JP2009065971A - サンゴ育成装置及びサンゴ育成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サンゴの生育に適した環境を作り出すこと。
【解決手段】サンゴ育成装置１は、サンゴＳを活着させるサンゴ活着部１１と、サンゴ活着部１１と電気的に接続される陽極１０と、陽極１０とサンゴ活着部１１との間に設けられる電流密度変更装置２とを備える。陽極１０は、サンゴ活着部１１よりも自然電位が卑である。電流密度変更装置２は、サンゴ育成装置１を海中に設置してから経過した時間に基づいて、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サンゴが活着するサンゴ活着部を陰極にするとともに、サンゴ活着部に対応する陽極からサンゴ活着部へ電流を流すことによってサンゴを増殖させる手法に関する。

近年、埋め立てや地球の温暖化に起因する海水温度の上昇等によって、サンゴ群集の白化やサンゴの死滅といったサンゴ礁の衰退が問題となっている。このため、近年においては、サンゴを人工的に養殖して、サンゴ礁を回復させる試みが提案されている。特許文献１には、海中の任意の深さに位置できる複数の浮体間に、サンゴの付着するサンゴ養生棚を備えるサンゴ養殖装置が提案されている。

特開平１１−３２６２０号公報

ところで、近年においては、例えば、電気防蝕技術の一つである流電陽極法を応用して、サンゴの活着を促進する手法が提案されている。本発明は、サンゴが活着するサンゴ活着部を陰極にするとともに、前記陰極に対応する陽極から前記陰極へ電流を流すことによってサンゴを育成する手法において、サンゴの生育に適した環境を作り出すことを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るサンゴ育成装置は、サンゴを活着させる陰極としてのサンゴ活着部と、前記サンゴ活着部に対して設けられ、前記サンゴ活着部との間で電流を流す陽極と、前記サンゴ活着部と前記陽極との間に設けられ、前記サンゴ育成装置を海中に設置してから経過した時間に基づいて、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を変更する電流密度可変手段と、を含むことを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るサンゴ育成装置は、サンゴを活着させるサンゴ活着部と、前記サンゴ活着部よりも自然電位が卑であり、かつ前記サンゴ活着部と電気的に接続される陽極と、前記サンゴ活着部と前記陽極との間に設けられ、前記サンゴ育成装置を海中に設置してから経過した時間に基づいて、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を変更する電流密度可変手段と、を含むことを特徴とする。

このような構成により、サンゴ育成装置を海中に設置した後は、陰極であるサンゴ活着部と陽極との間を流れる電流、又は陰極であるサンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を大きくして、炭酸カルシウムのような電着鉱物をサンゴ活着部へ析出させる。この電着鉱物へ石灰藻が付着しやすくなるので、結果としてサンゴが活着しやすい環境となる。そして、サンゴがサンゴ活着部へ活着した後は、前記電流密度を小さくして電着鉱物の析出を抑制して、サンゴ活着部の周囲にサンゴが生育しやすい環境を作り出すことができる。

本発明の望ましい態様としては、前記サンゴ育成装置において、前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着した後の前記電流密度は、前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着する前の前記電流密度よりも小さいことが好ましい。これによって、サンゴの活着前にはサンゴが活着しやすい環境を作り出し、かつ、サンゴが生育しやすい環境でサンゴを活着させて、サンゴを生育させることができる。

本発明の望ましい態様としては、前記サンゴ育成装置において、前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着する前に、前記電流密度を低下させることが好ましい。これによって、サンゴが生育しやすい環境でサンゴを活着させて、サンゴを生育させることができる。

本発明の望ましい態様としては、前記サンゴ育成装置において、前記電流密度可変手段は、前記サンゴ活着部と前記陽極との間の電気抵抗を変化させることが好ましい。これによって、簡単な構成でサンゴ活着部と陽極との間を流れる電流の電流密度を変更できる。

本発明の望ましい態様としては、前記サンゴ育成装置において、前記電流密度可変手段は、イオン化傾向の異なる材料を組み合わせて構成されることが好ましい。これによって、サンゴ育成装置を海中に設置した後は、イオン化しやすい材料が海中に溶け出して抵抗値が変化するので、サンゴ活着部と陽極との間を流れる電流の電流密度を自動的に変更できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、サンゴが活着するサンゴ活着部を陰極にするとともに、前記陰極に対応する陽極から前記陰極へ電流を流すことによってサンゴを育成するにあたり、前記サンゴ活着部と前記陽極とを海中に設置する手順と、前記サンゴを前記サンゴ活着部に活着させる前に、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を、前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着した後に必要な電流密度まで低下させる手順と、を含むことを特徴とする。

このような構成により、サンゴ活着部及び陽極を海中に設置した後は、陰極であるサンゴ活着部と陽極との間を流れる電流、又は陰極であるサンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を大きくして、炭酸カルシウムのような電着鉱物をサンゴ活着部へ析出させる。この電着鉱物へ石灰藻が付着しやすくなるので、結果としてサンゴが活着しやすい環境となる。そして、サンゴがサンゴ活着部へ活着する前に、前記電流密度を小さくして電着鉱物の析出を抑制することで、サンゴ活着部の周囲にサンゴが生育しやすい環境を作り出すことができる。

