多くの人は、美しい水槽の植物には光と肥料だけで十分だと思っている。しかし、多くの場合、二酸化炭素、つまりCO2こそが、パズルの欠けているピースになるんだ。CO2がなければ、理想的な条件でも、植物はその可能性を完全に発揮できない。
植物にとっての CO2 は、人間にとっての酸素のようなものだと考えてください。植物は水から CO2 を吸収し、光を利用して成長のためのエネルギーに変えます。自然界では CO2 は十分に存在しますが、密閉された水槽では、植物は利用可能な CO2 をすぐに使い果たし、飢餓状態になります。
だからこそ、CO2の添加は単なる気まぐれではなく、豊かな水中庭園のための基本条件なのです。これにより、植物は素早く成長し、健康で鮮やかな状態を保つことができ、また藻類の栄養源を減らすことで藻類の繁殖を抑えることができます。
この記事では、あなたの水槽を本当に生き生きとしたものにするために、この重要な栄養素をあなたの緑のペットたちに簡単かつ安全に提供する方法について説明します。
二酸化炭素は水生植物の成長に欠かせない要素
地球上の生命は炭素を基盤としており、ほとんどの有機物の主成分は炭素化合物です。動物は、生体組織を構築するために必要なすべての物質を食物から摂取しますが、ほとんどの植物は「建築材料」を自ら合成します。
植物が最も単純な炭水化物（グルコース）を作るプロセスは、光合成と呼ばれている。その主な反応は次のとおりです。
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2
エネルギー吸収を伴う合成が行われ、1分子のグルコースを生成するには約674kcalが必要です。植物は、クロロフィルやその他の色素（クロモフィル）の分子による吸収によってこのエネルギーを得ています。
その後、最も単純な炭水化物は酵素の作用により、
- より複雑な糖類です。
- アミノ酸、タンパク質、脂肪は、その合成にマクロ元素（窒素、リン、カリウム）および微量元素を必要とします。
これにより、植物の成長、根系の発達、葉の蓄積などが可能になります。
一部の植物は、他の化合物を炭素源として利用することができます。例えば、一部の水生植物（エロデア、ワリスネリア、ホロシバ、アヌビアス、エキノドルスなど）は、炭酸水素イオン（HCO3—）および炭酸塩（CO32-）に変換されます。これらは、硬度塩の濃度がゼロではないことによって存在します。
したがって、植物の発育にはいくつかの要素が必要です。
- 水の存在（水生植物には関係ありません。水は彼らの生息環境そのものです）。
- 炭素源は、ほとんどの場合、CO2.
- エネルギー（つまり、照明）。
- マクロおよび微量元素。
光エネルギーや栄養素に関する問題は、水槽の植物にはほとんど発生しません。それらのほとんどは、自然の光と土壌に蓄えられた物質で十分です。より要求の厳しい植物については、人工照明や肥料の投入を容易に手配することができます。しかし、主要な構成要素（炭素）に関しては、特定の問題が存在します。
炭素（二酸化炭素）不足の原因
人工的な家庭用水槽で炭素化合物が不足する理由は、非常に単純です。
自然条件下では、水域の炭素源は次のとおりです。
- 大気中の二酸化炭素. CO2 は酸素よりもはるかに水溶性が高くなりますが、同様に容易に放出されます。また、水面と空気の接触面積が大きいため、CO2, この情報源から得られる濃度はかなり高くなる可能性があります。
- さまざまな元素の塩（炭酸塩）. 難溶性の物質とともに、水域には溶解性の高い物質（例えば、ナトリウム塩）も流入します。
- 水生生物の呼吸によって放出される二酸化炭素. この供給源は、CO2の集中的な供給も提供します。2.
