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茶ゴケ

水槽を立ち上げて間もなく、ガラス面やパイプ類の上に、ヌメヌメとした茶色の藻類が出現する。
いわゆる「茶ゴケ」と呼ばれる。わかりやすくていい。

正体は、付着性の珪藻である。コッコネイス属の種が多い模様? ほかにもいろいろ。
単細胞の微小な藻類。
淡水に棲む種もいれば、海水に棲む種もいる。付着性のものも浮遊性のものもいる。


他の藻類との大きな違いは、生育に珪素が必要な点。
珪藻は水中の珪酸塩を吸収して、ガラス質の殻を作り出す。だから珪素がたくさんいる。


日本の淡水には比較的豊富な珪酸塩が含まれる。水道水中の濃度も世界平均より高かったりするらしい。
だから水槽中には、珪藻が増える下地が用意されることになる。

ただ、一度殻に同化された珪素は、なかなか溶けださない。だから水槽の中では、あたかも水中に溶けている珪素を取り除くフィルターのように機能する。
珪酸塩が水草にどういう影響を与えるのかは明らかでないが、珪酸塩濃度が低いであろう地域に自生していた水草の育成にとっては、珪藻による珪酸の除去はもしかしたらプラスかもしれない。

水槽立上げ後に茶ゴケが多く出るのは、水中にそれなりの珪酸塩が含まれているからだろう。そして増えるだけ増えて、水中の珪素は減っていく。そうすると、生育にブレーキがかかる。
その後は珪素を要求しない藻類が卓越する。これが茶ゴケ→緑コケという水槽内の藻類相の変化の要因の一つだと推測。
多めの換水をしたあとにも茶ゴケが一時的に出ることがあるが、これも珪酸塩が新水とともに追加されたことで、勢力を盛り返したという可能性がある。

一概に、濾過が立ち上がってないから茶ゴケが出るとも言えないはずだ。珪素の供給の有無も意識すべきだろう。







茶ゴケの生長にはもちろん、珪素以外の栄養もいる。一般的な植物と同じ。

珪藻の研究をしている人が、淡水産珪藻をストックする際、珪藻向けにカスタムしたBold Basal培養液を調製して使っていることがある。

日本歯科大の資料では以下のようなレシピ。


無機塩類として、以下を400mlの蒸留水にそれぞれ溶かす

NaNO3 (硝酸ナトリウム)  …… 10.0 g
CaCl2・H2O(塩化カルシウム)……… 1.0 g
MgSO4・7H2O(硫酸マグネシウム)… 3.0 g
K2HPO4 (リン酸二カリウム) ……… 3.0 g
KH2PO4 (リン酸一カリウム) ……… 7.0 g
NaCl (塩化ナトリウム)  ……… 1.0 g
NaSiO2・9H2O(ケイ酸ナトリウム)… 2.0 g


微量元素として、100mlの蒸留水に以下の組み合わせで溶かし、別々に保存

EDTA(エチレンジアミン四酢酸ナトリウム)5.0 g + KOH(水酸化カリウム)3.1 g

FeSO4・7H2O(硫酸第一鉄)0.498 g + H2SO4(硫酸)0.1 ml

H3BO4 (ホウ酸)1.142 g

ZnSO4・7H2O(硫酸亜鉛) 0.882 g + MnCl2・4H2O(塩化マンガン)0.144 g+ MoO3 (三酸化モリブデン)0.071 g + CuSO4・5H2O(硫酸銅)0.157g+ Co(NO3 )・6H2O(硝酸コバルト)0.049 g


んで、実際に珪藻を培養する際にはこれらの溶液をさらに希釈して用いるそうだ。940mlの蒸留水に、無機塩類の各水溶液を10mlずつ、微量元素の各水溶液を1ml入れて、あとはpH等調整して、完成ということだ。これをさらに2倍、5倍に希釈しても機能するらしい。ビタミン添加をしたりもするらしい。

こういう組成の水質が、珪藻=茶ゴケの生育に適していると考えてよさそう。他の藻類や水草にも有効そうな、いわゆる液肥に近い組成と思うが、珪素源が意識されている点が特徴的。
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水槽内への炭素源の投入