本発明に係るサンゴ育成装置は、サンゴが活着するサンゴ活着部を陰極にするとともに、前記陰極に対応する陽極から前記陰極へ電流を流すことによってサンゴを育成する手法において、サンゴの生育に適した環境を作り出すことができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲に属するものが含まれる。なお、本発明は、流電陽極法及び陽極と陰極との間に外部電源を用いて電流を流す方法の両方に適用できる。本発明は、特に、サンゴの人工増殖に有効であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、自然に産卵したサンゴの生育に対しても、サンゴの生育に適した環境を作り出すことができるので、このようなサンゴに対しても有効である。

本実施形態は、流電陽極法をサンゴの育成に適用したものであり、サンゴを活着させるサンゴ活着部を陰極とし、サンゴ活着部よりも自然電位が卑の陽極をサンゴ活着部と電気的に接続するとともに、サンゴ育成装置を海中に設置してから経過した時間に基づいて、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を変更する点に特徴がある。なお、サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流の電流密度を変更すれば、サンゴ活着部に流れる電流の電流密度も変更される。

図１は、本実施形態に係るサンゴ育成装置で採用する流電陽極法を説明するための概念図である。この実施形態に係るサンゴ育成装置１では、いわゆる流電陽極法を利用した電着により、サンゴを活着させるサンゴ活着部、すなわちサンゴ活着部を陰極として、サンゴ活着部１１に電着鉱物を析出させて、サンゴ活着部１１に着定したサンゴＳの活着及び成長を促進する。次の説明においては、陰極をサンゴ活着部１１とするため、サンゴ活着部１１と陰極とは同義である。なお、陰極とサンゴ活着部１１とを別体で構成してもよい。

図１に示すように、サンゴＳを着定させるサンゴ活着部１１を陰極とするとともに、陰極（サンゴ活着部１１）よりも自然電位が卑な金属を陽極（流電陽極）１０として配置する。そして、陽極１０と陰極（サンゴ活着部１１）とを導体Ｌで接続し、陽極１０、陰極（サンゴ活着部１１）、及び陽極１０と陰極（サンゴ活着部１１）との間に介在する電解質（海水）の電池作用を利用して、陰極（サンゴ活着部１１）と陽極１０との間に電流を流す。これによって、陰極（サンゴ活着部１１）にはＣａＣＯ_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３等の石灰質（電着鉱物）を析出させるとともに、陰極（サンゴ活着部１１）の周辺環境のアルカリ化を促進する。

陰極（サンゴ活着部１１）に析出した石灰質は、サンゴＳが活着する基盤となる。また、陰極（サンゴ活着部１１）の周辺環境のアルカリ化が促進される（すなわち陰極の周辺における海水のｐＨが上昇する）と、サンゴＳの石灰化に必要なエネルギーが小さくなるため、サンゴＳの成長速度及び耐性を向上させる。これらの作用によって、この実施形態に係るサンゴ養殖装置では、サンゴＳの成長を促進させるとともに、サンゴ活着部１１への活着をより確実にできる。

流電陽極法を用いる場合において、陰極（サンゴ活着部１１）への石灰質の析出及び陰極（サンゴ活着部１１）周辺における環境のアルカリ化を促進させるためには、陽極（流電陽極）１０の種類が重要になる。陰極電位が約−１０００ｍＶ（飽和かんこう電極基準、以下省略）より貴側（電位が高い）であれば、陰極（サンゴ活着部１１）における反応は、おおむね式（１）で表される酸素還元反応で、電流密度の大きさは１００ｍＡ／ｍ^２程度である。この反応に対応する陽極１０は、アルミニウム系の材料で構成するが、上記電流値では石灰質の析出は遅くなる。一方、陽極１０の消耗は比較的小さいため、陽極１０の寿命は長くなる。
Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻・・・（１）

一方、陰極電位が−１１００ｍＶより卑側（電位が低い）であれば、陰極（サンゴ活着部１１）における反応は、おおむね式（２）で表される水素発生反応で、電流密度の大きさは１０００ｍＡ／ｍ^２以上も可能となる。この反応に対応する陽極１０は、マグネシウム系の材料で構成する。上記電流値では、石灰質の析出は早くなるが、流電陽極の消耗が大きく、陽極１０の寿命は短くなる。
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻・・・（２）
この実施形態においては、石灰質の析出や陽極１０の消耗、あるいは藻や貝類等の付着抑制等を考慮して、陽極１０の材料を選択したり、陽極１０の形状や配置等を変更したりする。例えば、初期においては陽極から陰極へ流れる電流を大きくして藻類や貝類の付着を抑制し、ある程度の期間が経過したら、前記電流を小さくして、サンゴの成長を促進する。

図２−１は、電流密度の大きさと、有性生殖によって生まれたサンゴが着床している数との関係を示す図である。図２−２は、サンゴの光合成活性を調査するための実験装置を示す図である。図２−３は、サンゴの光合成活性を調査する実験において得られた溶存酸素密度と電流密度との関係を示す図である。図２−１は、サンゴの有性生殖実験において、陰極、すなわちサンゴ活着部１１に着床したサンゴの数（着床数）Ｎ（個）と、陰極であるサンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度Ｉｄ（ｍＡ／ｍ^２）との関係を示している。なお、陰極であるサンゴ活着部１１にサンゴが活着する場合、サンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度と、陰極であるサンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度とは、ほぼ同等になる。したがって、陰極であるサンゴ活着部１１にサンゴを活着させる場合、電流密度は陽極１０と陰極であるサンゴ活着部１１との間を流れる電流の電流密度（電場）、サンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度のいずれを用いてもよい。

