JP5487377B2 - 人工飼育水による養殖システム - Google Patents

Description

この発明は、海水魚を内陸部において養殖するシステムにかかり、詳細には、坑道や洞窟、あるいは、地下等において畜養槽内に人工飼育水を満たして海水魚、淡水魚、あるいはこれらの魚の飼育に用いる植物性や動物性のプランクトンを養殖する養殖システムに関する。

魚の養殖は古くから行われているが、従来一般に行われてきた養殖は、海に生息する海水性の魚であれば、湾内に網を巡らして海水をそのまま利用した閉塞環境となる生簀を構築し養殖を行い、川魚であれば河川を堰き止める等してやはり閉塞環境を構築し養殖を行っていた。
また、海に生息する魚を陸上で飼育する場合もあったが、海水魚の飼育においては海水が必須と考えられ、内陸部での飼育では大量の海水が必要となるため安価な飼育ができずにいた。

そこで、少しでも養殖にかかる費用を抑えるために、天然海水の輸送コストよりも安価な人工海水を開発し、陸上においても、海から海水を運ぶことなく、水道水等の淡水から生成した人工海水を水槽に満たして養殖を行うようになった。
この人工海水では、天然海水の状態に近づけるため、一般的に、天然海水に含有する塩類と同等の塩類を同量となるように含有させていた。
即ち、天然海水では、一般に最も多く含有している塩化ナトリウムが比重１．０２〜１．０３の海水１（ｋｇ）中に約２３〜２８（ｇ）である。また、天然海水中の他の塩類としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、炭酸カルシウム、臭化マグネシウムなどが挙げられ、これら塩化ナトリウムを含む全塩類の含有量は、通常海水１（ｋｇ）中３５（ｇ）前後、即ち重量比で３５（‰）である。そこで人工海水も原則として、このような天然海水の成分組成に準拠して調合していた。
また、従来の人工海水を用いた人工的な海棲生物の受精では、経時段階的な異常卵が高頻度で出現し、例えば、天然海水以外の人工海水に過敏に反応するウニ卵では、極めて微量の生理的有害成分に対しても鋭敏に反応するので、正常な受精・発生率が得られ難く、所定時間内にプルテウス幼生期に到達する率が低く、また同じ条件にて行う天然海水での実験と比較して発生段階に遅延がみられる等、天然海水に比した人工海水独自の問題点を有していた。

また海水魚の養殖では、１年を通じて安定した養殖が求められ、しかも陸上部で人工孵化から稚魚の飼育を経て食用あるいは観賞用の成魚を養殖できることが好ましい。これを実現するには、飼育水を、１年を通して常に快適な温度（２０℃前後）に保つことが必要である。

しかしながら、従来同様に内陸部で例えば１００（ｔ）以上となるような大規模な中間育成場を建設して養殖を行う場合には、海水の確保あるいは人工海水の製造が絶対条件となるが、天然海水の輸送コストあるいは人工海水を製造するためにかかるコストは膨大となり生産コストが高価となってしまった。これにより内陸部で養殖される魚類の価格も高価となってしまった。
また、人工海水の温度を、１年を通して快適な温度（２０℃前後）に保つためには、冬場は加温機によって人工海水を温め、夏場の暑い時期には人工海水の温度が上昇しすぎるので冷却装置により人工海水を冷やさなければならなず、人工海水の温度を調節するために必要な灯油や電気等のエネルギーが必須となり、養殖にかかるコストを抑えることがなかなかできないという問題点を有した。

そこで発明者は、上記問題点を解決するため思考を重ねた結果、まず、飼育水のコストを低く抑えるために、まずは天然海水を希釈して用いることができないかとの思いに至った。
しかしながら、天然海水を希釈して用いるとしても、少量ではあっても陸路により天然海水を運搬するための輸送コストが必須となり、また、天然海水の輸送コストを抑えるためには、飼育槽を設置する場所は交通の利便の良いところにする必要が生じ、養殖所を設置する場所に制限が出来てしまうという問題点を有する。更に、希釈するための水道水等も必要となり、更には、希釈槽の設備化や防疫上の問題は避けて通れない。
そこで更に思考を加え、内陸部でも容易に確保できる水道水や河川水あるいは地下水に活性塩類を添加し、しかも低比重を実現できれば、低コスト型飼育水を得ることができるのではないかとの思いに至った。
そこで、海水では放射性同位元素を除き約６０種有る組成の中から、魚類の浸透圧にかかわるものを割り出し、必要最低限の成分を加えることが最良との思いに至り、種々の実験を重ねた。
また、一方では、飼育水の温度管理を快適な温度付近で１年を通して一定にすることに思い至った。

この発明は、上記問題点に鑑み、人工海水として、水道水や河川水あるいは地下水に天然海水中に含有される塩類より少ない種類の塩類を添加すると共に、人工海水中の該塩類の含有量を充分に減少して単位人工海水当りに使用する塩類の種類及び使用量を充分に少なくして低コストで製造できる人工海水を提供することを課題とすると共に、飼育環境を、人工海水が１年を通して快適な温度付近で少ない温度変化となるような環境を整えることを課題とする。

そこで、発明者が種々行った実験から得られたこの発明の提供する人工飼育水は、極少ない種類の塩類のみを使用すると共に、これら塩類の人工飼育水における含有濃度を極力少なくしたものとし、また、飼育環境を人工飼育水が１年を通して快適な温度付近の少ない温度変化で推移できる環境として飼育できるように、