その結果、自然の水域における二酸化炭素の濃度は、流水では3～10 mg/l、停滞水域では30 mg/lに達することがあります。これは水生植物の成長には十分すぎるほどです。
家庭用水槽では、たとえ容量が大きい場合でも、状況は異なります。
- アクアリウム愛好家は、通常、炭酸塩硬度を推奨値まで下げようとします。
- 表面積は、水中の二酸化炭素濃度を高めるには不十分です。
- 植物の栽培を専門とする人々は、魚（特に大型の魚）や無脊椎動物の導入に非常に消極的です。
したがって、追加の炭素源がなければ、水生植物は炭素不足と成長の問題に直面することになります。この問題を解決するには、CO2 水槽。
水槽水中の二酸化炭素の最適濃度
水草の成長と調和のとれた発育を実現する最善の方法は、水草の自然の生息環境に適した二酸化炭素濃度を確保することです。
さまざまな情報源や水耕栽培に関するフォーラムでは、CO2. そのため、経験豊富なアクアリウム愛好家は、7～30 mg/l の濃度についてよく言及し、アクアリウム用機器、特に CO2, 15～40 mg/l の数値を使用することを好みます。例えば、Dennerle は 15～30 mg/l の濃度を維持し、最適値は 20～25 mg/l であることを推奨しています。
許容下限濃度の一般的な評価があります。それは3 mg/l以上である必要があり、そうでなければ水生植物は深刻な栄養不足に陥ります。
— Arend van den Nieuwenhuizen アクアスケイパー
上限値の評価は、やや複雑です。通常、ここでは CO2 炭酸硬度（kH）と酸性度（pH）を持つ水中で使用します。kHとpHから二酸化炭素の濃度を計算することができます。しかし、その逆も当てはまります。二酸化炭素の含有量が増えると、硬度が増し、pHが低下します。
したがって、水槽に人工的にガスを供給すると、水質パラメータが変化し、水生生物が危険にさらされる可能性があります。初期kH値が約4度で中性反応の場合、魚や無脊椎動物にとって危険な濃度に達する可能性があるのはCO2 30mg/lでも、硬度が高くpHが低いと、水槽の植物の健康には良くありません。
いわゆる「炭酸塩緩衝」という概念があります。この現象の本質は、kHレベルが高い場合、pHを大幅に上昇させるには高濃度の二酸化炭素が必要であるということです。したがって、より硬度の高い水では、水槽の生物に不可逆的な影響を与えることなく、CO2の含有量を高めることができます。
バランスの重要性
水中の二酸化炭素の最適濃度だけを考えることは、水槽植物の安定した成長と発達を確保するには明らかに不十分です。上記の他の要因、すなわち照明と栄養素の存在についても忘れてはなりません。
水槽の照明も、水槽内の CO2 バランスに影響を与えます。
専門家は、水槽の植物が安定して、たとえゆっくりでも成長するには、以下のパラメータ（水深0.4～0.5mの場合）で十分だと考えています。
- 二酸化炭素濃度 5-7 mg/l。
- 照明 – 0.4-0.6 W/l。
この場合、硝化微生物や水生生物の活動によって生成される栄養素で十分です。
CO2含有量が15～20 mg/lに上昇した場合、照明を0.7～0.8 W/lまで増やす必要があります。栄養素、とりわけ窒素の補給が必要となります。リンとカリウムの補給の必要性は、水槽用テストキットで確認してください。
水槽の所有者は、バランスが取れている状況において、高等水生植物がその効果を最大限に発揮し、競争に勝つことを覚えておく必要があります。それらの活発な成長は藻類を抑制し、藻類は「飢餓状態」に陥り、水槽は清潔で健康的な状態に見えます。
しかし、バランスが崩れると、厳しい環境に順応した単純な古代藻類（糸状藻、「黒ひげ」）が優勢になります。それらの成長は、状況のさらなる悪化を招きます。
水槽内のCO2濃度の制御
CO含有量を管理するための最も正確で効果的な方法2 – 炭酸硬度とpHの測定。前述のように、水中の二酸化炭素濃度はこれらの指標と厳密な相関関係にあります。さまざまなpHおよびkHにおける値を表にまとめました。表では、15～30 mg/lという最適な含有量が緑色で強調表示されています。
この方法の主な利点：
- 炭酸濃度の測定精度
多くの、経験豊富なアクアリウム愛好家でさえ、より簡単な方法を好みます。
ドロップチェッカーの使用
このインジケーターは、特殊な成分（通常、kH=4の水と酸性度pHの化学インジケーター）で満たされた小型の容器です。容器は水槽に沈められ、溶液は水と接触してCO2の含有量に応じて色が変わります。
この方法の利点はシンプルさ、欠点は動作時間が限られていること（ただし、指示薬は補充可能）、そして反応が遅いこと（ドロップチェッカーの色が変わるまでに0.5～2時間かかる）だ。この同じ原理で動作するテスト用指示薬はたくさんあって、ペットショップで簡単に見つけられるよ。
システムから流入する気泡の計算
システムから水槽への配管には、気泡カウンター（透明な水入り容器で、ガスの放出を観察しやすい）が組み込まれています。最も迅速な方法であり、CO2の濃度を評価することができます。2 供給中、水に溶ける前でも。
1分間に1気泡が10リットルの水槽容量に対応すると考えられており、これはCO2の含有量に相当します。2 7-19 mg/l。もちろん、測定の精度は高くありませんが、濃度を評価し、基準値を超えないようにすることは十分可能です。
パーリング（「泡立ち」）の強度.
