WO2013051605A1 - 水生生物の飼育システムとその飼育方法 - Google Patents

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正朗 小西
智郎 和辻
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Definitions

  • the present invention relates to an aquatic organism breeding system suitable for breeding chemically synthesized ecosystem organisms utilizing hydrogen sulfide in an environment such as a hot water / cold spring eruption region of aquatic organisms, particularly deep sea organisms, and the like. It relates to breeding methods.
  • the aquarium local temperature region forming device disclosed in Patent Document 1 described above and therefore, as an aquatic organism, particularly a deep-sea organism breeding device, a water tank formed of a pressure-resistant vessel, and one direction (lateral direction) in the water tank A water flow generator for generating a water flow, a temperature generator such as a heater for heating or cooling a part of the water flow at the bottom of the water tank to form a local temperature region, and a local temperature region formed by the temperature region generator.
  • a temperature range holding device such as a nozzle that holds the entire water tank so as not to diffuse is provided, and deep sea creatures such as shellfish that are not swept away by water flow are bred in the temperature range holding device.
  • the aquatic organism rearing device disclosed in Patent Document 2 includes a main water tank that houses aquatic organisms together with water, hot water supply means that ejects hot water upward from an ejection hole disposed at the bottom of the main water tank, A hot water discharge means is provided in the upper part of the main water tank and discharges the rising hot water to the outside, and forms a cold water area and a local hot water area in the water.
  • the gas cannot be added in order to breed a chemically synthesized ecosystem organism that uses hydrogen sulfide.
  • sodium sulfide to the gas, hot water containing hydrogen sulfide can be supplied, but the concentration of hydrogen sulfide in the breeding device cannot be controlled, so an appropriate amount of hydrogen sulfide gas must be supplied. Is difficult.
  • an object of the present invention is to provide an aquatic organism breeding system and its breeding method capable of keeping the hydrogen sulfide concentration in the breeding water constant without measuring the hydrogen sulfide concentration in the breeding water.
  • An aquatic organism breeding system for solving the above-described problems includes a water tank that stores breeding water while leaving a gas phase at the top, a gas sensor that detects the concentration of hydrogen sulfide gas in the gas phase, It has hydrogen sulfide supply means for supplying hydrogen sulfide to the breeding water so that the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water becomes constant based on the detection signal output from the gas sensor.
  • the aquatic organism breeding method according to the present invention for solving the above-mentioned problems uses the aquatic organism breeding device described above, and the concentration of hydrogen sulfide gas in the gas phase is detected by a gas sensor. Based on the detection signal output from the gas sensor, hydrogen sulfide is supplied to the breeding water by hydrogen sulfide supply means so that the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water becomes constant.
  • the hydrogen sulfide concentration in the breeding water can be kept constant without measuring the hydrogen sulfide concentration in the breeding water.
  • FIG. 5 is a graph obtained by plotting a value obtained by measuring a hydrogen sulfide concentration in artificial seawater at 5 to 5.4 degrees Celsius and pH 7.6 by a colorimetric method and an output value of a gas sensor in a log-log graph. It is a figure which shows the time-dependent change of the output value of a gas sensor, and the time-dependent change of the estimated value of the hydrogen sulfide density
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an aquatic animal breeding system according to an embodiment of the present invention.
  • the solid line indicates the breeding water flow path
  • the broken line indicates the gas flow path
  • the dotted line indicates the electrical signal path
  • the black arrow indicates the circulation direction of the breeding water
  • the white arrow indicates the gas flow. Shows direction.
  • an aquatic organism breeding system A1 will be schematically described.
  • a chemically synthesized ecosystem organism which is an example of an aquatic organism using hydrogen sulfide, a highly biotoxic sulfide.
  • the content is to control the increase and decrease of hydrogen continuously at a low concentration.
  • seawater is used as the “bred water W” and deep sea creatures are used as the “aquatic organisms”, but the present invention is not limited to these.
  • seawater may be used as the breeding water W.
  • chemosynthesis ecosystem organisms that use hydrogen sulfide that can be raised include deep-sea organisms that live at a depth of 200 m or more, and organisms that live in the vicinity of hydrothermal vents and cold springs.
  • chemosynthetic ecosystem organisms include cynomolgus crabs, Goemon squirrel, Shin-koshiko riebi, Ohara shrimp, hydrothermal barnacles, sandworms, scallops, white clams, horned beetles, cynomolgus, whale bones Biological creatures, thorn crab, genge, etc.
  • the specific configuration of the aquatic organism breeding system A1 includes a water tank 10, an oxygen control device B, a temperature control device C, a pH display device D, and a hydrogen sulfide control device E. It is comprised.
  • the aquarium 10 accommodates aquatic organisms together with the breeding water W having a capacity to leave a gas phase (space) in the upper part, for example, a main body 11 having a size of about 100 ⁇ 75 ⁇ 75 cm, and an upper opening of the main body 11 And a lid 12 that closes gas tightly.
  • the optimum dissolved oxygen concentration for breeding is preferably 6 to 7 ppm in consideration of the dissolved oxygen concentration in deep seawater.
  • dissolved oxygen in the breeding water W is consumed due to respiration by aquatic organisms and microorganisms, oxidation of hydrogen sulfide, etc.
  • the breeding water W is at a low temperature, oxygen in the air is easily dissolved and excessive dissolved oxygen is present. Sometimes it becomes.
  • the oxygen control apparatus B in the present embodiment includes a breeding water circulation system including the submersible pump 20, the prefilter 21, and the follow fiber module 22, a dissolved oxygen electrode 23, a dissolved oxygen meter 24, an air pump 25, and a vacuum pump 26. It consists of an oxygen increase / decrease adjustment system.
  • the detailed structure of the breeding water circulation system is as follows.