地表内部であって周囲温度が１５℃から３０℃の空間に設置する飼育槽と、飼育槽内に満たされ海水性生物及び淡水性生物の人工飼育に用いる飼育水であって、比重が１．００４以上天然海水以下となるように飼育水中にナトリウム、カルシウム、カリウムを添加し、カルシウムに対するカリウムの存在比が０．９３乃至天然海水中の存在比であり、カルシウムとカリウムに対するナトリウムの存在比が５５乃至天然海水中の存在比となるように含有する人工飼育水と、飼育槽内に満たされた人工飼育水を循環させる飼育水循環装置と、飼育槽内に満たされた人工飼育水を濾過する濾過装置とを備えることを特徴とする人工飼育水による養殖システム、

及び、

地表内部であって周囲温度が１５℃から３０℃の空間に設置する飼育槽と、
飼育槽内に満たされ海水性生物及び淡水性生物の人工飼育に用いる飼育水であって、飼育水中にカルシウムを０．１００２（ｇ／ｌ）以上、カリウムを０．０９４１９（ｇ／ｌ）以上の割合で含有すると共に、比重が１．００４以上天然海水比重以下となるようにカルシウム、カリウムに加えナトリウムを含有する人工飼育水と、
飼育槽内に満たされた人工飼育水を循環させる飼育水循環装置と、
飼育槽内に満たされた人工飼育水を濾過する濾過装置とを備えることを特徴とする人工飼育水による養殖システム、

を提供する。この人工飼育水による養殖システムは、飼育水が安価に且つ容易に人工飼育水を製造するために、海水中に存在する各種塩類から必要最小限な塩類が何なのかを特定する作業を行った結果得られたものである。即ち、海水中の種々有る塩類を組合わせ、且つ、飼育水の比重を小さくしていき、飼育魚が良好に成長できる人工飼育水の最小比重及び最小構成塩類を特定する実験の結果、塩類として添加する際に最小限必要な要素はナトリウム、カルシウム、カリウムであり、カルシウムに対するカリウムの存在比が０．９３程度で魚の飼育に最も良い値を示し、１．００４まで比重を小さくしても（塩分濃度を薄くしても）魚の飼育に影響を与えないことを知見するに至った。

この値は、人工飼育水中の各要素の含有比で表すと、カルシウムに対するカリウムの存在比が０．９３であり、最小含有量はカルシウム及びカリウムがそれぞれ０．１００２（ｇ／ｌ）、０．０９４１９（ｇ／ｌ）で有る。そしてカルシウム及びカリウムのみをそれぞれ０．１００２（ｇ／ｌ）、０．０９４１９（ｇ／ｌ）添加しただけでは比重が１．００４に満たないため、ナトリウムを１．００４となるまで添加する。これら知見に基づいて、カルシウムとカリウムの人工飼育水の含有量を天然海水と同等となるまで変化させた結果、人工飼育水中の魚の飼育に影響を与えないことを知見した。更に、ナトリウムも人工飼育水中に添加し、天然海水の濃度となるまで変化させた結果、やはり魚の飼育に影響を与えないことを知見するに至った。
そして、これらを成分とする人工飼育水は、地下、廃坑となった坑道、あるいは、洞窟等地表から３（ｍ）入った地表内部に設けた飼育槽内に満たされて養殖魚の飼育が行われる。地表から３（ｍ）入った内部では、好ましくは５（ｍ）ほど内部へ入った地表内部では、地熱等の影響および地表の断熱効果により外気の影響を余り受けず、周囲温度が通念を通して略１８℃程度の一定に保たれる。勿論、地中内部の深さは、飼育槽を設置する地域・土地等によって様々であるが周囲温度が１５℃から３０℃であれば良好な環境である。
更にまたこの発明では、天然海水中に多く含まれるマグネシウムを添加し天然海水の成分に近づけた人工飼育水として、

硫酸マグネシウム７水和塩を１．６８９７（ｇ／ｌ）乃至天然海水の存在量となるように添加し、比重が１．００４以上天然海水比重以下である人工飼育水、

を飼育槽内に満たして飼育するシステムを提供する。この人工飼育水では、天然海水中にカリウム及びカルシウムより存在比が大きく、魚類の浸透圧にはこれらより関わりの少ないマグネシウムを天然海水中における成分と存在比と同等となるように添加するので、更に天然海水環境に近付けることができ、人工飼育水が魚類に対する好適な環境水となる。
同様に、発明者は各成分の存在比を調整して様々な魚種について好適な環境水を試作して実験を行った結果、魚種によっては、とりわけトラフグにおいては更に比重が軽く、各成分の含有量が少なくても飼育に影響を与えないことを知見するに至ったので、

前記人工飼育水において、前記各成分の含有量が前記飼育水の０．２５倍乃至１倍であると共に前記各成分の存在比率が同等であるフグ類の飼育に適した、

人工飼育水を飼育槽内に満たし、地表から内部に入り通年で周囲温度の変化の少ない環境で養殖する養殖システムを提供するに至った。

上記のように、人工飼育水中のカルシウム、カリウム、ナトリウムの各要素を調整することで、天然海水に比し極少量の塩類を添加するだけで良好な飼育が可能となる。即ち、従来の人工海水では、天然海水に近づけるために２０（ｇ／ｌ）以上という大量の塩化ナトリウムを添加していたのに比し、７．０５８７（ｇ／ｌ）と略１／３程度の添加量で実施可能となるので、低コストで人工飼育水を提供できるというこの発明特有の効果を有する。
また、観賞魚である海水性熱帯魚を飼育する際に利用することで、塩類の濃度の濃い天然海水あるいは人工海水では濾過装置の回り等に大量に付着する固形塩類の付着を少なくでき、飼育時の固化した塩類による錆びを低減できる等の効果を有すると共に、水槽回りの外観を損ねることが無いというこの発明特有の効果を奏する。
そして、地下空洞や廃坑となった坑道あるいは洞窟内に養殖用の飼育槽を設置して該人工飼育水を満たして養殖を行うので、該人工飼育水の温度を１年を通して適度な温度に保ち養殖が可能となるので、養殖魚の発育が良好となる本願特有の効果を有する。

