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Les articles Biologie et la Biochimie du récifal






Le Strontium

Le 25 juin 2004, par Techrecif -
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De nombreux écrits existent sur les besoins en strontium de nos aquariums. Certains auteurs l’ont décrit comme additif important, tandis que d’autres l’ont simplement décrit comme un poison. Ces nombreux avis existe car il n’existe pas d’étude scientifique sur les effets de la carence en strontium sur les organismes maintenus par les récifalistes.

Le calcium, le magnésium, et le strontium sont très semblables chimiquement. Si semblable, en fait, qu’ils réagissent de la manière dans de nombreuse réaction biochimique, et c’est pour cela qu’il mérite toute notre attention..

Cet article détaille la nature du strontium en eau de mer, et il décrit que des organismes marines sont connus pour avoir besoin de strontium et dans quel but. Il décrit également que des organismes marines sont connus pour prendre le strontium (tel que des coraux), qu’elles "aient besoin" de lui ou pas. En conclusion, il décrit comment le strontium est ajouté, mesuré, et enlevé à partir des aquariums marins.

Strontium en eau de mer

Dans l’eau de mer, le strontium est présent à une concentration d’env. 90 μM ( 8 mg/l ), Il s’agit donc du cinquième ion (de part ça concentration) derrière le sodium (Na + ; 469.000 μM), magnésium (magnésium 2+, 53.000 μM), calcium (CA 2+ ; 10.300 μM), et potassium (K + ; 10.200 μM).

La concentration en strontium est en grande partie constante à travers les océans, avec des variations locales seulement de 2-3% par rapport au calcium. Des étude récentes ont prouvé que la concentration en strontium augmente légèrement avec la profondeur.

Le strontium, avec un poids moléculaire de 87.5 g/mol est sensiblement plus lourd que le calcium (40 g/mol) ou le magnésium (24.3 g/mol). La taille physique d’un ion de strontium est environ 13% plus grand qu’un ion de calcium, et 70% plus grand qu’un ion de magnésium (le schéma 1).
).

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Schéma 1
Le schéma 1 Comparaison de la taille de divers ions. Dans le sens des aiguilles d’une montre de la gauche supérieure, ce sont le magnésium (magnésium ++), le calcium (CA ++), strontium (Sr ++), carbonate (CO3 —), et ions du sulfate (SO4 —).

Le schéma 1 Comparaison de la taille de divers ions. Dans le sens des aiguilles d’une montre de la gauche supérieure, ce sont le magnésium (magnésium ++), le calcium (CA ++), strontium (Sr ++), carbonate (CO3 —), et ions du sulfate (SO4 —).

Le strontium est présent en eau de mer sous forme d’ion Sr 2+(bivalent comme le calcium et le magnésium) . La majeure partie du strontium est présent comme ion libre, environ 10% du strontium est présent sous forme de SrSO4, et des parties beaucoup plus petites sont associées avec du bicarbonate (SrHCO3 +), des carbonates (SrCO3), du fluorure (SrF+), des borates (SrB(OH) 4 +), et hydroxyde (SrOH+).

Comme nous l’avons déjà mentionné le strontium, le calcium et le magnésium sont tout le très proche chimiquement. La taille est la différence primaire qui à pour conséquence des différences chimiques. particulièrement la solubilité de certains sels de strontium. Le carbonate de strontium (la strontianite) est moins soluble qui le carbonate de calcium, qui est alternativement moins soluble que le carbonate de magnésium. En partie, ceci peut être la raison pour laquelle le strontium entre dans des squelettes de carbonate de calcium des organismes.

Organismes employant le strontium :

-  Les acantharea

Un des utilisateurs principaux du strontium dans l’océan sont Acantharea
Aussi appelé acantharia, ce groupe contient environ 150 espèces. Ce sont des unicellulaires planctoniques que l’on trouve principalement dans les eaux chaudes marines. ils mesurent de 20 à 800 mm. ils ressemblent par leur structure aux radiolaires. mais sont caractérisés par la présence de spicules rayonnants composés de sulfate de strontium :

Ces spicules se rejoignent au centre de la cellule. Celui-ci contient un noyau polyploïde et plusieurs autres noyaux.

On ne connaît pas encore exactement les cycles de vie de ces organismes mais il semble qu’ils soient capables de faire la reproduction sexuée.