図２−１は、図１に示すサンゴ育成装置１の陰極、すなわちサンゴ活着部１１に流れる電流を変化させて、有性生殖により生まれてサンゴ活着部１１に着床しているサンゴの個数を、着床から７週間後にモニタリングした結果であるが、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度が５０ｍＡ／ｍ^２のときに、着床したサンゴの残存数が最も多くなる。また、電気防蝕が適用された浮き桟橋において、前記電流密度が５０ｍＡ／ｍ^２前後の部分（例えば、浮き桟橋の底部や動揺抑制部材の近傍）でサンゴの活着が多数観測されるとともに、サンゴの生育も良好であることが観測されている。これらの結果から、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度が５０ｍＡ／ｍ^２程度である場合、サンゴの活着、生育に有効であると考えられる。

図２−２に示す実験装置１００により、サンゴの光合成活性における電場の影響を調査した。まず、図２−２に示す実験装置１００の構成を説明する。実験装置１００は、試験容器１０６と、電極である陰極１０２と、陽極１０３と、検出部１０４及び表示部１０５で構成される酸素濃度計と、照明１０８と、電源１０１とを含んでいる。

試験容器１０６は、アクリル樹脂やガラス等の透明の材料で構成される。試験容器１０６の両端部には、陰極１０２と陽極１０３とが配置されるとともに、試験容器１０６の内部には海水が満たされる。サンゴ１０７は、陰極１０２と陽極１０３との間に設けられる。サンゴ１０７の近傍には、酸素濃度計の計測部１０４が配置されている。

酸素濃度計は、試験容器１０６の内部にサンゴ１０７が配置される部分の海水に溶存する酸素の濃度を計測する。酸素濃度計の検出部１０４が検出した海水中の酸素濃度は、表示部１０５に表示される。試験容器１０６の内部における海水の溶存酸素濃度は、サンゴ１０７の光合成活性と相関が高いので、試験容器１０６の内部における海水の溶存酸素濃度に基づいて、サンゴ１０６の光合成活性を評価する。

試験装置１００でサンゴ１０７の光合成活性を評価する際には、電源１０１を用いて試験容器１０６の内部に存在する海水中に電場を形成するとともに、照明１０８によってサンゴ１０７へ光を照射する。このような環境下で、酸素濃度計によって、試験容器１０６の内部に存在する海水に溶存する酸素の濃度を計測し、サンゴ１０７の光合成活性を評価する。

図２−２に示す試験装置１００によりサンゴの光合成活性を評価した結果を図２−３に示す。評価したサンゴ１０７は、スギノキミドリイシである。図２−３は、溶存酸素濃度ＤＯ（ｍｇ／ｌ）の時間ｔに対する変化を示しており、試験装置１００の照明１０８によりサンゴ１０７に光を照射すると、時間ｔの経過とともに試験容器１０６内に存在する海水の溶存酸素濃度ＤＯは単調に増加する。この溶存酸素濃度ＤＯの変化は、一次関数ａ×ｔ＋ｂで近似できる。ここで、ａ、ｂは定数である。定数ａは、溶存酸素濃度ＤＯの時間変化の割合を示しており、定数ａの値が大きいほど、サンゴ１０７の光合成活性が活発になることを示す。

照明１０８により光をサンゴ１０７に照射するとともに、陰極１０２と陽極１０３との間を流れる電流の電流密度を０ｍＡ／ｍ^２、５０ｍＡ／ｍ^２、１００ｍＡ／ｍ^２の３段階に変化させて、試験容器１０６内に存在する海水の溶存酸素濃度ＤＯを所定時間計測した。光の照射条件は、３００ｍｏｌ／（ｍ^２・ｓｅｃ．）である。前記電流密度が０ｍＡ／ｍ^２であるとき、定数ａは８．８２ｍｇＯ_２／（Ｌ・日）、前記電流密度が５０ｍＡ／ｍ^２であるとき、定数ａは１８．８７ｍｇＯ_２／（Ｌ・日）、前記電流密度が１００ｍＡ／ｍ^２であるとき、定数ａは１８．２０ｍｇＯ_２／（Ｌ・日）である。このように、陽極１０３を流れる電流の電流密度を５０ｍＡ／ｍ^２のとき、サンゴ１０７の光合成活性が最も高くなる。

上述したサンゴの着床のモニタリング、サンゴの光合成活性の評価結果から、陰極１０２と陽極１０３との間を流れる電流の電流密度が５０ｍＡ／ｍ^２程度（好ましくは５０ｍＡ／ｍ^２）である場合、サンゴの活着、生育に有効であると考えられる。なお、サンゴの種類や海域の条件により、前記電流密度は、５０ｍＡ／ｍ^２を中心としたある程度の範囲を持つ。例えば、サンゴの成長を促進させるためには、前記電流密度は１０ｍＡ／ｍ^２以上５００ｍＡ／ｍ^２以下、好ましくは３０ｍＡ／ｍ^２以上３００ｍＡ／ｍ^２以下、より好ましくは４０ｍＡ／ｍ^２以上１００ｍＡ／ｍ^２以下、さらに好ましくは４０ｍＡ／ｍ^２以上７０ｍＡ／ｍ^２以下とすることがよいと考えられる。この範囲の電流密度が、サンゴがサンゴ活着部１１に活着した後に必要な電流密度であり、後述するように、サンゴがサンゴ活着部１１に活着する前に必要な電流密度よりも小さい。