  • the submersible pump 20 is disposed in the breeding water W, and the submersible pump 20 and the water receiving port 22a of the follow fiber module 22 are connected by the feed pipe 27, and the above-described partway through the feed pipe 27.
  • a prefilter 21 is provided.
  • the prefilter 21 removes dust and the like contained in the breeding water W sucked up by the submersible pump 20.
  • the follow fiber module 22 in the oxygen control device B is an oxygen deaeration device for deaerating oxygen dissolved in the breeding water W, and has a structure in which a hollow fiber (not shown) is accommodated in a cylindrical main body 22b. The oxygen contained in the breeding water W that circulates in the hollow fiber is degassed.
  • One end of a return pipe 28 is connected to the water supply port 22 c of the follow fiber module 22, and the other end of the return pipe 28 is disposed in the breeding water W.
  • the breeding water W after deaeration is returned.
  • a vacuum pump 26 is connected to the main body 22b of the follow fiber module 22 via a connection pipe 29 so that oxygen dissolved in the breeding water W circulating in the follow fiber module 22 can be degassed. Yes.
  • the dissolved oxygen electrode 23 is for detecting oxygen dissolved in the breeding water W stored in the water tank 10, and is disposed in the breeding water W.
  • the dissolved oxygen electrode 23 is connected to the input side of the dissolved oxygen meter 24, and the vacuum pump 26 and the air pump 25 are connected to the output side of the dissolved oxygen meter 24.
  • the vacuum pump 26 degasses the oxygen dissolved in the breeding water W flowing through the follow fiber module 22 described above, and is turned on / off by the dissolved oxygen meter 24.
  • the air pump 25 is for supplying oxygen to the breeding water W stored in the above-described water tank 10, to which one end of the feed pipe 29 is connected and the other end The part is located in the breeding water W.
  • the dissolved oxygen meter (dissolved oxygen controller) 24 calculates the dissolved amount of oxygen detected by the dissolved oxygen electrode 23, and connects the air pump 25 and the vacuum pump 26 connected to the output side of the oxygen to the calculated oxygen. It has a function of appropriately increasing / decreasing by on / off driving based on the dissolved amount. That is, the air pump 25 and the vacuum pump 26 are driven on / off independently of each other so as to obtain an optimum dissolved oxygen amount for aquatic organisms.
  • the dissolved oxygen increase / decrease adjustment means H for increasing / decreasing the oxygen dissolved in the breeding water W includes a follow fiber module (oxygen deaerator) 22, an air pump 25, a vacuum pump 26, and a dissolved oxygen controller ( (Dissolved oxygen meter) 24.
  • the temperature control device C includes a temperature sensor 30 for detecting the temperature of the breeding water W and a temperature regulator 31 for adjusting the temperature of the breeding water W up and down based on the detected temperature.
  • a thermocouple is employed as the temperature sensor 30, but another known one may be employed.
  • the temperature adjuster 31 has a function of heating or cooling the breeding water W, and a water intake pipe 33 and a drain pipe 34 are suspended from this. That is, after the breeding water W is taken from the intake pipe 33 and heated or cooled, the breeding water W whose temperature is adjusted is returned from the drain pipe 34 to the water tank 10.
  • a temperature control device C By providing such a temperature control device C, the temperature of the breeding water W can always be kept at an optimum temperature for aquatic organisms.
  • the pH display device D is disposed in the breeding water W, a pH electrode 41 for detecting the pH of the breeding water W, and a device main body for displaying the pH of the breeding water W detected by the pH electrode 41 40.
  • the pH of the breeding water W is preferably about 7.6 to 8.4 when breeding deep-sea organisms, but is not limited to this value.
  • the pH adjusting member 9 mainly composed of calcium carbonate or calcium carbonate is disposed in the breeding water W.
  • the pH adjusting member 9 is, for example, cinnabar and the like. By installing this in the breeding water W, the pH of the breeding water W can be maintained at the above-mentioned pH 7.6 to 8.4.
  • the hydrogen sulfide control device E includes a gas sensor 50, a hydrogen sulfide gas measuring system comprising a relay 51 and a recorder 52 connected thereto, a hydrogen sulfide cylinder 53, an electromagnetic valve 54, a follow fiber module 22 equivalent to the above, It comprises a hydrogen sulfide gas increase / decrease adjustment system comprising a pre-filter 55 and a tubing pump 56.
  • the detailed configuration of the hydrogen sulfide gas measurement system is as follows.
  • the gas sensor 50 is for detecting hydrogen sulfide gas, and is disposed in the gas phase G of the water tank 10 described above, and is connected to the input terminal of the relay 51.
  • the gas sensor 50 may use any one of known methods for detecting hydrogen sulfide in a gas phase that can be converted into an electrical signal.
  • a thin film of copper hydroxide (not shown) is provided on the base material, and the change of the thin surface layer is measured by infrared absorption spectrum. Incomplete stoichiometric molybdenum trioxide is used as the material to change the electrical characteristics.
  • Those that measure the gas mixture concentration by using a solid electrolyte, those that use a solid electrolyte, etc. that can continuously detect the gas concentration and can output an electrical signal or convert it to an electrical signal Can be adopted.
  • the hydrogen sulfide gas concentration of the breeding water W can be detected easily at low cost.
  • the recorder (data logger) 52 is for recording the detected sulfur gas concentration.
  • the relay 51 has a function of driving the electromagnetic valve 54 and the tubing pump 56 on / off based on a signal detected by the gas sensor 50.
  • the detailed configuration of the hydrogen sulfide gas increase / decrease adjustment system is as follows.
  • the hydrogen sulfide cylinder 53 is filled with a required amount of hydrogen sulfide gas, and this is connected to the main body 22b of the follow fiber module 22 by a connecting pipe 53a.