-  radiolaire

Il existe environ 4000 espèces de radiolaires. Ce sont des microorganismes planctoniques, passifs, isolés ou coloniaux dont la taille varie de quelques dizaines de micron à plus d’1 mm et qui peuplent la totalité des mers du globe. Ils sont capables d’émettre de multiples extensions cytoplasmiques rayonnantes (axopodes, filopodes et reticulopodes) qui leur ont donné leur nom. Ils sont caractérisés pour la plupart des espèces par la présence d’un squelette siliceux. Celui-ci adopte des formes variées. Certaines espèces de radiolaria emploient également le sulfate de strontium. Le punctatum radiolarian de Sphaerozoum,

On connaît peu de chose sur leur reproduction. La division cellulaire se fait par fission binaire, fission multiple ou bourgeonnement. Les mitoses sont fermées. On ne connaît pas la reproduction sexuée.

Pour en savoir plus consultez www.radiolaria.com.

-  Gastéropodes

Quelques gastéropodes, tels que le lingot de mer Le californica d’Aplysia, ont besoin de strontium. Quand ils sont développés en eau de mer artificielle manquant de strontium, ils développent des coquilles et des statocysts déformés. Statocysts sont des organes d’équilibre dans beaucoup d’invertébrés.

-  Céphalopodes

Comme pour le californica d’Aplysia, le strontium semble être important pour le développement au moins de 7 espèces de céphalopode. Pour ces espèces, le statolith d’aragonite (organe de l’équilibre) se développe correctement en eau de mer artificielle contenant le strontium à une concentration de 8 mg/l, mais pas en eau de mer artificielle de laquelle le strontium est absent. Le résultat final pour des céphalopodes élevés en eau de mer manquant du strontium est nage non contrôlée due au développement faible de statolith.

-  Coraux et algues calcaire

Les Organismes qui constituent un squelette de carbonate de calcium sont connus pour incorporer aussi le strontium. Ce dépôt peut être Intentionnel : Le strontium pourrait initier voir stabiliser la précipitation du carbonate de calcium. Mais aussi les coraux pourraient se débarrasser du strontium potentiellement toxique et le déposer dans un squelette CaCO3.

Ce dépôt de strontium est peut être accidentel :Le dépôt du strontium n’atteint aucun vrai objectif pour l’organisme, mais est simplement le résultat du fait que le strontium ressemble au calcium, et entre dans des voies destinées au calcium et vient se déposé dans le squelette. C’est évidemment la manière dont le strontium est déposé dans le carbonate de calcium.

Dans la précipitation abiotique (de façon naturel) du carbonate de calcium, le est incorporée à la croissance en cristal presque au même rapport que sa concentration C’est-à-dire, environ 103:1, Ca:Sr à 25° C, à des températures élevées :105:1 à 30° C, et légèrement plus haut à de plus basses températures 97:1 à 10° C.

Beaucoup d’études récentes ont montré le rapport de Ca:Sr, pour beaucoup de coraux aux températures tropicales, aux concentrations normales en strontium d’eau de mer si situe dans la gamme de 100:1 à 120:1. On constate que les coraux semblent réellement incorporer légèrement plus de strontium que la précipitation abiotique sous la même température. Est que parce que les coraux "veulent" du strontium ? Ou juste car la voie métabolique utiliser favorise cette précipitation ? La réponse est inconnue, mais il y a quelques indices enterrés dans d’autres études, et ce sont décrits ci-dessous.

Les Coraux Ont-ils besoin De Strontium ?

Pendant la décennie passée, un certain nombre d’aquariophile spécialisé ont indiqué que certains coraux dans leurs aquariums ont répondu favorablement à l’addition de strontium. Julian Sprung, par exemple, indiqué que dans un de ses aquariums, le strontium a amplifié la croissance considérablement. Malheureusement, il ne rapporte pas des niveaux de strontium de cet aquarium.

De multiples raisons possibles pour que des coraux incorpore le strontium ont été présentées. Ces raisons sont variables : Il y a un besoin de strontium pour un certain but, soit car il est similaire au calcium en empruntant la même voie, ou seulement le précipiter pour éliminer cet élément toxique de leurs corps.

Qu’est ce que la littérature scientifique indique à ce sujet ? Malheureusement, pas assez. Il n’y a jamais eu d’étude qui montre exactement ce qui arrive à la santé des coraux quand le strontium est absent.