植物による酸素放出の強度も、二酸化炭素の濃度に直接依存します。多くの経験豊富な水槽所有者は、植物の「泡立ち」と水の化学組成から、この指標をかなり正確に目視で評価することができます。
水槽内の植物は、陸上と同様に、成長には二酸化炭素（CO2）を必要とします。CO2が不足すると、十分な光と土壌があっても成長が遅くなり、色あせ、藻類に覆われることがあります。CO2を水に添加する方法は、簡単な手作りシステムから既製のボンベまで様々であり、植物が良好な状態を保ち、水が清潔で生き生きとした状態を維持するためには、適切な濃度を維持することが重要です。
水槽へのCO2供給
最もシンプルな水槽への二酸化炭素供給システムは、以下の部品で構成されています。
- 発生器 – cOの発生源となる装置2.
- 反応器 – 水槽内に設置され、ガスが溶解する水中装置。
- ガス配管 – 発生器と反応器をつなぐチューブ。
発生器のバリエーション
発酵（「醸造」）
最も単純な方法は、酵母培養物による糖の分解によって二酸化炭素を得る方法です。この場合、発生器は、栄養溶液と酵母コロニーで満たされた任意の容器となります。
この装置は、入手しやすい安価な部品を使って、簡単に自作することができます。この方法の欠点としては、有効期間が限られていること、調整が難しいこと、ガス発生が不均一になることが挙げられます。それにもかかわらず、一部のメーカーは、この方法を採用した「エコ」な製品を量産しています。
ボンベ
このようなシステムでは、ガス源は液化CO2ボンベとなります。2. 最も複雑な方法であり、減圧用の減圧器と、ボンベおよび配管内の圧力を監視するための圧力計を備えた継手ユニットを必要とします。しかし、調整と制御の観点では、他のどの方法よりも優れています。電磁式および制御式ニードルバルブにより、すべての問題が簡単に解決されます。
化学的
この方法は、塩（炭酸塩、例えばソーダや石灰岩）が酸と反応して二酸化炭素を放出することに基づいています。反応にはより高価な部品が必要ですが、成分の投与量の問題を解決すれば、かなり長期間の生成が可能となります。また、調整の問題やガス放出の不均一性という課題もあります。
エキゾチックな方法
二酸化炭素を得る方法は数多くあります：
- 水と接触するとガスを発生する化学物質は、水槽用タブレットとして販売されている。
- 電解式は、応用という観点では非常に興味深いですが、水素の放出に深刻な問題があります。
- 「ドライアイス」の使用（投与量と水槽内でのガス発生源の配置に関する問題）。
- 炭酸水など。
ほとんどのエキゾチックな方法は、まだ産業的に実用化されていませんが、さまざまな自作装置で非常にうまく機能しています。
反応器
リアクターは、水槽の水にガスを効果的に溶解させる必要がある。実際には2種類が使用されている。
受動的
ガスが水と接触すると自然に溶解します。
1-ディフューザー。2-ベル。3-はしご
このようなリアクターのバリエーション：
- ディフューザー. ガスが水中に押し込まれる微細な穴のある装置。気泡が微細であるため、効果的な溶解が確保されます。工業用材料（ダイヤフラム）の微細孔と天然素材（例えば、ナナカマド、リンデン、その他いくつかの樹種）の両方を使用できます。
- コロコル. 水中に沈めた、逆さまにした容器です。ガスはそこに集まり、水との境界で溶解します。
- 「はしご」, 「迷路」。 複雑な構造により、気泡が水面に到達するまでの経路を人工的に延長した水中反応器。その結果、CO2 自然に溶けるのに間に合う。
活性反応器（ポンプ）
このような装置では、作業空間で水とガスの逆流が発生し、気泡の活発な溶解につながります。技術的な実現の観点では最も複雑なシステムですが、大容量の水槽には最適な選択肢です。
追加装置
発生器と反応器に加えて、システムには以下が必要になる場合があります。
- 電磁弁. ガスの供給時間を調整し、濃度を調節するために使用されます。
- 逆止弁. 水槽からシステムへの水の「吸い込み」を防ぎ、部品の故障を防止します。
- 気泡カウンターシステムの性能とCO濃度を監視するため。2.
