Un asunto esencial para el acuariófilo es la gestión de los residuos biológicos producidos por los habitantes de un acuario. Peces, invertebrados, hongos, y algunas bacterias excretan residuos nitrogenados en forma de amoníaco (que se puede convertir en amonio, dependiendo de la química del agua) que debe pasar por el ciclo del nitrógeno.
También se produce amoníaco a través de la descomposición de las plantas y la materia animal, incluyendo heces y otros detritos. Los desechos nitrogenados se convierten en tóxicos para los peces y otros habitantes del acuario en concentraciones altas.
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Un depósito bien equilibrado contiene organismos que pueden metabolizar los desechos de otros residentes del acuario. Los residuos nitrogenados que se producen en un depósito son metabolizados en los acuarios por un tipo de bacterias conocidas como nitrificantes (género Nitrosomonas). Las bacterias nitrificantes capturan el amoníaco del agua y lo metabolizan para producir nitritos. Los nitritos también son altamente tóxicos para los peces en concentraciones altas. Otro tipo de bacterias, género Nitrospira, convierten los nitritos en nitratos, una sustancia menos tóxica a los habitantes del acuario.
Además de las bacterias, las plantas acuáticas también eliminan los residuos nitrogenados metabolizando el amoníaco y los nitratos. Cuando las plantas metabolizan compuestos del nitrógeno, eliminan el nitrógeno del agua, utilizándolo para construir biomasa. Sin embargo, esto es solamente temporal, ya que las plantas vuelven a expulsar el nitrógeno al agua cuando las hojas viejas se descomponen, por ejemplo.
Aunque informalmente se le llama ciclo del nitrógeno por los aficionados, es de hecho solamente una parte de un ciclo mayor: se debe añadir nitrógeno al sistema (normalmente a través de la comida proporcionada a los habitantes del depósito), y los nitratos se acumulan en el agua al final del proceso (o contribuir a un crecimiento en biomasa mediante el metabolismo de las plantas). En la práctica, esta acumulación de nitratos en los acuarios caseros exige que el cuidador del acuario realice cambios periódicos de agua, sacando el agua alta en nitratos y reemplazándola por agua baja en nitratos.
Los acuarios de los aficionados a menudo no contienen las poblaciones necesarias de bacterias necesitadas para “limpiar” los residuos nitrogenados de los habitantes del depósito. Este problema más o menos se soluciona a través de dos soluciones de filtración: Los filtros de carbono activo absorben los compuestos del nitrógeno y otras toxinas del agua, mientras que los filtros biológicos proporcionan un medio especialmente diseñado para la colonización por las bacterias nitrificantes deseadas.
El nitrógeno no es el único nutriente que circula por un acuario. El oxígeno disuelto entra en el sistema por la superficie del agua en contacto con el aire, o mediante una bomba de aire. El dióxido de carbono abandona el sistema también por el aire. El ciclo del fosfato es un importante, aunque a menudo ignorado, ciclo de nutrientes. El azufre, el hierro, y otros micronutrientes también circulan por el sistema, entrando como comida y saliendo como desechos. El control apropiado del ciclo del nitrógeno, junto con el aporte de un suministro de comida equilibrado, suele ser suficiente para mantener estos otros ciclos de nutrientes en equilibrio aproximado.
