QUÍMICA
EN EL ACUARIO por RANDY HOLMES-FARLEY, Ph.D.
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Estroncio y el
Acuario de Arrecife
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Mucho se escribió
sobre la necesidad del estroncio en acuarios de arrecifes.
Algunos autores lo describieron como un aditivo importante1
mientras que otros lo describieron como un
veneno2,3. Por qué hay opiniones tan
divergentes sobre el estroncio? En parte esto es porque hubo
pocos, si algún, estudio científico sobre los efectos del
vaciamiento de estroncio en organismos que la mayoría de los
acuaristas de arrecifes mantienen. En parte también puede
ser porque muchos acuaristas confunden la idea de que un
organismo "necesita" un ión en solución con la idea de "necesitar
un suplemento". Finalmente creo que muchos autores, quizá
incorrectamente, extrapolaron observaciones de uno o más
acuarios de arrecife a otros que quizá tienen un balance
totalmente diferente de estroncio.
Este artículo sobre estroncio es
el segundo de varios que indagan en una variedad de temas en los cuales
participan magnesio y estroncio. Calcio, magnesio y estroncio son muy similiares
químicamente. De hecho tan similares que se cruzan en el camino en una variedad
de situaciones, y esta es parte de la razón por la cual estos iones ameritan el
interés de los acuaristas. Este artículo detalla la naturaleza del estroncio en
agua marina, y describe que organismos marinos se sabe que necesitan estroncio y
con que fin. También describe que organismos marinos se saben que consumen
estroncio (por ejemplo corales), lo "necesiten" o no. Finalmente describe como
el estroncio se agrega, mide, y remueve del acuario marino.
El próximo mes espero extender
estos artículos con un análisis de cuanto magnesio y estroncio se agregan al
acuario con el uso de agua de cal (Kalkwasser). Mi acuario no se vacía de
estroncio pese a no haber agregado suplementos de estroncio durante varios años.
Combine esta práctica con hecho de que se sabe que la calcificación remueve
estroncio de su estado de solución, y uno solo puede concluir el estroncio debe
estar entrando a mi acuario de alguna manera. El agua de cal parece ser la forma
más probable, y voy a informar sobre estos temas el próximo mes.
Estroncio en agua
marina
En agua marina de fuerza máxima
(S=35) el estroncio está presente en aproximadamente 90 μM (μM es la abreviatura
de micromolar, que es una medida del número actual de iones presentes, opuesto a
ppm (partes por millón), que es una medida de la masa de iones presentes). Por
concentración es el quinto catión más abundante (ión cargado positivamente)
detrás del sodio (Na+; 469,000 μM), magnesio (Mg++, 53,000
μM), calcio (Ca++; 10,300 μM), y potasio (K+; 10,200 μM).
En unidades de masa está presente en agua marina en aproximadamente 8 ppm.
La concentración de estroncio es
ampliamente constante a lo largo de los océanos, con variaciones locales de sólo
2-3 % relativo al calcio. A medida que la salinidad varía en lagunas y estuarios,
por supuesto, la concentración de estroncio aumenta y disminuye de acuerdo a eso.
Durante mucho tiempo se pensó que la concentración de estroncio se mantenía sin
cambios con la profundidad, pero mediciones más recientes mostraron que la
concentración de estroncio aumenta algo con la profundidad dada la acción de
acantarios que depositan esqueletos de sulfato de estroncio, consumiendo
levemente la superficie del estroncio. A medida que estos organismos que flotan
libremente mueren y se depositan en el fondo, las aguas profundas se enriquecen
en estroncio a medida que los esqueletos se disuelven. 4
El estroncio, con un peso
molecular de 87, 5 gramos/molar es significativamente más pesado que el calcio
(40 gramos/molar) o magnesio (24,3 gramos/molar). En tamaño físico un ión de
estroncio es aproximadamente 13% más grande que un ión de calcio, y 70% más
grande que un ión de magnesio (Figura 1)
Figura 1
Comparación del tamaño de varios iones. En sentido horario
desde arriba a la izquierda, estos son iones de magnesio (Mg++),
calcio (Ca++), estroncio (Sr++),
carbonato (CO3--) y sulfato (SO4--).
El estroncio está
presente en agua marina como el ión Sr++, esto
significa que lleva dos cargas positivas, al igual que el calcio
y el magnesio. La mayoría del estroncio está presente como un
ión libre, con sólo moléculas de agua unidas a él 7.
Una pequeña porción (aproximadamente el 10%) del estroncio se
presenta en pareja con un ión soluble de sulfato (SrOH+)
y porciones mucho más chicas están en pareja con bicarbonato
(SrHCO3+) y carbonato (SrCO3),
fluoruro (SrF+), borato (SrB(OH)4+)
e hidróxido 7. Habib Sekha (dueño de Salifert) ha
sugerido que el estroncio en agua marina puede estar iónicamente
unido al sulfato en un grado mucho mayor que el sugerido arriba,
pero no he visto evidencia fuerte para apoyar esta hipótesis.
El tiempo promedio
de residencia para un ión de estroncio en el océano está en el
orden de 10-20 millones de años.7 Este tiempo es
similar al magnesio (20-50 millones de años) y es
sustancialmente más largo que el de calcio (algunos millones de
años) y aluminio (100 años). También es sustancialmente menor
que el sodio (aproximadamente 250 millones de años). En cierto
sentido, esta es una indicación de cuan reactivo es el estroncio:
se mantiene en agua marina un largo tiempo porque es bastante
poco reactivo, pero es sacado de la solución a través de varios
procesos biológicos y químicos más fácilmente que lo que sucede
con el sodio.
Cómo se compara
la reactividad del estroncio con calcio y magnesio? Como
mencionado en la introducción, son químicamente muy similares.