- プレフィルター, これは「ブラジカ」や化学発電機、特に自作のものに当てはまります。
CO2供給のための量産システム
水槽用機器メーカーは、CO供給システムを多数提供しています。2. 一部の製品について簡単に紹介します。
Dennerle
同社はCO供給システムを提供しています。2 様々なレベル、様々な技術を採用し、あらゆる容量の水槽に対応。
Einweg 300 Space 300リットル水槽用ボンベシステムの付属品には、以下のものが含まれます。
- 500 Gの二酸化炭素交換用ボンベ。
- 電磁弁内蔵の減圧器。
- 逆止弁。
- 偽ガスを排出するフリッパーディフューザー。
- 接続ホース。
- インジケーターとテストキット。
ナノ水槽用キットもほぼ同様の構成ですが、ボンベ容量はわずか80gで、最もシンプルな構造の減圧弁が使用されています。
より複雑なシステムを構築するために、部品を交換することも可能です（例えば、圧力計ユニットの追加、夜間遮断弁、タイマーなどの設置など）。
メーカーの製品ラインナップには、BIOシステム（例：BIO 60）もあり、このシステムでは、プロセスを開始するためのゲルとスタートカプセルが入ったボンベがジェネレーターとして使用され、気泡カウンターが設置されています。
Eheim
ドイツのメーカーが、ほぼあらゆる容量の水槽に対応するボンベ式システムを提供。
標準セットには以下が含まれます。
- 液化二酸化炭素ボンベ（2000gなど一部）は補充が可能です。容量は200～2000g以上です。
- 減圧用減圧器（補充式の場合は、補充用フィッティングユニット付き）。
- 気泡カウンター。
- ディフューザー。
- ホース。
- ドロップチェッカーとテストキット。
必要に応じて、電磁弁、逆止弁、制御装置（タイマー）を追加装備することができます。当社の付属品だけでなく、他社のアクセサリーも使用できます（適合確認が必要です）。
Ista
Ista社は高品質のボンベ式COを製造しています。2 プロフェッショナルレベルのシステムと付属品。
基本システム構成：
- 1リットル容量のアルミボンベ。
- 2つの圧力計、内蔵電磁弁を備えた減圧弁。
- 逆止弁付き気泡計。
- コンパクトなディフューザー。
- ホース。
必要に応じて、システムに制御装置（タイマー、ガス濃度コントローラー）、アトマイザー（CO2).
Aqua
ロシアの会社は、組み立て式（スタンダード、スタンダードプラス、プロ）と完成品の両方のボトルシステムを提供しています。
購入者は以下の条件でシステムを選択できます。
- ボンベ容量；
- 減圧器の構造。
- ディフューザーのバリエーション。
- 気泡カウンター付き。
- ドロップチェッカーなどのバリエーション。
よくある質問
エアレーションとCO2供給を同時に行うことが推奨されない理由
水に溶解した二酸化炭素は、特に水流が激しい場合、容易に放出されます。したがって、通気によりその濃度は大幅に低下する可能性があり、高い消費量が必要となります。
CO2供給システムにタイマーを装備することを推奨する理由
水槽への二酸化炭素の供給は、植物が光合成を行う昼間に行うのが最適です。夜間は供給の必要がなく、二酸化炭素の過剰な濃度やpHの低下を招く可能性があります。これを防ぐため、照明が点灯する1時間前に供給を開始し、照明が消える1時間前に供給を終了することをお勧めします。この課題には、タイマーと電磁弁の組み合わせが最適です。
工場製のバイオ発生器では、なぜ栄養溶液ではなくゲルが使用されているのですか？
ゲルは反応速度を安定させ、発生器の稼働時間を延長します。自社製造の発酵発生器では、ゼラチンや澱粉などの増粘剤を添加することで、同じ目的を果たしています。
プレフィルターはなぜ使用されるのですか？
発酵式（量産型も含む）または化学式の発電機では、有害物質（酸、アルコールなど）がガス流に混入する可能性があります。これらが水槽に流入するのを防ぐため、ガス浄化用のプレフィルターを使用します。
能動型と受動型、どちらの反応器が優れているのですか？
選択は、リアクターのタイプではなく、水槽に必要な量のCO2を完全に溶解できる能力に基づいて行う必要があります。リアクターが水量に対してこの課題に対応できるのであれば、どのタイプが優れているかを議論する意味はありません。
さて、水槽内の水中庭園は、植物が十分な二酸化炭素を得ると、本当に生き生きと輝き始めます。これは、光合成のプロセスを開始し、植物に成長、鮮やかな色、健康のためのエネルギーを与える魔法の鍵のようなものです。それがなければ、十分な光と肥料があっても、植物は枯れてしまう可能性があります。
幸いなことに、植物にCO2を供給することは、思ったほど難しくはありません。小さな水槽には、炭素を含む液体肥料など、簡単な方法を選ぶことができます。あるいは、密生した水草に最も効果的とされるボンベ式ガス供給システムを設置することもできます。まずは少量から始め、植物の反応を徐々に観察していくのが良いでしょう。
重要なのは、バランスを忘れないことです。二酸化炭素、光、土壌や水中の栄養素は、一つのチームとして連携して機能しなければなりません。何か一つを変更する場合は、他の要素にも注意を払う必要があります。そしてもちろん、魚たちの安全のためには、専用のテストキットを用いてCO2レベルを常に監視することが非常に重要です。
実験を恐れないでください。植物を観察し、その様子から、すべてが正しく行われているかどうかを確認してください。やがて、水槽が豊かで活気にあふれ、調和のとれた水中世界へと変わる最適な条件を見つけることができるでしょう。創作活動のご成功をお祈りします。