なお、上述したように、サンゴを陰極であるサンゴ活着部１１に直接活着させる場合、サンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度を上述した範囲としてもよい。また、陰極と陽極との間にサンゴ活着部が設けられる場合、サンゴは陰極に直接活着しないが、この場合には、陰極と陽極との間を流れる電流の電流密度を上述した範囲とする。陰極と陽極との間を流れる電流の電流密度は、陰極を流れる電流の電流密度、及び陰極と陽極との間の距離、陽極と陰極との面積等に基づいて求める。

サンゴの成長を促進させるためには、陰極と陽極との間を流れる電流（あるいは陰極、すなわちサンゴ活着部１１）を流れる電流の電流密度を１０ｍＡ／ｍ^２以上とすることが好ましいが、２０００ｍＡ／ｍ^２を超えるとサンゴの成長速度よりも石灰質等の電着速度の方が速くなり、サンゴの成長を阻害するおそれがある。このため、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着する前に電流密度を２０００ｍＡ／ｍ^２以下にすることが好ましい。

サンゴの成長を促進させるにあたっては、前記電流密度を実現できるような陽極１０の材料や配置等を選択する。また、サンゴを養殖する海域の流速や塩分濃度等といった海象状況に応じて陽極１０や陰極１１の材料を選択等して、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流（あるいはサンゴ活着部１１を流れる電流）の電流密度を調整し、海象状況に応じて陰極の周辺をサンゴの育成に最適な環境とすることが好ましい。上述した電流密度を実現するためには、電流密度が高い方であれば陰極電位を−１１００ｍＶ程度よりも低くすればよく、低い方であれば陰極電位を−１０５０ｍＶ前後とすればよい。

陰極（サンゴ活着部１１）の材料は、自然電位が陽極１０よりも貴側（電位が高い）の金属であればよいが、海水中で用いることを考慮して、ステンレス鋼、あるいはチタン（Ｔｉ）やチタン化合物等の耐食性が高い金属を用いることが好ましい。また、陽極１０は、上述したように、陰極（サンゴ活着部１１）よりも卑側（電位が低い）の金属を用いる。このような金属の中から、陽極１０を構成する材料としては、適用される電流の大きさや寿命を考慮して、例えば、亜鉛、亜鉛合金（亜鉛系）、アルミニウム、アルミニウム合金（アルミニウム系）、マグネシウム、マグネシウム合金（マグネシウム系）の中から少なくとも一つを用いる。

陰極１１と陽極１０との間（あるいは陰極１１）に大きな電流を流すためには陽極１０にマグネシウム系を用い、これよりも電流が小さくてよい場合には陽極１０に亜鉛系又はアルミニウム系を適用する。ただし、電流の大きいマグネシウム系では寿命が短く、また、電流の小さな亜鉛系及びアルミニウム系では長寿命となるので、適宜使い分ける。初期に大電流、後半の中電流を維持する目的で、マグネシウム系と亜鉛系との組み合わせ、あるいはマグネシウム系とアルミニウム系の組み合わせとしてもよい。

サンゴの成長を促進させるにあたっては、サンゴＳを育成する海域の流速に応じて、前記電流密度を変更してもよい。より具体的には、サンゴを生育する海域の流速が大きくなるにしたがって前記電流を大きくする。これによって、より確実に陰極（サンゴ活着部１１）への石灰質の析出及び陰極（サンゴ活着部１１）周辺における環境のアルカリ化を促進させることができる。

また、石灰藻がサンゴの活着を促進する可能性がある。このため、サンゴ育成装置１を海中に設置してからの所定の期間（例えばサンゴが活着する前までの期間）は、前記所定の期間が経過した後（例えばサンゴが活着した後）よりも大きい電流密度（例えば３０００ｍＡ／ｍ^２程度）として石灰質のような電着鉱物をサンゴ活着部１１へ積極的に析出させる。これによって、サンゴ活着部１１へ析出した電着鉱物へ石灰藻が定着しやすくなるので、結果としてサンゴが活着しやすく、かつ成長しやすい環境が作り出される。その後、電流密度をサンゴの成長に適した値（例えば１００ｍＡ／ｍ^２以下、好ましくは５０ｍＡ／ｍ^２程度）として、サンゴの成長を促進する。

これを実現するため、陰極であるサンゴ活着部１１と陽極１０との間に、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度（あるいは、サンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度）を変更可能な電流密度変更装置２を設ける。これによって、サンゴ育成装置１を海中に設置してからの経過期間に応じて、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度を変更することができる。その結果、石灰藻をサンゴ活着部１１へ付着させるために石灰質をサンゴ活着部１１へ析出させる段階、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着して成長する段階等、サンゴの活着や成長段階に応じて、サンゴ活着部１１と陽極１０との間やサンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度を変更できる。次に、本実施形態に係る電流密度変更装置２の構成を説明する。