El tamaño es una diferencia primaria, y esta diferencia de
tamaño actualmente causa algunas diferencias químicas,
especialmente la solubilidad de ciertas sales de estroncio. El
carbonato de estroncio (la principal forma cristalina se llama
estrontianita) es menos soluble que el carbonato de calcio, que
a su vez es menos soluble que el carbonato de magnesio. En parte,
esta puede ser la razón por la cual el estroncio entra al
esqueleto de carbonato de calcio de los organismos, como se
describe más abajo.
Interesantemente
el sulfato de estroncio (también conocido como celestita) es
mucho menos soluble que el sulfato de calcio y el sulfato de
magnesio. Pese a que ninguno de ellos están actualmente
saturados en agua marina, el sulfato de estroncio está cerca, a
30% de saturación. Esa diferencia es importante, y de hecho
algunos organismos (como los acantarianos mencionados arriba)
usan sulfato de estroncio como esqueleto (detallado más abajo).
Organismos que usan estroncio: Acantarios
Uno de los
principales usuarios de estroncio en el océano son los
Acantarios.4, 9-16. Estos hermosos
microorganismos unicelulares que flotan libremente están
emparentados con radiolarios. Tienen espinas radiales de
sulfato de estroncio que son en su mayoría externas al
citoplasma central. Dentro del cuerpo, las espinas están
conectadas. El resultado final es algo que se
se asemejan a un erizo de mar microscópico.
Los acantarios
viven en la regiones superiores de los océanos donde depositan
sus esqueletos de sulfato de estroncio. Presumiblemente, estos
esqueletos están de alguna manera protegidos de la disolucián,
quizá con una capa orgánica como la del radiolario
Sphaerozoum punctatum, que se describe en la próxima
sección. Cuando el acantario muere y se hunde, la protección del
sulfato de estroncio se pierde, exponiendo al sulfato de
estroncio al agua abierta, resultando en disolución. Son
suficientemente grandes en población como para ser una parte
importante del ciclo de estroncio en los océanos (que también
incluye adiciones de ríos y ventilaciones hidrotermales),
tomando estroncio de la superficie y llevándolo a profundidades
de hasta 900 metros, donde la mayoría se disuelve completamente.
14,15
Hay acantarios en
acuarios de arrecife? No lo sé. En acuarios que usan agua marina
natural podrían ser inoculados en el acuario cada vez que hay un
cambio de agua. Si hay un número apreciable en algunos acuarios
pueden perfectamente causar una baja significativa de estroncio
en esos acuarios. De hecho, podrían causar rápido vaciamiento de
estroncio. Estos acuarios, por ej. en aquellos que usan fuertes
espumadores y agua marina artificial, la probabilidad de que
estén presenten en números importantes es aparentemente mucho
menor. Esta diferencia potencial entre acuarios es una de las
varias formas en que el balance de estroncio puede variar entre
diferentes acuarios.
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Organismos que usan estroncio: Radiolarios
Algunas especies
de radiolarios también usan sulfato de estroncio, pese a tener
esqueletos de silicio. El radiolario Sphaerozoum punctatum
por ejemplo, libera células durante la reproducción que
contienen cristales de sulfato de estroncio (celestita)
17-19. Estos cristales se depositan dentro de una vacuola
citoplásmica y tienen una capa de material orgánico de entre 50
y 100 nm sobre el mismo. Esta cobertura puede reducir la posible
disolución de celestita, y puede ser una pista de sobre como el
acantario evita que sus espinas de sulfato de estroncio se
disuelvan. A que propósito sirven esos cristales a S.
punctatum es desconocido, pero puede ser una defensa
antipredatoria.
Organismos que usan estroncio: Gastrópodos
Algunos
gastrópodos como la babosa de mar
Aplysia californica, tienen requerimientos claramente
definidos de estroncio en el agua. Cuando crecen en agua marina
artificial sin estroncio, desarrollan conchas deformadas y
estatocitos (a los cuales les falta un estatolito) 20.
Estatocistos son órganos de equilibrio en muchos
invertebrados. consisten de un saco lleno de fluído conteniendo
estatolitos que simulan células sensoriales y ayudan a indicar
la posición cuando el animal se mueve. Los mismos estatolitos
son pequeños gránulos sólidos, y están hechos en su mayoría de
carbonato de calcio en
Aplysia californica.
Estos organismos
son bastante sensibles a reducciones en estroncio, con una caída
de solo 1 ppm causa una detectable diferencia en el desarrollo.
Para este organismo hay una ventana crítica de exposición al
estroncio alrededor del día 4 de su vida. El estroncio agregado
después de ese punto no puede compensar por el pobremente
desarrollado estatolito, que causa natación errática.
Como se usa
exactamente el estroncio en la deposición de conchas y el
estatolito es desconocido, pero aparentemente está relacionado
de alguna forma a la calcificación. Los estatolitos de A.
californica criados en agua marina normal mostraron que
contienen elevado estroncio 22. En la ausencia de
estroncio la calcificación decrece en un 80%. A niveles bajos de
estroncio, la calcificación no se redujo significativamente,
pero la concha y el estatolito aun seguían defectuosos. Estos
investigadores concluyeron: "pese a que el rol del estroncio en
la calcificación embriónica de A. californica permanece
enigmática, estos datos sugieren que el estroncio afecta un
componente regulatorio altamente discreto porque estos
indicadores más generales de calcificación y diferenciación no
se ven afectados por su ausencia"
Organismos que usan estroncio: Cefalópodos
Como en
Aplysia californica, el estroncio aparenta ser importante
para el desarrollo de al menos 7 especies de cefalópodos
23,24. En todos ellos, el estatolito de aragonita se
desarrolla apropiadamente en agua marina artificial conteniendo
8 ppm de estroncio, pero no en agua marina artificial donde el
estroncio está ausente. El resultado final para cefalópodos
criados en agua marina sin estroncio es una natación no
controlada dado el pobre desarrollo del estatolito. Para la
jibia (Sepia
officinalis) el caparazón calcáreo interno también se
desarrolla impropiamente en la ausencia de estroncio.
