JP2009232706A

JP2009232706A - サンゴ育成増殖装置

Info

Publication number: JP2009232706A
Application number: JP2008080604A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadomoto; 之郎門元; Kazuo Yoshida; 和生吉田; Satoru Nojima; 哲野島
Original assignee: Kyushu University NUC; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】サンゴの幼生の着生率を飛躍的に向上させる一方、電力消費の少ない経済性に富むサンゴ育成増殖装置を提供する。
【解決手段】鉄製の棒状体１１によりドーム状又は擬似ドーム状の骨格１２を形成し、この骨格１２の下部開口部１３以外の面を無数の開孔部を有する鉄製の網状物１４で塞いでドーム状又は擬似ドーム状のサンゴ着生基盤２を形成し、このサンゴ着生基盤２の中に１又は複数本の陽極５を立設する。
【選択図】図２

Description

本発明は、サンゴの産卵後の幼生を着生させて、サンゴの育成及び増殖を図るサンゴ育成増殖装置に関するものである。

サンゴの幼生は、通常、サンゴ礁の穴や裂け目等に着床し、生き残って成長したものがサンゴ礁の穴や裂け目の外に出てくるが、適切な岩場を見つけられずに死滅するものが、９９％もあると云われている。この原因は、サンゴの幼生が着生できる期間が年に１週間程度の短期間であるため、偶然性が高いためである。

そこで、サンゴの幼生の着生率を高める方法として、円板状の着生板部と、これより小径のスペーサー部と、スペーサー部より小径の円錐状の連結・挿入部とをこの順に重ねて一体的に成型すると共に、円板状の着生板部から円錐状の連結・挿入部に達する円錐状の孔を有する琉球石灰岩製の着生促進基材を用いて人工的にサンゴの幼生の着床させるサンゴ礁の増殖方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、この方法は、着生促進基材を産卵１週間前に設置する必要があること、更に、大規模なサンゴ増殖法としては、適していない。すなわち、サンゴ礁の海域は広大であり、大量にサンゴを着生、育成するには、コスト面で問題がある。

一方、サンゴ礁の造成方法として、複数の腕を放射状に設けた消波ブロック用の固定礁をサンゴの棲息する海域に敷設し、この固定礁の腕にコンクリート製の陣笠状の移動礁を被せ、この移動礁にサンゴ幼生が着生した後、観光用海中景観施設の海中に移設するサンゴ礁の造成方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、この方法は、固定礁の上に移動礁を乗せただけであるから、波や潮流等の外力により、移動礁が容易に転倒してしまうと言った問題を有する。また、移動礁がサンゴコンクリート製であるからサンゴの幼生の着床率向上には適していない。

また、非特許文献１の”Report of the Third Pemuteran Blorock Coral Reef Restoration Workshop ”によれば、インドネシア、バリ島北部、プムトゥランでは、海面下約３メートルから６メートルの砂地の海底に、建設用鉄筋を格子状に溶接した、大きな篭のような構造物を数多く置き、それに電流を流すワイヤーが鉄筋にしっかりと張りめぐらされ、陸上の電源設備につなげて電流を印加し、極度に破壊が進んだサンゴ礁の再生を促そうと言うものである。

この格子状構造物に生きたサンゴの小片を植えつけると、サンゴは、通常の５倍から１０倍の速さで成長を始め、色も鮮やかになり、暑い気候や汚染に対する回復力も増すと報告されている。

しかし、この方式は、サンゴを植えつける手法であるため、サンゴの破片を採取したり、あるいは親株から子株を切断するものであるため、サンゴ自体が損傷を受け、移植後に生存し続けることが容易でない。そのため、特定のサンゴのみが育成されることになる。サンゴの種類は多種多様であり、できるだけ自然にサンゴを育成することが生物環境の破壊を招かず好ましい方法と云える。

特開２００３−６１５０６号公報特公平２−５５０１１号公報 " Report of the Third Pemuteran Blorock Coral Reef Restoration Workshop "[online] Global Coral Reef Alliance （地球のさんご礁友の会）[2008 年 1月28日検索] インターネット＜ＵＲＩ：http://www.globalcoral.org＞

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、サンゴの幼生の着生率を飛躍的に向上させる一方、電力消費の少ない経済性に富むサンゴ育成増殖装置を提供することにある。