図３−１は、本実施形態に係る電流密度可変手段の構成例を示す概念図である。図３−２は、本実施形態に係る電流密度可変手段の使用状況を示す概念図である。本実施形態に係る電流密度変更装置２は、複数の抵抗を組み合わせて構成されており、陽極１０と陰極であるサンゴ活着部１１との間へ直列に接続される。

電流密度変更装置２は、第１の抵抗３Ａと、第２の抵抗３Ｂとを並列に接続して構成される。また、第２の抵抗３Ｂと直列に、電流密度変更導体３Ｉを接続する。すなわち、電流密度変更装置２は、第１の抵抗３Ａと、第２の抵抗３Ｂ及び電流密度変更導体３Ｉとを並列に接続して構成される。電流密度変更導体３Ｉは、図１に示すサンゴ育成装置１で実際に使用している陽極１０の材料と同等か、さらに電位の低い材料、例えばマグネシウムとする。また、電流密度変更導体３Ｉの消耗をより制御しやすくするために、電流密度変更導体３Ｉの近傍に、電流密度変更導体３Ｉよりも電位の貴な金属、例えば鋼材、ニッケル−クロム合金、チタン等を配置してもよい。

第１の抵抗３Ａの抵抗値をＲ１、第２の抵抗３Ｂの抵抗値をＲ２とする。例えば、陰極であるサンゴ活着部１１と陽極１０との間に流れる電流を、第１の抵抗３Ａ及び第２の抵抗３Ｂを設けない場合の半分以下に減衰させるためには、Ｒ１＞Ｒ２とする。サンゴ育成装置１を海中に設置すると、電流密度変更導体３Ｉは海水と接する。すると、まず、電流密度変更導体３Ｉを陽極とし、サンゴ活着部１１を陰極として、電流密度変更導体３Ｉと第２の抵抗３Ｂとサンゴ活着部１１との間で電流が流れ、電流密度変更導体３Ｉは徐々に消耗していく。

サンゴ育成装置１を海中に設置してから所定の期間が経過した後は、図３−２に示すように電流密度変更導体３Ｉが完全に消耗する。すると、サンゴ育成装置１のサンゴ活着部１１と陽極１０と第１の抵抗３Ａとの間で電流が流れる。Ｒ１とＲ２とを並列に接続した場合の合成抵抗値よりもＲ１の抵抗値は大きいので、電流密度変更導体３Ｉが消滅した後における陽極１０とサンゴ活着部１１との間を流れる電流の電流密度は、電流密度変更導体３Ｉが消滅する前よりも小さくなる。

これによって、サンゴ育成装置１を海中に設置してからの所定の期間は、前記所定の期間が経過した後よりも大きい電流密度となるので、電着鉱物をサンゴ活着部１１へ積極的に析出させることができる。これによって、サンゴ活着部１１へ析出した電着鉱物へ石灰藻が定着しやすくなるので、結果としてサンゴが活着しやすい環境が作り出される。陽極１０とサンゴ活着部１１との間を流れる電流の電流密度（あるいは、サンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度）が小さくなる時期を、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着する前後に設定することにより、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着しているときには、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着していないときよりも電流密度を小さくできるので、サンゴの成長を促進できる。

すなわち、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着した後において、サンゴ活着部１１へ多くの電着鉱物が析出すると、電着鉱物によってサンゴが覆われて、サンゴの生育が阻害されるおそれがある。このため、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着しているときは、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着していないときよりも電流密度を低下させて、サンゴ活着部１１へ析出する電着鉱物の量を低下させる。これによって、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着した後において、サンゴの生育に適した環境をサンゴ活着部１１の周囲へ作り出すことができる。

ここで、電着鉱物をサンゴ活着部１１へ析出させる場合、例えば、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度（あるいはサンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度）が１０００ｍＡ／ｍ^２以上５０００ｍＡ／ｍ^２以下になるように、第２の抵抗３Ｂや電流密度変更導体３Ｉの材料を設定する。この範囲の電流密度が、サンゴがサンゴ活着部１１に活着する前に必要な電流密度である。

なお、上述したように、サンゴを陰極であるサンゴ活着部１１に直接活着させる場合、サンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度を上述した範囲としてもよい。また、陰極と陽極との間にサンゴ活着部が設けられる場合、サンゴは陰極に直接活着しないが、この場合には、陰極と陽極との間を流れる電流の電流密度を上述した範囲とする。陰極と陽極との間を流れる電流の電流密度は、陰極を流れる電流の電流密度、及び陰極と陽極との間の距離、陽極と陰極との面積等に基づいて求める。

そして、電着鉱物がサンゴ活着部１１へ析出して、サンゴをサンゴ活着部１１へ活着させることができるようになった後は、例えば、前記電流密度が１０ｍＡ／ｍ^２以上５００ｍＡ／ｍ^２以下、好ましくは３０ｍＡ／ｍ^２以上３００ｍＡ／ｍ^２以下、より好ましくは４０ｍＡ／ｍ^２以上１００ｍＡ／ｍ^２以下、さらに好ましくは４０ｍＡ／ｍ^２以上７０ｍＡ／ｍ^２以下になるように、第１の抵抗３Ａの抵抗値や陽極１０の材料を設定する。