  • the follow fiber module 22 in the hydrogen sulfide gas increase / decrease adjustment system is a hydrogen sulfide gas supply device for supplying hydrogen sulfide gas to breeding water, and a hollow fiber (not shown) is accommodated in a cylindrical main body 22b.
  • the structure is equivalent to that described above.
  • the solenoid valve 54 allows and stops the supply of hydrogen sulfide gas from the hydrogen sulfide cylinder 53 to the follow fiber module 22, and is disposed in the connecting pipe 53a.
  • the electromagnetic valve 54 is turned on / off by the relay 51 described above, thereby permitting and stopping the pumping of hydrogen sulfide gas from the hydrogen sulfide cylinder 53 to the follow fiber module 22.
  • the prefilter 55 removes dust and the like contained in the breeding water W sucked by the tubing pump 56, and a water receiving port (not shown) is connected to the base end portion of the water absorption pipe 55a.
  • the tip of the water absorption pipe 55a is positioned in the breeding water W.
  • a connecting pipe 55b is connected between a water supply port (not shown) of the prefilter 2 and a water receiving port of the follow fiber module 22.
  • a connecting pipe 57 is connected between the water supply port 22 c of the follow fiber module 22 and the water receiving port 56 a of the tubing pump 56, and the water supply port 56 b of the tubing pump 56 is connected to the base of the water supply pipe 58. The ends are connected and the open end of the water supply pipe 58 is positioned in the breeding water W.
  • the tubing pump 56 is a feed pump for feeding the breeding water W.
  • the feed pump itself does not come into contact with the breeding water W, and there is no valve structure so that the breeding water W is not pulsated or shocked.
  • the above-described relay 51, solenoid valve 54, and tubing pump 56 supply hydrogen sulfide to supply hydrogen sulfide to the breeding water so that the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water W is constant.
  • Means F are configured.
  • “the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water” means a hydrogen sulfide gas concentration appropriate for aquatic organisms in the breeding water W, and thus, the breeding of chemically synthesized aquatic organisms can be continuously and prolonged. Can be done over.
  • the aquatic organism breeding method using the aquatic organism breeding system A1 described above uses the gas sensor 50 to detect the concentration of hydrogen sulfide gas in the gas phase G, and based on the detection signal output from the gas sensor 50, The content is to supply hydrogen sulfide to the breeding water W so that the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water W is constant.
  • the operation of the aquatic organism breeding system A1 having the above-described configuration will be described.
  • the operation of the oxygen control device B is as follows.
  • the air pump 25 is driven to supply air to the breeding water W.
  • the vacuum pump 26 is driven from the breeding water W that circulates the follow fiber module 22 to deaerate oxygen, thereby reducing the dissolved oxygen concentration.
  • the operation of the hydrogen sulfide control device C is as follows. When the hydrogen sulfide dissolved in the breeding water W is insufficient, the solenoid valve 54 and the tubing pump 56 are driven by the relay 51 so that the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water W is constant. Supply hydrogen sulfide.
  • a wide variety of organisms in a chemosynthetic ecosystem using hydrogen sulfide can be bred for a long time. That is, using a gas sensor, the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water is estimated from the concentration of hydrogen sulfide gas present in the gas phase at the top of the water tank, and from the electrical change of the semiconductor gas sensor, via a relay, An appropriate amount of hydrogen sulfide gas can be supplied by controlling the gas supply valve, the circulation pump, and the like.
  • an appropriate amount of hydrogen sulfide gas can be supplied continuously and over a long period of time, and long-term breeding of chemically synthesized aquatic organisms can be performed. -Since the hydrogen sulfide gas is supplied to the breeding water using the follow fiber module, it is possible to increase safety without releasing excess lithium hydrogen gas out of the system.
  • FIG. 2 is a graph obtained by plotting a value obtained by measuring the hydrogen sulfide concentration in artificial seawater at 5 to 5.4 degrees Celsius and pH 7.6 by a colorimetric method and an output value of a gas sensor in a log-log graph.
  • the output of the gas sensor in the case where the breeding water W containing hydrogen sulfide of an arbitrary concentration exists was examined.
  • the concentration of hydrogen sulfide in the breeding water W was measured using a diamine method improved from the methylene blue method.
  • the volume of the breeding water W was 150 liters, the temperature of the breeding water W was set to 5 degrees, the dissolved oxygen concentration was maintained at 6.4, and the pH was maintained at 7.4.
  • the gas sensor was set so that an output of 4.0 V was obtained in clean air.
  • the measurement of the hydrogen sulfide concentration using the diamine method was performed as follows.
  • a mixed diamine reagent was prepared by completely dissolving 1.8 g of N, N-dimethyl-phenylenediamine sulfate and 3.0 g of ferric chloride hexahydrate in 50 ml of 6N hydrochloric acid.
  • 500 ⁇ l of breeding water was added, stirred well, and allowed to stand for 1 to 2 minutes.
  • the absorbance at a wavelength of 670 nm which was diluted 11 times with distilled water, was measured with a spectrophotometer.
  • a standard curve was created using a standard solution prepared by dissolving sodium sulfide nonahydrate of any concentration prepared in advance in distilled water, and the hydrogen sulfide concentration was calculated from the measured absorbance.
  • the relationship between the hydrogen sulfide concentration in the breeding water and the output of the gas sensor is such that the common logarithm values are inversely proportional when the hydrogen sulfide concentration in the breeding water is in the range of 50 to 500 ⁇ M ( ⁇ mol / L).
  • FIG. 3 is a graph showing the change over time in the output value of the gas sensor and the change over time in the estimated value of the hydrogen sulfide concentration in the breeding water by the methylene blue method.
  • the hydrogen sulfide concentration in the breeding water was sampled over time and measured using the diamine method.
