水槽管理とは

 　生物を飼育している水槽の飼育水は生物に与えられた餌や生物自身の代謝により、やがて何かが過剰に貯まったり、必須な成分が不足したりします。サンゴなどの無脊椎動物を飼育する場合には後者の微量成分の欠落が重大なマイナス要因となることが多いようですが、ここでは一般的に問題とされる窒素分の蓄積について考えてみましょう。

　水生生物は窒素分の排泄をアンモニアの形で放出します。アンモニアは酸性側の水中ではすみやかにアンモニウムとなり毒性が低いのですが、アルカリ側ではアンモニウムとならずに、かなりの割合で猛毒のアンモニアのまま存在することになります。従って比較的ｐＨの高い海水水槽や、淡水の水槽でもセッティング直後で水道水のｐＨ(アルカリ性であることが多い）がそのまま維持されているような水質の場合にはアンモニアの毒性はより強く生物に作用します。

　通常、水槽には濾過装置を組み込んで水の浄化をしますが、濾過装置には水の濁りを取り除くという見てくれを改善する物理的な効果以上に、目には見えない水中のアンモニアを酸化してより無害なものに変える働きが求められます。このことを  硝化  と呼びます。濾過装置には様々な材質の濾材が用いられますが、硝化は濾材が物理的・化学的に行うのではなく、濾材の表面や内部にやがて棲み着く硝化細菌と呼ばれるバクテリアが行う生物的な代謝作用に他なりません。

　飼育水の中にアンモニアが放出されますと、アンモニアを基質（餌と考えてください）とするバクテリア群が増殖を始めます。アンモニアを食べるこれらのバクテリア群をニトロソモナス（一種類のバクテリアを指すのではなく、グループ名とでもご理解ください）と呼びます。ニトロソモナスはアンモニアを亜硝酸（ＮＯ２－）のレベルにまで硝化しますが、その硝化反応に際して水中に水素イオンＨ+が放出されます。水槽で生物を飼い続けて行くと、やがて飼育水のｐＨが徐々に酸性側に変わってくるのはここで生成される水素イオンの蓄積が原因と考えられます。

　亜硝酸はアンモニアに劣らず毒性の強いもので、生物に大きなダメージを与えます。通常亜硝酸を測定する比色試薬の反応ではピンク色を呈しますが、真っピンクや真っ赤に変色するときは思わず「やべー」という声を上げることになります。亜硝酸はこれを基質とするニトロスピラと呼ばれるバクテリア群（以前はニトロバクターの仲間と思われていましたが、近年の研究ではバクターを飼育水の中から見つけ出すことができないことがわかり、変わって注目されるようになりました。）によって硝化され、最終的な蓄積物となる硝酸（ＮＯ３－）に姿を変えられます。

　ここまで硝化されれば、とりあえずは安全ということになるのですが、問題はニトロソモナスにしろ、ニトロスピラにしろ最初から濾過槽に住みついているのではないということです。徐々に濾材の表面で増え続け、やがて供給される彼等の餌となるアンモニアや亜硝酸の量に応じた生息数になるのです。

　彼等は独立栄養細菌というくくりのグループに属しますが、一般に私たちが想像する「病原菌」などの爆発的な増殖スピードを持ち合わせません。菌類が二倍に増える時間を　倍加時間　と呼びますが、病原菌などは数時間もしくは数十分で倍々に増えます。近年話題に上る病原性大腸菌O157ではわずか18分しか掛かりません。一方硝化バクテリアのそれには何と２４～４８時間も掛かるのです。

　水槽を立ち上げる場合、最初にアンモニアのピークが、次いで亜硝酸のピークが現れ、これが低いレベルに収束した時をもって　濾過槽が熟成した　との判断を下しますが、一般的にこれに要する期間は１月半とも２ヶ月とも言われています。この間の飼育水にはアンモニアや亜硝酸が高濃度に存在することになりますので、熟成までのしばらくの間は水換えによって毒性を薄める努力が求められます。

　最終的に飼育水に蓄積することになる　硝酸　という物質はアンモニアや亜硝酸に比べると、かなり毒性が低く、魚類などでは数百ppmの濃度にも耐えることがあります。しかし、生物の我慢にもおのずと限界があり、魚類以外の生物、特に無脊椎動物では敏感な反応を示すものが多いようです。硝酸の蓄積量は少ないに越したことはありませんので、その量を低く抑える飼育水の管理手法を求めて様々な試行錯誤が繰り返されています。

　また同時に表面化するｐＨの低下に対しても対症療法がまかり通り、ＰＨ回復のための商品がショップの店頭に並べられているのは皆さんご存じのとおりです。硝酸にせよ水素イオンにせよ最も簡単な除去方法は水を換えるということになります。すべて取り除くことはできないまでも新しい飼育水を投入することで、それらの濃度を薄めることはできるからです。いうならば、現在主流となっている濾過システムは、水換えを定期的に行うという前提があってはじめて成立する水質の管理方法なのです。

　海水を汲み上げることができない都市部の水族館などでは海水購入のコストは経営を圧迫する大きな支出でもありますので、水換えの頻度を極限まで抑えることもやむをえません。海水のコストはトンあたり６，０００円から７，０００円（ほとんどが物流コスト、まさに水商売）といったところですから、数百トン、数千トンの海水を換えることは水族館の経営を圧迫する大きな負担となっているはずです。天然海水の代わりに人工海水を用いてもコストはさほど変わりません。

　ホビーストの数十リットル、数百リットルの水槽でも似たような実情があるようです。水槽に手を染めた当初こそ真面目に水を換える努力はされるのですが、月に一回が三月に一回になり、半年に一回になってきます。やがて、最後に換えたのはおととしの・・・といった強者も見受けられるようになるのです。海水魚の水槽が数年後には金魚の泳ぐ水槽に変わることは珍しいことではありません。水槽管理とは、かくもやっかいなものなのです。