また、この発明にかかる人工飼育水で飼育した実験に於ける全ての飼育魚において魚病の発生がなかった。このことから、人工飼育水ではｐＨや各塩類の濃度などが海水と淡水の中間であり、且つ、必要のない塩類等の添加がないので、細菌性、ウイルス性、繊毛類等の原生動物と寄生節足動物に分類される一般的な魚病性疾患の原因や、さらには、腸炎ビブリオ等の一部例外を除き海水性と淡水性に大別される魚病性疾患の根源となる原生動物や病原体にとって経験したことのない天然の海水でもない淡水でもない未知の水質であるためと推測ができ、これら魚病性疾患の原因となる外敵の侵入に対し高い抵抗力を有する人工飼育水を得ることが可能である。これにより飼育する際に、抗生物質等を飼育水に与える必要がなく更に低コスト化を図れるばかりでなく、安全な食用養殖魚の提供が可能であるという本願特有の効果を有する。

更にまた、実施例記載の如く、飼育魚の成長状況を天然海水と本願にかかる人工飼育水とで約１ヶ月間に渡り飼育した結果を比較したところ、天然海水による飼育では８１．４６（％）の重量増加が認められたのに対し、本願にかかる人工飼育水では１１９．０７（％）の重量増加が認められたように、天然海水に対し飼育魚の早期育成が可能となるという本願特有の効果を有する。

更にまた、飼育魚を飼育する際にはアンモニアが発生するが、このアンモニアは、図３に表すように、魚類に影響を与えない解離のアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）と有毒なアンモニア（ＮＨ３）とが平衡状態にある。そして、アンモニアの平行定数が高温、高塩、高ｐＨの場合に有毒な非解離アンモニアに変化しやすいため、天然海水に比べｐＨの低い人工飼育水では、有毒なアンモニアの発生が抑えられるので、天然海水による飼育に比べ小さな濾過装置の設置のみで飼育が可能となり、設備費用が低減できるという本願特有の効果を有する。

更にまた、海水の確保ができない内陸部で、種苗生産から中間育成まで一貫した生産体制を構築するため、天然新魚であるトラフグの受精卵を用いこの発明の人工飼育水による飼育と天然海水による飼育における孵化率を調査したところ、天然海水では孵化率３０（％）であったのに対し、天然海水を１０（％）混合した人工飼育水では孵化率が６０（％）であり、高い孵化率を確保可能であり、孵化から育成までの効率よく一貫した種苗生産体制を確立することが可能となる本願特有の効果を有する。

更にまた、孵化仔魚の初期餌料として広く利用されるシオミズツボワムシの培養には欠かせない存在である海産性のナンノクロロプシスは、天然海水１００（％）に施肥を行なう一般的な培養方法では、場所、時期、海水の品質などの条件によって培養密度が大きく変化するので安定した培養管理には熟練を要し、これに伴ってワムシの培養にも熟練を要することとなっていたが、この発明によれば、天然海水に比し比重が低くワムシの増殖に好適な条件となり、ワムシの効率的な培養が可能となった。尚、植物性プランクトンも、ナンノクロロプシス同様良好な培養が可能である。

従って、大規模水槽（畜養槽）等による陸上に於ける海水性魚類の養殖に際し、この発明による人工飼育水によって孵化仔魚の飼育から成長魚類の出荷までを陸上において良好に行うことが可能となるという本願特有の作用効果を奏する。

河川の水、地下水、あるいは、水道水に、塩化ナトリウムを７．０５８７（ｇ／ｌ）、塩化カルシウム２水和塩を０．３６４１（ｇ／ｌ）、塩化カリウムを０．１８１２５（ｇ／ｌ）、となるように溶解させ人工飼育水を作成する。この時、人工飼育水は略１．００４の比重となっている。
特にトラフグを飼育するための人工飼育水では、更に塩類の濃度を下げても実施でき、溶解させる塩化ナトリウムを１．７８１（ｇ／ｌ）、同塩化カルシウム２水和塩を０．０９２（ｇ／ｌ）、塩化カリウムを０．０４５（ｇ／ｌ）として実施できる。
上記実施する人工飼育水を、容量約４８００（ｔ）の飼育槽（畜養水槽）に満たす。
また、飼育槽（畜養水槽）の水を循環させるための飼育循環装置を備える。この飼育循環装置は、飼育槽（畜養水槽）の一部から循環路を分岐して再び飼育槽（畜養水槽）に戻すように構成し、更に該循環路途中に循環ポンプ等の動力部を備えて強制的に飼育槽（畜養水槽）内の人工飼育水を再び飼育槽（畜養水槽）に戻して循環させる。
そして、該循環路の途中に濾過装置を設け、循環させた際の人工飼育水を濾過して魚粉や食い残しの餌の分離除去を可能とし、更に、ｐＨ調整等を行えるように、濾過装置内に粒状のサンゴ等からなるｐＨ調整剤を通過させることで、人工飼育水のｐＨを整えて養殖に適した環境を構築する。

