石垣島のアクアリウムショップ「シーピーファーム」

自然を傷つけずより自然に優しく、より広く自然のすばらしさを伝える

ベルリン式のすすめ

アクアリスト達の会話の中で耳にする言葉に、ベルリンシステムという言葉があります。ベルリンシステムにしたら珊瑚が良く育つようになったとか、苔があまり生えなくなったなどいい話ばかり耳にしますが、具体的にどんなシステムなのかご存じでしょうか?

窒素循環について

ベルリンシステムとは、簡単に言えば生物的濾過と窒素分解作用をライブロックに頼っているシステムで、底面濾過やウエット&ドライのフィルターは一切使わず、有機物はプロテインスキマーで取り除くシステムの事です。自然の海の生態系そのものを小さな水槽の中で再現するのに最もよく活用されています。

バランスのとれた健康的な生態系に於いては、栄養分である窒素化合物は魚などの高等動物から無脊椎動物、原生動物、バクテリアなどのより下等な動物の新陳代謝活動を通して全体の生態系の中で形を変え循環していきます。ベルリンシステムではこの生態系の窒素循環を利用し生物濾過を行っています。 魚や無脊椎動物から排泄されたアンモニアなどの有機養分は、ライブロックの表面やライブサンドの表層に住む硝化バクテリアの新陳代謝活動によって、まず亜硝酸に分解され、次に硝酸塩に分解されます。アンモニアや亜硝酸はリーフアクアリウムの生物にとって非常に毒性が強いものですが、硝酸塩は量が多くなければそれほど毒性は強くありません。 魚を飼育するだけの水槽であれば水槽内にある程度の硝酸塩があってもそれほど影響はありませんが、やはり珊瑚を飼育していくのであれば、硝酸塩は出来るだけ0に近づけた方が珊瑚も元気になり良く繁殖します。 この硝酸塩はライブロックの内部や、ライブサンドの下層の嫌気層に住む反硝化バクテリアによって窒素ガスに還元され、空気中に放出されます。この硝化バクテリア、反硝化バクテリアのバランスがとれ、アンモニア、亜硝酸、硝酸塩、窒素ガスのサイクルがうまく循環している水槽内では、アンモニアも亜硝酸も硝酸塩もほとんど検出されません。

自然界の海と同じで、水槽内のあらゆる生物にとっていい状態と言えます。

人工的フィルターは必要ないのか?

やはり今まで使ってきた底面濾過やウエット&ドライのフィルターで堆積物を除去しないと不安という方も多いでしょう。しかし、これら人工的な濾過方法こそ、自然の窒素循環のバランスを崩しメンテナンスをより複雑にしているのです。

底面濾過やウエット&ドライのフィルターには硝化バクテリアが大量に繁殖しやすい反面、反硝化バクテリアを繁殖させることが出来ないという基本的な欠点があります。 これらの濾過装置を用いたシステムでは、水槽内のアンモニアは大量の硝化バクテリアによってあっと言う間に亜硝酸、硝酸塩に分解されますが、反硝化バクテリアの量が決定的に足りないため、発生した硝酸塩を還元することが出来ず、またどんな器具を使ってもこれを取り除くことが出来ないため、水槽内は硝酸塩でいっぱいになり、結局は危険なレベルにまで達してしまいます。そのた水換えによって硝酸塩を取り除くしかないのです。

また、アンモニアが分解される際にはリン酸が発生しますが、これは珊瑚にとって非常に有害であるだけでなく、苔の栄養分となるため、大量の硝化バクテリアによって急速に分解作用が起こると、硝酸塩だけでなくリン酸も大量に発生し、結果水槽は苔の大発生に悩まされることになるのです。 これに対してベルリンシステムでは、濾過装置が無いおかげで餌や糞などは長時間分解されずにプロテインスキマーで取り除ける大きい分子のまま水槽内を滞留し、その間にほとんどスキマーで取り除かれてしまうため、後に続く硝酸塩もリン酸もほとんど発生しません。

プロテインスキマーで取りきれなかった少量のアンモニアはライブロックに棲む生物や硝化バクテリアによって硝酸塩に分解され、反硝化バクテリアによって還元され、ほぼ完全に近いサイクルが完結します。結果水槽内には長期に渡ってアンモニア、亜硝酸、硝酸塩とも検出されないため水換えがほとんど必要ないのです。

プロテインスキマーとは?

