Aquarium einfahren: Stickstoffkreislauf und Wartezeit verständlich erklärt

Was ist der Stickstoffkreislauf?

Der Stickstoffkreislauf ist der biologische Abbau im Aquarium, bei dem Mikroorganismen giftige Stickstoffverbindungen in weniger giftige umwandeln. Fische, Futterreste und abgestorbene Pflanzenteile setzen im Wasser vor allem Ammonium frei. Je höher der pH-Wert, desto mehr davon liegt als giftiges Ammoniak vor. Bakterien und Archaeen im Filter oxidieren das Ammonium zunächst zu Nitrit und in einem zweiten Schritt weiter zu Nitrat [3].

Diesen Abbau nennt man Nitrifikation. Er verbraucht laufend Sauerstoff und Karbonathärte aus dem Wasser [3]. Lange galten Nitrosomonas und Nitrobacter als die entscheidenden Bakterien im Filter. Molekularbiologische Studien zeichnen für Süßwasser-Aquarien ein anderes Bild: In 23 von 27 untersuchten Süßwasserfiltern dominierten ammoniakoxidierende Archaeen [4], Nitrit bauten in Versuchsaquarien Nitrospira-ähnliche Bakterien ab [1], und auch sogenannte Comammox-Bakterien gehören in Aquarienfiltern zu den wichtigen Ammoniakoxidierern [5].

Comammox-Bakterien können den gesamten Weg von Ammoniak bis Nitrat allein erledigen [5]. Nitrobacter war in den Versuchsaquarien der Studie von 1998 dagegen nicht nachweisbar [1]. Für dich heißt das: Die Lebensgemeinschaft im Filter ist vielfältig und braucht Zeit, bis sie stabil arbeitet. Solange du den Filter laufen lässt und auf den Abbau wartest, steckst du mitten in der Einlaufphase deines Aquariums.

Welche Phasen hat die Einfahrphase?

Die Einfahrphase folgt keinem Kalender, sondern einer Reihenfolge in drei Phasen. Diese Reihenfolge ist durch Messreihen belegt [1] [2], die Tage schwanken aber stark von Becken zu Becken – ein festes Phasenmodell, das sich auf den Tag genau vorhersagen lässt, gibt es nicht.

1. Ammonium steigt Futter und Fische (oder Ammoniumchlorid) liefern Ammonium; die ersten Mikroorganismen siedeln sich an.
2. Nitrit steigt und fällt Ammonium wird zu Nitrit; der Nitritpeak kommt, danach bauen weitere Bakterien Nitrit ab.
3. Nitrat steigt – fertig Ammonium und Nitrit sind nicht mehr nachweisbar, Nitrat steigt. Ab jetzt regelmäßig Wasser wechseln.

In der ersten Phase steigt das Ammonium, weil noch zu wenige Mikroorganismen da sind, die es weiterverarbeiten. In Versuchsbecken war das Ammonium bis etwa Tag 12 wieder verschwunden [1]. In dieser Zeit vermehren sich die Ammoniakoxidierer.

In der zweiten Phase steigt das Nitrit deutlich an. Für den späteren Besatz ist das kritisch, denn Nitrit ist für Fische giftig [8]. Es entsteht, weil die ersten Mikroorganismen Ammonium schon abbauen, die Nitritoxidierer aber noch nicht in ausreichender Zahl vorhanden sind. In den Versuchsbecken gipfelte der Nitritpeak um Tag 21 bis 22 [1]. In einer Untersuchung von drei Heimaquarien lag der Höhepunkt in zwei Becken in der zweiten Woche, im dritten erst in der siebten Woche [2]. Danach fällt der Wert wieder.

Die dritte Phase und damit das Ende der Einfahrphase ist erreicht, wenn Ammonium und Nitrit nicht mehr nachweisbar sind und stattdessen der Nitratwert steigt [1] [2]. Erst dieses Messergebnis zeigt dir, dass die Biologie im Filter die anfallenden Abfallstoffe abbaut.

Wie lange dauert das Einfahren?