脱窒を盛んにするため、脱窒を行う細菌を活性化することを目的に、彼らのエサとなる有機物を投入することがある。

しかし、いきなりドバッっと入れてはいけない。

亜硝酸酸化細菌は有機物が増えると調子を落とす。というか死んだりする。

はじめは極々少量から、徐々に増やしていって馴化させないと、下手すると水槽崩壊というオチもありうる。

ろ材

濾材に求められる基本的な性能は、

①バクテリア等が定着し、バイオフィルムが形成され、しかもはがれにくい表面構造

②体積あたりの表面積が(そこそこ)広い

③生体に影響を与える成分の溶脱が無いか、極めて少ない

④個々の濾材間の間隔が確保でき、通水を阻害しない

この4つ。

有害物質の吸着やミネラルの供給などは、あくまで付加的な機能であり、重要視する必要はあまりない。


①は、濾材として売られているものなら概ね担保される。
 鏡面のようなツルツルの濾材はさすがに売っていない。
 プラ製の濾材の表面はやや平滑だが、台所にあるプラ製の三角コーナーや、水槽中の給排水パイプにすぐヌルヌルが形成されることからして、バクテリア類の定着に支障はないと考えてよい。

 砂利や破砕陶器、軽石など濾材として売られているものではないものも、①の条件は満たす。実際、活用してよい水槽を維持している人もいる。

 硬質濾材だけでなく、ウールやスポンジなどの微細な網目構造も有能。


②は、状況に応じて考える必要がある。
 体積当たりの表面積を最大にするには、濾材1個の大きさをどんどん小さく、粉状していけばよい。しかしあまりに小さくすると、すぐに目詰まりしてしまい、④の条件を満たせない。
 水が汚れやすい条件や、外部フィルターのような断面積の小さい筒状の濾過槽を用いる場合では、表面積を少々犠牲にしても、通水性の高い濾材を採用すべき。
 逆に、水がそこそこ綺麗で、大きな水槽での底面濾過のように大面積をもって通水できる場合は、ある程度細かくしてもよい。

 また、濾材の表面の微細な凹凸が、あまりに微細すぎると、バイオフィルムに埋まってしまい、表面積の確保には貢献しなくなる。そういう微細な凹凸はむしろ、①のバクテリアの定着の方に貢献するだけ。
 肉眼で見える範囲の形状で、表面積が確保されているか否かを判断する程度で支障はない。

 リング濾材や、表面に大きめの突起やヒダを付けたボール状のもの、プラ製の複雑怪奇な形状のもので十分。
 


③は、なかなか見極めが難しい。

 未処理の大磯砂やサンゴ砂が、淡水下では水質をアルカリに傾けることは有名。これはさすがに回避できる。

 しかし、シポラックスのように、さもよく検討・設計されたような濾材でも、そのまま投入するとpHをアルカリに引っ張るものがある。

 陶器破片はおおむね良好(産地、焼き方によっては、とんでもないのがあるかも)。ただし、釉薬のところが多すぎると、①が満たせなくなるかも。

 軽石は産地や処理によりけりなところが多いようで、安定しない。
 火山から噴き出し、いい塩梅に発泡した状態になった岩石が軽石。語弊を恐れずに言えば、軽石とはそういう構造を示す言葉。元になった鉱物が何かは、地域により様々。噴出から比較的間もないフレッシュな軽石もあれば、長年風雨にさらされた、枯れた軽石もある。
 ということは、水に何かが溶け出すかどうかは、「軽石」という言葉からは何も読み取れない。「どのような」軽石なのかがわからなければ、濾材としての評価は難しい。

 とりあえず評判を調べ、処理方法が判明しているか、処理の必要が無いと判断できるものを用いるのが無難。
 
 新製品や他分野からの流用の際は、水にしばらくつけて、せめてpHくらいは計測して、水質への影響を推測しておくべき。


④ボール状、リング状の濾材は比較的大きめの空隙ができることになるので、通水性はあまり気にしなくてもいい。

 スポンジ濾材は、ある程度の硬さ(弾力)をもっていると濾材間の空隙が確保できるが、あまりに腰の無いものは次第に詰まることがあるので注意。

 小さな砂状・パウダー状のものは目詰まりが激しい。大面積の底面濾過くらいでしか活躍してくれそうにない。
 ウールの生物濾過はけっこう侮れないが、バイオフィルムの発達やごみの付着で目詰まりし、通水性が失われ安い。

 特定の流路ができ全体に水が回らなくなる、いわゆるチャネル現象は、多かれ少なかれ発生する。濾材の形状だけでは、チャネル現象発生の多寡は予測できない。流量や、濾材の敷き方にも左右される。考えても無駄なところがあるので、とりあえず使ってみて、バイオフィルムの付着具合や色から、水が当たっているかあたっていないかアタリをつけるくらいが関の山か。

バクテリア?


