藻類除去装置
現代の藻類除去装置の設計では、上昇する気泡を利用して乱流を発生させます。照明が加えられると、装置内で藻類が増殖し、栄養素を消費します。
市販の浮上式藻類除去装置は、赤色LEDライトと上昇気泡を利用して、成長区画内で藻類を成長させます。区画の内側は、藻類の付着を促進する粗いテクスチャで覆われており、リボンや紐でさらに藻類を付着させることができます。
藻類除去装置の内部で繁殖した藻類を定期的に除去することで、水槽の水から栄養素（アンモニア、硝酸塩、リン酸塩）が除去され、必要なろ過が行われます。

藻類スクラバーは光を使って藻類を増殖させる水ろ過装置です。この過程で、水から不要な化学物質が除去されます。[ 1 ]藻類スクラバーにより、愛好家は海や湖で起こるのと同じような一次生産に基づく自然ろ過を使用して、海水または淡水のタンクと池を稼働させることができます。

概念

藻類除去装置は、光を強く当てた粗い表面で水を高速で動かして水をろ過しますが、その際に藻類が大量に繁殖し始めます。藻類が繁殖するにつれ、硝酸塩、リン酸塩、亜硝酸塩、アンモニア、アンモニウムなどの栄養素、さらには銅などの金属までも水中から消費します。[ 2 ]これらの栄養素は、厄介な藻類の繁殖を引き起こし、また観賞魚、無脊椎動物、サンゴに病気やその他の問題を引き起こすため、水槽や池では通常問題となります。[ 3 ]藻類除去装置は藻類の繁殖を許容しますが、藻類は水槽や池の中ではなくフィルター内で繁殖します。これにより余分な栄養素が除去され（水が洗浄され）、水槽や池の厄介な藻類が減少します。水槽や池に発生する厄介な藻は、藻除去フィルター自体に含まれる有益な藻と混同しないでください。藻除去フィルター内で発生した藻は、除去するか、家畜に与えることができます。

鉄肥料と海洋栄養はどちらも、大量の栄養素とCOを消費する海中の藻類の一次生産を促進する技術である。2水槽や池の藻類もこれと同じ栄養素を消費します。

藻類スクラバーは海水と淡水の両方で使用され、シアノ藻またはスライム藻、泡藻、毛藻、ケトモルファ藻、カウレルパ藻、フィルム藻、渦鞭毛藻、アプタシア藻など、さまざまなタイプの厄介な藻類を除去します。

歴史

ウォルター・アディ博士

藻類スクラバーは、1970年代後半からスミソニアン協会自然史博物館（米国ワシントンD.C.）の海洋システム研究所所長を務めていたウォルター・アディ博士によって発明されました。 [ 4 ]彼は様々な種類の藻類、特にサンゴ礁における生態学的役割に関する研究を通じて、海洋（特にサンゴ礁）がどのように栄養素を「リサイクル」しているかについての洞察を得ました。彼は、最大3000ガロンの広さに及ぶ様々な展示物を設計・構築し、熱帯サンゴ礁/ラグーンを含む様々な水生生態系をモデル化しました。このサンゴ礁/ラグーンは、「8年間[環境から]閉鎖された後、その化学的パラメータは藻類芝スクラバーによってのみ制御されていました。このシステムは、生物学者の学際的なチームによって研究され、石灰化[サンゴの成長]速度が野生のサンゴ礁の上位4%に匹敵し、543種が確認され、推定800種が単位面積あたりに生息し、これまで測定された中で最も生物多様性の高いサンゴ礁としてランク付けされました。」[ 5 ]

アディ博士は著書『ダイナミック・アクアリア』の3版において、自身の研究を詳細に記述し、水槽サイズからミクロコズム（最大5,000ガロン）、あるいはメソコズム（5,000ガロン超）まで、水槽内で機能的な生態系を構築するための物理的、化学的、生物学的な考慮事項を科学的原理に基づいて論じました。自身が設計した藻類ターフスクラバーについて説明する中で、彼は過剰な栄養素を除去することがその唯一の機能ではないと説明しました。メイン水槽が別の呼吸期（植物が酸素を生成するのではなく吸収する）に移行する夜間にスクラバーを稼働させることで、スクラバーは酸素レベルを維持し、高濃度の二酸化炭素の蓄積を防ぐことでpHを緩和しました。

