2014年10月26日日曜日

イソギンチャクの飼育には青色LEDスポットライト

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青色LEDの発明で赤崎勇氏、天野浩氏、中村修二氏が2014年のノーベル物理学賞を受賞しましたが、LEDで三原色の発光が可能となり、照明なども一気に普及していきました。しかし、それだけではなくカクレクマノミとイソギンチャクの飼育方法にも大きな変革をもたらしてくれていたのです。 イソギンチャクの飼育には光合成のために照明が必需品ですが、まさにこの青色LEDが救世主となってくれたのです。

イソギンチャクの光合成には青い光

初心者のイソギンチャクとカクレクマノミの共生飼育』の中でも光合成を行うイソギンチャクには青色LEDが最適であると述べましたが、改めてその理由について記載します。

  1. イソギンチャクは共生する褐虫藻の光合成で養分を得る
  2. 光合成に必要な光は、青色(波長 400-500nm)と赤色(600-700m)
  3. 水深5m以上では青色の光しか通らない
ということで、イソギンチャクの褐虫藻が効率的に光合成を行うためには、青色(ブルー)を発光できる青色LEDが適しているということになります。そして光を拡散せずに集約できる青色LEDスポットライトが最もイソギンチャクの飼育に適した照明であるといえるのが自分の結論でした。またLEDライトであれば寿命も長いですし、電気消費量も抑えることができます。

アクシーファインスポット LED 20W ブルー

ボルクスジャパン GrassyLeDio(グラッシーレディオ) RS122 リーフディープV の購入を検討していたのですが、物欲も金額に勝てず、それよりも安価なアクシーファインスポット LED 20W ブルーを購入しました。

※2017.03 時点では共に販売中止となっています。

水槽の水面から近いと海水の飛沫も心配だったので、水面から少し離して使えるアーム型フレキシブルクリップの アクアシステム AXY FINE SPOT も併せて購入しました。


アクシーファインスポット LED 20W で光合成はできるのか?

アクシーファインスポット LED 20W ブルー はメーカーサイトにも波長についての記載がありませんでしたので、メールで問い合わせをしてみたのですが回答はありませんでした…。しかし、購入してみると外箱にWAVE LENGTH(波長)について記載されたシールが貼られていました。

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かなり小さくて見づらいのですが、450nm 中心とした藍色から水色ぐらいまでをカバーしています。このライトを使って1年半が経ちますが、白色化する(褐虫藻が抜けてしまう)こともないので、褐虫藻の光合成に役立っているのだと思います。動画は アクシーファインスポット LED 20W ブルー の点灯直後に、光を全体に当てようと活性化していくハタゴイソギンチャクの様子です。


アクシーファインスポット LED 20W の照射角度

アクシーファインスポット LED 20W ブルー は、付属のレンズを交換することによって照射角度を30°60°90°と変更することができます。最初は集中して照射する方がよいのではないかと思い、30°のレンジを使っていましたが、光があたる部分はハタゴイソギンチャクが触手を固く閉じていましたので、中心の4つを60°に変更しました。

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レンズを交換してからは、全体的に触手を伸ばしてゆたっりとしているのでそのままこの構成で利用しています。

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アクシーファインスポット LED 20W での必要な照射時間

アクシーファインスポット LED 20W ブルー の点灯時間は、ハタゴイソギンチャクへの1日の点灯時間(照射時間)は、当初、12時間(AM9-PM9)にしていました。しかし、照射時間が長いとカクレクマノミにとってもよくないのではないかと思い、現在ではAM9-PM18の9時間にしています。それでもハタゴイソギンチャクは成長していっているのでもう少し短くてもいいのかもしれません。カクレクマノミやイソギンチャクの様子を見ながら点灯時間を調整すればよいのではないでしょうか。 ライトの点灯オン・オフには、24時間プログラムタイマーII PT25 が便利です。


アクシーファインスポット LED 20W の難点

慣れてしまいましたが、30cm水槽だとちょっと大きな感じもします。また写真だとわかりづらいかもしれませんが、LED照明なので電球自体に劣化はないのですが、水槽にふたをしていないので海水の飛沫で表面はかなりボロボロになってきています。

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また点灯すると一面ブルーの世界になりキレイなのですが、これが深海魚に赤い種が多い理由かなどと感心はしていますが、肝心のカクレクマノミは青いライトの配下では黒っぽく見えます。

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とはいえ、イソギンチャクの長期飼育には欠かせない青色LEDスポットライトです。

カクレクマノミとイソギンチャクの飼育に必要な機材は、”カクレクマノミとイソギンチャクの飼育に” で紹介しています。

追記(2016.2)/(2017.03)


残念ながら アクシーファインスポット LED 20W ブルー は、現在、Amazonでも楽天でも購入できないようです。同じように低価格で購入できる青色LEDのアクアリウムライトを探してみました。

