硝化細菌與水族缸

    偶然在一个机会之中,在朋友的水族馆看到这本新书,本来是开水族馆的朋友自己要阅读的武功秘籍,即然让小弟看到了,怎可让这本好书从手中溜走,成为其个人的私藏呢?于是等不及朋友阅读,二话不说,借了就走,不让朋友有抗议的机会。
在发表心得之前,为尊重原著作者,在此向大家介绍这位作者:
    柯清水，1950年生于台湾高雄左营,1983年起利用教学授课之余,开始涉入水族研究工作,当初以研究热带鱼的繁殖为主,一年之后改为水草栽培的研究。自此便与水草结下不解之缘,并创立翠湖水草栽培研究所,专门从事水草栽培的理论与实务之研究。1995年起又将研究领域延伸至水产生态学,以及硝化细菌与水产养殖关系之研究,本书为其研究心得著作。
    小弟花了一天的时间,看完了这本200页的著作后,只觉得背脊发凉,思绪完全冻结,忍不住赞叹,这真是一本好书,那种感觉就像是电影”食神”那位吃了暗然消魂饭的评审般,张口无言,只能直说:好、好、好、好、好!,这真的是小弟历年以来看到的无数好书之一,不论有没有广告之嫌,小弟都要向大家好好的介绍这本书籍。
    这本书籍完全颠覆小弟历年以来对硝化菌的看法并且解答了小弟许多误解及疑问之处,以下是小弟观读该书后所写的心得及实际于小弟鱼缸中验证的结果报告,与大家分享:
壹、硝化菌的由来及菌类介绍:
    据该本书的作者所提供的数据,硝化菌是在1889年(此书该处误植为1989年),由俄国微生物学家维诺格雷基(Winogradskyi)在无意中发现一类奇特的好氧性细菌,这类的细菌与一般的好氧性细菌生长的方式极为不同,一般的细菌需供养有机物质(Organic matter)才能生长及增殖(单细胞微生物的分裂增殖行为),而这种细菌非旦不能使用有机物作为培养基,却反而需要在通气的条件之下,利用无机物(Inorganic matter)培养,而此类的细菌在利用无机物培养之后,主要则分为二大类,一是亚硝酸菌(Nitrosomons)及硝酸菌(Nitrobacter)二种,其大小约在0.3~3.5微米之间,其繁殖的能力有限于环境的无机物质含量及本身特性,增殖的能力远不如其它种类的菌种,换句话说,这类菌种的繁殖能力在微生物界中比起以有机物为分解增殖的菌种远远来的低,需要24~36小时才能增殖一倍(一般腐生类细菌若生长条件许可,可以在20分钟之内便增殖分裂为一倍),因此,这也就是为什么,硝化菌如此难以培养的原因了,诚如上述所及,硝化菌主要分成亚硝酸菌及硝酸菌二大类,这二大类的菌种并非单一菌种,而是由许多基因类似的菌种集合而成,依其外观可分为柱状,球状,螺旋状等,生存的环境可说是全球各地均有,包括生存条件最恶劣的海底活山口,在作用上,硝酸菌具有依附亚硝酸菌的特性,藉由此二类菌种,可以将水中由腐生类菌种消化动物有机物后所产生的大量氨分子先由亚硝酸菌转化成亚硝酸盐,再由硝酸菌将其转化为硝酸盐,达到降低水中氨毒含量的功效,并藉由转化过程取得让硝化菌所需的热能,其所需的营养成份主要为无机物质,此点与水草所需的无机物之水草微量原素相似,因此在培养硝化菌时,依其论点,小弟大胆假设,可以在放入购买的硝化菌种于培养温床后,施以水草微量元素(液肥及其它培植水草所需的无机营养剂,用以培养硝化菌)。而一般我们常说养缸时放死鱼于滤棉上的作法,事实上是无法有效培养硝化菌的,而是用来培养用以分泌体外酵素用以分解有机物以细胞膜吸收养份的腐生菌种,而这些腐生菌种,则统称为消化菌种,二者作用不同,但却相依相生,小弟将在后段介绍如何的相依相生。
贰、危害硝化菌的物质:
一、硝化菌忌讳受到有机物的污染为害:有机物质过多会影响消化菌的生长,因为硝化菌主要的营养成份来自于无机矿物质。
二、受竞争性排除作用的危害: 硝化菌主要的营养来源是利用上述的消化菌(腐生类菌种)将有机物矿化后的营养成份成长繁殖,一旦有机物过多,腐生类菌种会较为优势,腐生菌种大量繁殖的结果,会造成跟硝化菌抢空间的问题,而抑制硝化菌的生长空间,这也就是什么造成鱼缸跌酸的问题,也是陶瓷环为什么要定期的更换或清洗的原因。