このように、本実施形態に係るサンゴ育成装置１が備える電流密度変更装置２は、簡単な構成で、海中への設置後から所定期間が経過する前後で、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流の電流密度（あるいはサンゴ活着部１１を流れる電流の電流密度）を変更できる。これによって、本実施形態では、サンゴ活着部１１の周辺に、サンゴの育成に最適な環境を作り出すことができる。

サンゴの産卵時期は年に１回なので、サンゴ育成装置１を海中へ設置する時期と、電着鉱物の析出量とを考慮して、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着する時期に合わせて第２の抵抗３Ｂが消滅するように、第２の抵抗３Ｂの大きさ等を設定することが好ましい。また、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着した後は、サンゴ活着部１１へ析出させた電着鉱物を維持できる程度の大きさの電流密度（例えば、サンゴ育成装置１の防蝕を達成できる程度）を維持することが好ましい。これによって、電着鉱物によってサンゴが覆われることを回避しつつ、サンゴ育成装置１の腐食を抑制して、サンゴ活着部１１へ析出させた電着鉱物の脱落を回避できる。

図３−３、図３−４、図３−５は、本実施形態に係る他の電流密度可変手段の構成例を示す概念図である。図３−３に示すサンゴ育成装置１ａが備える電流密度変更装置２ａは、第１の抵抗３Ａと第２の抵抗３Ｂとを並列に接続するとともに、第１の抵抗３Ａと直列に第１の電流密度変更導体３ＡＩを接続し、第２の抵抗３Ｂと直列に第２の電流密度変更導体３ＢＩを接続する。ここで、第１の電流密度変更導体３ＡＩは、第２の電流密度変更導体３ＢＩよりも貴な電位を持つ。例えば、第２の電流密度変更導体３ＢＩをマグネシウムとし、第１の電流密度変更導体３ＡＩをチタンとする。

このサンゴ育成装置１ａ及び電流密度可変手段２ａを海中に設置すると、第２の電流密度変更導体３ＢＩからサンゴ活着部１１と第１の電流密度変更導体３ＡＩとへ向かって電流が流れ、第２の電流密度変更導体３ＢＩは徐々に消耗する。これによって、この電流密度可変手段２ａでは、幅広い電流密度の調整が可能となる。

図３−４に示すサンゴ育成装置１ｂが備える電流密度変更装置２ｂは、第１の抵抗３Ａと第２の抵抗３Ｂと第３の抵抗３Ｃを並列に接続するとともに、第１の抵抗３Ａと直列に第１の電流密度変更導体３ＡＩを接続し、第２の抵抗３Ｂと直列に第２の電流密度変更導体３ＢＩを接続する。ここで、第１の電流密度変更導体３ＡＩ及び第２の電流密度変更導体３ＢＩは、マグネシウムあるいはマグネシウム合金とし、第１の電流密度変更導体３ＡＩは、第２の電流密度変更導体３ＢＩよりも形状を小さくする。

このようにすると、第１の電流密度変更導体３ＡＩ及び第２の電流密度変更導体３ＢＩはどちらも消耗していく。この場合、第１の電流密度変更導体３ＡＩは第２の電流密度変更導体３ＢＩよりも寸法が小さいので、第１の電流密度変更導体３ＡＩは第２の電流密度変更導体３ＢＩよりも先に消耗する。そして、その後に第２の電流密度変更導体３ＢＩが消耗する。これによって、電流密度変更装置２ｂは、陽極１０とサンゴ活着部１１との間における電流密度を２段階以上に変更できる。

なお、本実施形態において、電流密度可変手段は上記構成に限られるものではない。例えば、抵抗を取り替え可能に構成し、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着した後に、それ以前よりも高い抵抗に取り替えてもよい。また、可変抵抗器を用いて、サンゴの活着時期に合わせて電流密度可変手段の抵抗値を変更してもよい。

さらに、図３−５に示すサンゴ育成装置１ｃが備える電流密度変更装置２ｃのように、サンゴ育成装置１ｃを海中に設置してからの経過時間を計数するタイマー１５と、第２の抵抗３Ｂと直列に接続したスイッチ（ＳＷ）１６とを用いてもよい。この電流密度変更装置２ｃは、タイマー１５を用いて、サンゴ育成装置１ｃを海中に設置してからの時間を計数し、所定の時間が経過したら、タイマー１５からスイッチ１６に対してＯＦＦ信号を発信し、スイッチ１６をＯＦＦにする。

これによって、電流密度変更装置２ｂは、海中への設置後から所定期間が経過する前後で、陽極１０とサンゴ活着部１１との間を流れる電流の電流密度を変更できる。また、電流密度変更装置２ｃは、電流密度をステップ状に変化させることができる。これによって、電流密度の低下がほとんどないため、電着鉱物をサンゴ活着部１１に析出させるために大きい電流密度が必要な場合には、ほぼ一定の電流密度を維持して、早期に電着鉱物をサンゴ活着部１１へ析出させることができる。

図３−６は、外部電源装置によりサンゴ活着部と陽極との間に電流を流すサンゴ育成装置の構成例を示す概念図である。このサンゴ育成装置１ｄは、直流電源の電源装置２ｄによってサンゴ活着部１１と陽極１０との間に電流を流す。電源装置２ｄは、陽極１０とサンゴ活着部１１との間の電流密度を変更するため、例えば、可変抵抗装置による電流調整機能を有している。このように、サンゴ育成装置１ｄの電源装置２ｄは、電流密度可変手段として機能する。