これはとても有効な器具で、水の入った筒の中に細かい泡を吹き込むことによって、アンモニアをはじめ、アミノ酸、脂肪酸、脂肪、酵素、ビタミンやリン酸などのいろいろな有機成分、非有機成分を取り除いてくれます。
沢山のデザイン、型がありますが、おもにカウンターカレント、ベンチュリ、ダウンドラフトの3つのタイプに分けられます。これらの組み合わせのタイプもあります。

プロテインスキマーの働きは簡単に言うと「恒常的な有機物の除去」と「突発的な事故への対処」の二通りの効用があります。

「恒常的な有機物の除去」は生物の糞や餌の残り等の半ば定量的に常に水槽内に排出される有機物を除去するという事です。
閉ざされた水槽という環境に、毎日加えられる餌はかなりの量の有機物の塊ですが、これが生物に食べられ消化吸収される段階でほとんどの有機物は生物のエネルギー源として吸収されて、わずかな残りが糞として放出されます。魚やその他の海洋生物も濾過バクテリア等と同様に海水の水質浄化を担う一員であり、そのままでは大量の汚れの元となる餌をごく少量の有機物に変化させているわけで、出来るだけ残餌を少なく給餌を行うことが大切であることが理解できると思います。
ごくわずかながらも、水槽内に放出される糞や、残餌等の汚れのもとは通常の生物濾過システムであれば、すぐに濾過バクテリアによって亜硝酸や硝酸塩に姿を変えますが、ベルリンスタイルのリーフタンクでは、バクテリアに分解される前にプロテインスキマーで濾し取ってしまいます。プロテインスキマーの能力の違いは、どのレベルの細かい分子まで取り除くことが出来るか、ということで、より小さな分子構造の物まで取り除けるスキマーが能力の高いスキマーです。
リーフタンクでは、海水に溶けている栄養塩はより少なく保つ事が大切な基本で、その為に能力の高いスキマーは極めて有効な設備となります。
能力の極めて高いスキマーは、餌の残りや糞等の有機物に加えて、有用な微量元素まで取り除いてしまうという欠点があります。また極めて安定したベルリンスタイルのタンクでは硝酸塩レベルがほとんどゼロの状態になります。前述の貧栄養化がリーフタンクの大切な基本であるという話と矛盾するのですが、硝酸塩は実はサンゴやソフトコーラルにとって大切な栄養源のひとつであり、特に川から流れ出した栄養に富んだ水が流れ込む富栄養(硝酸等の栄養塩が多い海水)の海域に住むサンゴやソフトコーラルは硝酸塩が全くない状態では、長期的に痩せて元気がなくなってしまいます。
水槽内で問題になる栄養塩として大きく硝酸塩と燐酸塩があげられますが、硝酸塩は水槽内で少し(5mg/l前後)はあった方が生物の状態は全般的に良く、燐酸塩については極力少なく保つことが大切であるという事が最近判ってきました。
このような場合にはスキマーの稼働時間を短くしたり、魚水槽の富栄養の海水を必要に応じて添加したりといった方法で対処することが出来ます。 最近では安定したタンクではプロテインスキマーを一切使わず、一切をライブロックをはじめとする生物達の水質浄化機能に依存することで、有効なプランクトンを繁殖させ、プランクトンを交えた生態系のサイクルでよりナチュラルなタンクを目指す試みもなされています。

「突発的な事故への対処」は例えば旅行中にシャコガイが死んで水槽内で腐敗していた等という場合への対処です。ライブロックやライブサンドの水質浄化機能は、常に一定レベルで水槽内に存在する栄養塩に合わせたバランスで濾過生物が繁殖し、恒常的に安定した水質浄化を行いますが、突発的な負荷には対応できません。
ここで頼りになるのがプロテインスキマーで、急激に水中に増加する汚れのもとをどんどん泡として取り除いてくれます。このような場合はスキマーの汚水の受け皿であるコレクションカップはすぐに一杯になってしまうので、スキマー本体とは別に大型の汚水受けを設置できるタイプが有効です。

水換えの頻度は?