三、受到掠食者捕杀为害:一些甲壳类的非寄生性结肢动物,其生长的条件跟环境与硝化菌大同小异,这些甲壳类节肢动物主要的食物来原源,便是腐生类细菌及硝化菌种,若一旦遭受这些节肢动物大量繁殖入侵,硝化菌系统则会遭受破坏,诚如第二点所言,此种情况亦会造成跌酸现象,所以为什么我们建议在陶瓷环并未有明显的有机物大量堆积,硝化菌总是建立不起来时,建议清理过滤槽,并以热或日晒的方式消毒,此种方法可以有效的去除这些虫害。
四、受到强光的照射:硝化菌种,绝大部份是厌旋光性的,因为其未具有如光合菌种般具有光合细胞,强光会抑制硝化菌的生长,甚至破坏其细胞结构,使得原本就增生不易的硝化菌结构更加的雪上加霜。但柯清水先生有提到一点,对于某些种类的亚硝酸菌在减弱光照后,会慢慢的恢复生机,而不像其它菌种般受强光照射后即死亡,因此千万别白痴到使用UV杀菌灯直接照射你的过滤器材,尤其是未种水草的缸子,那将会使你的有益菌种大量死亡。
五、其它杀菌性的化学物品毒害:所有具有杀菌作用的化学物品均会对硝化菌带来危害,使其死光及抑制生长。
参、硝化作用及其影响因子:
    于本书中所介绍的硝化作用,主要分为二个阶段,二个次要阶段,第一阶段是消化菌种(腐生类菌种)分解作用,由消化菌种分解鱼只的尸体及排泄物,将其矿化为无机物。第二阶段则是由由亚硝酸菌转化成亚硝酸盐,再由硝酸菌将其转化为硝酸盐,达到降低水中氨毒含量的功效。而影响硝化菌作用的影响因子,则有溶氧、PH值、温度及有机物污染的不同而有效率上的差异。在鱼缸中培养硝化菌最佳的溶氧量与小弟先前曾提过的水质标准溶氧量相同,温度在28~34度为最佳,而硝化菌所偏好的PH值则在中性值以上,也因为如此,这也就说明了为什么海水缸的硝化菌比淡水缸还好培养。另有机物过度污染则会影响抑制硝化菌的增殖。
肆、消化菌与硝化菌的相互共生关系:(两者容易搞混,要仔细阅读)
    以往不论是在小弟所写过的硝化菌培养或其它朋友的论述之中,均有提到以小死鱼养水的方法,其实这种方法主要是用来培养消化细菌的,消化细菌一旦培养起来,其增殖的情况很快,相对的也会提供硝化菌无机物的养份,让硝化菌慢慢成长,这是一种方法,但若要更快的培养硝化菌,则可以在硝化菌的培养床上再加上水草的无机营养剂,以同时养菌,但以小鱼尸的作法,倒底适不适当呢?放多了就不适当,因为不是所有的消化菌都是无毒害的,例如尸斑菌种,有些殡仪业者不小心会中了尸毒,便指的是这种菌种,若发现所放的小鱼身上有很明显粘粘的黄色液体出现,则大部份是尸斑菌作祟,此时便应立即取出鱼尸。
    消化菌与硝化菌之间的关系是这样的,消化菌在整个过滤循环之中,所担任的是分解者的角色,主要在过滤棉上培养,以往有些养鱼的前辈总说,当白棉上的物质变成粉化黑色时,表示你的过滤很完整,这句话姑且不论对错,至少其表示了,消化的分解作用很正常。而水中雾化现像,则是大量消化菌死亡,当然,消化菌死亡硝化菌也活不成。危害消化菌的物质大致与硝化菌相同,但某些部份的消化菌是较能忍受光照环境的。
    而硝化菌则是承继消化系统后的最后关卡,接受硝化菌的无机物质之后,开始其减弱氨毒的作用,氨毒这种东西若不太大量产生,是看不出来的,若大量产生,依小弟个人的经验,会有水质微黄化的现象,而且也会直接表现在鱼只身上,鱼只会有中毒现象,如呼吸不匀,急促,或沉底呼吸微弱等等生理反应,在此情况之下,均属急症,应立即予以救助,最佳的方法即是以1/3换水作毒性的中和,减缓鱼只的中毒程度。
    综观以上所述,这也就是为什么在一个过滤系统中,小弟以往建议滤材的放置,应以过滤棉为第一道,生化棉为第二道,陶瓷环为第三道的原因,其实研究后发现,在白棉及生化棉上,并没有发现硝化菌膜,硝化菌的生长方式与消化菌不同,而是会集结在陶瓷环等生化滤材之内,形成菌膜,写到这让小弟不禁佩服起LiuX这位新疆的朋友,记得当初有位朋友问到缸中有白膜胶状物质时,LiuX兄立即响应,这是硝化菌膜并无大碍,关于这个问题,事后小弟询问LiuX鱼友,LiuX当时回答是用推理的,让小弟惊讶万分,果然长久的实务养鱼经验,真的很有帮助。
伍、过滤介绍:
以下是小弟的底部过滤,综合上述,以图示明之:

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