以下にこの発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は観察実験に使用する水槽及び濾過装置の模式図を表し（ａ）は側面説明図、（ｂ）は平面説明図であり、図２は成長率を比較した説明図であり、図３はアンモニアの平衡状態を表す説明図であり、図４は人工飼育水による養殖システムを表し（ａ）は同システムの側面説明図であり（ｂ）同システムの平面説明図である。

海から離れた内陸部で１００（ｔ）以上有るような大規模な中間育成場を建設して効率よく海水魚を飼育することを想定した場合には、一般的には潤沢な海水の確保が絶対条件であり魚類飼育の生命線であると考えられる。しかし、潤沢な海水確保には海水を輸送する費用が多大にかかるため、人工海水を考えざるを得ない。
しかしながら、人工海水も、従来天然海水に少しでも近づけることで飼育に良好な環境が得られると考えられていたので、天然海水と同等な複数の塩類を天然海水と同じ濃度となるように溶解させるため、人工海水にかかわるコストもやはり膨大となっていた。
そこで発明者は、人工海水を天然海水に近づけるのではなく、マダイやハマチなど食用海水魚を天然海水とは異なる低塩類低濃度の環境で飼育（養殖）できないかを試みることに思い至った。

そこで発明者は、放射性同位元素を除き約６０種である天然海水中の塩類から、魚類の浸透圧にかかわる組成を割り出して必要最低限の成分を加えることが最良と考えた。
尚、以下に表す各実験では、図１に表すように、１００（ｌ）程度の水槽に密閉式濾過槽からなる濾過フィルターを使用して実験を行った。そして、濾過フィルター中にはセラミックを加え調整長期に亙り飼育水のｐＨ調整が可能とした。尚、図１には、泡沫分離装置４が記載されているが、泡沫分離装置４は飼育水を長期に亙り使用するために飼育水中の魚糞や余剰餌等の浮遊物を除去するためのものであり、短期間の実験では使用していない。また、飼育水冷却装置５も記載されているが、これは夏場の屋外に設置した水槽では飼育水の温度が上昇しすぎるため、飼育水温度を実験環境に合わせて一定に保つために設置したものである。

発明者は人工飼育水（好適環境水）として必要な要素の特定及びその存在度を特定する実験を試みた。
そこで発明者は必須成分の割り出しに際して、哺乳類及び魚類の体液と天然海水の成分とを比較することに思い至った。そして、更に添加する塩類の種類を減少させるべく、更に添加する塩類の種類を減少させるべく、前記６元素から魚類の必須元素及びその存在度を特定する実験を試みた。
哺乳類や魚類の体液は、塩化ナトリウム、カリウム、リン酸を主体としていることが既知である。また、また希釈天然海水の組成にもこれらの成分が有り、主に存在する成分がナトリウム（２．６２５（ｇ／ｌ））、塩素（４．７５０（ｇ／ｌ））、カリウム（０．０９９８（ｇ／ｌ））、カルシウム（０．１０３（ｇ／ｌ））、マグネシウム（０．３２０（ｇ／ｌ））、硫酸塩（０．６７４（ｇ／ｌ））であることが解った。発明者は、これら成分から、魚類が生存するのに適するためには魚類の浸透圧に拘る成分を調整して人工飼育水を作ることに思い至った。

そこで、人工飼育水（好適環境水）の作成に当って、ナトリウムを２．６２５（ｇ／ｌ）、塩素を４．７５０（ｇ／ｌ）、カリウムを０．０９９８（ｇ／ｌ）、カルシウムを０．１０３（ｇ／ｌ）、マグネシウムを０．３２０（ｇ／ｌ）、硫酸塩を０．６７４（ｇ／ｌ）をそれぞれ含有するように、塩化ナトリウム（工業塩）、塩化マグネシウム（工業塩）、塩化カルシウム（一級試薬）、硫酸マグネシウム（工業塩）、塩化カリウム（一級試薬）の５試薬を河川水に加え塩素を含む６元素５試薬による試薬調整を行い、この飼育水中に体長１０（ｃｍ）のマダイ５（尾）を放し約５０日にわたる飼育実験を行った。
なお、リン酸は給餌による魚類の代謝から補給されると考え、添加は行なわなかった。
その結果、該マダイは斃死することもなく異常が認められず、良好な飼育が行えた。

前記実験を受け、更に添加する成分の減少を図るため、前記６元素から魚類の必須元素及びその存在度を特定する実験を試みた。即ち、前記６元素中マグネシウムイオンとして重複する塩化マグマグネシウムの添加をとりやめ、４試薬による５元素の成分添加を行った飼育水を製造し、体長１０（ｃｍ）のマダイ及びヒラメを各５（尾）を放して３週間飼育を試みた結果、斃死もなく順調に生育し体色も良好で、良好な環境での飼育であった。この塩化マグネシウムを添加していない人工飼育水の比重は１．００６である。
なお、リン酸は給餌による魚類の代謝から補給されると考え、添加は行なわなかった。
そして、該人工飼育水中に体長１０（ｃｍ）のマダイ５（尾）を放し飼育を実施した結果、約３週間斃死等の問題が認められず体色も良好で順調に生育しており、良好な飼育環境であることが確認できた。

発明者は、更に塩類の種類を減少させるべく、前記６元素４試薬による飼育水から、魚類の必須元素及びその存在度を特定する実験を試みた。そして種々の成分を希釈天然海水中のこれら成分相互の存在比で添加し実験を重ねた結果、
塩化ナトリウム ７．０５８７（ｇ／ｌ）
塩化カルシウム２水和塩 ０．３６４１（ｇ／ｌ）
塩化カリウム ０．１８１２５（ｇ／ｌ）
のみを添加して飼育を試みた。この時の飼育水のｐＨは６．４５、比重は１．００４であった。
その結果、飼育した体長１２（ｃｍ）の３（尾）のマダイは、餌食いは良好であったが、約２週間目から頭皮の欠損症状が現れ、３週間目に斃死した。