Organismos que usan estroncio: Corales y algas calcáreas
De los organismos
que calcifican (esto es, depositan esqueletos de carbonato de
calcio) se sabe que incorporan estroncio en ellos. Esta
deposición puede ser
Intencional por
razones positivas. Esto es, el estroncio sirve a un fin útil.
Quizá este fin es el de iniciar o mantener la precipitación de
carbonato de calcio de alguna forma. Algunos organismos
descritos arriba claramente caen en esta categoría.
Intencional por
causas negativas. Esto es, el organismo quiere liberarse de
estroncio potencialmente tóxico y depositarlo en el esqueleto
de CaCO3 es una forma de lograr este objetivo.
Accidental.
Esto es, la deposición de estroncio no tiene un propósito
real para el organismo, pero es simplemente el resultado del
hecho que el estroncio se parece al calcio y entra en caminos
pensados para calcio y se deposita en el esqueleto. Esta es
obviamente la forma en que el estroncio entra en depósitos de
carbonato de calcio abióticos.
En la
precipitación abiótica de carbonato de calcio del agua marina
(por la lenta adición de carbonato) el estroncio es incorporado
en el cristal que crece a casi la misma razón que el calcio que
está presente en el agua marina. Esto es aproximadamente 103:1,
Ca:Sr (a 25 °C) 25 . Interesantemente la cantidad de
estroncio incorporada es ligeramente inferior a temperaturas más
altas. (105:1 a 30 °C) y ligeramente superior a temperaturas más
bajas (97:1 a 10 °C).13,25
Esta dependencia
de temperatura llevó a profundizar a muchos investigadores, y
encontrar ampliamente cierta la idea de que las relaciones de
estroncio contra calcio en corales podrían ser usadas como una
sonda para temperaturas oceánicas. Más interesantemente, se
extendió a esqueletos de corales antiguos, donde mediciones de
temperaturas actuales no están disponibles26. Muchos
factores complicaron estos estudios como ser:
Diferentes
corales incorporan diferentes cantidades a mismos niveles de
estroncio y temperatura de agua marina.
Los mismos
corales pueden depositar diferentes relaciones durante el día
y la noche.
Diferentes
partes del esqueleto de un único coral pueden tener diferentes
relaciones.
La presencia de
zooxantella puede perturbar la relación significantemente.25
La
incorporación de estroncio es fuertemente dependiente de la
concentración del estroncio en solución (el cual puede variar
a lo largo del tiempo geológico con profundidad y con
salinidad).
Otras medidas
relacionadas (como la incorporación de varios isótopos de
oxígeno al carbonato de calcio) pueden en última instancia
demostrar ser más útiles para estimaciones de temperatura. La
relación entre diferentes isótopos de estroncio (pesos
moleculares 87 y 86) en depósitos también han sugerido ser una
medida de la erosión dado que la relación en ríos es diferente
que en el océano.27
En cualquier caso,
hay muchos estudios fascinantes relacionados al estroncio en
corales y otros depósitos de carbonato de calcio. Mientras que
algunos de estos solamente se relacionan con temas de acuarismo
tangencialmente, algunos de los temas básicos son importantes
para entender el equilibrio del estroncio en acuarios.
En un viejo
estudio 28 (de 1957) de 900 muestras de carbonato de
calcio de muchos organismos diferentes, se notó que:
“Análisis de
piedras calcáreas, centros de arrecife, precursores de piedras
calcáreas y fósiles indican que el reemplazo y
recristalización bajan la relación Sr/Ca. Este hecho es
importante porque si el carbonato de calcio es la base de
aditivos de calcio en acuarios (como ser CaCO3 en
CaCO3/CO2 en reactores o CaCO3
calentado para formar cal que después es usada para hacer agua
de cal) entonces la cantidad de estroncio presente en estos
depósitos ancestrales controlarán la cantidad que entre al
acuario. Si estos depósitos son deficientes en estroncio,
entonces un acuario que los use también puede serlo.
“...arrecifes
de coral, y algas verdes de aragonita que tienen altas
relaciones Sr/Ca que pueden estar relacionadas a la rápida
deposición de carbonatos asociada con procesos fotosintéticos".
Nuevamente, si los arrecifes de coral no son la mejor fuente
de CaCO3 para ser suplemento de calcio, entonces
los niveles en el acuario pueden bajar con el tiempo, así como
en (1).
“La relacion Sr/Ca
es caracteristica de una especie o un grupo taxonómico..." En
este caso, si los organismos que originalmente hacían CaCO3
no son las mismas especies que están depositando CaCO3
en el acuario, entonces una cantidad relativa de estroncio en
el suplemento puede ser muy alta o muy baja, permitiendo que
el acuario se enriquezca o vacíe a lo largo del tiempo. Lo
mismo podría decirse para la temperatura de deposición.
Muchos estudios
recientes mostraron que la relación Ca:Sr para muchos corales a
temperaturas típicas de arrecifes tropicales y a concentraciones
normales de estroncio en agua marina se encuentran en un rango
de 100:1 a 120:1. Si se lo mira detenidamente se ha hecho notar
que corales aparentemente incorporan un poco mas de estroncio
que lo que ocurre abióticamente bajo las mismas condiciones de
temperatura y ambiente para estroncio (aproximadamente 103:1 (a
25 °C).25 Es esto debido a que los corales "quieren"
estroncio? O es solo
un camino que los corales usan para depositar calcio 29
como carbonato de calcio? La respuesta es desconocida pero hay
algunas pistas enterradas en otros estudios, y estos se
describen debajo.
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¿Los corales necesitan estroncio?