上昇流スクラバー

「リサイクル」とは、栄養分が植物から動物へ、そして再び植物へと戻ることを意味します。陸上では、酸素の流れを追うことでリサイクルが見られます。緑の植物は二酸化炭素を使って酸素を放出し、動物はこの酸素を使って二酸化炭素を放出します。海や湖では、栄養分は藻類から動物へ、そして再び藻類へと戻ります。

水生栄養循環

アディ博士はスミソニアン博物館の水族館向けに、数種類の藻類除去装置を製作しました。彼はこれを「藻類ターフ・スクラバー」と名付けました。当時、スクラバーで生育する藻類としては「ターフ」藻類が最も適していると考えられていたためです。また、彼はダンピングバケット式藻類除去装置で米国初の特許を取得しました[ 6 ]。この特許は、水平面に水を注ぎ込む複雑なダンピング装置を記述しており、サンゴ礁の波を模倣しています。数年の開発期間を経て、彼はグレート・バリア・リーフ水族館で大型藻類除去装置の試験に参加しました。「リーフタンクは、藻類除去装置技術を大規模水槽システムに初めて適用した例です。従来の浄水方法（例えば、バクテリアフィルター）を用いた水槽では、一般的に栄養素濃度はppm単位ですが、藻類除去装置はリーフタンクに大量の生物学的負荷がかかったにもかかわらず、ppb単位（はるかに低い）の濃度を維持しました。藻類除去装置がサンゴ礁に適した水質を維持することに成功したことは、イシサンゴをはじめとする多くの水槽生物の産卵が観察されたことで実証されました。」[ 1 ]

残念ながら、当時（1988年）は、成長中の石灰化生物が利用するカルシウムとアルカリ度を、閉鎖型リーフタンクに添加する必要があることは知られていませんでした。それから5年後、ピッツバーグ動物園は「メソコズム」スクラバーリーフタンクのカルシウム濃度が低下するかどうかを試験し始めたばかりでした。「カルシウムが2歳以上置換元素Sr2歳以上およびマグネシウム2歳以上サンゴ礁のメソコズムに固有の循環プロセスの結果として、同じ海水が継続的に再利用されるため、サンゴ礁のミクロコズムでは濃度が低下した可能性があります。」[...]「サンゴ礁のメソコズムに存在する硬質藻類（モンタストレア、マドラキス、ハマサンゴ、ディプロリア、ミドリイシ）と石灰質藻類（ハリメダなど）は、 Ca濃度の大幅な低下の原因である可能性が最も高い生物です。2歳以上とSr2歳以上陽イオン。」[...]「Caは通常、生物制限元素ではなく、ストロンチウムも生物制限元素ではありません。HCO3[アルカリ度]は制限要因となり得る。メソコズムの設計パラメータにわずかな制約があったため、これらの元素や化合物が制限要因となった可能性がある。[...] 生物が2年以上かけて数千ガロン（3000～6000ガロン）の海水からこれらの元素を枯渇させたことは驚くべきことである。[ 7 ]他の研究者がカルシウムを添加したり、水槽を海（カルシウムとアルカリ度も供給）に接続したりすると、サンゴは再び成長し始めた。しかし、「問題となる」栄養素（アンモニア、アンモニウム、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、二酸化炭素、金属）は常に非常に低い数値に保たれていた。

アディ博士はごく少数の個人に特許をライセンス供与し、数年間、愛好家向けに限定数の水槽用スクラバーを販売しました。しかし、設計の複雑さとライセンス費用のため、スクラバーユニットは非常に高価になりました。さらに、騒音が大きく、水しぶきが飛び散り、信頼性が低い（排水機構が詰まる）という問題も重なり、販売は低迷しました。1990年代、スクラバーがアクアリウム愛好家の間で普及し始めた頃、アディ博士はライセンスを取り消し、今後は誰にも製造・販売を許可しないことを決定しました。彼は商業・産業用途に目を向け、湖や河川向けの大型スクラバー設備を製造する民間企業に参入しました。[ 8 ]