次いで発明者は、マグネシウムを含まない人工飼育水では飼育できない環境であったため、他の成分の減少が図れないかを思索した。そこで発明者は、海産魚類の細胞液中には、主に塩化カリウム、リン酸が存在しており、塩化ナトリウムは僅かにしか存在していないことに着目した。即ち、海産魚類では、魚類にとって必須であるカリウムイオンを選択的に海水から取込むと同時に細胞内ナトリウムポンプの働きにより有害と思われるナトリウムイオンを鰓弁塩類細胞及び腎臓から排出し、細胞内の塩分濃度上昇を抑制し水分調整を行っている。
そこで、塩化ナトリウムが体内から排出されてしまうのであるから、予め塩化ナトリウムを添加せずに飼育水を作成し海水魚を飼育することを試みた。これによれば、前記６元素４試薬の飼育水中最も添加量の多い（人工飼育水作成費用が嵩む）塩化ナトリウムを必要とせずに人工飼育水が開発できるものと予想した。
即ち、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウムを全く添加せず、塩化カルシウム２水和塩を０．３６４１（ｇ／ｌ）、塩化カリウムを０．１８１２５（ｇ／ｌ）のみ添加し、人工飼育水を作成して１２（ｃｍ）のマダイ３（尾）を飼育した。
その結果、即座に平衡感覚を失い仰向けとなり、１時間後には斃死してしまった。

これらの結果から、人工飼育水に添加する成分は、上記６元素４試薬より減少させることができないものと考えたが、先に行った４元素３試薬による実験、即ち、
塩化ナトリウムを ７．０５８７（ｇ／ｌ）
塩化カルシウム２水和塩を ０．３６４１（ｇ／ｌ）
塩化カリウムを ０．１８１２５（ｇ／ｌ）
添加した人工飼育水（以後、３試薬による人工飼育水という。）での飼育が、当初良好であり２週目以降に悪化し３週間に斃死した状況であり、塩化ナトリウム及び硫酸マグネシウムを全く加えない人工飼育水による飼育して直ぐに斃死してしまった結果とは異なっていることに着目し、３週間飼育した後の３試薬による人工飼育水を詳しく調べてみたところ、飼育前には６．４５であったｐＨが、３週間後のマダイ斃死時には４．８にまで減少していた。
これを受け、マダイが生存できるｐＨを実験した結果、ｐＨ５．０乃至ｐＨ８．４程度であることが判明し、先の３試薬による人工飼育水を用いた実験を再び行った。その際に、使用した濾過装置に用いた棒状セラミックスに加え、小豆台の天然サンゴ砂も加えて濾過装置とし、サンゴの主成分である炭酸カルシウムが徐々に人工飼育水中に溶け出してｐＨ調節が可能な状態（ｐＨ調整剤としての働きを行う状態）で飼育実験を行った。被検体は、体長１５（ｃｍ）のマダイ２（尾）と、体長１０（ｃｍ）のヒラメ１０（尾）をそれぞれ別水槽に収容した。
その結果、マダイ、ヒラメ共に２ヶ月以上の長期に亙り斃死等の発生もなく順調に飼育でき、約２ヶ月間でマダイの体長が２５（ｃｍ）、ヒラメの体長が１５（ｃｍ）となり良好な発育が見られた。

上記実験の結果、
塩化ナトリウムを ７．０５８７（ｇ／ｌ）
塩化カルシウム２水和塩を ０．３６４１（ｇ／ｌ）
塩化カリウムを ０．１８１２５（ｇ／ｌ）
を添加した比重１．００４の人工飼育水中で海水魚の良好な飼育が可能であることが突き止められたので、飼育用の水槽を１０００（ｌ）の大型とし、濾過装置を重力落下式として通常用いる濾過フィルターに棒状セラミックス２５（ｌ）と前記サンゴ砂５（ｌ）を加えて構成し、更に長期に亙る飼育実験を行うために泡沫分離装置を加えて人工飼育水を濾過しながらオゾンを添加して長期飼育を試みた。

その結果、斃死等の問題のない良好な飼育が行われ順調に成育したので、長期に亙る飼育が可能であることが知見された。そこで、他の魚類について３試薬による人工飼育水での飼育を試みた結果、
海水魚では、マダイ、イシダイ、イシガキダイ、サラサハタ、ヒラメ、トラフグ、オニオコゼ、カクレクマノミ、チョウチョウウオ科５種、スズメダイ４種、ゴマハギ、モンガラカワハギ、ルリヤッコ、ハリセンボン、ハコフグ、クダゴンベ、マハゼであり、
甲殻類では、イシガニであり、
淡水魚では、コイ、金魚（ランチュウ、子赤）、ネオンテトラ、ブラックテトラ、アーリーシクリット、スジシマドジョウである。
このように３試薬による人工飼育水では、淡水魚から海水魚まであらゆる環境の魚類の飼育が可能であることが解り、しかも淡水魚及び海水魚を同一の水槽にて飼育しても問題ないことが知見された。
特にトラフグに関しては、塩化ナトリウムを１．７８１（ｇ／ｌ）、硫酸マグネシウム７水和塩を０．４２６（ｇ／ｌ）、塩化カルシウム２水和塩を０．０９２（ｇ／ｌ）、塩化カリウムを０．０４５（ｇ／ｌ）添加した３．５（‰）の低濃度人工飼育水でも飼育が可能であることが実験から確認でき、更には硫酸マグネシウム７水和塩を添加しなくとも飼育可能であることも実験から知見された。

