フィルターの役割

水を綺麗にしてくれる筈のフィルターがついているのに、なぜ水換えが必要なの?と思う方もいるかもしれません。そうですね。それにはまず、フィルターの役割と水槽内での有機物のサイクルについて知っておかないといけません。少々難しい表現もでてきますが、これから説明することを大筋で理解すれば、マニュアル的な管理から脱却でき、水換え本来の目的を理解することが可能です。効率のよい水換えを行うために、おおまかで結構ですので是非知っておいて欲しい知識です。

実践的な水換えの手順については、基礎知識を説明した後、次回解説する予定です。

有機物の水槽内での変化

魚の排泄物や枯れた水草、バクテリアの死骸、残った餌などが原因で、水槽内には日々汚れ(有機物)が蓄積されていきます。それらは持せずして、生物にとって有毒なアンモニア亜硝酸といった物質に順に変化していきいます。これらは魚にとって非常に強い毒性を示すため、フィルターの役割はアンモニア、亜硝酸を速やかに生物にとって無害な形へと分解することにあります。

特に水槽をセットした初期段階では必ず発生するため、最初の1ヶ月程度は魚を少しずつ導入しないと危険です。これを無視して大量に魚を導入すると、排泄物の量がフィルターの能力をオーバーし、分解のサイクルが上手くいかず魚が病気になったり、死んでしまうことに繋がります。

物理的ろ過と生物的ろ過

水槽内で生じるゴミの一部は、フィルターに備えられたウールによって漉しとられ、物理的に水槽外に排出します。これを物理的ろ過と呼び、水槽内の美観を保ったり、透明度を維持し、またバクテリアに分解される前の汚れを除去し、フィルターの負担を軽減することが目的になります。

また、フィルター内のろ材に繁殖したバクテリアの働きにより、有機物は生物にとって比較的無害な硝酸塩という物質に分解されます。これを、生物的ろ過といい、その過程を硝化作用といいます。

フィルターの主たる役割は、この硝化作用——有機物をバクテリアによって生物的に濾過する(生物にとって比較的無害な形へと変化させる)ことで、水中を漂う大きめのゴミなどを集めて物理的に排除するのことも大事なのですが、これはあくまでも副次的な目的となります。初心者のうちは、この物理的ろ過が重要だと思いがちなのですが、目に見えない汚れを分解してくれるバクテリアの存在が最も重要となります。

当然ミクロの世界での出来事なので、バクテリアの活動を目でみることはできません。感覚的に水中の世界では、小さなバクテリア達が汚れを餌にしているのだと理解してください。



この水を綺麗にしてくれるバクテリアは硝化細菌と呼ばれ、その活動に酸素が必要なことから好気性バクテリアとも呼ばれます。これらのバクテリアは、空気中など到るところに存在するため、餌となる有機物があれば自然と水槽内でも増殖し、フィルターを設置することで効率よく水中の汚れを分解してくれます。

まず、有機物から変化したアンモニアが、ニトロソモナスと呼ばれるバクテリアの働きにより、亜硝酸へと変化します。更にニトロバクターとよばれるバクテリアが、亜硝酸を硝酸塩へと変化させます。この過程で、魚の排泄物などの有機物は、徐々に毒性の弱い物質へと変化していっています。この一連の働きが硝化作用になります。

では、バクテリアが汚れを分解してくれるのに、なぜ水換えが必要なのでしょう?

硝酸塩の蓄積

バクテリアの働きに拠り、魚にとって比較的無害な硝酸塩に変化した有機物も、過度に水槽内に蓄積するとそれはそれで弊害がおこります。一般的なフィルターシステムでは、魚の排泄物が分解されるほど、水槽内には硝酸塩の蓄積がおこります。

例え毒性の弱い硝酸塩でも、大量に蓄積することで魚にとって有毒になってしまうのです。
 

硝化作用に頼った現状のフィルターシステムのことを、NO3ファクトリー(硝酸塩製造工場)と揶揄されることもある位です。


その一部は水草に吸収、また還元作用によって窒素ガスとなり空気中に放出されます。けれども、水槽の中には、非常に多くの魚たちがいれられているため、硝酸塩が自然に排出される量は、蓄積していく量からすれば微々たるものです。