このサンゴ育成装置１ｄは、海中に設置されてから所定の期間（例えばサンゴ活着部１１にサンゴが活着するまで）は、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流（あるいはサンゴ活着部を流れる電流）の電流密度が、例えば、１０００ｍＡ／ｍ^２以上５０００ｍＡ／ｍ^２以下になるように電源装置２ｄを調整する。そして、サンゴがサンゴ活着部１１へ活着した後は、例えば、サンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流（あるいはサンゴ活着部を流れる電流）の電流密度が、例えば、１０ｍＡ／ｍ^２以上５００ｍＡ／ｍ^２以下、好ましくは３０ｍＡ／ｍ^２以上３００ｍＡ／ｍ^２以下、より好ましくは４０ｍＡ／ｍ^２以上１００ｍＡ／ｍ^２以下、さらに好ましくは４０ｍＡ／ｍ^２以上７０ｍＡ／ｍ^２以下となるように、電源装置２ｄを調整する。

この実施形態に係るサンゴ育成装置１では、陰極とサンゴ活着部１１とを同一としているが、陰極とサンゴ活着部１１とを別個に用意してもよい。例えば、鋼やステンレス鋼の陰極と陽極１０とを用意するとともに、例えば、金属線や繊維等をセラミック粉で被覆したシートを、サンゴ活着部１１として陰極の近傍に配置する。この場合、陽極１０と陰極との間にサンゴ活着部１１を配置すれば、より効率よく電着鉱物をサンゴ活着部１１に堆積させることができる。その結果、サンゴＳの成長をより促進させることができ、好ましい。

また、この実施形態では、サンゴ活着部１１に直接サンゴＳを活着させるが、例えば、セラミック板等にサンゴのプラヌラ幼生を捕獲し、着底させたものを、サンゴ活着部１１上に配置して、プラヌラ幼生から変態したポリプの活着、成長を促進してもよい。このようにしても、電着による電着鉱物の析出、サンゴ活着部１１の周辺環境のアルカリ化が促進されるので、サンゴＳの成長が促進される。

図３−７は、本実施形態に係るサンゴ育成装置における電流密度の時間経過を示す模式図である。図３−７の時間ｔ＝ｔ１は、サンゴがサンゴ活着部１１に活着するタイミングを示す。本実施形態に係るサンゴ育成装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでは、図３−７の実線Ａ、一点鎖線Ｂで示すように、陰極であるサンゴ活着部１１と陽極１０との間を流れる電流（あるいは陰極であるサンゴ活着部１１を流れる電流）の電流密度が変化する。これによって、前記電流密度は、サンゴがサンゴ活着部１１に活着するタイミングよりも前（ｔ＝ｔ０）に、サンゴの生育に好適な電流密度（例えば５０ｍＡ／ｍ^２）に低下する。ここで、図３−７の実線Ａが、サンゴ育成装置１ｃ、１ｄにおける電流密度の時間変化を示し、図３−７の一点鎖線Ｂが、サンゴ育成装置１、１ａ、１ｂにおける電流密度の時間変化を示す。サンゴ育成装置１、１ａ、１ｂは、時間の経過とともに徐々に電流密度が小さくなるが、タイマーや外部電源を用いるサンゴ育成装置１ｃ、１ｄは、時間の経過に関わらず電流密度を一定にできるとともに、ｔ＝ｔ０においてステップ的に電流密度を低下させることができる。

図４は、本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物の構成例を示す正面図である。図５は、本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物の構成例を示す平面図である。図６は、本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物の構成例を示す側部図である。本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物２０は、上述したサンゴ育成装置１を備えており、網状のサンゴ活着部１１を備えている。そして、サンゴ造礁用構造物２０を海底Ｕに設置して、サンゴ活着部１１やサンゴ造礁用構造物２０の骨格に活着させた、あるいは自然に活着したサンゴＳを育成する。このサンゴ造礁用構造物２０では、上述したように流電陽極法を用いてサンゴの活着及び成長を促進させるものであり、サンゴ活着部１１が流電陽極（以下陽極という）１０に対する陰極となる。

このサンゴ造礁用構造物２０の骨格は、棒状の第１骨格部材６と、円弧状の第２骨格部材７とを組み合わせて構成される。この骨格に、サンゴ活着部１１及び陽極１０を取り付けてサンゴ造礁用構造物２０が構成される。ここで、本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物２０は、サンゴ活着部１１を陽極１０に対する陰極とするとともに、第１骨格部材６及び第２骨格部材７で構成される骨格も陽極１０に対する陰極とする。すなわち、前記骨格も、サンゴが活着するサンゴ活着部となる。このため、第１骨格部材６及び第２骨格部材７は、サンゴ活着部１１と同じ材料で製造される。これらは、例えばステンレス鋼や鋼で構成される。

円弧状の第２骨格部材７の両端部には、それぞれ底板９が取り付けられている。第２骨格部材７と底板９とは、補強部材である連結板８によって連結されており、第２骨格部材７の取付部における強度を向上させている。網状のサンゴ活着部１１は、隣接する第２骨格部材７の間に配置され、第１骨格部材６及び第２骨格部材７に固定される。また、陽極１０は、陽極１０をサンゴ造礁用構造物２０へ支持する陽極支持部材１２を介して第２骨格部材７に固定される。第１骨格部材６及び第２骨格部材７及びサンゴ活着部１１は流電陽極法における陰極となる。