本願の請求項１に係るサンゴ育成増殖装置は、鉄製の棒状体によりドーム状又は擬似ドーム状の骨格を形成し、この骨格の下部開口部以外の面を無数の開孔部を有する鉄製の網状物で塞いでドーム状又は擬似ドーム状のサンゴ着生基盤を形成し、このサンゴ着生基盤の中に１又は複数本の陽極を立設させてサンゴ着生基盤に電流を印加することを特徴とする。

本願の請求項２に係るサンゴ育成増殖装置は、網状物の開孔部の長径を３０ｍｍ〜１５０ｍｍ、短径を１２ｍｍ〜５０ｍｍとすることを特徴とする。

本願の請求項３に係るサンゴ育成増殖装置は、サンゴ着生基盤に印加する電流密度を１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²とすることを特徴とする。

本願の請求項４に係るサンゴ育成増殖装置は、サンゴ着生基盤に印加する電流を初期は少なくし、その後徐々に増加させて電着物の組成をサンゴ幼生の着生に適した電着物とすることを特徴とする。

本願の請求項５に係るサンゴ育成増殖装置は、陽極の電極をチタン基材にＭｎ系元素を被覆して形成した酸素発生電極とすることを特徴とする。

本願の請求項６に係るサンゴ育成増殖装置は、サンゴ着生基盤に印加する直流電流を太陽光発電、風力発電、波力発電を利用して賄うことを特徴とする。

本願の請求項１に係る発明は、鉄製の棒状体によりドーム状又は擬似ドーム状の骨格を形成し、この骨格の下部開口部以外の面を無数の開孔部を有する鉄製の網状物で塞いでドーム状又は擬似ドーム状のサンゴ着生基盤を形成し、このサンゴ着生基盤の中に１又は複数本の陽極を立設させてサンゴ着生基盤に電流を印加するので、陰極であるドーム状又は擬似ドーム状のサンゴ着生基盤と陽極との間を近接させることができる。このため、サンゴ着生基盤の表面に炭酸カルシウムや水酸化マグネシウム等の電着物を電着させる際の電圧上昇を抑制し、以て、電力消費を抑制することが可能になった。海水には電気抵抗があるため、両極の距離が離れるほど電圧上昇を招き、電力消費が多くなり、経済性を低下させることになる。

サンゴ着生基盤の表面に電着した炭酸カルシウムや水酸化マグネシウム等の電着物は、自然海水から由来するものであるため、サンゴの幼生に対して極めて整合性が良いことからサンゴの幼生の着生が飛躍的に向上することになる。

本願の請求項２に係る発明は、網状物の開孔部の長径を３０ｍｍ〜１５０ｍｍ、短径を１２ｍｍ〜５０ｍｍとするが、その理由は、開孔部の大きさによって炭酸カルシウムや水酸化マグネシウム等の電着物の蓄積量を変える必要があるからである。網状物である鋼材に外部から電流を印加するが、網状物を陰極とすることによって網状物に炭酸カルシウムや水酸化マグネシウム等の電着物が電着し、網状物の開孔部を徐々に狭め、サンゴ幼生の着生に適した細孔とすることにより、サンゴ幼生の着生率を飛躍的に向上させることができる。

本願の請求項３に係る発明は、サンゴ着生基盤に印加する電流密度を１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²とするが、本願の請求項４に係る発明のように、サンゴ着生基盤に印加する電流を初期は少なくし、その後徐々に増加させることにより、陰極である網状物の開孔部の大きさ、電着物の組成を決定することができ、以て、サンゴ育成、増殖に適した強度を持った電着物を創生することができる。

本願の請求項５に係る発明は、陽極の電極をチタン基材にＭｎ系元素を被覆して形成した酸素発生電極とするため、塩素の発生を抑制し、酸素の発生とすることができる。

通常、海水中で鋼材を陰極として電流を印加すると、陽極側では、酸素や塩素等の酸化剤が生成し、酸化腐食を起こし、電流が流れなくなる。そのため、一般に、陽極は、酸化に強い白金等の貴金属を被覆した電極を用いる。しかし、これらの電極は、海水中に適用する場合、塩素発生が優先する。塩素はサンゴ等の生物に対して毒性を示す。従って、塩素発生ではなく、酸素発生を優先する電極でなければならない。

