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Caractéristiques du lit de sable
On appelle lit de sable une couche de sable d'épaisseur variable au sein du bac.
i) Dénitrification/Dénitratation
L'eau qui pénètre dans la couche de sable subit une consommation de son oxygène par les bactéries présentes. Ces bactéries sont notamment responsables de l'oxydation de l'ammoniaque et des nitrites en nitrates (dénitrification). Au-delà d'une certaine épaisseur, l'eau est tellement appauvrie en oxygène que les conditions ne sont plus propices aux bactéries aérobies. Celles-ci sont progressivement remplacées par des bactéries anaérobies facultatives puis strictes qui vont se servir de l'oxygène contenu dans NO3-. Les nitrates sont alors réduits en nitrites (NO2-) et nitroxyde (NO), jusqu'au stade azote gazeux (N2). Il s'agit de la dénitratation de l'eau.
De ce point de vue, le sable se comporte ici de la même manière qu'une pierre vivante.
ii) Support de colonisation et de vie
Photos, Julien THEODULE
Comme nous l'avons vu, selon sa porosité, le sable peut accueillir une population plus ou moins grande de bactéries. Dans sa zone éclairée, c'est aussi un support idéal pour toutes sortes de microalgues. Dans les zones oxygénées, il est également propice à l'hébergement de divers populations de microfaune. En aquariophilie récifale, la notion de sable vivant dépasse celle classique de sable colonisé par les bactéries propres à la dénitrification. Il s'agit d'une notion plus large : un sable vivant est un sable colonisé par des bactéries (faune microscopique), et par des organismes plus grands (faune submillimétrique et millimétrique). Cette faune forme un ensemble de consommateurs et de recycleurs, de proies et de prédateurs, qui vont en permanence consommer les déchets et remuer le substrat. Les formes les plus visibles sont des vers annélidés et de minuscules crustacés. Cette faune peut s'établir à partir de la faune des pierres vivantes mais idéalement, il vaut mieux utiliser du sable vivant importé qui contient les espèces réellement inféodées au sable.
iii) Piége à sédiment
Photo, Julien THEODULE
Le sable placé au fond du bac est évidemment en première ligne pour récupérer les précipitations et autres sédimentations par définition se retrouve sur le fond de l'aquarium. De par sa structure compacte, le sable retient les sédiments, les empêchant de se déplacer sous l'action du brassage par exemple. Ces sédiments vont pouvoir être décomposés in situ (le sable héberge des populations de bactéries qui ne demandent qu'à se nourrir). Ceci est un avantage pour le retraitement naturel des sédiments, et pour éviter leur éparpillement dans le bac à cause du brassage, mais cela peut également être un vrai problème comme nous le verrons plus loin.
iv) Habitat de poissons
Photo, Hervé ROUSSEAU
Le sable offre un habitat malléable aux poissons qui s'enterrent la nuit pour dormir (une grand nombre de labres dont Halichoeres). De plus, les gobies et leurs crevettes alpheus y construisent leur habitat. D'autres poissons, tel Valencienna, y trouvent leur nourriture en tamisant le sable.
v) Filtre créateur de divers gradients et cycles
Comme nous l'avons vu dans " dénitrification/dénitratation ", la couche de sable va filtrer l'eau, en créant verticalement divers gradients. Ces gradients sont dus à l'activité bactérienne au sein du lit de sable et à la consommation/transformation des éléments présents dans l'eau, et à la notion capitale de " proximité " des réactions (voir méthode Jaubert)
Photo, Julien THEODULE
Au sein de la couche de sable, on va assister à la création d'un gradient d'oxygène, dû à la consommation d'oxygène (O2) par les bactéries aérobies. Plus on s'enfonce dans la couche de sable, moins l'eau est chargée en O2. On observe aussi un gradient de pH, dû à la production de dioxyde de carbone (CO2) et de protons (H+) par les bactéries aérobies ce qui acidifie l'eau.
Cette acidification provoque la dissolution du carbonate de calcium du sable ce qui produit des ions hydrogénocarbonates (HCO3-) et calcium (Ca2+) libres. Le cycle du carbone va également évoluer au sein de la couche. En effet, les matières organiques sont décomposées par les bactéries ce qui produit CO2 et H+. Les phosphates subissent également des transformations dans cet environnement. Dans les couches supérieures, on peut constater une précipitation des orthophosphates. Ils sont redissous dans les couches basses par l'acidité, mais ne ressortent normalement pas de la couche (puisqu'ils reprécipitent dans les couches supérieures)
Enfin et évidemment, le cycle de l'azote est l'illustration parfaite pour ce chapitre, puisque d'un composé organique en décomposition transformé en déchet par le travail bactérien (NO3-), on va passer par NO2- et NO dans les couches basses pour finalement exporter N2 gazeux, éliminant définitivement l'azote du bac.
vi) Support de culture pour micro-algues
A la surface de la couche de sable, dans la zone exposée à la lumière se développent des microalgues. Ces microalgues servient au nourrissage des poissons fouisseurs de type Valencienna et pour la faune millimétrique. Certains suggèrent qu'elles ont une importance en Jaubert (voir méthodes), en étant le premier maillon de la chaîne de dénitratation de la méthode ; les microalgues sont consommées par les animaux des couches supérieures, eux même fournissant des déchets exploitables par les mécanismes des couches inférieures (mise à disposition de carbones pour les bactéries anaérobies).
vii) Esthétique des bacs
Photos, Julien THEODULE
Indéniablement, l'ajout de sable donne un aspect plus " naturel " à un bac récifal (n'y a-t-il pas de sable au fond de la mer ?). Par ailleurs, le sable blanc fournit un avantage lumineux en reflétant une partie des photons sur la face inférieure des coraux..
viii) Libérateur de certains éléments constitutif de l'eau de mer
De part les mêmes phénomènes de gradients obtenus dans le cas de la dénitratation, on assiste à une acidification de l'eau au fur et à mesure de l'enfoncement dans le lit de sable. Cette acidité est la résultante du travail des bactéries aérobies (donc des couches supérieures) qui consomment l'oxygène et rejettent du CO2 (=> acidification du milieu). Le pH peut alors descendre en dessous de 7, provoquant la dissolution du sable de corail.
Cette dissolution relargue dans l'eau les constituants du squelette corallien dans des proportions qui dépendent du substrat choisi, mettant a disposition des ions calcium, strontium, magnésium, carbonates et bicarbonates par exemple.
ix) Neutraliseur d'acidité
L'acidité qui pourrait se présenter à proximité du lit de sable est neutralisée par dissolution du substrat. En effet, la réaction de libération de l'ion calcium à partir du carbonate de calcium se fait en milieu acide (dissolution du sable), en consommant un ion hydrogène, rendant le milieu moins acide CaCO3 + H+ => Ca2+ + HCO3- Le lit de sable constitue donc une réserve d'alcalinité et stabilise le KH.
x) Capteur de phosphates et autres substances néfastes
Il a été démontré que le carbonate de calcium fixait par adsorption les ions phosphates . Un certain nombre d'observations suggère que les nitrates et des métaux lourds pourraient aussi s'accumuler dans le lit de sable.
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