陽極支持部材１２は電気の導体で構成されており、陽極１０と、これに対する陰極であるサンゴ活着部１１及び第１骨格部材６及び第２骨格部材７とを電気的に接続する。また、陽極支持部材１２には、本実施形態に係る電流密度変更装置２が取り付けられている。この電流密度変更装置２によって、サンゴ育成装置１を含むサンゴ造礁用構造物２０を海中に設置してから所定の時間が経過する前後において、陽極１０と、これに対する陰極であるサンゴ活着部１１等との間を流れる電流の電流密度を変更できる。

このサンゴ造礁用構造物２０を海底Ｕに設置する際には、例えば人工のライブロック４を底板９の上に載置して、サンゴ造礁用構造物２０の錘とする。このサンゴ造礁用構造物２０は、コンクリートの構造物を含まないため質量が小さいので、ライブロック４を用いてサンゴ造礁用構造物２０を安定させることが好ましい。また、ライブロック４にもサンゴを活着させることができる。

以上、本実施形態では、サンゴを活着させるサンゴ活着部を陰極とし、サンゴ活着部よりも自然電位が卑の陽極をサンゴ活着部と電気的に接続するとともに、サンゴ育成装置を海中に設置してから経過した時間に基づいて、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流の大きさを変更する。これによって、サンゴの活着に適した環境を作り出し、サンゴが活着した後は、サンゴの生育に適した環境を作り出すことができる。

以上のように、本発明に係るサンゴ育成装置及びサンゴ育成方法は、サンゴの養殖に有用であり、特に、流電陽極法を利用してサンゴを育成させることに適している。

本実施形態に係るサンゴ育成装置で採用する流電陽極法を説明するための概念図である。 電流密度の大きさと、有性生殖によって生まれたサンゴが着床している数との関係を示す図である。 サンゴの光合成活性を調査するための実験装置を示す図である。 サンゴの光合成活性を調査する実験において得られた溶存酸素密度と電流密度との関係を示す図である。 本実施形態に係る電流密度可変手段の構成例を示す概念図である。 本実施形態に係る電流密度可変手段の使用状況を示す概念図である。 本実施形態に係る他の電流密度可変手段の構成例を示す概念図である。 本実施形態に係る他の電流密度可変手段の構成例を示す概念図である。 本実施形態に係る他の電流密度可変手段の構成例を示す概念図である。 外部電源装置によりサンゴ活着部と陽極との間に電流を流すサンゴ育成装置の構成例を示す概念図である。 本実施形態に係るサンゴ育成装置における電流密度の時間経過を示す模式図である。 本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物の構成例を示す正面図である。 本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係るサンゴ造礁用構造物の構成例を示す側部図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ サンゴ育成装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 電流密度変更装置
２ｄ 電源装置
３Ａ 第１の抵抗
３Ｂ 第２の抵抗
３Ｃ 第３の抵抗
３Ｉ 電流密度変更導体
３ＡＩ 第１の電流密度変更導体
３ＢＩ 第２の電流密度変更導体
６ 第１骨格部材
７ 第２骨格部材
８ 連結板
９ 底板
１０ 陽極
１１ サンゴ活着部（陰極）
１２ 陽極支持部材
１５ タイマー
１６ スイッチ
２０ サンゴ造礁用構造物

Claims (7)

1. サンゴを活着させる陰極としてのサンゴ活着部と、
   前記サンゴ活着部に対して設けられ、前記サンゴ活着部との間で電流を流す陽極と、
   前記サンゴ活着部と前記陽極との間に設けられ、前記サンゴ育成装置を海中に設置してから経過した時間に基づいて、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を変更する電流密度可変手段と、
   を含むことを特徴とするサンゴ育成装置。
2. サンゴを活着させるサンゴ活着部と、
   前記サンゴ活着部よりも自然電位が卑であり、かつ前記サンゴ活着部と電気的に接続される陽極と、
   前記サンゴ活着部と前記陽極との間に設けられ、前記サンゴ育成装置を海中に設置してから経過した時間に基づいて、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を変更する電流密度可変手段と、
   を含むことを特徴とするサンゴ育成装置。
3. 前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着した後の前記電流密度は、前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着する前の前記電流密度よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のサンゴ育成装置。
4. 前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着する前に、前記電流密度を低下させることを特徴とする請求項３に記載のサンゴ育成装置。
5. 前記電流密度可変手段は、前記サンゴ活着部と前記陽極との間の電気抵抗を変化させることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のサンゴ育成装置。
6. 前記電流密度可変手段は、イオン化傾向の異なる材料を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のサンゴ育成装置。
7. サンゴが活着するサンゴ活着部を陰極にするとともに、前記陰極に対応する陽極から前記陰極へ電流を流すことによってサンゴを育成するにあたり、
   前記サンゴ活着部と前記陽極とを海中に設置する手順と、
   前記サンゴを前記サンゴ活着部に活着させる前に、前記サンゴ活着部と前記陽極との間を流れる電流、又は前記サンゴ活着部を流れる電流のうち少なくとも一方の電流密度を、前記サンゴ活着部に前記サンゴが活着した後に必要な電流密度まで低下させる手順と、
   を含むことを特徴とするサンゴ育成方法。

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