  • the volume of the breeding water was 150 liters, the temperature of the breeding water was set to 5 degrees Celsius, the dissolved oxygen concentration was maintained at 6.4, and the pH was maintained at 7.4.
  • the gas sensor was set so that an output of 4.0 V was obtained in clean air.
  • the relay 51 turns off the power of the solenoid valve 54 and the tubing pump 56 and the power of the solenoid valve 54 and the tubing pump 56 is turned on with a sensor output value larger than 3.8 V.
  • the output value of the gas sensor was recorded using the data logger 52 every minute. Recording of the output value of the gas sensor was started 8 hours after the start, and the supply of hydrogen sulfide gas was started by opening the solenoid valve 54 of the hydrogen sulfide cylinder 53. The flow rate of the tubing pump 56 was set to 10 ml / min.
  • the output value of the gas sensor was maintained between 3.7 and 3.9V.
  • the breeding water W was collected over time, and the hydrogen sulfide concentration in the breeding water was measured by the diamine method. As a result, it was found that the hydrogen sulfide concentration in the breeding water W could be maintained between 52 and 131 ⁇ M.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between hydrogen sulfide concentration and elapsed time
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between temperature, pH, dissolved oxygen and elapsed time
  • FIG. 6 is the relationship between survival rate and elapsed time.
  • the inventors of the present invention have reared Goemon sorghum as a chemosynthetic ecosystem using hydrogen sulfide by the aquatic breeding system configured as described above. A breeding effect as shown in FIGS. 4 to 6 was obtained.
  • the hydrogen sulfide gas supply device for supplying hydrogen sulfide gas to the breeding water is exemplified by using the follow fiber module, but the function of supplying hydrogen sulfide gas to the breeding water can be provided. What is necessary is just to have.

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Abstract

　飼育水中の硫化水素濃度を測定することなく、その飼育水中の硫化水素濃度を一定に保つことができるようにする。　本発明は、上部に気相を残して飼育水Ｗを貯留した水槽１０と、上記気相Ｇ中における硫化水素ガスの濃度を検知するガスセンサ５０と、そのガスセンサ５０から出力される検知信号に基づいて、飼育水Ｗ中における硫化水素の濃度が所定の値となるように、その飼育水Ｗに対して硫化水素を供給する硫化水素供給手段Ｆとを有している。

Description

水生生物の飼育システムとその飼育方法
　本発明は、水生生物、特に深海生物のうちの熱水・冷湧水噴出領域等の環境において、硫化水素を利用する化学合成生態系生物を飼育するのに好適な水生生物の飼育システムとその飼育方法に関する。
　従来、この種の水生生物の飼育システムとして、「水槽内局部温度域形成装置」、「水生生物の飼育装置」とした名称において特許文献１，２に開示された構成のものがある。
　上記した特許文献１に開示された水槽内局部温度域形成装置、従ってまた、水生生物、特に深海生物の飼育装置としては、耐圧容器で形成された水槽と、水槽内に一方向（横方向）の水流を生じさせる水流生成装置と、水槽の底部の水流の一部を加熱若しくは冷却して局部温度域を形成するヒータ等の温度域発生装置と、温度域発生装置で形成した局部温度域を水槽全体に拡散しないように保持するノズル等の温度域保持装置を備え、温度域保持装置内で、貝類のように水流で流されない深海生物を飼育するものである。
