- Plus le bassin est vaste, plus l'écosystème est stable (les poissons n'aiment pas les variations physico-chimiques brutales). Le bocal est le pire environnement que l'on puisse offrir à un poisson car il est impossible de stabiliser durablement un si petit volume. Seuls des poissons particulièrement résistants (comme le carassin par exemple) peuvent supporter de telles conditions et leur espérance de vie est minimum.
- Sous nos latitudes, un étang naturel (sans amendement ni complément alimentaire) dépasse rarement des densités de 500 Kg de poisson par hectare (10 000 m3). Soit 50 grammes de poisson pour 1000 litres d'eau (0,005%) (moyenne nationale : 250Kg/ha). Pour aller au delà, il est souhaitable d'envisager un apport en aliments et un système de filtration des "pollutions" organiques.
- Les secrétions et excréments des poissons sont essentiellement des éléments azotés (N) qui se présentent notamment sous forme d'ammoniaque (NH3). L'ammoniaque est toxique à faible dose pour les poissons. Celui-ci est naturellement transformé par des bactéries en nitrite (NO2-) qui est aussi toxique pour les poissons, mais à plus forte dose. Ces nitrites sont aussi naturellement transformées par des bactéries en nitrate (NO3-) dont la toxicité est nettement plus faible. Ces nitrates sont enfin absorbés par les végétaux aquatiques ou de bordure (macrophytes, filamenteuses, phytoplancton... ).
A moins de démarrer avec un aquarium bien fermé contenant une eau "pure", distillée, ou morte (chlorée), les bactéries finissent par s'installer dans tous les plans d'eau naturels. La quantité des bactéries présentes en pleine eau est relativement faible : dans un étang les bactéries sont actives dans les premiers centimètres de terre et sur les "chevelus" des racines immergées. Pour entretenir des colonies bactériennes suffisantes, il est souhaitable que celles-ci disposent de supports matériels. C'est le rôle du filtre bactérien : il s'agit de faire passer l'eau polluée à travers un volume qui offre une surface la plus vaste possible. Celle-ci se couvrira naturellement de bactéries. Il peut s'agir d'un volume contenant de la terre, de la tourbe, du sable, de la mousse, du textile... mais si la masse est trop compacte ou si les particules filtrantes sont trop fines, on se heurte à des problèmes de colmatage. Le colmatage peut être évité en amont avec un filtre mécanique ou un décanteur (accessible pour être éventuellement nettoyé) qui en piégeant les particules solides, ne laissera passer que les substances dissoutes. L'eau passe ainsi du bassin à travers un filtre mécanique suivi d'un filtre biologique. Les bactéries sont aussi actives au sein du filtre mécanique mais comme il est éventuellement nettoyé de façon régulière, il s'en suit des variations de l'efficacité de l'activité de sa colonie bactérienne. D'où l'importance de consacrer une structure pour chaque type de filtration. La circulation de l'eau peut être mise en oeuvre de multiple façon (petite pompe, exhausteur à bulle, moulin à palettes ou à dodets, mécanisme éolien...).
- Les végétaux sont des éléments absolument indispensables pour finaliser la filtration... Pour optimiser l'absorption des nitrates produits par les poissons dans un bassin, on peut entretenir une biomasse végétale 10 fois supérieure à la biomasse animale : 10 kg de végétal pour 1Kg de poisson. Il faut considérer les plantes immergées (feuilles, tiges et racines), mais aussi la totalité des végétaux notamment de bordure dont les racines puisent leurs nutriments dans l'eau du bassin. En réalité, ce chiffre est un ordre d'idée qui dépend bien plus du métabolisme des poissons (et donc de la température de l'eau) que de leur poids total.
- Nous voici donc "débarassés" des matières azotées les plus toxiques. Reste éventuellement la question des micro organismes pathogènes (parasites, bactéries, virus...). Les poissons et les plantes introduites peuvent selon leurs origines en apporter de multiples variétés. Les filtres peuvent aussi présenter des zones mal irriguées où peuvent se développer certaines colonies bactériennes indésirables. Des éléments extérieurs (oiseaux, batraciens...) peuvent aussi être une source de problèmes similaires... L'une des solutions les plus radicales (au delà des substances chimiques plus ou moins recommandables) consiste à exposer ces micro-organismes transportés par l'eau aux ultra-violets qui tuent toutes formes de vie microscopique. Il existe des lampes qui permettent ce genre de traitement. Leur durée de vie est limitée et il est nécessaire de les remplacer régulièrement. Il ne faut pas oublier que le soleil nous fournit ces rayons quotidiennement et gratuitement. Il faut simplement savoir que les ultra-violets ont un niveau de pénétration dans l'eau inférieur à quelques centimètres (selon la turbidité). Il est donc nécessaire pour en profiter de prévoir sur le circuit une "zone" de passage ensoleillé où l'eau sera contrainte de s'écouler pendant quelques secondes sur une "plage" où la profondeur n'excédera pas 1 ou 2 cm... Le filtre à ultra-violets est positionné après le filtre bactérien.
- L'oxygène dissous conditionne la nature des bactéries actives dans le cycle de l'azote et il est un élément essentiel à la survie et à la bonne santé des poissons. Un taux élevé d'oxygène dissous réduit considérablement les risques sanitaires dans un milieu clos. L'oxygène est consommé de façon importante par la respiration des poissons, par la respiration des végétaux la nuit, et par l'activité des bactéries. Les seuls éléments qui peuvent apporter de l'oxygène sous l'eau sont les végétaux à feuilles immergées et le phytoplancton (eau verte) et celà uniquement en présence de lumière naturelle (jusqu'à environ 80 cm de profondeur).
En fait l'apport d'oxygène dans l'eau se fait de façon plus certaine par "migration" de l'oxygène de l'air vers l'eau. Le taux d'oxygène dans l'air est stable (en milieu ouvert). Cet oxygène pénetre dans l'eau par la surface. L'eau peut être saturée en oxygène. Le taux de saturation d'oxygène dans l'eau est inversement proportionnel à la température, à la pression atmosphérique et à la salinité. Plus le taux d'oxygène dans l'eau est faible, plus le passage de l'oxygène de l'air vers l'eau est efficace. Dans un bassin d'eau calme qui présente une stratification (thermique ou saline), seuls les premiers centimètres (ou millimètres) d'eau sous la surface sont correctement oxygénés. C'est pour cette raison que dans des conditions d'oxygénation critique, on voit les poissons "piper" à la surface : ils viennent simplement respirer l'eau la mieux oxygénée. Les pires conditions peuvent se présenter dans une eau stratifiée et "chaude" (l'été), en présence de pression atmosphérique élevée (temps orageux), et quelques heures après la tombée du jour, lorsque le phénomène de photosynthèse s'est inversé et que les végétaux consomment l'oxygène et produisent du gaz carbonique. On peut alors atteindre des taux d'oxygène inférieurs au seuil léthal des poissons. Dans ces conditions seuls les tout petits poissons qui auront réussi à respirer la "pellicule" oxygénée de la surface survivent...
Les solutions : augmenter l'interface air/eau et conduire l'eau la moins oxygénée au contact de l'air : bassin vaste en surface, bullage (chaque bulle est une interface d'échange), fontaine ou jet d'eau (chaque goutte est aussi une interface d'échange), cascades ou simplement un courant d'eau (même très lent) qui conduit l'eau du fond (la moins oxygénée) au contact de la surface.Dans les meilleures conditions d'élevage intensif "clos" (bassins de type israëlien) on arrive à des charges en poisson de 10 tonnes à l'hectare soit 1 kg de poisson pour 1000 litre d'eau (0,1%).