Durante la década
pasada, algunos acuaristas avanzados indicaron que ciertos
corales calcificantes en sus acuarios han respondido
positivamente cuando ellos agregaron estroncio. Julian Sprung
por ejemplo, indicó que en uno de sus acuarios el estroncio
aumentó el crecimiento de los corales considerablemente.
Desafortunadamente, él no informa niveles de estroncio de ese
acuario.1
Las varias
posibles razones por la que los corales consumirían estroncio
fueron presentadas en este artículo. Estas razones van desde
necesitar estroncio con algún fin, pasando por no interesarse de
una forma u otra por el estroncio, hasta depositarlo sólo como
una forma de eliminarlo de sus cuerpos. Qué es lo que dice la
literatura científica sobre este tema? Desafortunadamente, no
suficiente. Nunca hubo un estudio publicado que mostrara
exactamente que pasa con la salud de los corales (como medido a
traves de grados de calcificación o alguna otra forma) cuando el
estroncio está ausente.
Hubo numerosos
estudios que mostraron que sucede cuando el estroncio se eleva
por encima de niveles naturales. En estos estudios, la cantidad
de estroncio incorporada aumenta linealmente con la
concentración de estroncio hasta al menos 300 ppm en
Stylophora pistillata.30. También se
mostró que la absorción de calcio y de estroncio podrían usar
las mismas vías, ya que los dos estan inhibidos por las mismas
moléculas orgánicas que bloquean ciertos transportes de
proteínas.30 Dependiendo de las condiciones, la
calcificación puede aumentar al agregar más estroncio, como lo
hace con calcio agregado31,32. Pese a eso, estos
estudios dicen poco sobre si los niveles normales de estroncio
son importantes para la normal calcificación.
Otros estudio
examino en detalle microscópico donde se localiza estroncio en
Galaxea fascicularis.3 Ellos encontraron que
el estroncio estaba significativamente enriquecido en las capas
de mucosa. Ellos proponen que el estroncio es usado para
neutralizar (gracias a su 2+ carga) la altamente aniónica (esta
cargada negativamente) glicoproteina mucina individual. Una vez
neutralizada, la mucina puede condensarse en granulos de mucina
funcionales. Estas glicoproteinas estan altamente sulfatadas, y
si uno estuviera seleccionando un cation para que se asocie a la
mucina y lo neutralice, uno podría seleccionar un Ion divalente
con preferencia para asociarse a sulfatos. Este es exactamente
lo que provee el estroncio, recordando el hecho mencionado
arriba de que el sulfato de estroncio es mucho menos soluble que
el sulfato de calcio o el magnesio.
Los autores
explican que la capa de mucina misma puede jugar un importante
papel en asegurar que el calcio sea entregado a las células
ectodermales. Esto significa que ayuda a mantener una
concentración de calcio artificialmente alta cerca de la
superficie de la célula ectodermal. Este proceso ayudaría a lo
que de otra forma se cree un factor limitante en la
calcificación: el transporte activo de calcio. Si esta hipótesis
es valida o no aun debe ser establecido. Pese a eso por primera
vez provee un mecanismo plausible para que los corales se
beneficien del estroncio.
La toxicidad de estroncio elevado
Hubo relativamente
pocos estudios de la toxicidad de estroncio elevado en la
mayoría de los organismos marinos. En la mayoría de los estudios,
investigadores encontraron que el estroncio no seria muy toxico
a niveles que podrían conseguirse en un acuario de arrecifes. En
un estudio, investigadores buscaron en embriones de almejas en
desarrollo (mitilus) efectos de bario y estroncio. Para el
estroncio concluyeron que no habia efectos a niveles relevantes
ambientalmente, pero el bario era bastante toxico inclusive a
niveles bastante bajos34
La tabla de abajo
resume algunos de los datos de toxicidad que se conocen en
organismos completamente marinos (esto es aquellos que no pasan
ninguna parte de su vida en agua dulce donde podrían ser mas
sensibles a iones tóxicos. Por ejemplo
determinados organismos de agua dulce son matados por
estroncio a niveles mucho menores que los encontrados en agua
marina natural). El organismo mas sensible en la tabla 3 parece
ser un cangrejo, con 38 ppm de estroncio reportado como letal.
Si este experimento es valido, entonces los acuaristas deben
tener cuidado de evitar que el estroncio aumente mucho sobre
niveles naturales.
* La LC50 es la
concentración a la cual 50% mueren en un tiempo específico
El estroncio en acuarios marinos
En un estudio de 23 acuarios marinos,
Shimek37 mostro que los niveles de estroncio
estaban en un rango de 4 a 10 ppm con una media de 6,8 ppm.
Alguno de estos acuaristas probablemente estaban agregando
suplementos de estroncio, y algunos no. Mi propio acuario,
donde no agregue suplementos de estroncio por varios años, tiene
un nivel de estroncio de 15 ppm (medido con ICP, una tecnica que
describo mas tarde en este articulo). Estos 15 ppm de estroncio
concuerdan con mi valor medido para la mezcla de sal Instant
Ocean que uso.
Que se puede
concluir con estos datos? Una conclusion obvia es que algunos
acurios van a mantener niveles de estroncio en la ausencia de
suplementos de estroncio especificos. Este resultado puede no
aplicarse a todos los acuarios, por varias razones dadas a lo
largo de este articulo. Pese a eso, el nivel de estroncio en mi
acuario es suficientemente alto sin suplementos y no me gustaria
verlo aumentar. Consecuentemente, no recomendaria que ningun
acuarista agregue estroncio bajo la suposicion de que esta bajo,
salvo que haya determinado actualmente que esta bajo.