　一方、特許文献２に開示された水生生物の飼育装置は、水とともに水生生物を収容する主水槽と、主水槽の底部に配置した噴出孔から上方に熱水を噴出させる熱水供給手段と、主水槽の上部に配置され且つ上昇してきた熱水を外部に排出する熱水排出手段を備え、水中に冷水域と局部的な熱水域を形成するものである。
特開平９－１１７２３５号公報 国際公開第２００８／１１４７２０号
　上記した特許文献１，２に開示された水槽内局部温度域形成装置や水生生物の飼育装置では、硫化水素を利用する化学合成生態系生物を飼育するために、当該ガスを添加することができないが、若しくは当該ガスに硫化ナトリウムを添加することにより、硫化水素を含有する熱水を供給できるものの、飼育装置内の硫化水素濃度を制御できないために、適切な量の硫化水素ガスを供給することが困難である。
　そこで本発明は、飼育水中の硫化水素濃度を測定することなく、その飼育水中の硫化水素濃度を一定に保つことができる水生生物の飼育システムとその飼育方法の提供を目的としている。
　上記した課題を解決するための本発明に係る水生生物の飼育システムは、上部に気相を残して飼育水を貯留した水槽と、上記気相中における硫化水素ガスの濃度を検知するガスセンサと、上記ガスセンサから出力される検知信号に基づいて、飼育水中における硫化水素の濃度が一定となるように、その飼育水に対して硫化水素を供給する硫化水素供給手段とを有することを特徴としている。
　同上の課題を解決するための本発明に係る水生生物の飼育方法は、上記した水生生物の飼育装置を用いたものであり、ガスセンサによって、気相中における硫化水素ガスの濃度を検知し、そのガスセンサから出力される検知信号に基づいて、飼育水中における硫化水素の濃度が一定となるように、その飼育水に対して硫化水素供給手段により硫化水素を供給することを特徴としている。
　本発明によれば、飼育水中の硫化水素濃度を測定することなく、その飼育水中の硫化水素濃度を一定に保つことができる。
本発明の一実施形態に係る水生生物の飼育装置の概略構成を示すブロック図である。 摂氏５～５．４度、ｐＨ７．６の人工海水中の硫化水素濃度を比色定量法で測定した値と、ガスセンサの出力値を両対数グラフにプロットした図である。 ガスセンサの出力値の経時変化とメチレンブルー法による飼育水中の硫化水素濃度の推定値の経時変化を示す図である。 硫化水素濃度と経過時間との関係を示す図である。 温度・ｐＨ・溶存酸素と経過時間との関係を示す図である。 生存率と経過時間との関係を示す図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水生生物の飼育システムの概略構成を示すブロック図である。
　なお、図１において、実線は飼育水の流路、破線はガス流路、点線は電気的な信号路を示し、また、黒塗りの矢印は飼育水の循環方向、白色の矢印はガスの流通方向を示している。
　まず、本発明の一実施形態に係る水生生物の飼育システムＡ１を概略的に説明すると、硫化水素を利用する水生生物の一例である化学合成生態系生物を飼育するために、生物毒性の強い硫化水素を低濃度かつ連続的に増減制御することを内容としている。
　すなわち、温度・ｐＨ等の物理的な条件が一定であれば、予め飼育水Ｗ中の硫化水素濃度と、飼育水上部に形成されている気相中の硫化水素ガス濃度の関係を調べておくことにより、その硫化水素ガス濃度の測定値から飼育水中の硫化水素濃度を推定しかつ制御することができることを闡明にしたものである。
　本実施形態においては、「飼育水Ｗ」として人工海水、また、「水生生物」として深海生物を例としているが、それらに限るものではなく、例えば飼育水Ｗとして海水を使用してもよい。
　また、海水や人工海水としては、飼育する当該生物の特性に応じ、微量金属成分・有機成分等を追加したものを用いることができる。
　さらに、飼育可能な硫化水素を利用する化学合成生態系生物は、水深２００ｍ以深に生息する深海生物、熱水噴出孔や冷湧水域付近に生息する生物を挙げることができる。
　化学合成生態系生物の具体的例としては、ユノハナガニ類、ゴエモンコシオリエビ類、シンカイコシオリエビ類、オハラエビ類、熱水性フジツボ類、ハオリムシ類、シンカイヒバリガイ類、シロウリガイ類、ホネクイハナムシ類、ヒラノマクラ類、鯨骨につく生物、イバラガニ類、ゲンゲ類等である。
　本発明の一実施形態に係る水生生物の飼育システムＡ１の具体的構成は、図１に示すように、水槽１０、酸素制御装置Ｂ、温度制御装置Ｃ、ｐＨ表示装置Ｄ及び硫化水素制御装置Ｅを有して構成されている。
　水槽１０は、上部に気相（空間）を残す容量の飼育水Ｗとともに水生生物を収容するものであり、例えば１００×７５×７５ｃｍ程度の大きさにした本体１１と、この本体１１の上部開口をガス密的に閉じる蓋体１２とからなる。
　ところで、飼育に最適な溶存酸素濃度は、深海水の溶存酸素濃度を考慮した場合、６～７ｐｐｍが望ましい。
　また、飼育水Ｗの溶存酸素は、水生生物や微生物による呼吸、硫化水素の酸化等により消費される一方、飼育水Ｗが低温である場合、空気中の酸素が溶けやすくなり、溶存酸素が過多になる場合もある。
　そこで、本実施形態における酸素制御装置Ｂは、水中ポンプ２０、プレフィルタ２１及びフォローファイバーモジュール２２からなる飼育水循環系と、溶存酸素電極２３、溶存酸素計２４、エアーポンプ２５及び真空ポンプ２６からなる酸素増減調整系からなるものとしている。
　飼育水循環系の詳細な構成は、次のとおりである。
　水中ポンプ２０は飼育水Ｗ内に配置されており、その水中ポンプ２０とフォローファイバーモジュール２２の受水口２２ａとが送給パイプ２７によって連結されているとともに、その送給パイプ２７の途中に上記したプレフィルタ２１が配設されている。
　プレフィルタ２１は、水中ポンプ２０によって吸い上げられた飼育水Ｗに含まれるゴミ等を除去するものである。