また、３試薬による人工飼育水での飼育では以下に表すような作用が認められた。
即ち、
１．３試薬による人工飼育水（トラフグ飼育用の更に希釈された飼育水も含む）による飼育では、すべての魚において、魚病の発生がない。
一般的に魚病性疾患の原因は細菌性、ウイルス性、繊毛類等の原生動物と寄生節足動物に分類される。さらには、腸炎ビブリオ等の一部例外を除き海水性と淡水性に大別される。
そこで、マダイ蓄用槽の人工飼育水における一般細菌数（標準平板菌数）を測定したが、細菌の検出は認められなかった。
また、夏場、海面養殖で問題となる単生類ベネデニア症（Ｂｅｎｅｄｅｎｉａ）に感染しているキイロハギを前記３試薬による人工飼育水に収容して飼育すると、一瞬にして体表から寄生しているベネデニアが剥がれ落ち完全に治癒した。これは急激な浸透圧の変化による寄生虫へのダメージと推察される。
また、ウーディニウム症（Ｏｏｄｉｎｉｕｍ ｏｃｅｌｌａｔｕｍ）トリコディナ症（Ｔｒｉｃｈｏｄｉｎａ）に感染しているカクレクマノミを前記３試薬による人工飼育水に収容して飼育し経過を観察したところ、２週間で完治した。この現象は単生類ベネデニア症と同様に急激な浸透圧の変化によるこれら繊毛虫へのダメージと推察される。
更に、尾柄部が大きく欠損して真皮が露出しているトラフグ１０（尾）を前記同様３試薬による人工飼育水中に収容して２ヶ月間飼育したが、ビブリオ感染が見られず生存を続けた。この結果から外傷性ビブリオ感染が発症しないことが知見される。そして、これと対比すべく外洋水を直接補給する開放式飼育法によって同様に尾柄部が大きく欠損して真皮が露出しているトラフグを飼育して経過観察を行ったところ、該外傷性ビブリオ感染は避けられなかった。

上記のように、３試薬による人工飼育水では、寄生虫及び菌類に起因する発病が無いことが知見された。そして、これらの結果から、人工飼育水が海水でもない淡水でもない自然界には一般に存在しない含有成分およびｐＨの水なので、これら原生動物、病原体そのものが経験したことのない水質であり、原生動物、病原体が死滅するあるいは活動できない環境となっているのではないかと推察できる。

２．天然海水に比し成長率が良いことが知見された。
即ち、図２に表すように、前記１００（ｌ）の水槽において、体長５（ｃｍ）のマダイ５（尾）を天然海水環境で、体長６（ｃｍ）のマダイ５（尾）を人工飼育水環境で、それぞれ飼育し、マダイの成長を経過観察し、経過１週間毎に総重量を測定して比較した。
その結果、天然海水環境のマダイは４週間経過後８１．４６（％）の重量増加率であったのに比し、人工飼育水環境のマダイは、１１９．０７（％）の重量増加率であった。
この現象は天然海水中での飼育ではエネルギー代謝の３０（％）が浸透圧調整に消費されているのに比べ、人工飼育水では低浸透圧なため浸透圧に拘るエネルギー代謝が低減されることが示唆され、これに伴い成長ホルモンの分泌が促進されていることが推察される。
尚、前記した各人工飼育水において、実験では極力少ない塩類（元素）でしかも極力少ない量の添加によってに天然海水に代る人工飼育水を得ようと試みているので、３乃至４種類の塩類の添加実験しか行っていないが、これらが添加してあれば海水魚の飼育には適正であり、これに他の塩類を適宜量添加してもその作用に影響を及ぼさずに人工飼育水として利用可能であれば、従来行われていた人工海水に添加していた他の塩類や例えばビタミン等の栄養素等を上記各人工飼育水に添加しても何ら差し支えなく、本願の人工飼育水と同等である。

上記のように構成する人工飼育水６を飼育槽である畜養水槽１に満たして養殖を行うに当たり、廃坑となった坑道の奥深くに４８００（ｔ）の畜養水槽１を構築する。このような地表から奥に入った地中では、周囲を覆う土や岩盤による断熱効果と地熱等により１年を通して略１８℃程度の気温となっている。このような環境に畜養水槽１を構築して前記人工飼育水６を満たすことで、人工飼育水の温度を通年で略一定と保つことが可能となる。
畜養水槽１は、この実施例では縦横略４０（ｍ）・高さ３（ｍ）からなり、一側端には給水循環部８を設ける。給水循環部８は、畜養水槽１との間に通水可能なスリット８１を設け、畜養水槽１内部の人工飼育水６との循環を可能としてある。尚、この実施例では畜養水槽１を４８００（ｔ）としたが、畜養水槽１の容積あるいは形状は特に特定されるものではなく、一般家庭で用いる程度の極小さな水槽から、例えば東京ドーム並みの極大きな畜養水槽でも実施可能であり、地中空間の大きさに合わせる等して適宜選択すれば足りる。
更に、給水循環部８には循環路７１を設ける。循環路７１の一端を開口し、他端は畜養水槽１の中央低部を稍下方へ下げた該中央に開口し、循環可能とさせる。更に、別途給水循環部８からは、一端を該給水循環部８に開口すると共に該開口から濾過装置２および泡沫分離装置４を経由して再び畜養水槽１の他部へ開口して人工飼育水６を循環可能とする濾過循環路７２を設ける。また、該濾過循環路７２は濾過装置２および泡沫分離装置４による人工飼育水６の浄化を効率よく行うために、給水循環部８において畜養水槽１に満たされた人工飼育水６の上ずみ部分が該循環路７２内に入り込むように給水口を上方へ上げて設けてある。これにより、人工飼育水６中で浮遊して上方へ移動した魚フンや不純物あるいはゴミ等が効率的に濾過循環路７２内に循環可能となる。