Un comentario mas
sobre estroncio en acuarios marinos: Se ha dicho que el
estroncio es un veneno, y fue atribuido por
Shimek2,3 el ser el factor causante de la muerte
de una amplia variedad de coralimorfarios ("corales tipo hongos")
en un acuario de arrecife cuando el nivel de estroncio se elevo
durante un periodo de dos semanas al doble de los niveles
naturales. Esto ciertamente podria haber sido el caso, pero no
creo que en general una concentracion del doble de los niveles
naturales es toxica para los coralimorfarios tipicos que
mantienen los acuaristas. Yo tengo muchas especies diferentes en
mi acuario con el doble de niveles naturales de estroncio, y
muchos crecen bastante rapido, algunos hasta el punto de ser una
peste. Nunca se me murio alguno rapidamente despues de agregarlo
a mi acuario. Quizas los coralimorfarios a los que el se refiere
de hecho murieron de otra cosa.
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Fuentes de estroncio en acuarios marinos
La fuente original
de estroncio en acuarios es el agua de mar artificial o natural
utilizada para armar el acuario, y cada vez que se hacen cambios
de agua. Algunas mezclas artificiales de sal han reportadas ser
ligeramente elevadas en estroncio (9 -18ppm)38
mientras otras tenían niveles comparables a agua de mar
natural.(~ 8 ppm). Ninguna en este estudio era deficiente en
estroncio. Mi propio análisis de agua de mar artificial hecha
utilizando Instant Ocean a una salinidad de S=35 mostró
aproximadamente 15 ppm (el estudio previo mostró aproximadamente
17 ppm). Basado en los datos de toxicidad presentados arriba,
parecería beneficioso para estas mezclas de sal el estar lo mas
cerca posible de 8 ppm y no tener niveles elevados.
La otra fuente
importante son los suplementos de calcio. Muchos de estos
suplementos contienen estroncio, incluso por "accidente" (como
en el caso del carbonato de calcio con impurezas de carbonato de
estroncio que es usado en los reactores de CaCO3/CO)
o por que el estroncio es intencionalmente agregado por los
fabricantes.
En el caso de los
suplementos de calcio, algunos fabricantes agrean estroncio a
algunos de ellos. Seachem, por ejemlplo, agrega estroncio a Reef
Complete y a Reef Advantage Calcium, pero no a sus otros
productos de calcio. Estos dos productos contienen un rango
molar de cerca de 2185:1 (calcio a estroncio). Como se verá
abajo en la comparación de otros métodos, ese valor esta dentro
de un amplio rango de valores dados por la media típica usada en
reactores de CaCO3/CO2 Cual es la cantidad
óptima a agregar, sin embargo no es claro, y este "problema" de
igualar la entrada de estroncio a la salida será discutido abajo.
Otros fabricantes, como Kent no agregan estroncio a ninguno de
sus productos normales de solo calcio. Sin embargo, estos
suplementos contendrán algo de estroncio. La pregunta es que
tanto.
En el caso de agua
de cal, aparentemente no se sabe que tanto estroncio esta
presente. Tengo esperanza en el futuro de reportar que tanto
estroncio esta presente en en la cal sólida, en el agua de cal
clara, y en los residuos del fondo del recipiente de agua de
cal.
Lograr un
equilibrio razonable entre la entrada de estroncio y su salida
inclusive usando un reactor de CaCO3/CO2
puede requerir medidas y ajustes. El argumento que dice que usar
esqueletos de coral en un reactor de CaCO3/CO2
dará lo que los corales necesitan es muy simplista. Las
diferentes fuentes de carbonato de calcio tienen diferentes
cantidades de estroncio en ellas. En pruebas usadas por
acuaristas
Bingman39 reporta un rango de Ca: Sr de
15,385:1 para Korlith y 7143:1 para Super Calc Gold.
similarmente,
Hiller40 reportó2732:1 para roca caliza colectada
y 1379:1 para Nature's Ocean brand crushed coral. Estos valores
son muy por debajo de la cantidad de estroncio tomado por la
calcificación, que es más típicamente de110:1 para la
calcificación en corales y 100:1 por precipitación abiótica de
aragonita (Aunque el valor para cada uno depende del ambiente,
la concentración de estroncio, la temperatura y la especie).25
Si este reporte resulta ser cierto, y de ninguna manera una
falsedad de los procedimientos de pruebas, entonces parece ser
que usar estos nos lleva a una caída de estroncio (en ausencia
de aditivos de estroncio).
Una forma
diferente de manejar el estroncio agregado de esta forma es la
de observar que tanto estroncio es agregado al acuario cada año
usando estos medios. Si uno adiciona16 ppm de calcio(y por ende
0.8 meq/L de alcalinidad) todos los días durante un año( el
equivalente de 2% de agua de cal todos los días, y por el
contrario usando estos medios en un reactor de CaCO3/CO2
), las siguientes especies serían agregadas al tanque.
Tabla 2. Cantidad acumulada de calcio,
magnesio y estroncio agregado a un acuario de arrecife
durante el curso de un año usando reactor de CaCO3/CO2
Conklin
Limestone
Nature's Ocean
Koralith
Super
Calc Gold
Metales
Cantidad
agregada en un año( ppm)
Cantidad
agregada en un año (ppm)
Cantidad
agregada en un año (ppm)
Cantidad
agregada en un año (ppm)
Calcio
5957
5957
5957
5957
Magnesio
62
39
14
42
Estroncio
5
9
0.8
1.5
de esta tabla esta claro que la cantidad de estroncio
agregado cada año puede ser significativa comparada al nivel
natural de 8 ppm, pero esto,
no tiene la misma enorme significancía del que esta presente en
el calcio. Consecuentemente, la cantidad de estroncio que viene
de otras fuentes , tales como las mezclas de sal mismas, pueden
de hecho dominar las adiciones.