　酸素制御装置Ｂにおけるフォローファイバーモジュール２２は、飼育水Ｗに溶存する酸素を脱気するための酸素脱気装置であり、それは、円筒形の本体２２ｂ内に中空糸（図示しない）を収容した構造のものであり、その中空糸内を流通する飼育水Ｗに含まれる酸素を脱気するようにしている。
　このフォローファイバーモジュール２２の送水口２２ｃには、返戻パイプ２８の一端部が連結され、また、その返戻パイプ２８の他端部は飼育水Ｗ中に配置されており、フォローファイバーモジュール２２から送給される脱気後の飼育水Ｗを返戻させている。
　フォローファイバーモジュール２２の本体２２ｂには、連結パイプ２９を介して真空ポンプ２６が連結されており、そのフォローファイバーモジュール２２内を流通する飼育水Ｗに溶存している酸素を脱気できるようにしている。
　溶存酸素電極２３は、水槽１０に貯留している飼育水Ｗに溶存している酸素を検知するためのものであり、その飼育水Ｗ内に配置されている。
　上記溶存酸素電極２３は、溶存酸素計２４の入力側に接続され、また、その溶存酸素計２４の出力側には、真空ポンプ２６とエアーポンプ２５とが接続されている。
　真空ポンプ２６は、上記したフォローファイバーモジュール２２内を流通する飼育水Ｗに溶存する酸素を減圧脱気するものであり、溶存酸素計２４によってオン／オフ駆動されるようになっている。
　エアーポンプ２５は、上記した水槽１０に貯留されている飼育水Ｗに酸素を給気するためのものであり、これには、送給パイプ２９の一端部が連結されているとともに、当該他端部を飼育水Ｗ内に位置させている。
　溶存酸素計（溶存酸素コントローラ）２４は、溶存酸素電極２３によって検知した酸素の溶存量を算出するとともに、これの出力側に接続されているエアーポンプ２５と真空ポンプ２６とを、算出した酸素の溶存量に基づいて適宜オン／オフ駆動して増減調整する機能を有している。
　すなわち、水生生物にとって最適な溶存酸素量となるように、エアーポンプ２５と真空ポンプ２６とを互いに独立してオン／オフ駆動している。
　本実施形態においては、飼育水Ｗに溶存する酸素を増減調整するための溶存酸素増減調整手段Ｈを、フォローファイバーモジュール（酸素脱気装置）２２、エアーポンプ２５、真空ポンプ２６及び溶存酸素コントローラ（溶存酸素計）２４により構成している。
　温度制御装置Ｃは、飼育水Ｗの温度を検知するための温度センサ３０と、検知された温度に基づいて、その飼育水Ｗの温度を昇降調整するための温度調整器３１とからなる。
　本実施形態においては、温度センサ３０として熱電対を採用しているが、公知の他のものを採用してもよい。
　温度調整器３１は、飼育水Ｗを加熱し又はその冷却を行なう機能を有するものであり、これに、取水パイプ３３と排水パイプ３４を垂設している。
　すなわち、取水パイプ３３から飼育水Ｗを取り込んで加熱又は冷却した後、温度調整をした飼育水Ｗを排水パイプ３４から水槽１０に返戻するようにしている。このような温度制御装置Ｃを設けることにより、飼育水Ｗの温度を常に水生生物にとって最適な温度に保つことができる。
　ｐＨ表示装置Ｄは、飼育水Ｗ中に配置され、その飼育水ＷのｐＨを検知するためのｐＨ電極４１と、そのｐＨ電極４１により検知された飼育水ＷのｐＨを表示するための装置本体４０とからなる。このように、飼育水ＷのｐＨを目視できるので、水生生物の飼育をより容易に行なうことができる。
　飼育水ＷのｐＨは、深海生物を飼育する場合、望ましくはｐＨ７．６～８．４程度がよいが、その値に限るものではない。
　深海生物を飼育するときには、飼育水Ｗ中に、炭酸カルシウム又は炭酸カルシウムを主成分とするｐＨ調整部材９を配する。
　ｐＨ調整部材９としては、例えば珊瑚砂等であり、これを飼育水Ｗ内に設置することにより、飼育水ＷのｐＨを上記したｐＨ７．６～８．４に維持することができる。
　硫化水素制御装置Ｅは、ガスセンサ５０、これに接続されたリレー５１及び記録計５２からなる硫化水素ガス測定系と、硫化水素ボンベ５３、電磁弁５４、上述したものと同等のフォローファイバーモジュール２２、プレフィルタ５５及びチュービングポンプ５６からなる硫化水素ガス増減調整系からなる。
　硫化水素ガス測定系の詳細な構成は、次のとおりである。
　ガスセンサ５０は、硫化水素ガスを検知するためのものであり、上記した水槽１０の気相Ｇ中に配設されており、これには上記リレー５１の入力端子に接続されている。
　このガスセンサー５０は公知の気相中硫化水素検出法のうち、電気的な信号へ変換可能な方法のいずれかを用いればよい。例えば基材上に水酸化銅の薄膜（いずれも図示しない）を備えるとともに、表面薄層の変化を赤外吸収スペクトルを測定するもの、不完全化学量三酸化モリブデンを材料とし、電気特性の変化によりガス混合物濃度を測定するもの、固体電解質を利用するもの等、連続的にガス濃度を検出でき、かつ、電気的な信号を出力可能であるか、電気的な信号に変換可能なものであれば、採用することができる。
　一般的には、ガス警報器等に利用される半導体センサを採用することにより、安価で簡便に飼育水Ｗの硫化水素ガス濃度を検出できる。
　記録計（データロガー）５２は、検出した硫化ガス濃度を記録するためのものである。
　リレー５１は、ガスセンサ５０で検出した信号に基づいて、電磁弁５４とチュービングポンプ５６とをオン／オフ駆動する機能を有するものである。
　硫化水素ガス増減調整系の詳細な構成は、次のとおりである。
　硫化水素ボンベ５３は、所要量の硫化水素ガスを充填したものであり、これと、フォローファイバーモジュール２２の本体２２ｂとを連結パイプ５３ａで連結されている。
　硫化水素ガス増減調整系におけるフォローファイバーモジュール２２は、硫化水素ガスを飼育水に給気するための硫化水素ガス給気装置であり、円筒形の本体２２ｂ内に中空糸（図示しない）を収容した構造のものであることは、上記したものと同等である。
