Die Krux mit den Biofilmen

In der Natur gilt fast immer: Gemeinsam sind wir stark. Die Bakterien machen es genauso. Ein einzelnes Bakterium ist leichter zu vernichten als eine Ansammlung von Bakterien.
Die Bakterien haften sich an Oberflächen fest und wirken zusammen (und zwar nicht nur mit Bakterien der eigenen Art, es können auch andere Bakterienarten sein).
Die kleine Kolonie von Bakterien wird durch eine Hülle aus Polysacchariden (Vielfachzucker, also eine Form der Kohlenhydrate) zusammengehalten und wird Biofilm genannt.
Beispiele für Biofilme im Aquarium: Filterschlamm und die berühmt, berüchtigte Kahmhaut.
Welche Vorteile hat nun so ein Biofilm?
Zunächst einmal ist er für die Ernährung der Bakterien sehr günstig.
Die bevorzugten Orte für Biofilme sind Grenzflächen mit Wasserkontakt, also wo z.B. feste Substanz mit Wasser in Berührung kommt. (Im Aquarium ist das z.B. Bodengrund- Wasser). Alle Oberflächen sind negativ geladen. Durch die negative Ladung werden nun erst einmal positive Ionen (das sind z.B. Kationen und organische Stoffe ) an. Diese positiv geladenen Ionen wiederum ziehen ihrerseits negative Ionen an. Oberflächen sind also recht nährstoffreich. Die Bakterien, die sich also an den Oberflächen anhaften, finden deshalb auch bei nährstoffarmen Wasser immer genug Nahrung.

Der zweite Vorteil dieser Biofilme ist, dass die Bakterien vor schneller Vernichtung geschützt sind. Und dieser Vorteil ist natürlich aus unserer menschlichen Sicht sehr negativ. Bakterien in Biofilmen sind vor Chemikalien, Antikörpern und Zellen der Immunabwehr geschützt. Und auch physikalische Verfahren wie UV-Licht kommt an die Bakterien nicht mehr dran. Eine Untersuchung diesbezüglich wurde in der Fachschrift Wasser- und Geotechnologie
1. Jahrgang, Heft 4, 138–150 (2002) vorgestellt. Dort heißt es zum Schluß:

Zitat:
Alle diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass atypische sowie fakultativ pathogene atypische Mykobakterien, Legionella spp., Pseudomonas aeruginosa aus ihrem natürlichen Lebensraum Oberflächenwasser in das Trinkwasserverteilungssystem gelangen könnten, obwohl eine Uferfiltration oder eine Desinfektion vorgenommen wurden. Dennoch gibt es keine Anzeichen dafür, dass sie ständig mit hoher Häufigkeit in Trinkwasserbiofilmen vorkommen. Bisher konnten diese Mikroorganismen nur in Biofilmen, nicht aber in der freien Wasserphase mit den genannten Methoden nachgewiesen werden. Dennoch erscheint es möglich, dass trotz einer UV-Desinfektion, die alle Anforderungen für den Einsatz in der Trinkwasseraufbereitung erfüllt, ein Auftreten hygienisch relevanter Bakterien gelegentlich nicht vermieden werden kann.

Biofilme sind kein unorganisierter Bakterienhaufen, sondern sie haben Struktur und Organisation. Zum Beispiel sind Wasserkanäle auch an Stellen mit der dichtesten Bakterienbesiedlung immer vorhanden. Diese Wasserkanäle haben die Aufgabe Nahrung zu den Bakterien hinzubringen und Stoffwechselprodukte abzutransportieren.

Ein Beispiel im Aquarium:
Wer sich entschieden hat, in seinem neuen Becken Torf, Erlenzapfen oder Seemandelbaumblättern einzusetzen fragt sich manchmal ob es sinnvoll ist, dieses schon direkt beim Einfahren ins Becken zu geben.
Die Antwort: Nein, es ist nicht sinnvoll. Begründung: der Aufbau einer funktionierenden Nitrifikationskette wird massiv erschwert. Die ersten zarten Bakterien sind noch nicht in Biofilmen organisiert und werden quasi von den Wirkstoffen der obigen Sachen in der Vermehrung gehemmt oder sogar abgetötet.
Erst wenn sich die Bakterien in Biofilmen organisiert haben (ich warte mindestens 6 Wochen mit der Zugabe von Erlenzapfen und Co), besteht so gut wie keine Gefahr mehr, dass die Wirkstoffe die Bakterien angreifen können.

Aber man muss auch ganz klar sehen, dass in Biofilmen nicht nur unsere Nitrifikationsbakterien leben. Was da sonst noch im Becken wächst? Da weiß so keiner. Es muss auch nicht alles harmlos sein, was sich da substratgebunden in Biofilmen fröhlich vermehrt.
In einem Fall musste sogar ein Meerwasseraquarianer sein Hobby aufgeben. Er war ständig krank und keiner wusste so richtig warum. Bis jemand auf die Idee kam, sein Meerwasseraquarium zu untersuchen. Der Befund war erschreckend. Das Becken war verseucht mit Vibrionen. Durch die substratgebundene Lebensweise war es schlichtweg unmöglich, die Vibrionen zu eleminieren. Es musste alles vernichtet werden.

Die Methoden, die wir so einsetzen, um den so genannten Keimdruck zu senken (Torf, UVC, etc) sind praktisch nur in der Lage, die freischwimmenden Bakterien einzudämmen. Was sich im Substrat in den Biofilmen abspielt, entzieht sich jeglicher Kontrolle.
Man kann sie praktisch nur mechanisch entfernen (regelmäßige Filterreinigung, Mulm absaugen, Glasscheiben reinigen, etc). Da sich der Keimdruck ja nicht nur auf das bezieht, was im freien Wasser schwimmt, sondern zum Keimdruck gehört die gesamte Keimflora des Beckens egal wo sie sich befindet, senkt man auch so den Keimdruck.
Jetzt ist es natürlich so, dass sich in den Biofilmen durchaus gewünschte Vorgänge abspielen (nämlich die Nitrifikation) und man durch Entfernen dieser Biofilme auch die gewünschten Vorgänge reduziert.
Es ist eine Gratwanderung und wird immer eine Gratwanderung bleiben und nicht zu vergessen eine Art blindes Herumstochern. Niemand weiß, was in den Biofilmen in seinen Becken wirklich lebt. Ist es schädlich, diesen Biofilm nicht zu entfernen? Ist es völlig egal? Oder kann sich erst mit der Zeit eine Schädigung herausbilden (z.B. Barteleinschmelzung von Panzerwelsen?)
Eine Antwort habe ich darauf nicht. Aber ich habe noch einen anderen Grund oben genannte Maßnahmen regelmäßig zu machen, davon aber mehr im Kapitel über die Nitrifikationsbakterien. Denn ich gehöre zu denen, die sie nicht unbedingt als immer und überall als erwünscht ansehen.

Fortsetzung folgt.