Otra potencial
fuente de calcio es la comida para peces, El estroncio esta
presente en muchos de estos alimentos, pero no lo suficiente
como para ser significativamente impactante en los niveles
típicos de estroncio(~8 ppm). la tabla 2 muestra algunos datos
de
Shimek41 que ha estado recalculando para mostrar
los efectos de adicionar 5 gramos de comida al día durante un
año en un acuario de 100-galones durante un año el efecto del
estroncio a 0.01 - 0.7 ppm asume que todo el estroncio esta en
solución. Si esto sucede realmente o no es tan discutible como
la contribución tan pequeña del estroncio. También en la Tabla 3
están los mismos datos para el calcio, mostrando que los
alimentos pueden adicionar una cantidad significativa de calcio
al acuario de arrecife.
Tabla 3:
Estroncio y calcio en los alimentos para acuario
Alimento
Concentración
de Calcio
(ppm)
Calcio adicionado aacuario de 100 g durante 1 año
(ppm en acuario
Concentración de estroncio
(ppm)
Magnesio agregado a tanque de 100g
durante 1 año (ppm
en acuario)
)
Formula One
800
4
12
0.06
Formula Two
1700
8
14
0.07
Prime Reef
860
4
11
0.05
Lancefish
4700
23
7
0.03
Silversides
4300
21
16
0.08
Brine Shrimp
140
1
2.3
0.01
Plankton
1700
8
28
0.14
Golden Pearls
8700
42
38
0.19
Gold Flakes
7200
35
39
0.19
Tahitian Blend
440
2
28
0.14
Saltwater Staple
17000
82
150
0.73
Nori
2400
12
25
0.12
Sumideros de estroncio en el acuario marino
El sumidero primario de estroncio en el acuario es el
carbonato de calcio. Este esta en los organismos y también
durante la precipitación abiótica del carbonato de calcio (no
llevada biológicamente como en los calentadores) Es esperado que
el estroncio es removido a un ritmo de un átomo por cada 100
átomos de calcio.¿Cual es el extremo usual?
Usando la misma aseveración de los ritmos de calcificación
que han sido usados de las fuentes de estroncio arriba, podemos
hacer estimaciones de
parque de pelota. Si uno causa la depositación de16 ppm de
calcio (y por ende de 0.8 meq/L de alcalinidad) todos los días
de un año (el equivalente de 2% de agua de cal saturada),
entonces a 100:1, la cantidad de estroncio removido en un año
llega a127 ppm de estroncio.
La
cantidad decrece la cantidad de estroncio descrita arriba.¿Como
pudo ser? ¿por que el estroncio no desaparece en cortos
periodos(i.e., un mes o menos)? ¿Por que los niveles de
estroncio medidos en acuario no son mas bajos de 4 ppm? Incluso
a 4 ppm Sr++, el ritmo de depositación
Ca:Sr debería ser del orden de 200:1, ya que la incorporación es
aproximadamente linear en en relación a la concentración de Sr++
. ¿Será la respuesta hacer cambios de agua con sal que contenga
la cantidad adecuada de estroncio? Esto no parece estar
proveyendo de suficiente cambio a ritmos típicos dec5-20% por
mes. ¿suplementos de estroncio? Puede ser. Quizá en el caso de
acuarios usando agua de cal, el agua de cal provee de suficiente
estroncio y así balancear su salida. Quizá en acuarios con
niveles elevados de orgánicos, mucho del estroncio se une a los
orgánicos, ¿se reduce la disponibilidad para los corales? quizá
las pruebas reportadas previamente de niveles de estroncio en
reactores de estos materiales fueron estropeadas de alguna
forma. Quizás mi aseveración se estropeo de alguna forma. No
conozco en este momento la respuesta (s)
Suplementos de estroncio en acuarios marinos
Existe una variedad de suplementos comerciales de estroncio.
Yo usaría un suplemento de solo estroncio (vendido por ejemplo
por
ESV,
Seachem,
Kent y
Warner), como opuesto que se ata a otro ion tno debería
tener relación con la necesidad de estroncio. Yo no usaría uno
hasta determinar que el acuario esta bajo de estroncio.
Midiendo estroncio en el acuario marino
Hay dos formas de
medir el estroncio en acuarios marinos. el primero es usar los
dos kits disponibles en el mercado. Estos estan hechos por
Seachem y
Salifert. Los dos son pruebas complicadas, Lo cual no es
sorprendente ya que es difícil medir estroncio en contra un
antecedente de químicos similares calcio y magnesio .No he usado
estos kits en muchos años, y no he usado la versión que de vende
actualmente. Ojalá pueda revisar estos kits actuales en el
futuro.
Una segunda forma
de medir el estroncio es usar el equipo disponible en
commercial
analytical laboratories, como elICP (plasma acoplado
inductivo) y ICP-MS (espectrómetro de masa de plasma acoplado
inductivo)). En ICP, la muestra de agua es llevada a plasma muy
caliente. Los iones individuales emiten luz , estan muy
calientes.. ICP es muy sensitivo a estroncio (cuantificable
debajo de 0.002 ppm) con emisión muy fuerte para el estronciot
408 nm. he usado ICP por mi mismo para cuantificar estroncio en
mi acuario(15 ppm) y en la sal Instant Ocean sal que yo uso (también
15 ppm).
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Recomendaciones del estroncio
Mi recomendación
es mantener el estroncio en acuarios de arrecife cerca de los
niveles naturales. No hay evidencia que el estroncio a estos
niveles halla detrimento en organismos marinos ( debería ser)
Hay evidencia científica fuerte que algunos organismos requieren
estroncio. No obstante los organismos que la mayoría mantiene.
Finalmente, hay evidencia anecdótica de acuaristas avanzados que
la caída de estroncio va en detrimento del crecimiento de
corales que la muchos acuaristas mantienen.