　電磁弁５４は、硫化水素ボンベ５３からフォローファイバーモジュール２２への硫化水素ガスの給気の許容と停止を行なうものであり、上記の連結パイプ５３ａに配設されている。　この電磁弁５４は、上記したリレー５１によってオン／オフ駆動されることにより、硫化水素ボンベ５３からフォローファイバーモジュール２２への硫化水素ガスの圧送の許容と停止を行なうようになっている。
　プレフィルタ５５は、チュービングポンプ５６によって吸引された飼育水Ｗに含まれるゴミ等を除去するものであり、これの受水口（図示しない）には吸水パイプ５５ａの基端部が連結されているとともに、その吸水パイプ５５ａの先端部を飼育水Ｗ内に位置させている。
　上記プレフィルタ２の送水口（図示しない）とフォローファイバーモジュール２２の受水口との間には連結パイプ５５ｂが連結されている。
　また、フォローファイバーモジュール２２の送水口２２ｃと、チュービングポンプ５６の受水口５６ａとの間には連結パイプ５７が連結されているとともに、そのチュービングポンプ５６の送水口５６ｂには、送水パイプ５８の基端部が連結されているとともに、その送水パイプ５８の開放端部を飼育水Ｗ内に位置させている。
　チュービングポンプ５６は、飼育水Ｗを送給するための送給ポンプであり、弾力性のあるチューブをローラ（いずれも図示しない）で扱くことにより、そのチューブ内の飼育水Ｗを押出す方式のものである。このチュービングポンプ５６の採用により、送給ポンプ自体が飼育水Ｗに接触せず、また、弁構造がなく飼育水Ｗを脈動させたり衝撃を与えることがない。
　本実施形態においては、上記したリレー５１、電磁弁５４及びチュービングポンプ５６により、飼育水Ｗ中における硫化水素の濃度が一定となるように、その飼育水に対して硫化水素を供給する硫化水素供給手段Ｆを構成している。
　本実施形態において「飼育水中における硫化水素の濃度」とは、飼育水Ｗ中における水生生物にとって適切な硫化水素ガス濃度という意味であり、これにより、化学合成系水生生物の飼育を連続的かつ長期にわたって行なうことができる。
　上述した水生生物の飼育システムＡ１を用いた水生生物の飼育方法は、ガスセンサ５０によって、上記気相Ｇ中における硫化水素ガスの濃度を検知し、そのガスセンサ５０から出力される検知信号に基づいて、飼育水Ｗ中における硫化水素の濃度が一定となるように、その飼育水Ｗに対して硫化水素を供給することを内容としている。
　上記構成からなる水生生物の飼育システムＡ１の動作について説明する。
　酸素制御装置Ｂの動作は、次のとおりである。
　飼育水Ｗ中の溶存酸素が不足する場合、エアーポンプ２５を駆動させて、飼育水Ｗに空気を給気する。
　一方、飼育水Ｗ中の溶存酸素が過多の場合、フォローファイバーモジュール２２を流通している飼育水Ｗから、真空ポンプ２６を駆動させて酸素を脱気して、溶存酸素濃度を低下させる。
　硫化水素制御装置Ｃの動作は、次のとおりである。
　飼育水Ｗ中に溶存する硫化水素が不足する場合、電磁弁５４及びチュービングポンプ５６をリレー５１によって駆動させ、飼育水Ｗ中における硫化水素の濃度が一定となるように、その飼育水Ｗに対して硫化水素を供給する。
　上記構成からなる水生生物の飼育システムＡ１及び飼育方法の効果について説明する。
・硫化水素を利用する化学合成生態系の多種多様な生物を長期にわたって飼育することができる。
　すなわち、ガスセンサを用いて、水槽上部の気相中に存在する硫化水素ガスの濃度から、飼育水中の硫化水素の濃度を推定し、かつ、半導体ガスセンサの電気的な変化から、リレーを介して、ガス供給弁、循環ポンプ等を制御することにより、適切な量の硫化水素ガスを供給できる。これにより、連続的かつ長期にわたって適切な量の硫化水素ガスを供給でき、化学合成系水生生物の長期飼育を行なうことができる。
・フォローファイバーモジュールを用いて、硫化水素ガスを飼育水に供給しているので、余剰のリュウ水素ガスを系外に放出させることがなくん安全性を高めることができる。
　図２は、摂氏５～５．４度、ｐＨ７．６の人工海水中の硫化水素濃度を比色定量法で測定した値と、ガスセンサの出力値を両対数グラフにプロットした図である。
　飼育水Ｗ中の硫化水素の濃度とガスセンサの出力の関係を調べるために、任意の濃度の硫化水素を含む飼育水Ｗが存在する場合のガスセンサの出力を調べた。
　飼育水Ｗ中の硫化水素の濃度は、メチレンブルー法を改良したジアミン法を用いて測定した。
　飼育水Ｗの体積は、１５０リッターとし、飼育水Ｗの温度を５度、溶存酸素濃度は６．４、ｐＨは７．４で維持するように設定した。また、ガスセンサは清浄な空気中で４．０Ｖの出力が得られるように設定した。
　ジアミン法を用いた硫化水素濃度の測定は以下のように行なった。
　６Ｎ塩酸５０ｍｌにＮ，Ｎ‐ジメチル‐フェニレンジアミン硫酸１．８ｇと塩化第二鉄６水和物を３．０ｇを完全に溶かして混合ジアミン試薬とした。
　発色試薬５０μｌに対して、飼育水５００μｌを添加し、よく攪拌した後、１，２分放置した。
　さらに、蒸留水で１１倍に希釈したものの波長６７０ｎｍの吸光度を分光光度計で測定した。予め用意した任意の濃度の硫化ナトリウム９水和物を蒸留水に溶かした標準液を用いて標準曲線を作成し、測定した吸光度から硫化水素濃度を算出した。
　飼育水中の硫化水素濃度とガスセンサとの出力の関係は、図２に示すように、飼育水中の硫化水素濃度が５０～５００μＭ（μｍｏｌ／Ｌ）の範囲で、それぞれの常用対数値が反比例する関係となることがわかった。
　飼育水中の硫化水素濃度とセンサー出力の関係から、リレー５１のオン／オフ動作のしきい値を繊維に設定することにより、飼育水中の硫化水素濃度を任意の範囲において制御できることがわかった。
　図３は、ガスセンサの出力値の経時変化とメチレンブルー法による飼育水中における硫化水素濃度の推定値の経時変化を示す図である。
　実際に飼育水中の硫化水素濃度を制御できることを確認するため、深海水生生物を飼育するのに適した硫化水素濃度５０～１５０（μｍｏｌ／Ｌ）の範囲において硫化水素濃度が維持できることを確認する実験を実施した。
　上記した実施例と同様に、飼育水中の硫化水素濃度は経時的に採水し、ジアミン法を用いて測定した。