このように水槽内に溜まった硝酸塩を除去するためには、還元作用——硝化作用とは逆の行程で分解する事も可能なのですが、システムの構築が一般的ではないことと、硝化過程では酸素を必要とするのに対し、還元反応は酸素が殆ど無い状況下での反応になるため維持が非常に難しいものとなってしまいます。

厳密には、底床内やろ材の酸素が行き届かない部分で還元反応は行われているのですが、それに頼って水槽を維持する為には高度なテクニックと経験が必要になるため、一般的には水換えによって硝酸塩を除去する方法が取られています。

飼育経験を積み、より深く水槽内でのミクロの世界を理解したら、硝化還元に頼った維持管理をしてみるのも面白いかもしれませんね。実際にハイレベルな飼育者の中には、水換えを殆どせずに管理している方も存在します。ただし、それは意図的に還元作用をコントロールしているのであって、通常水換えをしなければ魚にとって有害です。



硝酸塩の蓄積による弊害には、硝酸塩が強い酸性を示すことから、徐々にpH値が下がり、多くの熱帯魚が好む中性~弱酸性の水質から遠のいてしまうことが挙げられます。その他にも藻類(こけ)の発生を招いたり、魚の生理機能に影響を与えストレスによる病気が発生することも考えうる弊害です。

このストレスが曲者で、水槽内で魚が病気に罹ってしまう原因の大半を占めるといっても過言ではありません。そのためにも、定期的に水換えを行い、魚にとってストレスのない環境を維持することが重要となってくるのです。

たまに低いpH値を好む魚を飼育している人で、水換えをしないことに拠り低pHを維持している方を見かけますが、根本的に、硝酸塩に起因しておこるそれと、ピート(泥炭)などの有機物によるpHの低下では、その本質が異なります。やはり、過度の硝酸塩の蓄積は有害ですので、余り好ましい方法とはいえません。

酸性に傾いた水を引き戻す

日本の水道水のpH値は、凡そpH7.0~8.0の間であるため、水換えを行うことによって、下がってしまったpH値を引き戻す効果がみこめます。この点で注意しなくてはいけないのが、水道水のpH値と水槽のpH値があまりにもかけ離れてしまった場合、水換えによって水質が急変してしまうこです。

定期的な換水を実行していれば、極端にpHが下がることもありませんが、前回の換水から期間があいてしまった場合は注意が必要です。このことからも、大量に水換えするのは好ましくなく、前回述べたとおり水量に対して1/4~1/3の量。多くても1/2程度に収めておかなければなりません。

また、pH値を測定するための各種キットも発売されていますので、定期的に水槽のpH値を把握しておくことも重要です。

pH測定試薬 デジタルペーハーメーター
▲pH測定試薬 ▲デジタルpHメーター

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水質の管理

よって、水換えの目的は、蓄積してしまった硝酸塩の排出とpH値を保持することになります。これを疎かにすれば、藻類(コケ)が繁茂して美観を損ねるだけでなく、魚の状態まで悪くなってしまいます。水換えを怠りがちな水槽では、例え病気の症状が出ていなくても、魚の肌が荒れてきたり、餌食いが悪くなったりします。これは、病気の前兆になります。

古くなって不必要なものが溜まった飼育水と、汚れていない新しい水道水と部分的に交換しリフレッシュしてください。水道水には、各種ミネラルも含まれているので、換水によってそれらを補給することにも繋がります。

ここで注意しなくてはならないのが、汚れきってしまう前の段階、つまり魚に害がでてから水換えをするのではなく、問題が起こる前に、常に魚が健康でいられる状態を維持することです。そのためには、定期的な換水が必要になってくるのです。

水換えの量は、各水槽の状況によっても変わってきますので、一般例を参考に自分の管理する水槽の換水パターンを見極めるようにしてください。良く解らないうちは、前述のペースと量を実行すれば、特に問題はないでしょう。

では、次回は具体的な水換えの手順と注意点について解説していきます。

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※ペットは、種類や体格(体重、サイズ、成長)などにより個体差があります。記事内容は全ての個体へ一様に当てはまるわけではありません。