水槽内の栄養分が少なければ少ないほど硝酸塩も発生しないため、水換えの頻度は少なくなってきます。
珊瑚だけの水槽であれば、3年間硝酸塩が検出されなかったという例もあります。魚を飼育する場合には餌を与えなければならないので、硝酸塩も早く蓄積してしまいますが、魚の量を出来るだけ減らし、餌も最低限に押さえればそれだけ水換えの頻度は少なくすることが出来ます。微量元素の補給などの為だいたい3カ月に1度全水量の20%位の水換えが目安です。

シーピーファームのベルリン水槽では約半年の間、水換えをしていませんが、元気に珊瑚が育っています。

シーピーファームでお奨めするベルリンシステム

まず、底面濾過やウエット&ドライのフィルターなどの人工濾過装置は取り外してください。 ライブロックは見た目で全体の3分の1は最低限必要です。見た目には少ないように感じますが、珊瑚を入れれば、全体的にバランスはとれてきます。
これにライブサンドを併用して床砂に厚く敷く事をお奨めします。床砂に嫌気層をつくれば、よりたくさんの反硝化バクテリアを繁殖させることが出来るので、硝酸塩のコントロールがしやすくなり、珊瑚の成長も良くなります。 また、プロテインスキマーは出来るだけ能力の高いものを使用してください。ベンチュリ、エアストン式のものであれば、一番大きいクラスのものを選んでおいたほうがいいでしょう。
特に魚を多く飼う場合は、能力の高いプロテインスキマーは不可欠です。

水槽の選定

これから水槽を選ぶのであれば、予算とスペースの許す限りで、出来るだけ大きなサイズの水槽をお薦めします。
60cmの規格水槽またはそれ以下のサイズでのリーフタンクは不可能ではありませんが、とても難しく余程の熱意とノウハウがないと、長期的に良い状態を保つことは困難です。最低限150リットル以上の水量があるタンクをお薦めします。

飼育する上で海水魚と淡水魚の最も基本的な相違点として「環境変化に対する強さの違い」があげられると思います。
例えば小さな池に住むフナは一日の気温の変化に応じて水温も大きく変動し、また大雨が降れば水質がガラリと変わるような環境で生活し対応しています。閉鎖的な淡水域の環境では逃げ場はなくその場の環境変化に耐えるしかないのです。身体も必然的にそれに対応できるように出来ています。
これに対して淡水とは比べものにならないほど大きな海は、気温が変わろうが大雨が降ろうが、基本的には環境に変化はありません。(陸に近い場所や河川の影響を受ける場所、水深の浅い場所などでは影響を受ける海域もあります。)常に極めて安定した環境の中で何万年もの間生きてきた海の生物の身体は、安定した環境を大前提として造られているようです。

このような安定した生活環境に生息する海の生物を、水槽という小さく閉鎖的な環境に持ち込むときに、我々がもっとも注意すべき点は環境の変化を出来るだけ少なく、また変化があってもそれがゆっくりと推移するように努めると言うことです。大きな水槽は水温の変化もゆっくりで、また水槽内で生物が死んで腐敗している等というときも、腐敗物は水量に応じて薄められる大きなメリットがあります。

水槽の形状については規格物の細長い形状よりも、正方形に近い形の方が良いと思います。 レイアウトする上で奥行きのある水槽は自由度が高く、また水流も全体的な力強い流れが作りやすくなります。光の照射においてもメタルハライドランプはより奥行きのある水槽の方が効率良く水槽全体を照らすことが出来ます。