1990年代にインターネットが発達すると、水槽や池の愛好家たちは厄介な藻類の問題について議論を始め、ある傾向に気づき始めました。厄介な藻類が非常に多く生息する水槽や池では、水中に検出可能な栄養素が全く存在しないのです。これは当初、奇妙に思えました。なぜなら、水中の栄養素が増えると厄介な藻類の量も増えるはずだからです。厄介な藻類が非常に多く生息しているにもかかわらず、それを裏付けるような測定可能な栄養素が水中に存在しないのはなぜでしょうか？生物学者たちはその後、厄介な藻類の量が十分に多くなると、アディ博士の理論通り、藻類が水中の利用可能な栄養素をすべて消費する速度が、新たな栄養素が追加される速度よりも速いことを指摘し始めました。

栄養塩類管理のために藻類を利用することへの関心が再び高まりました。今回は、配管を介してメイン水槽に接続された「サンプ」などの小型水槽で藻類を飼育するという形でした。照明と水流が加わると、この領域で藻類が繁殖し、アディ博士の藻類除去装置と同様に、藻類は水中の栄養分を消費するようになりました。この目的で使用されるサンプなどの小型水槽は「レフュジウム」として知られるようになりました。[ 9 ]「レフュジウム」という名称が付けられたのは、繁殖する藻類が小型で微細な生物にとって安全な繁殖・成長場所を提供し、メイン水槽の大型魚や無脊椎動物に食べられてしまうことから「避難所」となるためです。しかし、レフュジウムは確かに水中の栄養分を消費していましたが、あらゆる状況で十分な速さで消費するわけではなく、多くの愛好家がメイン水槽で厄介な藻類問題に悩まされ続けました。

現代の形態

オリジナルの垂直スクラバー設計

最近のバリエーションでは、重力で動くシンプルな「滝」が作られており、PVC製の配管パイプを使ってプラスチック製の編み物スクリーン（「プラスチックキャンバス」とも呼ばれる）に水を流し、藻が付着しやすいように表面を粗くしています。ほとんどの場合、これらの自家製藻除去装置によって栄養素が極めて低いレベルまで減少し、厄介な藻の問題が軽減または解消されました。

望ましくない茶色の藻（左）と望ましい緑の藻（右）

さらに、アディ博士のダンピングバケツ設計で焦点を当てていた「芝」藻は、「緑毛藻」に置き換えられました。[ 10 ]これは、芝藻が濃い茶色で厚くなりやすい（スポーツ競技場の人工芝のように）ため、光と水がスクリーンに届かずにしまうためです。スクリーンに付着している藻の下層が死滅し、剥がれ始めるため、藻の成長（およびろ過）が遅くなります。しかし、緑藻（特に薄緑色の毛藻）は、成長の厚さを20mm未満に抑えれば、光と水がスクリーンの奥まで浸透します。[ 11 ]これにより、藻は死滅したりスクリーンから剥がれたりすることなく、より速く成長し、より多くの栄養分を吸収することができます。これは幸運なことです。なぜなら、緑毛藻は、適切に構築された藻類除去装置内で自然に成長する藻類と全く同じ種類の藻だからです。

一部のモデルでは、上昇気泡も使用されています。基本的に滝の正反対であるこのバージョンでは、藻類スクラバーを水槽、サンプ、または池の上ではなく、水中に設置できます。これにより、デバイスを防水にする必要がないため構築が大幅に簡素化され、水面上にスペースがない狭い場所にスクラバーを配置できます。また、すべての藻が水中にあるため、停電時にも藻が乾燥するのを防ぎ、水しぶきもほぼすべて除去します。上昇気泡の設計は、水槽（またはサンプ）のガラスに付着して光るタイプ、水槽、サンプ、または池の水面上に浮かぶタイプ、潜水艦のように完全に水中に沈むタイプの 3 つのカテゴリに分類されます。

清掃と収穫

一般的に、連続ろ過式または連続培養式のものを除き、藻類除去装置では、定期的に藻類を除去（「収穫」）する必要があります。藻類は成長するために栄養素を利用していたため、藻類の除去は水中の不要な栄養素を除去する効果があります。藻類の除去は、一般的に以下のいずれかの方法で行われます。