本願の請求項６に係る発明は、サンゴ着生基盤に印加する直流電流を太陽光発電、風力発電、波力発電を利用して賄う。これらの自然エネルギーを利用する場合は、一定電流ではなく、変動が生ずるが、電着物の作成には、問題とならない。サンゴの幼生着生、育成、増殖を効果的に行うには、陰極構造体に印加する電流密度を１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²とすることが好ましいため、電流密度を確保できる制御システムを組み込むことが好ましい。

以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１に示すように、サンゴ育成増殖装置１は、ドーム状、すなわち、半円球状に形成されたサンゴ着生基盤２を有している。サンゴ着生基盤２は、その周囲に等間隔に設置した複数個（例えば、３乃至４個程度。）のコンクリートブロック３によって海底４に固定されている。

サンゴ着生基盤の形状は、半円球状に限らず、例えば、円筒形、円柱形、円錐形、角柱形、角錐形、裁頭円錐形、裁頭角柱形等の擬似ドーム形でも支障がない。要は、サンゴ産卵時に海流に乗ってサンゴの卵が流漂してくるが、どの方向からでも着生可能な形状であれば良い。

サンゴ着生基盤２は、図２に示すように、鉄製の棒状体１１により半円球状の骨格１２を形成し、この骨格１２の下部開口部１３以外の面に無数の開孔部を有する鉄製の網状物１４を取り付けた構造になっている。

棒状体としては、丸棒や平鋼が望ましい。また、網状物としては、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金網等が望ましい。その際、図５（ａ）に示すように、網状物１４の開孔部１５の長径Ｌ₁を３０ｍｍ〜１５０ｍｍ、短径Ｌ₂を１２ｍｍ〜５０ｍｍとすることが望ましい。更に、網状物１４の開孔部１５の長径Ｌ₁を３０ｍｍ〜５０ｍｍ、短径Ｌ₂を１２ｍｍ〜２２ｍｍとすることが望ましい。その理由は、開孔部の大きさによって炭酸カルシウムや水酸化マグネシウム等の電着物の蓄積量を変える必要があるからである。

サンゴの電着量は、下記数式（１）で示される。

Ｗ＝Ｋ×Ｔ×Ｉ（１）
ここで、Ｗ：電着量（ｇ）
Ｋ：電着効率（海域実験による定数）
Ｔ：通電日数（日）
Ｉ：電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）

また、サンゴの電着厚さは、下記数式（２）で示される。

ｔ＝Ｗ／ρ （２）
ここで、ｔ：電着厚さ（ｃｍ）
Ｗ：電着量（ｇ）
ρ：電着物の見掛け比重（約２．１ｇ／ｃｍ³）

また、サンゴ育成増殖装置１は、図２に示すように、半円球状に形成されたサンゴ着生基盤２の中に複数本の陽極５を立設させて陰極であるサンゴ着生基盤２に電流を印加するようになっている。すなわち、半円球状に形成された骨格１２の下部開口部１３に直線状の鋼製の支持部材１６を略水平に架橋し、この支持部材１６上に複数本の陽極５を等間隔に立設させている。支持部材１６は、図３に示すように、半円球状に形成された骨格１２の中央に位置して直径方向に設けられている。支持部材１６は、図３のように、一文字状でもよいが、陽極５を多数立設する場合には、図４に示すように、十文字状（放射状）することも考えられる。また、陽極５の数は、１本のことも考えられる。

ところで、海水には電気抵抗があるため、両極の距離が離れるほど電圧上昇を招き、電力消費が多くなり、経済性を低下させるので、陽極５と陰極は、近接させることが望ましい。

また、海水中で鋼材を陰極として電流を印加すると、陽極側では、酸素や塩素等の酸化剤が生成し、酸化腐食を起こし、電流が流れなくなる。そのため、一般に、陽極は、酸化に強い白金等の貴金属を被覆した電極を用いる。しかし、これらの電極は、海水中に適用する場合、塩素発生が優先するので、塩素はサンゴ等の生物に対して毒性を示す。従って、塩素発生ではなく、酸素発生を優先する電極でなけらばならない。

従って、陽極には、チタン基材にＭｎ系元素を被覆して形成した酸素発生電極を適用する。例えば、チタン母材の表面に電解用材料（白金系貴金属）を表面処理し、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）を表面処理したものを使用する。