ニトロソモナスが云々とか、ニトロバクターが云々とかいうことは考えなくて良い。
最近の研究では、フィルター内ではこれらのバクテリアはあまり役立っておらず、むしろこれまで無視されてきた(知られもしなかった)古細菌が頑張っている例が多いという報告もある。
自分の水槽にどのようなバクテリアや古細菌がいるか、個人レベルで検出・同定できる人はごく少数だ。
ニトロソモナスが頑張っている「はず」
ニトロバクターが増えてきた「はず」
でしかない。


だから、硝化バクテリアの名称なんぞにこだわる必要はない。

理解すべきは、大まかな生物濾過のメカニズムだけでよい。

タンパク質が分解されるとアンモニアが出る。
アンモニアは亜硝酸塩になる。
亜硝酸塩は硝酸塩になる。
水槽内ではやや難しいけど、硝酸塩は再び亜硝酸を経て窒素になる。

分解の過程には、微生物が関与している。
どんな微生物が関与しているかは、状況による&はっきりわからない。
アンモニアを亜硝酸塩に変える微生物は、単一種のみではない。
ニトロソモナスのこともあれば、ニトロソスピラの場合もあり、ニトロソコッカスだったり、ニトロソビブリオだったり、古細菌が奮闘するかもしれない。
亜硝酸塩を硝酸塩に変えるのだって、ニトロバクターのこともあれば、ニトロスピラが頑張っているかもしれない。

水質や水温といった環境に応じて、どんな種類の微生物が、どんな割合で定着するかが決まってくる。
どの水槽でも同じ微生物が同じ割合で働いているとは考えない方が良い。
飼育者は微生物の組成や量をきちんとコントロールできない。
微生物たちが勝手にバランスを構築するのを待つほかない。


市販のバクテリアを入れなくても、彼らは風に乗り、あるいは魚やエビや水草に付着し、もしくはあなたの手指に取りついて、水槽へ入り込む。
偶然、一個の細菌が入り込むというような、確率の低い話ではない。何千何万のバクテリアが室内や自分の体表面にいる。
新天地に乗り込んだ幾多のバクテリアが生存競争を繰り広げ、安定したバランスがもたらされる。

市販のバクテリア、ものによってはボトルの中で死滅していそうだし、立ち上げた水槽の環境で旺盛に頑張ってくれるとは限らない。

それよりは、すでに立ち上がっている同じような環境の水槽から、飼育水や浮泥をおすそ分けしてもらう方が微生物たちの定着の確率は高い模様。

そのようなツテもなく、1本目の水槽を新規立ち上げするときであれば、ギャンブル的に市販バクテリアを投入してみてもいい。

照明点灯時間 連続光の是非

植物は昼も夜も生長する。

必ずしも、昼は栄養をため込むだけで、夜のみに生長するというような明確な分業体制が敷かれているわけではない。
だから、夜が無いと生長のための時間がとれない、というのはちょっとウソ。

夜は、昼間に同化器官にため込まれた栄養を植物体の各所に分配している、というのは、事実。まあ、昼にも栄養の輸送を一切やってないわけではないが。

昼と夜がいい塩梅で設定されないと、光合成による栄養の生産と、生産した栄養の輸送のバランスがとりにくくなる、だから調子を落とすことがある、というのは妥当と言えば妥当。



絶え間ない連続光で調子を落とす植物もあれば、そうでもない植物もある。

連続光の是非を語るときには、照明の強度や、育成しようとする種のことをセットにしておかなければ、意味は無さそう。


充分な照度での連続光では、光合成の効率が下がってくる種が結構ある。
もちろん特に障害らしい障害が出てこない種もあるが、一般論としては、連続光は何かしらの障害をもたらしうると認識しておいてよさそう。