Il y a eu de nombreuses études qui ont montré ce qui se produit quand le strontium est augmenté au-dessus de niveaux normaux. Dans ces études, la quantité de strontium a incorporé des élévations linéairement avec la concentration en strontium jusqu’à au moins 300 mg/l Stylophora pistillata on a également montré que la prise de calcium et de strontium peut employer les mêmes voies, puisqu’ils sont tout deux stoppé par les mêmes molécules organiques qui bloquent certains transporteurs de protéine. selon les conditions, la calcification peut augmenter sur ajouter le strontium supplémentaire, comme elle fait avec du calcium supplémentaire.

Une autre étude, par examen microscopique, porte sur la localisation du strontium dans des Galaxea fascicularis. Ils ont constaté que le strontium était plus concentré dans les couches muqueuses. Ils proposent que le strontium soit employé pour neutraliser (grâce à sa charge +2) les différentes glycoprotéines fortement anioniques du mucus. Une fois neutralisé, le mucus peut le condenser dans les granules fonctionnels de mucus. Ces glycoprotéines sont fortement sulfatées, et si on choisissait un cation pour lier à et pour neutraliser le mucus, on pourrait choisi un ion bivalent avec une préférence pour le sulfate. Est c’est exactement ce que le strontium fournit. Pour rappel le sulfate de strontium est beaucoup moins soluble que le sulfate calcium ou le sulfate de magnésium.

Les auteurs ont également déclarés que la couche de mucus peut jouer un rôle important en s’assurant que le calcium est livré aux cellules ectodermiques. C’est-à-dire, qu’il aide à maintenir une concentration artificiellement élevée en calcium près de la surface des cellules ectodermiques. Ce processus aiderait le transport actif du calcium. Que cette hypothèse soit valide ou pas, elle met en évidence un mécanisme plausible pour que les coraux tirent bénéfice du strontium.

La toxicité élevée du strontium

Il y a eu relativement peu d’études sur la toxicité du strontium sur les organisme marin. Dans la plupart des études, les chercheurs ont trouvé que le strontium ne pouvait pas être très toxiques aux au concentration qui pourrait être atteint dans nos aquariums récifaux.

Dans une étude, les chercheurs ont observer le développement d’embryons de moule (Mytilus californianus) en présence de baryum et de strontium. Pour le strontium, ils ont conclu qu’il n’y avait aucun effet aux niveaux appropriés dans l’environnement, bien que le baryum ait été tout à fait toxique à de même niveaux assez bas.

Sur le site PAN Pesticides Database récapitule certaines des données de toxicité qui sont connues pour le strontium sur des organisme marin. L’organisme le plus sensible semble être un crabe, avec une concentration en strontium de 38 mg/l rapporté pour être mortelle. Si cette expérience est valide, alors il ne faut en aucun cas atteindre cette concentration qui est seulement 4.5 fois la concentration normal de l’eau de mer.

Le strontium dans des aquariums récifaux

Dans une étude de 23 aquariums marins, Shimek37 a prouvé que les niveaux de strontium se sont étendus de 4 à 10 pages par minute, avec un moyen de 6.8 pages par minute. Certains de ces aquariophiles utilisait des additif et d’autre pas. Certain aquarium fonction très bien à des taux de strontium 2 X supérieur à la normal, mais apparemment il n’y a pas de conséquence sur la santé des coraux.

Que peut être conclu de ces données ? Une conclusion évidente est que quelques aquariums maintiendront des niveaux de strontium en l’absence d’additif. Ce résultat peut ne pas appliquer à tous les aquariums, cependant, pour les diverses raisons données dans tout cet article.

En conséquence, on ne peux pas dire qu’il faut ajouter ou pas du strontium, mais plutôt que les ajout doivent se faire de façon maîtriser Il est important de doser son taux de calcium et de déterminer les dose à ajouter pour maintenir sont taux de strontium.

Sources de strontium dans des aquariums récifaux

La source originale du strontium dans les aquariums est l’eau de mer artificielle ou normale employée pour installer l’aquarium, et avec tous les changements de l’eau sont exécutés. On a rapporté que quelques mélanges artificiels de sel sont légérement plus élevé en strontium (9-18 mg/l ) tandis que d’autres avaient des niveaux comparables à l’eau de mer normale (8 mg/l ). Aucun dans cette étude n’était déficient en strontium. ( composition )

L’autre source principale est des additifs de calcium. Plusieurs de ces additifs contiennent le strontium, ou par "accident" (comme dans le cas du carbonate de calcium avec des impuretés du carbonate de strontium qui est employé dans CaCO3 / réacteurs de CO2) ou parce que le strontium est intentionnellement ajouté par des fabricants.