濾過循環路７２の途中に設ける濾過装置２は、図１に表す濾過装置１を大きくしたものであり、その濾過材３や作用は前記同様である。また、濾過循環路７２の途中に設ける泡沫分離装置４も、図１に表す泡沫分離装置４を大型化したものであり、その作用は前記したとおりである。
また、この養殖システムでは、濾過装置２からは温調循環路７３を分岐して予備加温装置である水温調整装置９を経由して再び畜養水槽１の他部へと循環可能としている。水温調整装置９は濾過装置２と水温調整装置９との間に設けるポンプ９１によって強制的に人工飼育水６を循環させ、水温調整装置９によって人工飼育水６の温度を調節可能である。この水温調整装置９は、例えば、畜養水槽１に新たに補充する人工飼育水６の水温が既に畜養水槽１内に有る人工飼育水６の温度と差があった場合等に水温を調節するためのものであり、加温および冷却の両方が可能に構成する。

７４は給水循環路である。給水循環路７４は、やはり濾過装置２から分岐されて設け、一方が濾過装置２に開口し、他方が補助タンク１０に開口させる。
補助タンク１０は、畜養水槽１へ人工飼育水６を補給あるいは交換するための新しい人工飼育水６を蓄水しておくタンクである。この補助タンク１０には、地下水や河川水を利用できるように地下水や河川水を引き込んで供給可能に引き込み路（図示せず）およびバルブ（図示せず）が設けてある。

上記のように設ける各循環路が飼育水循環装置を構成し、必要に応じて適宜各循環路に強制循環をさせるための循環ポンプ（９１）をも受けても良く、人工飼育水６が循環するように構成されればよい。また、特に図示しないが、畜養水槽１内にも人工飼育水６を畜養水槽１内部で循環させる循環ポンプ等を設けて人工飼育水６の循環を行っている。
従って、人工飼育水６を製造するに当たり地下水や河川水を利用可能となるので、更に人工飼育水６の製造コストを押さえることが可能となる。
１１は、モニタリング室である。モニタリング室１１は、畜養水槽１、濾過装置２、泡沫分離装置４、飼育水冷却装置５、各循環路７１、７２、７３、７４、水温調整装置９、循環ポンプ９１、補助タンク１０のそれぞれに設けた水位センサや温度センサ、電圧計、電流計、電力計等の監視を行う。これら各装置の監視は、一般に行われている水位や水温の管理、供給電力の管理等なので特に詳説しない。
１２はソーラー発電装置である。ソーラー発電装置１２は、太陽光発電を行うソーラーパネルと電力を蓄える蓄電装置と供給する際の電力を制御する制御部とからなるが通常設置されるものと何ら変わりは無いので説明は省略する。ソーラー発電装置１２はソーラーパネルを地上の日当たりの良好な場所に設け、電力供給線によって電力を使用する水温調整装置９や循環ポンプ９１等に供給する。また、特に説明はしていないが、養殖システムを設置している場所が地中であるため、明かりを採る必要があるので、各所に設置した蛍光灯等へも電力の供給を行っている。勿論養殖魚へも光を当てる必要があるので、適宜量の光が供給できるように畜養水槽１の外部あるいは内部に畜養水槽１内の養殖魚に光が当たるよう光源を設置する。

このようにソーラー発電装置１２を設けることで、養殖システムへの電力供給も、太陽光によりまかなうことができるので、養殖にかかるコストを更に低減させることが可能となる。
また、必要に応じ、孵化専用の水槽（図示せず）や、畜養水槽１で飼育可能な大きさになるまで稚魚を飼育するのに用いる稚魚飼育槽（図示せず）を別途設け、これらの水槽で孵化や稚魚飼育を行うことで、孵化から市場への提供が可能な成魚までの一貫した養殖を内陸部で行うことができるようにしても良い。
また、廃鉱となった鉱山や坑道、洞窟等の地中においては、酸素濃度が地表より低い場合が有るので、畜養水槽１内の人工飼育水６の溶存酸素濃度を上げるために通常の気泡発生装置による酸素供給装置や純酸素による酸素供給装置を循環路７の中間部に設けるか畜養水槽１内に直接設けて溶存酸素濃度を上昇させても良い。この場合には、地上に於ける養殖同様に養殖魚を過密養殖することも可能となる。

上記の通り、この発明にかかる人工飼育水による養殖システムは、種々の海水魚の飼育・養殖に利用可能であり内陸部による養殖に用いることができることは勿論、淡水魚の飼育・養殖にも利用可能である。従って、大量に飼育水を要する各種魚類の養殖に利用できるのは勿論、海水魚と淡水魚とを共存させて飼育することも可能である。

更にまた、大規模な水槽（畜養槽）による陸上飼育では、孵化仔魚の初期餌料として広く利用されるシオミズツボワムシの培養には欠かせない存在である海産性のナンノクロロプシスを培養することで行うワムシの培養の培養に利用可能である。

（ａ）は観察実験に使用する水槽及び濾過装置の側面説明図、（ｂ）は同平面説明図 成長率を比較した説明図 アンモニアの平衡状態を表す説明図 （ａ）人工飼育水による養殖システムの側面説明図 （ｂ）人工飼育水による養殖システムの平面説明図