必要な器具

ベルリン式水槽をたち上げる場合に必要となる器具類として最低限必要な物としては、以下の4点が挙げられます。これらをまず水槽にセットします。

  • 高性能なプロテインスキマー
  • 水流用ポンプ
  • メタルハライドランプ
  • 石灰水添加のための装置
  • (その他比重計、テストキット、温度計等当然必要な器具類はここでは省きます)

セットの仕方は各メーカーによっても変わってくると思いますので、それぞれの指示書に従って下さい。

設置の手順

1.必要な器具類を水槽にセット出来たら、まず海水をつくりポンプで循環させておきます。
プロテインスキマーもこの時点から動かしておきます。
この間は照明はほとんどいりません。
人工海水の中の微量元素が溶けて天然海水と同じ様なパラメータになるまで1週間程水を循環させた状態でおいておきます。入れる海水の量は後でライブサンド、ライブロックを入れる事を考えて、70%ぐらいにしておいた方がいいでしょう。1週間後水質を検査し、水温24〜26度、比重が1.023〜1.024、pHが8.2〜8.3になっていたら次のステップに移っても大丈夫です。

2.次にライブサンドを入れますが、ライブサンドは洗わずに直接水槽に入れて下さい。
砂は水槽に厚さ5cm〜8cmの厚さに敷きます。(これは生物を入れた後はカルシウムなどの砂の成分が水中に溶けだし、どんどん少なくなっていきますので、定期的に追加して常に厚さ5cmは保てるようにしておいて下さい)。

3.ライブロックを入れます。ライブロックの組み方については、

  1. 岩の裏表(上下)を、出来るだけ保ったまま組み上げる。
    岩の上下は付着生物の種類で見分けることが出来ます。光のあたる上の部分は色々な海藻類(下の影部分にも少しは生える)が多く特に茶色い色の海藻が生えるのは光の当たる上の部分で間違いありません。また好日性のサンゴ等も見られます。
    影の部分にはホヤやウグイスガイ等の薄っぺらな二枚貝、石灰質の白く硬い棲菅を作る小型のケヤリ等など、影の部分の方が目に見える付着生物は多岐にわたるようです。
    また全体的に赤系の石灰藻が多く、赤っぽく見える部分が影の部分となります。
  2. 隙間を空けて組む それぞれのライブロックの間を充分に水流が行き渡るように、隙間を沢山空けて岩組をします。
    出来れば下駄を履かせるような格好で、小さなライブロックを土台にして組んだ方が、ライブサンド、ライブロックの表面積も増え、硝化バクテリアを沢山繁殖させることが出来ます。
    ただ、相反するのですが岩組が崩れることの無いように。
  3. 岩組は少なめかな?という位がちょうど良い。
    後々サンゴをレイアウトする事を考えて、充分な空間をとって岩組みした方が最終的にまとまると思います。
    特に幹状のソフトコーラル等は思いのほか背が高くなるので、あまり水面近くまで岩を組み上げてしまうと、頭がつっかえてしまいます。
  4. 一度セットしたライブロックは出来るだけ動かさない
    ライブロックはセットされた場所の水流や光などの環境要因に徐々に順応し、環境にあった生物がそれぞれの場所に成長します。一度セットしたライブロックは出来るだけ動かさずに自然な付着生物の成長を見守ることが大切です。

ライブロックが届いたときに異臭がするようでしたら、水槽に入れる前にキュアリングが必要です。 上記を参考にライブロックを組み、水量が足りない場合はその分を追加して、その状態で最低1週間は水を循環させておいて下さい。この時点から石灰水の添加を開始します。