Wie lange das Einfahren dauert, ist von Becken zu Becken sehr verschieden, und die Quellen streuen breit. In einer Untersuchung von drei Heimaquarien waren Ammonium und Nitrit in zwei Becken nach drei Wochen nicht mehr nachweisbar, im dritten nach acht Wochen [2]. In Versuchsbecken einer Studie von 1998 war das Nitrit um Tag 26 beziehungsweise Tag 38 verschwunden [1]. Fachleute der University of Florida nennen für einen neuen Biofilter sechs bis acht Wochen [3]. Eine Fachschrift aus der Aquaponik nennt für fischloses Einfahren zehn Tage bis drei Wochen; das ist eine Praxisangabe mit niedriger Evidenz [6].

Drei Heimaquarien mit Fischen 3–8 Wochen

Versuchsbecken (1998), Nitrit wegTag 26 bzw. 38 3,7–5,4 Wochen

Fachangabe University of Florida 6–8 Wochen

Kleine Stichproben (drei Heimaquarien; Versuchsbecken einer Studie von 1998); die Angabe der University of Florida ist eine Fachempfehlung ohne eigene Messreihe. Hausregel von Aquamici: rechne mit 4–8 Wochen, entscheidend sind die Messwerte. Quellen: [2] [1] [3]

Temperatur und pH-Wert spielen mit: In kühlem und saurem Wasser arbeiten Nitrifizierer langsamer. In Laborversuchen sank die Aktivität einzelner Nitritoxidierer bei pH 6,1 oder bei 10 °C deutlich [7]. Die Aquaponik-Fachschrift nennt pH-Werte über 7,5 und 25 bis 30 °C als günstig [6]. Dass du das Einfahren im Heimaquarium spürbar verkürzt, wenn du die Heizung höher drehst, ist nicht belegt.

Weil sich die Dauer nicht vorhersagen lässt, gilt unsere Hausregel: Rechne mit vier bis acht Wochen. Entscheidend sind nicht die Tage im Kalender, sondern deine Messwerte. Die Aquaponik-Fachschrift sieht ein System schon als eingefahren an, wenn Ammoniak und Nitrit bei höchstens 0,5 ppm (mg/l) liegen [6]. Wir bleiben bei der strengeren Hausregel: Fertig ist das Aquarium erst, wenn Ammonium und Nitrit mit handelsüblichen Tests nicht mehr nachweisbar sind.

Warum keine Fische ins neue Becken?

Setzt du Fische gleich am ersten Tag ins neue Aquarium, erleben sie die Ammonium- und Nitritspitzen der Einlaufphase mit. In einer Studie mit drei Heimaquarien, die von Anfang an mit Fischen besetzt waren (zwei mit sieben Fischen, eines startete mit einem Fisch und hatte nach drei Wochen 16), erreichte Nitrit in Woche zwei in zwei Becken rund 0,5 beziehungsweise 0,7 mg/l Nitrit-Stickstoff. Im dritten Becken lag das Ammonium von Woche zwei bis Woche sieben über 0,75 mg/l Ammonium-Stickstoff [2]. Wie es den Fischen dabei ging, geht aus den ausgewerteten Studienangaben nicht hervor.

Die Zwischenprodukte sind giftig: Freies Ammoniak (NH3) schädigt Fische schon ab etwa 0,05 mg/l [3]. Nitrit gelangt über die Kiemen ins Blut und bildet dort Methämoglobin, das keinen Sauerstoff mehr transportiert; das Blut färbt sich braun [8]. Unsere Bewertung daraus – eine Studie, die Einfahren mit und ohne Fische vergleicht, gibt es nicht: Fahre dein Aquarium ohne Fische ein. So bleiben den Tieren die Ammoniak- und Nitritspitzen erspart.

In Österreich ist das auch rechtlich geregelt: Die 2. Tierhaltungsverordnung schreibt für neu eingerichtete Becken in den ersten sechs Wochen eine tägliche Nitritkontrolle vor (Fassung 2017) [9]. Mehr zu Werten und Notfallmaßnahmen findest du im Ratgeber Nitrit und Nitrat im Aquarium.