¿Como se mantienen
los niveles naturales? Eso por supuesto, necesita un buen test
de estroncio. Quizás los kits son buenos para este propósito no,
enviar una muestra de agua a un laboratorio pudiera ser una
alternativa razonable para el acuarista. Si en resultado arroja
6-15 ppm , Parece que no hay acción que tomar. Si el nivel es
mayor a 15 ppm ,reducirlo mediante cambios de agua con una sal
de calidad es la mejor opción. Si los niveles de estroncio están
por debajo de 6 ppm, adicionar suplementos es bueno.
Recuerda: en mi
acuario sin ninguna adición reciente de estroncio ,el estroncio
esta elevado a niveles naturales. No me gustaría verlo mas alto.
Consecuentemente, adicionar un suplemento en ausencia de
conocimiento de los niveles de estroncio no es una buena idea.
Happy Reefing!
Referencias
1 The Reef
Aquarium: A Comprehensive Guide to the Identification and Care
of Tropical Marine Invertebrates (Volume 1) J. Charles
Delbeek, Julian Sprung Two Little Fishies; (July 1994).
4.
Seawater strontium and Sr/Ca variability in the Atlantic and
Pacific oceans. de Villiers, S. Department of
Geological Sciences, University of Washington, Seattle, WA, USA.
Earth and Planetary Science Letters (1999), 171(4), 623-634.
5. Barium
and strontium concentrations in Pacific and Mediterranean
seawater profiles by direct isotope dilution mass spectrometry.
Bernat, Michel; Church, Thomas; Allegre, Claude J. Inst. Phys.
Globe, Univ. Paris IV, Paris, Fr. Earth and Planetary Science
Letters (1972), 16(1), 75-80.
6.
Strontium concentrations and strontium-chlorinity ratios in
seawater of the North Pacific and the adjacent seas of Japan.
Nagaya, Yutaka; Nakamura, Kiyoshi; Saiki, Masamichi. Dep.
Environ. Contam., Natl. Inst. Radiol. Sci., Japan. Journal of
the Oceanographical Society of Japan (1971), 27(1), 20-6.
7.
Chemical Oceanography, Second Edition. Millero, Frank
J.; Editor. USA. (1996), 496 pp. Publisher: (CRC, Boca Raton,
Fla.)
8. Marine
barite and celestite saturation in seawater. Rushdi, A.
I.; McManus, J.; Collier, R. W. College of Oceanic and
Atmospheric Science, Oregon State University, Corvallis, OR,
USA. Marine Chemistry (2000), 69(1-2), 19-31.
9. Trace
elements in acantharian skeletons. Brass, G. W.
Rosenstiel Sch. Mar. Atmos. Sci., Univ. Miami, Miami, FL, USA.
Limnology and Oceanography (1980), 25(1), 146-9.
10.
Morphologies and transformations of celestite in seawater: the
role of acantharians in strontium and barium geochemistry.
Bernstein, Renate E.; Byrne, Robert H.; Betzer, Peter R.; Greco,
Anthony M. Dep. Mar. Sci., Univ. South Florida, St. Petersburg,
FL, USA. Geochimica et Cosmochimica Acta (1992), 56(8), 3273-9.
11.
General characteristics and radioecology of the strontium
Radiolaria organisms Acantharia. Strontium-87 and
strontium-90 in Acantharia. Reshetnyak, V. V. USSR. Editor(s):
Polikarpov, G. G. Khemoradioekologiya Pelagiali Bentali (1974),
188-91, 259-70. Publisher: "Naukova Dumka", Kiev, USSR
12. Marine
celestite and the role of acantharians in oceanic strontium and
barium geochemistry. Bernstein, Renate Ellen. Univ. of
South Florida, Tampa, FL, USA. Avail. UMI, Order No. DA3001934.
(2000), 125 pp. From: Diss. Abstr. Int., B 2001, 62(1), 117.
13.
Coprecipitation of cations with calcium carbonate.
Coprecipitation of strontium(II) with aragonite between 16 and
96.deg. Kinsman, David J. J.; Holland, Heinrich D..
Princeton Univ., Princeton, NJ, USA. Geochimica et Cosmochimica
Acta (1969), 33(1), 1-17.
14.
Strontium distribution in Geosecs oceanic profiles.
Brass, Garrett W.; Turekian, Karl K. Dep. Geol. Geophys., Yale
Univ., New Haven, CT, USA. Earth and Planetary Science Letters
(1974), 23(1), 141-8.
15.
Acantharian fluxes and strontium to chlorinity ratios in the
North Pacific Ocean. Bernstein, R. E.; Betzer, P. R.;
Feely, R. A.; Byrne, R. H.; Lamb, M. F.; Michaels, A. F. Dep.
Mar. Sci., Univ. South Florida, St. Petersburg, FL, USA. Science
(Washington, DC, United States) (1987), 237(4821), 1490-4.
16.
Comparative analysis of vertical distribution patterns of
epipelagic radiolaria, chlorophyll, and zooplankton in different
regions of he North Atlantic Ocean (June-Sept. 2001).
Zasko, D. N.; Vedernikov, V. I. Inst. Okeanol. im. P. P.
Shirshova, RAN, Moscow, Russia. Okeanologiya (Moscow, Russian
Federation) (2003), 43(1), 69-77.
17.
Biological minerals formed from strontium and barium sulfates.
III. The morphology and crystallography of strontium sulfate
crystals from the colonial radiolarian, Sphaerozoum
punctatum. Hughes, N. P.; Perry, C. C.; Anderson,
O. R.; Williams, R. J. P. Inorg. Chem. Lab., Univ. Oxford,
Oxford, UK. Proceedings of the Royal Society of London, Series
B: Biological Sciences (1989), 238(1292), 223-33, 3 plates.
18.
Macromolecular assemblages in controlled biomineralization.