  • 7～21日ごと、または
  • 黒くなったり、
  • スクラバーがいっぱいになると、
  • それが手放し始めると、あるいは
  • 水中に栄養分が上昇し始めたとき。

滝型の場合、スクリーンをパイプから取り外し、流水でシンクで洗浄します。パイプも取り外し、スロットを歯ブラシで清掃し、そこに生えた藻を取り除きます。藻を取り除いた後、スクリーンとパイプをスクラバーに戻します。上向き流し型の場合、洗浄方法はタイプによって異なります。

ガラス取り付け型：ガラス外側の磁石部分を取り外し、内側部分を水から引き上げます。付着物が濃い緑色の毛状藻類の場合は、手で取り除きます。薄い緑色の毛状藻類（淡水で発生するもの）や濃い色のスライム状藻類の場合は、内側部分をシンクに持ち込み、歯ブラシで清掃します。清掃後、内側と外側の部品をガラスに戻します。

浮遊タイプ：藻が太い緑色の毛状藻の場合は、LEDの蓋を持ち上げて藻を引っ張り出すだけで簡単に除去できます。藻が細い緑色の毛状藻や濃い色のスライム状藻の場合は、浮遊部分をシンクに持ち込み、歯ブラシで清掃します。

ドロップイン式：本体全体を水から引き上げ、蓋を外します。藻が太い緑色の毛状藻の場合は、手で取り除きます。細い緑色の毛状藻や濃い色のスライム状藻の場合は、本体全体をシンクに持ち込み、歯ブラシで洗浄するだけです。

スクリーンを定期的にこのように掃除しないと、藻が厚くなりすぎて光や水流が藻の「根」に届かなくなり、その部分が死んで流れ落ち、栄養分が水に戻ります。[ 10 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b Morrissey, J.; Jones, MS; Harriott, V. (1988). 「グレートバリアリーフ水族館における栄養循環」 .第6回国際サンゴ礁シンポジウム議事録. 第2巻 寄稿論文. オーストラリア、タウンズビル. pp.  563–8 . 2021年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク)
  2. ^ Veraart, AJ; Romaní, AM; Tornés, E.; Sabater, S. (2008). 「森林貧栄養河川における栄養強化に対する藻類の反応」(PDF) . Journal of Phycology . 44 (3): 564– 572. Bibcode : 2008JPcgy..44..564V . doi : 10.1111/ j.1529-8817.2008.00503.x . PMID 27041416. S2CID 2040067 .  
  3. ^ Noga, Edward J. (2010).魚類疾患：診断と治療（第2版）. Wiley. ISBN 978-0-8138-2129-0。
  4. ^ 「ウォルター・アディ名誉植物学者」植物学部、スミソニアン国立自然史博物館。
  5. ^ムカ、サム（2017年10月）「リーフアクアリウムの進化」『海よ、あなたのブルーを見つけよう』スミソニアン国立自然史博物館。
  6. ^米国特許4333263、発行日1982年6月8日
  7. ^ Lang, GT (1993). 「生きたサンゴ礁メソコズムにおけるカルシウムと代替ストロンチウムの生物地球化学的循環入門」Zoo Biol . 12 (5): 425– 433. doi : 10.1002/zoo.1430120505 .
  8. ^ハイドロメンティア水処理技術
  9. ^カルフォ、アンソニー、フェナー、ロバート (2003). 『サンゴ礁無脊椎動物：選択、飼育、適合性に関する必須ガイド』『樹木を読む』p. 46. ISBN 978-0-9672630-3-8。
  10. ^ a b AlgaeScrubber.Net
  11. ^ Krause-Jensen, D.; McGlathery, K.; Rysgaard, S.; Christensen, P. (1996). 「糸状藻類Chaetomorpha linumの密集マットにおける生産と光および栄養素の利用可能性」(PDF) . Marine Ecology Progress Series . 134 (1/3): 207–216 図5参照. Bibcode : 1996MEPS..134..207K . doi : 10.3354/meps134207 . JSTOR 24856147 . P
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