光合成効率低下の要因は、気孔開度の低下でガス交換がうまくいかないとか、過剰に生産・蓄積したデンプンのせいで葉緑体の構造に影響が出そうになったりとか、光合成をドライブさせる酵素の活性が低くなったりとか、活性酸素が体内に増えて体内を傷つけるとか、様々な理由がある模様。
しかも植物種によってどういう理由がメインになるかは、さまざま。
一概にこうとは言えない感じ。


しかし、光合成効率×照射時間=光合成の成果(栄養の蓄積、生長)と考えると、必ずしも連続光の方が生長が悪いとは言えない。
極端な話だが、光合成効率が半減しても、照射時間を倍にしていれば、プラマイゼロということに(理屈上)なる。

むしろ、光障害が生じにくいような、絶対的な光量が少ない場合は、連続光の方が生長が良かったりすることがある。
植物工場黎明期では、パワーの無い、しかし安価な赤色LEDの長時間照射をやってたりした。



昼夜それぞれの長さは繁殖にも影響する。

連続光下で花芽形成が進む種もあれば、暗い時間が長くなってくると花芽形成が進む種もある。


結局、植物に夜が必要かどうか、照明の点灯時間をどうセットすべきかは、照明の強度と各植物種の特性によるところが大きい。


これらは陸上の農林作物に関しての知見。
トマトやインゲンやジャガイモ、ホウレンソウなど身近な野菜とか、用材として流通する一部の樹木に対する実験から得られたもの。


しかし、水草においても共通する考え方だろう。

連続光はデメリットが大きいとする人、点けっぱなしでも問題ないという人、双方がいるが、これは照明の強度とか育成使用としている種とか、点灯時間以外の要素が抜けているから、相反するように見えるだけ。多分。

おそらく実際は、強度の照明を使用している人は連続光による障害を体験し、弱い照明を使用している人は連続光で好調な生育を体験しているとか、そういうもんだと推測。

生物を取り巻く環境は多元的なのだから、点灯時間という要素のみをもっていろいろ議論しても意味なし。


残念なことに、アクアリウム用として流通している水草に対して、野菜等と同様の研究をした例は殆どない模様。

頼りになる情報は、大半が経験則。詳細なデータを伴わない、おおざっぱなもの。

だから、誰かの経験則をベースに、自分の水槽の環境を踏まえてカスタマイズすることが必要。

光合成

植物が光合成をしているのは周知の事実。

屋内で人工光源を用いて植物を成育させる場合、その光合成をいかに効率よく、あるいは最大限にドライブさせるかを考えていくことになる。

そうすると、光合成の立役者:葉緑素に含まれるクロロフィルが、どんな波長の光をメインに吸収しているかというところに考えが至る。

そこでクロロフィルを抽出してどんな波長をよく吸収するのか調べると、赤(660nm)と青(470nm)の波長のところにピークがあることがわかったりする。

赤と青の間には緑色の波長もあるのだが、そもそも植物が緑色なのは緑の波長の光を反射しているからで、すなわち光合成には対して役に立ってないのだ、と結論付けちゃったりする。

そんなこんなで、植物育成時の人工光源には、青や赤の波長の光が多いものが用いられる。
赤色LEDと青色LEDのみを用いたLED育成灯などは、その最たるものである。


が、東大の植物生態研・寺島さんの研究結果を見ると、上記のような考え方は必ずしもベストとは言えない模様。

過程をすっ飛ばして結論を急ぐと、弱い光の下では赤色光の効率が良いが、強い光の下では、むしろ緑色の光が光合成に貢献するとのこと。

葉っぱは薄っぺらいが、何層もの細胞からできている。赤や青の光はさっさとクロロフィルに吸収され、葉っぱの表面近くで止まってしまう。
一方、緑色の光は吸収されにくいゆえに、葉っぱの奥深くまで到達する。で、葉っぱの中を反射して何度も行き来して、光合成に使われる。