Perry, C. C.; Fraser, M. A.; Hughes, N. P. Chem. Dep., Brunel
Univ., Uxbridge/Middlesex, UK. ACS Symposium Series (1991),
444(Surf. React. Pept. Polym.: Discovery Commer.), 316-39.
19.
Transmission and scanning electron microscopic evidence for
cytoplasmic deposition of strontium sulfate crystals in colonial
radiolaria. Anderson, O. R.; Perry, C. C.; Hughes, N.
P. Lamont-Doherty Geol. Obs., Columbia Univ., Palisades, NY,
USA. Philosophical Transactions of the Royal Society of London,
Series B: Biological Sciences (1990), 329(1252), 81-6.
20.
Effects of strontium on the embryonic development of Aplysia
californica. Bidwell, Joseph P.; Paige, John A.;
Kuzirian, Alan M. Howard Hughes Med. Inst., Woods Hole, MA, USA.
Biological Bulletin (Woods Hole, MA, United States) (1986),
170(1), 75-901
21. The
effect of strontium on embryonic calcification of Aplysia
californica. Bidwell, Joseph P.; Kuzirian, Alan;
Jones, Glenn; Nadeau, Lloyd; Garland, Lisa. Howard Hughes Med.
Inst., Woods Hole Oceanogr. Inst., Woods Hole, MA, USA.
Biological Bulletin (Woods Hole, MA, United States) (1990),
178(3), 231-8.
22.
Statoconia formation in molluscan statocysts.
Wiederhold M L; Sheridan C E; Smith N K Division of
Otorhinolaryngology, The University of Texas Health Science
Center at San Antonio, USA SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (1986),
2 781-92.
23.
Strontium is required for statolith development and thus normal
swimming behavior of hatchling cephalopods. Hanlon,
Roger T.; Bidwell, Joseph P.; Tait, Richard. Mar. Biomed. Inst.,
Univ. Texas Med. Branch, Galveston, TX, USA. Journal of
Experimental Biology (1989), 141 187-95.
24. Growth
increments and biomineralization process in cephalopod
statoliths. Bettencourt, Vera; Guerra, Angel. Instituto
de Investigaciones Marinas (CSIC), Vigo, Spain. Journal of
Experimental Marine Biology and Ecology (2000), 248(2), 191-205.
25 The
effect of algal symbionts on the accuracy of Sr/Ca
paleotemperatures from coral. Cohen, Anne L.; Owens,
Kathryn E.; Layne, Graham D.; Shimizu, Nobumichi. Department of
Geology and Geophysics, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI),
Woods Hole, MA, USA. Science (Washington, DC, United States)
(2002), 296(5566), 331-334.
26. An
assessment of the Sr/Ca ratio in shallow water hermatypic corals
as a proxy for sea surface temperature. Marshall, John
F.; McCulloch, Malcolm T. Research School of Earth Sciences,
Australian National University, Canberra, Australia. Geochimica
et Cosmochimica Acta (2002), 66(18), 3263-3280.
27. Causes
of changes in seawater 87Sr/86Sr from the study of Sr isotopes
of loess from Chinese loess plateau. Su, Xiao-Yun;
Yang, Jie-Dong; Chen, Jun. Department of Earth Sciences, Nanjing
University, Nanjing, Peop. Rep. China. Nanjing Daxue Xuebao,
Ziran Kexue (2003), 39(3), 327-336.
28.
Biogeochemical deposition of strontium. Odum, Howard T.
Publs. Inst. Marine Sci. (1957), 4(No. 2), 38-114. From: Biol.
Abstr. 33, Abstr. No. 530 (1959).
30.
Kinetics of strontium uptake in the scleractinian coral
Stylophora pistillata. Ferrier-Pages, Christine;
Boisson, Florence; Allemand, Denis; Tambutte, Eric. Centre
Scientifique de Monaco, Monaco, Monaco. Marine Ecology: Progress
Series (2002), 245 93-100.
31. The
strontium, magnesium and sodium composition of Recent
scleractinian coral skeletons as standards for
palaeoenvironmental analysis. Swart, Peter K.. King's
Coll., Univ. London, London, UK. Palaeogeography,
Palaeoclimatology, Palaeoecology (1981), 34(1-2), 115-36.
32. The
effect of seawater chemistry on the growth of some scleractinian
corals. Swart, Peter. King's Coll., Univ. London,
London, UK. Editor(s): Tardent, Pierre; Tardent, Ruth. Dev.
Cell. Biol. Coelenterates, Proc. Int. Coelenterate Conf., 4th
(1980), Meeting Date 1979, 203-8.
33. Low
temperature x-ray microanalysis of calcium in a scleractinian
coral: evidence of active transport mechanisms. Clode,
Peta L.; Marshall, Alan T. Analytical Electron Microscopy
Laboratory, Department of Zoology, La Trobe University,
Melbourne, Victoria, Australia. Journal of Experimental Biology
(2002), 205(22), 3543-3552.
34.
Developmental effects of barium exposure in a marine bivalve (Mytilus
californianus). Spangenberg, Jill V.; Cherr, Gary
N. Bodega Marine Lab., Univ. California, Davis, CA, USA.
Environmental Toxicology and Chemistry (1996), 15(10),
1769-1774.
35.
Experimental study on the acute toxicity of cobalt, antimony,
strontium and silver salts in some Crustacea and their larvae
and in some Teleostei. Amiard, J. C.. Dep. Prot., CEA,
St.-Paul-lez-Durance, Fr. Revue Internationale d'Oceanographie
Medicale (1976), 43 79-95.
36.
Phototactic variations in crustacean larvae due to diverse
metallic pollutants, demonstrated by a sublethal toxicity test.
Amiard, J. C.. Dep. Prot., Commis. Energ. At., Fontenay aux
Roses, Fr. Marine Biology (Berlin, Germany) (1976), 34(3),
239-45.