カルシウムの添加

ベルリン式のリーフアクアリュウムにおいて、カルシウムの添加は必ず必要となります。
カルシウム以外の微量元素の添加は有効ですが、これらの微量元素の必要量は極わずかで、適度な換水によってもある程度の必要最低限量が補給されています。これらに比較してカルシウムは、石灰藻やコーラルにあっという間に吸収され、水槽の中から無くなってしまう為定期的な添加が必要となります。
カルシウムが常に充分に保たれている水槽では、石灰藻がどんどん赤く広がり、ハードコーラルやソフトコーラルも調子良く、大きく成長していきます。
また水質浄化のサイクルから必ず生じてしまうリン酸は、サンゴやソフトコーラルの健康に大きな害を与えますが、カルシウム補給のための石灰水の添加によって、カルシウムとリン酸が結合し、燐酸塩として沈殿させることで水中から取り除けるという二次的な利点もあります。
上記の理論的な解説以上に、カルシウム添加の恩恵は大きく、水槽内の状態を目に見えて状態良く安定したものにしてくれます。
カルシウムの添加方法には大きく分けて飽和石灰水(kalkwasser)による方法とカルシウムリアクターによる方法の二通りの方法があります。ここではコストも安く確実に高い効果を上げることが出来る飽和石灰水(kalkwasser)による方法を下記に記します。

飽和石灰水(kalkwasser)によるカルシウム添加

薬局で水酸化カルシウムを購入します。500g入りの純白の粉末で、一瓶2,000円程です。

ペットボトル等の容器にROを通した真水、もしくは蒸留水を沢山入れ、水酸化カルシウムを小さじ一杯ほど加えます。

20分ほど放置して、溶けない水酸化カルシウムが沈殿した上澄みの透明な液体が飽和石灰水(kalkwasser)です。上澄みだけを別容器に移して、夜間に貯水槽に点滴のように徐々にゆっくりと添加します。

kalkwasserの添加において重要な注意事項は、一度に添加しないということです。kalkwasserは強いアルカリで、どっと水槽内に添加すると急激にPHを上昇させ、その後炭酸カルシウムとして沈殿して、逆にPHが急降下する事があります。その為にkalkwasserは点滴のように長い時間を掛けて水槽内に添加することが大切です。1日にpHを0.1あげるくらいの速度が最適です。
kalkwasser添加後はカルシウムの試薬を用いて、カルシウムレベルを450PPM程度に保つことが大切です。通常は蒸発した水を補う為の差し水として水槽に加えていた真水の変わりに、kalkwasserを添加する事で、おおよそ適正な添加量が保たれます。

kalkwasserの添加容器にはいろいろな方法がありますが、小型のバケツの底に小さな穴をあけて、エアーポンプのエアー分岐用の金属コックを差し込んで、コックの調整で5秒に1滴くらいの量で貯水槽もしくは水槽内に添加できるよう調整したものが便利です。
さて、これでライブサンド、ライブロックが水槽に入りましたが、水が立ち上がり、生物を入れるまでには1週間から1カ月はかかります。生物を入れてもいい状態になったかどうかを確認するには、各テストキット等で海水のパラメータをテストします。一番いい状態は、飼育したい生物がもともと生息していた海域の海水のパラメータに近づける事ですが、シーピーファームで取り扱っている生体の生息している海水のパラメータは下記の通りです。
個々のパラメータの試験方法については、各テストキットの指示に従って下さい。

リーフアクアリウム用海水パラメータ
水温 24℃(最適温度。自然界での水温域は20℃〜29℃)
海水比重 1.022〜1.024
pH 8.15〜8.4
アルカリ度 2.5〜5.0 meq/L
アンモニア(NH3) 0
亜硝酸(NO2-) 0
硝酸塩(NO3-) <10 mg/L *(ion) *個々の状況による
リン酸(PO4-3) <0.05 mg/L
カルシウム(Ca2+) 370〜450 mg/L
溶解酸素 >6.90 mg/L
二酸化炭素(CO2) <2.0 mg/L

以上ベルリン式の立ち上げ方について簡単にまとめてみましたが、生物を入れる際は、光合成をする生物は日の良く当たる場所、深いところに生息していた生物はライブロックの影になる場所、水流の好きなトサカ類はポンプからの水流が当たるところなど、出来るだけ自然の環境に近づけて配置してあげて下さい。