語弊はあるが、赤や青の光が強烈な一発屋なら、緑の光はロングセラーという感じか。総売り上げではロングセラーの方が勝ることがあるのは当然の話。そういうことらしい。

なお、緑の波長は植物に反射されるというのは半分間違いだ。緑の波長も吸収されるが、赤や青ほどには吸収されず反射されちゃうというイメージの方が正確だ。


ということは、あまり照度を稼げないような場合とか、意図的に照度を下げたい場合なんかでは、赤や青に振った方が効率がよさそうだ。
が、十分明るい照明を用意できるのなら、緑色の光も取り入れた方が良いということになる。

そうなると、パワーLEDを用いた超強力な育成灯を創るなら、赤と青だけでなく、緑のLEDも混ぜておくと光合成を一層効率的にドライブできるかもしれない。

3波長がそろうことになり、見た目にも普通の白色光に近づくはずだから、鑑賞の面でも具合がよさそうだ。

実践してみたいがお金も暇もないので、先送り。

塩素とクロラミン


魚を飼うにしろエビを飼うにしろ、水道水を直接水槽に入れることはやめ、汲み置いた水や、一度沸かした水を用いるべし。最悪でも、ハイポ(チオ硫酸ナトリウム)を使うべし。

塩素(カルキ)を飛ばして、生体へのダメージが少ない水を用意すべし。

そういうふうに、多くの解説書や解説サイトに記載されている。



塩素というと、純粋な塩素ガスを直接、水に添加しているイメージがわくが、必ずしもそうではない。

次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムという、塩素を含んだ化合物を混ぜ込んでいることが多い。

塩素を直接添加した場合も、次亜塩素酸塩を添加した場合も、結局水の中では次亜塩素酸、次亜塩素酸イオンが生じている。塩素が塩素のまま水に溶け込んでいるイメージはあまり正しくない。

こいつらはタンパク質と触れ合うと、これを酸化、塩素化する。要は変質させちゃったりする。

当然、生物を構成しているタンパク質も影響を受ける。

だから細菌などを殺すことができ、感染力を持った病原体が含まれない安全な水道水をつくることができる。

これが仇になり、新鮮な水道水を魚やエビたちに浴びせると、そいつらも影響を受ける。
耐性の無い種類・個体はこれで調子を落とし、場合によっては死んでしまう。

また、水槽内には有象無象の微生物が多数いて、水質の浄化に役立っている。そこに殺菌力を持ったままの水道水を入れると、微生物たちも影響を受ける。


なので、次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンをなくすために、水道水にひと手間加えたほうがいい。


こいつらはあまり安定した物質ではないので、徐々に分解していく。
紫外線を当てたり加熱したりすると、分解はなお促進される。日向に出したり沸かしたりするのは、理にかなっている。
最終的に綺麗に揮発して消え去るのではなく、残滓としてごく微量の塩化水素(水に溶ければ塩酸)とか塩化ナトリウム(つまり塩)になるわけだが、これは生体への毒性など無視していいレベル。見なかったことにする。

ということで、汲み置いたり沸かしたりすることで、生体にやさしい水づくりができる。



と、ここまでは良く目にする話。


もう一つ、気にしたほうがよい成分がある。


それは、クロラミン。

クロラミンは塩素化合物の1種で、次亜とアンモニアが反応してできる。

次亜ほどではないが、これも殺菌力を持つ。水道水にも含まれている場合がある。

水道法施行規則第17条第3項では、「給水栓における水が,遊離残留塩素を0.1mg/L((結合残留塩素の場合は,0.4mg/L)以上保持するように塩素消毒をすること(後略)」とされている。

遊離~がいわゆる普通の塩素、結合~がクロラミン。


クロラミンには、モノクロラミン、ジクロラミン、トリクロラミンの3種類がある。前2者は安定した物質で、なかなか分解しない。

クロラミンは、多少水を汲み置いたり、沸かしたりする程度では除去できない。

水道水を汲み置くときに吸着力の高い活性炭も一緒にたくさん漬けておくとか、クロラミン除去を謳ったアクアリウム用の水質調整剤を用いるのが吉。



また、クロラミンは水槽内でも発生する。

水道水に含まれる次亜塩素酸等と、水槽中で発生したアンモニアが反応すれば、クロラミンができる。

水槽内でのクロラミンの発生を防ぐためにも、水道水をそのまま使うのはやめようね、という言い方もできる。
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