光合成に足りうる光量が得られるかはわかりませんが、アクアシステムの アクシー ファインスポット LED 10W ブルー はまだ購入できるようです。


グラッシー レディオ RX072 シリーズから、もう少し明るい14Wのブルー系LEDライトが販売されています。こちらも褐虫藻の光合成に必要な400nm-500nmの波長が中心です。
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2014年10月5日日曜日

還元(脱膣)システムでカクレクマノミとイソギンチャクの共生飼育

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イソギンチャクとカクレクマノミの共生飼育を始めてから1年半以上が過ぎました。イソギンチャクの飼育は難しいといわれていますが、環境さえ整えれば初心者でも簡単にリビングで飼育をすることができます。またイソギンチャクが快適に過ごせる環境であれば、カクレクマノミも元気に飼育することができます。

トットパーフェクトフィルター ミニミニ(SS型)

イソギンチャクの飼育で大切なことは3つです。
  1. 光合成ができる光
  2. 適度な水流
  3. 水質の維持
光合成ができる光については、青色LEDスポットライトの アクアシステム アクシー ファインスポット LED 20W ブルーで、適度な水流については E~ROKA イーロカ PF-201 でつくることができました。水質維持のために外部フィルターの エーハイム アクアコンパクト 2004 で硝化(アンモニア→亜硝酸→硝酸)し、マメデザイン 小型水槽用プロテインスキマー マメスキマー3を使ってアンモニアになる前にタンパク質を除去することで水槽内の水質を維持しています。そして最後に残るのは、アンモニアが分解されてできる硝酸塩(NO3)を除去するために定期的な換水をしています。
硝酸塩は濃度が低くてもイソギンチャクのような無脊椎動物にとっては有害となります。自然界では、硝酸塩が更に別なバクテリアによって還元(脱膣)が行われ、窒素となって大気中に放出されますが、水槽環境下では還元(脱膣)が行われないため、物理的に排除するために定期的な水替えが必要となるのです。

硝酸塩の毒性について下記にウィキペディアから抜粋しました。
硝酸塩はアンモニアや亜硝酸塩よりは毒性が低いものの、濃度が30ppmに達すると生長の阻害や免疫系の阻害を起こすことがあり、水棲生物に悪影響を及ぼす。(中略)高濃度の硝酸塩は藻類の増殖をも引き起こす。カリウムやリン酸塩、硝酸塩などの栄養素が増加すると富栄養化の原因となる。これは低酸素状態の原因ともなり、生態系においてある種の生物がほかのものより圧倒的に増殖する現象の引き金となる
【引用】ウィキペディア 硝酸塩
しかし、水槽の水替えには、労力、時間、コストを費やします。できる限り水替えの回数は減らしたいところです。

東京墨田区にある「すみだ水族館」でもこの水槽の水替えは課題だったようです。すみだ水族館は、海から離れているために換水のための海水の運搬コストが莫大となります。そこで少しでも換水量を減らすために「大成建設 + 長岡技術科学大学 補給水の低減を可能にする水族館用脱窒システム」が導入され、毎日5~10%必要だった換水が1%程度に低減されたとあります。この脱膣システムのカギとなるのは、耐塩性酢酸資化性脱窒細菌であるタウエラ(Thauera)属とバクテリアを活性化させる炭素(酢酸ナトリウム)です。

還元脱膣菌は嫌気性バクテリアなので定着させるためには酸素のない環境と活動源として炭素を必要とします。
  • 酸素のない環境
  • 餌となる炭素源
この2つの要素を備えたろ過装置が、バイオラボトット株式会社から発売されています。トットパーフェクトフィルターは、小型水槽での硝化と還元を同一ろ過槽内で実現し、水替え不要の「ろ過装置」と謳われています。
トットパーフェクトフィルターは、自然界の浄化の仕組みを、長いろ過筒内に再現させたシステムです。特に、嫌気性バクテリアによる水の還元(硝酸塩を除去)を実現した世界で初めての画期的なフィルター(国内海外特許取得済み)です。
トットパーフェクトフィルターにはいくつかの種類がありますが、小型水槽用は、トットパーフェクトフィルター ミニ(S型)トット パーフェクトフィルター ミニミニ(SS型)になります。2つの違いは硝化のためのC筒が4本か2本かです。30cmの水槽であればSS型で十分だと思います。

 
ミニ(S型) ミニミニ(SS型)
対応水槽 30cm以上60cm未満 20cm以上45cm未満
寸法(cm) W27.3 D10.9 H19.7 W19.8 D10.4  H19.7
ろ過筒総延長 105cm 73cm
ろ過筒総容積 約1410cc 約990cc
ろ材カートリッジ A筒1本・B筒1本・C筒4本・D筒1本 A筒1本・B筒1本・C筒2本・D筒1本