　飼育水の体積は１５０リッターとし、飼育水の温度を摂氏５度、溶存酸素濃度は６．４、ｐＨは７．４で維持するように設定した。
　ガスセンサは、清浄な空気中で４．０Ｖの出力が得られるように設定した。リレー５１は、ガスセンサの出力が３．８Ｖ以下になると電磁弁５４及びチュービングポンプ５６の電源が切れた状態になり、３．８Ｖより大きなセンサー出力値で電磁弁５４及びチュービングポンプ５６の電源が入るように設定した。
　ガスセンサの出力値は１分おきにデータロガー５２を用いて記録した。ガスセンサの出力値の記録を、開始から８時間後から硫化水素ボンベ５３の電磁弁５４を開いて、硫化水素ガスの供給を開始した。なお、チュービングポンプ５６の流量は１０ｍｌ／分に設定した。
　図３に示すように、硫化水素ガスの供給を開始した後、ガスセンサの出力値は３．７～３．９Ｖの間で維持された。飼育水Ｗを経時的に採取し、その飼育水中の硫化水素濃度をジアミン法で測定した結果、飼育水Ｗ中の硫化水素濃度は、５２～１３１μＭの間で維持できることがわかった。
　図４は、硫化水素濃度と経過時間との関係を示す図、図５は、温度・ｐＨ・溶存酸素と経過時間との関係を示す図、図６は、生存率と経過時間との関係を示す図である。
　本発明者らは、上記した構成からなる水生生物の飼育システムにより、硫化水素を利用する化学合成生態系生物としてゴエモンコシオリエビを飼育した。図４～６に示すような飼育効果を得ることができた。
・深海性のカニ「ゴエモンコシオリエビ」を、硫化水素存在下で８０日間飼育することができた。
・硫化水素を添加して飼育したゴエモンコシオリエビの外部共生菌は、硫化水素を添加しなかった場合に比べて、１０００倍以上の高濃度にまで増殖させることができた。
・増殖した外部共生菌の系統群は深海性の共生菌とされるものと近縁であるものが多く検出できた。
・飼育水槽に、副次的に発生した深海性硫黄酸化細菌を主体とするバクテリアマットを増殖させることができた。
　なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
　上述した実施形態においては、飼育水Ｗに溶存する酸素を脱気するための酸素脱気装置としてフォローファイバーモジュールを用いたものを例示したが、飼育水Ｗに溶存する酸素を脱気できる機能を有するものであればよい。
　上述した実施形態においては、硫化水素ガスを飼育水に給気するための硫化水素ガス給気装置としてフォローファイバーモジュールを用いたものを例示したが、硫化水素ガスを飼育水に給気できる機能を有するものであればよい。
１０　　水槽
２２　　酸素脱気装置、硫化水素ガス給気装置（フォローファイバーモジュール）
２４　　溶存酸素コントローラ（溶存酸素計）
２５　　エアーポンプ
２６　　真空ポンプ
３０　　温度センサ
５０　　ガスセンサ
５１　　リレー
５３　　硫化水素ボンベ
５４　　電磁弁
５６　　送給ポンプ（チュービングポンプ）
Ｃ　　　温度制御装置
Ｆ　　　硫化水素供給手段
Ｈ　　　溶存酸素増減調整手段
Ｗ　　　飼育水

Claims (10)

  1. 　上部に気相を残して飼育水を貯留した水槽と、
    　上記気相中における硫化水素ガスの濃度を検知するガスセンサと、
    　上記ガスセンサから出力される検知信号に基づいて、飼育水中における硫化水素の濃度が所定の値となるように、その飼育水に対して硫化水素を供給する硫化水素供給手段とを有することを特徴とする水生生物の飼育装置。
  2. 　所定の値は、飼育水中における水生生物にとって適切な硫化水素濃度である請求項１に記載の水生生物の飼育装置。
  3. 　飼育水の温度を検知する温度センサと、
    　上記温度センサによって検知した温度に基づき、その飼育水の温度を昇降調整するための温度調整器とを有する温度制御装置とを設けた請求項１又は２に記載の水生生物の飼育装置。
  4. 　硫化水素供給手段は、
    　硫化水素ガスを充填した硫化水素ボンベと、
    　硫化水素ガスを飼育水に給気するための硫化水素ガス給気装置と、
    　硫化水素ボンベから硫化水素ガス給気装置への硫化水素ガスの給気の許容と停止を行なう電磁弁と、
    　飼育水を送給するための送給ポンプと、
    　ガスセンサで検知した信号に基づいて、電磁弁と送給ポンプとをオン／オフ駆動するリレーとを有している請求項１～３のいずれか１項に記載の水生生物の飼育装置。
  5. 　飼育水に溶存する酸素を増減調整するための溶存酸素増減調整手段を有する請求項１～４のいずれか１項に記載の水生生物の飼育装置。
  6. 　溶存酸素増減調整手段は、
    　飼育水に溶存する酸素を脱気するための酸素脱気装置と、
    　飼育水に酸素を給気するためのエアーポンプと、
    　飼育水に溶存する酸素を酸素給気装置を介して脱気させる真空ポンプと、
    　酸素の溶存量を算出するとともに、算出した酸素の溶存量に基づいてエアーポンプと真空ポンプとを適宜オン／オフ駆動して増減調整する溶存酸素コントローラとを有している請求項５に記載の水生生物の飼育装置。
  7. 　ガスセンサが、半導体センサである請求項１～６のいずれか１項に記載の水生生物の飼育装置。
  8. 　飼育水は、海水又は人工海水である請求項１～７のいずれか１項に記載の水生生物の飼育装置。
  9. 　飼育水中に、炭酸カルシウム又は炭酸カルシウムを主成分とするｐＨ調整部材を配した請求項１～８のいずれか１項に記載の水生生物の飼育装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載した水生生物の飼育装置を用いた水生生物の飼育方法であって、
    　ガスセンサによって、気相中における硫化水素ガスの濃度を検知し、そのガスセンサから出力される検知信号に基づいて、飼育水中における硫化水素の濃度が一定となるように、その飼育水に対して硫化水素供給手段により硫化水素を供給することを特徴とする水生生物の飼育方法。
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