections du rez-de-chaussée par une exposition d'animaux vivants - 2ème après le Musée des Colonies à Paris ouvert dès 1931, héritage de l'Exposition Universelle coloniale.
1967 - son rôle se cantonne à l'exposition tropicale de poissons et d'invertébrés.
1971 - ses actions s'articulent de l'aquaculture continentale à la
recherche fondamentale et appliquée sur la biodétection de pollutions
par des poissons électriques en 1986.
1976 - commencent la formation d'ingénieurs technologues et les sessions
aquariophiles suivies de publications de revues et de manuels d'aquariologie.
- Le Docteur Denis Terver s'implique directement dans diverses analyses
concernant les process de traitements des eaux.
* en 1971 : élaboration de la filtration mécanique et biologique sur
mousse polyether - après décantation verticale.
* en 1976 : avantages d'un renouvellement partiel et permanent de l'eau.
purification par rayonnement ultra-violet germicide ( UVc )
* en 1985 : mise en place d'une filtration basée sur l'absorption
des nitrates d'un aquarium marin par la Caulerpa taxifolia.
* en 1989 : le concentrateur d'oxygène démontre l'intérêt d'une dissolution
maximale de l'oxygène dans l'eau.
L'aquaculture joue son rôle dans l'évolution de l'interprétation des
phénomènes naturels, ses contraintes et la construction d'outils productifs
à l'échelle professionnelle. Des filières telle que celle de l'Aquaculture
Continentale de Lorraine ( FLAC ) contribuent à l'essor des techniques
de maîtrise pour des objectifs de qualité d'eau de grande envergure.
... permet à Nicolas Brown ( directeur exécutif de l'Aquarium National
de Baltimore ) de témoigner de l'expérience des grands Aquariums américains
et d'insister sur l'aspect pédagogique de leur rôle, ainsi que sur
leur vocation scientifique.
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... qui oserait dire que ces chercheurs ne sont pas les précurseurs des aquariums, des bassins et des piscines biologiques d'aujourd'hui ?