Dans le cas des suppléments commerciaux de calcium, quelques fabricants ajoutent le strontium à certains d’entre eux. Seachem, par exemple, ajoute le strontium au REEF COMPLETE™ et au REEF ADVANTAGE CALCIUM ™, mais pas à leurs autres produits de calcium. Ces deux produits contiennent un rapport molaire environ de 2185:1 (calcium au strontium). Comme sera vu ci-dessous par comparaison à d’autres méthodes, cette valeur est dans l’échelle de rapports fournis par des médias typiques utilisés dans CaCO3 / réacteurs de CO2.

D’autres fabricants, tels que Kent, n’ajoutent le strontium à aucun de leurs suppléments normaux de calcium-seulement. Néanmoins, ces suppléments contiendront tout du strontium. La question est combien. ?

Dans le cas de l’eau de chaux, On ne sait pas si le strontium est présent.

Lors de l’utilisation d’un réacteur à calcaire, on peut penser qu’en utilisant des squelettes de corail dans un réacteur à calcaire, on fournira exactement ce que les coraux ont besoin. Ce résonnement est un peut trop simpliste. Les différentes sources de carbonate de calcium n’ont pas les mêmes concentrations de strontium. Des mesures on montrées que les concentrations dans les substrats peuvent être très variables, Bingman indique des rapport Ca/Sr de 15 385/1 pour Korlith et 7143/1 pour le Super Calc Gold. Similarly, Hiller rapport 2732/1 pour un extrait de chaux et 1379/1 pour le crushed coral de la marque Nature’s Ocean. Ces valeurs sont toutes LOIN au-dessous de la quantité de strontium utiliser lors de la calcification, qui est plus typique comme 110:1 pour la calcification par des coraux et 100:1 pour la précipitation abiotique de l’aragonite (bien que la valeur exacte pour chacune de ces derniers dépend de la concentration ambiante en strontium, de la température, et de l’espèce impliquée).

Une autre source potentielle de strontium est la nourriture des poissons. Le strontium est présent dans beaucoup de nourritures, mais pas assez pour avoir un impact significatif sur la concentration en strontium de nos bacs(env. 8 mg/l ).

Les additifs

Il y a une variété d’additifs commerciaux pour le strontium. Au vu des faibles concentrations du strontium une il est préférable d’utiliser une solution préparée, par exemple, ESV, Seachem...).

Mais attention il est prudent de déterminé votre taux de strontium avant de faire des ajout car comme nous l’avons vu plus haut le seuil de toxicité n’est pas loin ;).

Mesurer son taux de Strontium

Il y a deux manières primaires de déterminer le strontium dans des aquariums. Le premier doit employer un des deux kits commerciaux d’essai disponibles. Ceux-ci sont faits près Seachem et Salifer Tous les deux ont des tests compliqués, qui n’est pas étonnant car il est difficile de mesurer le strontium par rapport à des grande concentration de calcium et de magnésium chimiquement semblables.

Une deuxième manière de mesurer le strontium est d’utiliser une technique très commune dans tous les laboratoires : la spectrophotométrie, dans un spectrophotomètre l’échantillon d’eau est envoyé dans un plasma très chaud (une flamme). Les différents ions émettent alors la lumière parce qu’ils sont portés à haute température. Cette technique est très sensible au strontium (sensibilité 0.002 mg/l) dû à une émission très forte du strontium à 408 nm. A vos chéquiers ;).

Recommandations pour le strontium

Ma recommandation est maintenir la concentration en strontium, dans les aquariums récifaux, à des niveaux normaux. Il est important de se procurer un test ou si on en à la possibilité de faire faire ces mesures par un laboratoire d’analyse.

Si le résultat est dans la gamme de 6-15 mg/l, il ne sera pas nécessaire d’intervenir. Si le niveau est plus élevé que 15 mg/l, la réduction des niveaux de strontium par l’intermédiaire des changements de l’eau peut être la meilleure méthode. Si les niveaux de strontium sont en dessous de 6 mg/l, il est important pour la calcification d’ajouter du strontium à l’aide d’un additif du commerce.

En conclusion, il n’est pas recommandé d’ajouter du strontium connaître sa concentration en strontium.

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