So fährst du ein Aquarium ohne Fische ein

Fischloses Einfahren gibt den Bakterien Zeit, bevor das erste Tier einzieht. Diese Liste dient dir als Orientierung für die kommenden Wochen:

1. Technik starten: Richte das Becken komplett ein, fülle Wasser ein und lass Filter und Heizung durchgehend laufen. Schalte den Filter nicht ab, denn die Nitrifizierer brauchen Sauerstoff [3].
2. Ammoniumquelle geben: Die Bakterien brauchen Ammonium als „Futter“. In Studien wurde dafür Ammoniumchlorid eingesetzt [1]; eine Aquaponik-Fachschrift nennt reines Ammoniak oder Ammoniumchlorid ohne Duft- und Zusatzstoffe [6]. Eine Menge nennen wir bewusst nicht – richte dich nach der Angabe auf der Packung und bewahre die Chemikalie außer Reichweite von Kindern auf. Ob Fischfutter als Ammoniumquelle im leeren Becken zuverlässig taugt, ist nicht belegt, auch wenn es in der Praxis oft so gemacht wird.
3. Pflanzen einsetzen: Pflanzen dürfen von Anfang an ins Becken. Dass sie das Einfahren verkürzen, ist nicht belegt; es gibt nur Hinweise aus einer kleinen Studie in ungefilterten Betta-Becken, in der Pflanzen den Ammoniumanstieg dämpften [10].
4. Werte messen: Verlass dich nicht auf dein Auge. Hausregel: Miss Ammonium und Nitrit alle zwei bis drei Tage, rund um den Nitritpeak täglich. Teststreifen zeigen eher Bereiche als genaue Werte; in einer Trinkwasser-Untersuchung mit 102 Haushalten lagen Nitrat-Streifen meist unter dem Laborwert. Tropfentests gelten als genauer – das sind nur Hinweise aus der tiermedizinischen Praxis und der Trinkwasseranalytik [11] [12].
5. Wasser wechseln, dann Besatz: Erst wenn Ammonium und Nitrit nicht mehr nachweisbar sind, ist die Einlaufphase abgeschlossen. Wechsle dann einen Teil des Wassers, um das angesammelte Nitrat zu senken, und setze die ersten Fische nach und nach ein.

Weiter geht es in den Ratgebern Aquarium einrichten und Wasserwechsel im Aquarium.

Bakterienstarter und Filtermaterial aus einem anderen Becken

Dass Bakterienstarter aus dem Handel das wochenlange Einfahren ersetzen, ist nicht belegt. In einer Studie von 1998 wuchsen die Nitrobacter aus einem Starterprodukt im Filter nicht an [1]; 2011 enthielten zwei untersuchte Präparate keine der Archaeen, die in den meisten untersuchten Süßwasserfiltern die Ammoniakoxidation trugen [4]. Ein noch nicht begutachteter Vorabbericht (Preprint) mit einem Hersteller-Mitautor liefert Hinweise, dass neuere Kulturen die Spitzen von Ammonium und Nitrit dämpfen können [13]. Ob man Starterbakterien überdosieren kann und wie oft man sie nachgeben sollte, ist nicht untersucht. Halte dich an die Herstellerangabe und miss trotzdem weiter.

Eine Alternative ist besiedeltes Filtermaterial aus einem eingefahrenen Becken. In einem Praxisbericht aus Meerwasser-Kreislaufanlagen (je eine Anlage pro Verfahren) begann die Nitrifikation fast sofort, nachdem rund zehn Prozent des neuen Filtermaterials durch besiedeltes ersetzt worden waren [14]. Für Süßwasser-Heimaquarien ist dieser Effekt nicht belegt; in der Praxis ist das Animpfen mit altem Filtermaterial trotzdem verbreitet. Bedenke das Risiko: Mit Material aus einem fremden Becken kannst du Krankheitserreger oder Parasiten einschleppen.

Algen und braune Beläge in der Einfahrphase

Braune Beläge und erste Algen in den ersten Wochen sind eine verbreitete Praxisbeobachtung; belegt ist das nicht. Ebenso wenig belegt ist, dass sie einen funktionierenden Kreislauf anzeigen oder von allein wieder verschwinden.

Algenblüten hängen an einem Nährstoffüberschuss, vor allem an Stickstoff oder Phosphor; das stammt aus Erfahrungen mit Teichen und ist auf Aquarien nur als Prinzip übertragbar [15]. Dass frisch gesetzte Pflanzen anfangs als Nährstoffkonkurrenten ausfallen, ist plausibel, für Aquarien aber nicht untersucht. Algenmittel empfehlen wir in dieser Phase nicht: Nach einer Algizid-Behandlung zersetzen sich die toten Algen und verbrauchen Sauerstoff [15]. Mehr zur Vorbeugung findest du im Ratgeber Algen im Aquarium.