サンゴ着生基盤２に印加する電流密度は、１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²とするが、好ましくは、１Ａ／ｍ²〜１０Ａ／ｍ²とする。また、印加する電流は、初期（例えば、通電開始時から１〜３ヶ月間）は電流密度を低くして電着物の組成をカルシウム分を増加させ、電着物の強度を高め、そして、徐々に電流密度を増加させる。このように電流密度を制御することにより、陰極である網状物の開孔部の大きさ、電着物の組成を決定することができ、以て、サンゴ育成、増殖に適した強度を持った電着物を創生することができる。尚、電流密度と組成比率は、図６に示すとおりである。

また、サンゴ着生基盤２に印加する直流電流は、通常、商用電流を直流に変換して適用するが、例えば、太陽光発電、風力発電、波力発電を利用することも考えられる。尚、陰極構造体に印加する電流密度を１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²とすることが好ましいため、電流密度を確保できる制御システムを組み込むことが好ましい。尚、この発明は、定電流方式であるため、電圧を規定しない。ケーブルの長さ、陽極の抵抗分、海水の濃度など電圧を決定する要因は多い。

また、図１に示すように、それぞれの電極２，５に接続させたリード線６を海岸まで敷設し、陸地７に設けた直流変換器８で一般商業電源９から直流変換して供給するようになっている。

そして、陰極を構成しているサンゴ着生基盤２に電流密度が１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²の電流を数ヶ月間にわたって印加すると、図５（ｂ）に示すように、網状物１４の表面が電着物２０で覆われ、サンゴの幼生の着生となる。

鹿児島県大島群与論町周辺のサンゴ礁内に海岸より１００ｍ沖合の海底に直径１ｍの半円球型の構造体を設置した。半円球型の構造体の表面には、エキスパンドメタル（開孔部の長径Ｌ₁を３０．５ｍｍ、短径Ｌ₂を１２ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ）を取り付け、これを陰極とする。また、半円球型の構造体の内部に電極面積１０００ｃｍ²を有するマンガン系電極を陽極として設置した。
それぞれの電極にリード線を海岸まで敷設し、一般商業電源から直流変換し、約３カ月間、４Ａの電流を印加した。そして、半円球型の構造体表面は、厚さ２ｍｍの電着物で覆われ、その裏側にサンゴの幼生が多数着生していることを観察した。

本発明に係るサンゴ育成増殖装置の概略構成図である。サンゴ育成増殖装置の拡大断面図である。支持部材の平面図である。支持部材の他の例を示す平面図である。（ａ）網状物の拡大図（ｂ）網状物の表面に電着物が付着した様子を示す部分平面図である。電流密度と組成比率との関係を示す図である。

符号の説明

２サンゴ着生基盤
５陽極
１１鉄製の棒状体
１２骨格
１３下部開口部
１４鉄製の網状物

Claims

鉄製の棒状体によりドーム状又は擬似ドーム状の骨格を形成し、この骨格の下部開口部以外の面を無数の開孔部を有する鉄製の網状物で塞いでドーム状又は擬似ドーム状のサンゴ着生基盤を形成し、このサンゴ着生基盤の中に１又は複数本の陽極を立設させてサンゴ着生基盤に電流を印加することを特徴とするサンゴ育成増殖装置。
網状物の開孔部の長径を３０ｍｍ〜１５０ｍｍ、短径を１２ｍｍ〜５０ｍｍとすることを特徴とする請求項１記載のサンゴ育成増殖装置。
サンゴ着生基盤に印加する電流密度を１Ａ／ｍ²〜２０Ａ／ｍ²とすることを特徴とする請求項１記載のサンゴ育成増殖装置。
サンゴ着生基盤に印加する電流を初期は低くし、その後徐々に増加させて電着物の組成をサンゴ幼生の着生に適した電着物とすることを特徴とする請求項１記載のサンゴ育成増殖装置。
陽極の電極をチタン基材にＭｎ系元素を被覆して形成した酸素発生電極とすることを特徴とする請求項１記載のサンゴ育成増殖装置。
サンゴ着生基盤に印加する直流電流を太陽光発電、風力発電、波力発電を利用して賄うことを特徴とする請求項１記載のサンゴ育成増殖装置。