※ 淡水用・海水用、50Hz電源(東日本)用・60Hz電源(西日本)用がありますので購入の際には注意してください。


トットパーフェクトフィルターの硝化から還元の仕組み

トットパーフェクトフィルターは、下図のように連続した筒型のろ材が連結されているために、ろ材を100%有効に活用した濾過が行えるとあります。水槽の海水はA筒からC筒の4つの濾を通過する中で、好気性バクテリアによってアンモニア→亜硝酸塩→硝酸塩という硝化が行われて酸素が消費されます。そのため最終のD筒では酸素量が少なくなり嫌気性バクテリアが定着しやすい環境がつくれます。D筒の嫌気性バクテリアは、トットバクテリアフード(炭素源)を栄養として硝酸塩(NO3)から酸素を吸収して、硝酸塩を窒素ガスにする還元を行います。窒素ガスは水槽の水面で放出されるという仕組みになっています。 トットパーフェクトフィルター ミニミニ(SS型)
確かに硝化と還元を連結させた理にかなった構造となっています。

各カートリッジの役目

トットパーフェクトフィルター ミニミニ(SS型)は、4種類のカートリッジと吸水口に取り付けるスポンジフィルターで構成されています。

A筒

トットパーフェクトフィルター ミニ/ミニミニ(S/SS型) トットバクトフォーム(2個入り)A筒用
吸水口にスポンジフィルターを使っていればA筒まで直接大きなゴミが入り込むことはありませんが、A筒は粗めのスポンジで、物理ろ過と生物ろ過の役割を果たします。交換目安は4~5ヶ月とありますが、中のスポンジは外して揉み洗いすれば再利用可能です。

トットパーフェクトフィルター A筒

B筒

トット パーフェクトフィルター ミニ/ミニミニ(S/SS型)専用ろ材 トットバクトハウス B筒用(海水)
好気性バクテリアによる生物ろ過で硝化を行います。微量なミネラルを徐々に放出する弱アルカリ性・多孔質セラミックろ材とスポンジが組み合わされたカートリッジです。交換目安は、4~5ヶ月とありますが、カートリッジを取り外してろ材とスポンジの汚れを洗い流すことができます。またB筒にはPHを下げたいときに使用するB筒用(弱酸性)、リン酸塩・ケイ酸塩を吸着し、コケの発生を抑制させるトットリンカット、活性炭が入ったトットカーボン(高性能活性炭)があります。

トットパーフェクトフィルター B筒

C筒

トットパーフェクトフィルター ミニ/ミニミニ(S/SS型)専用ろ材 トットバクトハウス C筒用(海水)
B筒と同じく好気性バクテリアによる生物ろ過で硝化を行います。微量なミネラルを徐々に放出する弱アルカリ性・多孔質セラミックろ材とB筒と同じですが、スポンジがありません。交換目安は6~7ヶ月とありますが、こちらもカートリッジを取り外して汚れを洗い流すことができます。C筒にもPHを下げたいときに使用するC筒用(弱酸性)があります。

トットパーフェクトフィルター C筒

D筒

トットパーフェクトフィルター ミニ/ミニミニ(S/SS型)専用ろ材 トットバクトハウス D筒用
D筒がトットパーフェクトフィルターで最も大切な嫌気性バクテリア用の濾材であると同時に嫌気性バクテリアの餌となります。ろ材は嫌気性バクテリアによって消費され(ボロボロになり)徐々に目減りします。交換の目安は7~10ヵ月、もしくは、ろ材が3/1になったら交換とありますが、硝酸塩が多ければ早く無くなり、少なければ長持ちすることになります。ろ材とフィルターは取り外して汚れを洗い流すことが可能ですが、要となるろ材なので交換目安に従って交換するのが無難だと思います。

トットパーフェクトフィルター D筒

トットパーフェクトフィルターの驚きの効果

トット パーフェクトフィルター ミニミニ(SS型) を写真のように水槽の背面に取り付けました。

トット パーフェクトフィルター (水流)

トット パーフェクトフィルターでは毎分4.2ℓの水を循環させることができますが、硝化と還元の仕組みを考えると、硝化ろ材の好気性バクテリアで酸素を消化して嫌気性バクテリアの生息環境を維持しているのであれば、水流は弱い方がいいのではないかと思い、水流を絞って使用しています。

トット パーフェクトフィルター (水流)

そのため エーハイム アクアコンパクト 2004 も併用して使っています。またよくある質問に下記の理由でエアレーションと併用するとよいとありましたので、マメデザイン 小型水槽用プロテインスキマー マメスキマー3 も併用しています。
トットパーフェクトフィルターは、エアレーションしながら使用するとより効果的です。例えば、立ち上げする時に好気性バクテリアを早く発生させる事ができます。何故ならば、トットパーフェクトフィルターは、構造上、細長い筒の中に水を流しながら、その筒の中で好気性バクテリアが水中の酸素を消費するようになっていますので、途中で酸素が不足することがないようにするためです。さらに、同じ理由で立ち上げ後もエアレーションをすることは好気性バクテリアが生育するために効果があります。
最初は半信半疑で使ってみたのですが、使用開始から1か月程で硝酸塩の値が激減し、今ではNO3は20ppm以下になり試験紙では検出されなくなりました。

水替えも以前は月に1度行っていたのですが、トットパーフェクトフィルターを取り付けてから3カ月に1回しか換水していません。それでもハタゴイソギンチャクもカクレクマノミも元気いっぱいです。インテリアアクアリウムとしての課題として掲載している写真と比べてみるとハタゴイソギンチャクの成長度合いがわかると思います。

トット パーフェクトフィルター 設置から9ヶ月経過
トット パーフェクトフィルター ミニミニ(SS型) 設置から9ヵ月経過
難しいといわれた水槽内での硝化(アンモニア→亜硝酸塩→硝酸塩)と還元(硝酸塩→窒素ガス)を実現させたトットパーフェクトフィルターはスゴものです。これほど硝酸塩の濃度を下げられると思いませんでした。

コスパも実は悪くない

使い捨てタイプのカートリッジという記載だったのでメンテナンス・コストは気になるところでした。メーカが推奨する頻度でカートリッジを交換すると年間で10,000円弱かかることになります。しかし、各カートリッジともスポンジ、ろ材は洗浄可能なので、洗浄しながら使えば交換頻度は下がります。使用開始から9ヶ月が経ちますが、水替え時に洗浄をしているだけで、まだひとつも交換はしていません。亜硝酸塩も硝酸塩の濃度も上がっていませんが、還元バクテリア用のD筒のろ材はかなり消化されてきているのでそろそろ交換時期かもしれません。

 
交換目安
単価(税別)
年(税別)
A筒 *2個入り 4-5ヶ月(3回/年)
¥800
800x3÷2=1,200
B筒 4-5ヶ月(3回/年)
¥700
700x3=2,100
C筒 6-7ヶ月(2回/年)
¥700
700x2=1,400
C筒 6-7ヶ月(2回/年)
¥700
700x2=1,400
D筒 7-10ヶ月(2回/年)
¥1,900
1,900x2=3,800
Total
¥4,800
¥9,900

トットパーフェクトフィルターの課題は?

トットパーフェクトフィルター ミニミニ(SS型)は、還元(脱膣)ができる優れた「ろ過装置」ですが、いくつかの課題もあります。

インテリア・アクアリウムとしての見栄え

外掛け式のフィルターなので背面をつぶしてしまうことになるので、前後両面からの鑑賞する場所に水槽を設置している場合は向いていません。片面からの鑑賞だとしても背景にフィルターが映ってしまいます。折角、側面に機器類をまとめていたのですが…。また水槽後側奥行寸法が8.5cmなので、水槽の後ろに10cm程のスペースが必要となります。

トット パーフェクトフィルター ミニミニ(SS型) 設置直後
トット パーフェクトフィルター ミニミニ(SS型) 設置直後

パイプの清掃

吸水と排水のパイプは本体から取り外しができず、直角に曲がっているために本体と水平になっているパイプ(下図オレンジ線部)の中の汚れが清掃できないません。これもインテリア・アクアリウムとしては痛いところです。
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エアレーション

エアレーション機能はありますが、心もとないので別途エアレーションが必要になります。マメデザイン 小型水槽用プロテインスキマー マメスキマー3 はエアレーションとしても有効ですので併用しましょう。

硝化能力

課題というか悩みになりますが、前述したように トット パーフェクトフィルター ミニミニ(SS型)エーハイム アクアコンパクト 2004 を併用しています。単純にろ過装置としての機能を下表にまとめていますが、容量も流量も大差はありません。そういう意味だとチャネリング(目詰まり)なしで、効率的にろ材を利用しているパーフェクトフィルターだけでも十分なのかもしれません。もう少し容量の大きいパーフェクトフィルターの水量を絞っているという理由で2台を併用していますが、悪影響はないので当面は2台体制で使用しています。

 
エーハイム アクアコンパクト2004 トットパーフェクトフィルター
ろ過容量 1,000cc 990cc
流量 1~5ℓ/分 4.2ℓ/分

硝化能力を気にするのであれば、横幅が7cm大きくなりますが、硝化のためのろ材が2つ多い トットパーフェクトフィルター ミニ(S型) を購入した方がいいかもしれません。

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