１ 水槽（畜養水槽）
２ 濾過装置
３ 濾過材
４ 泡沫分離装置
５ 飼育水冷却装置
６ 人工飼育水
７ 循環路
７１ 自然循環路
７２ 濾過循環路
７３ 温調循環路
７４ 給水循環路
８ 給水循環部
９ 水温調整装置

Claims (4)

1. カルシウムと、カリウムと、ナトリウムの塩化物を水道水や河川水あるいは地下水に添加し、水中にカルシウムを０．１００２（ｇ／ｌ）以上天然海水中の濃度以下、カリウムを０．０９４１９（ｇ／ｌ）以上天然海水中の濃度以下、残りのナトリウムは水溶液の比重が１．００４になる濃度であるような水溶液乃至は、この水溶液の前記成分量を０．２５倍まで薄めてなる人工飼育水と、
   この人工飼育水を満たした魚の養殖を行うための畜養水槽と、
   畜養水槽の一側端にあって、この畜養水槽との間に通水可能なスリットが設けてあり、畜養水槽内の人工飼育水が循環可能な給水循環部と、
   一端がこの給水循環部に開口し、他端が畜養水槽の底部に開口する人工飼育水の循環可能な循環路と、
   一端が前記給水循環部に開口し、他端が濾過装置および泡沫分離装置を経由して畜養水槽の他部に開口する人工飼育水の循環可能な濾過循環路とを有し、
   この濾過循環路は、畜養水槽から給水循環部内に流入した人工飼育水の上ずみ部分が濾過循環路内に入り込むように前記一端を上方へ上げて設けてあるフグ類の人工飼育に用いる養殖システム。
2. カルシウムと、カリウムと、ナトリウムの塩化物を水道水や河川水あるいは地下水に添加し、水中にカルシウムを０．１００２（ｇ／ｌ）以上天然海水中の濃度以下、カリウムを０．０９４１９（ｇ／ｌ）以上天然海水中の濃度以下、残りのナトリウムは水溶液の比重が１．００４になる濃度であるような水溶液乃至は、この水溶液の前記成分量を０．２５倍まで薄めてなる人工飼育水と、
   この人工飼育水を満たした魚の養殖を行うための畜養水槽と、
   畜養水槽の一側端にあって、この畜養水槽との間に通水可能なスリットが設けてあり、畜養水槽内の人工飼育水が循環可能な給水循環部と、
   一端がこの給水循環部に開口し、他端が畜養水槽の底部に開口する人工飼育水の循環可能な循環路と、
   一端が前記給水循環部に開口し、他端が濾過装置および泡沫分離装置を経由して畜養水槽の他部に開口する人工飼育水の循環可能な濾過循環路と、
   前記濾過装置から水温調節装置を経由して畜養水槽の他部に連絡する温調循環路と、
   畜養水槽へ人工飼育水を補給あるいは交換するための新しい人工飼育水を蓄水しておく補助タンクと、
   一方が濾過装置に開口し、他方が前記補助タンクに開口する給水循環路とを有するフグ類の人工飼育に用いる養殖システム。
3. カルシウムと、カリウムと、ナトリウムの塩化物を水道水や河川水あるいは地下水に添加してなり、塩化ナトリウム７．０５８７（ｇ／ｌ）、塩化カルシウム２水和塩０．３６４１（ｇ／ｌ）、塩化カリウム０．１８１２５（ｇ／ｌ）を溶解させて得られる略１．００４の比重の水溶液の濃度から、塩化ナトリウム１．７８１（ｇ／ｌ）、塩化カルシウム２水和塩０．０９２（ｇ／ｌ）、塩化カリウム０．０４５（ｇ／ｌ）を溶解させた時の水溶液の濃度の範囲で用いられる人工飼育水と、
   この人工飼育水を満たした魚の養殖を行うための畜養水槽と、
   畜養水槽の一側端にあって、この畜養水槽との間に通水可能なスリットが設けてあり、畜養水槽内の人工飼育水が循環可能な給水循環部と、
   一端がこの給水循環部に開口し、他端が畜養水槽の底部に開口する人工飼育水の循環可能な循環路と、
   一端が前記給水循環部に開口し、他端が濾過装置および泡沫分離装置を経由して畜養水槽の他部に開口する人工飼育水の循環可能な濾過循環路とを有し、
   この濾過循環路は、畜養水槽から給水循環部内に流入した人工飼育水の上ずみ部分が濾過循環路内に入り込むように前記一端を上方へ上げて設けてあるフグ類の人工飼育に用いる養殖システム。
4. カルシウムと、カリウムと、ナトリウムの塩化物を水道水や河川水あるいは地下水に添加してなり、塩化ナトリウム７．０５８７（ｇ／ｌ）、塩化カルシウム２水和塩０．３６４１（ｇ／ｌ）、塩化カリウム０．１８１２５（ｇ／ｌ）を溶解させて得られる略１．００４の比重の水溶液の濃度から、塩化ナトリウム１．７８１（ｇ／ｌ）、塩化カルシウム２水和塩０．０９２（ｇ／ｌ）、塩化カリウム０．０４５（ｇ／ｌ）を溶解させた時の水溶液の濃度の範囲で用いられる人工飼育水と、
   この人工飼育水を満たした魚の養殖を行うための畜養水槽と、
   畜養水槽の一側端にあって、この畜養水槽との間に通水可能なスリットが設けてあり、畜養水槽内の人工飼育水が循環可能な給水循環部と、
   一端がこの給水循環部に開口し、他端が畜養水槽の底部に開口する人工飼育水の循環可能な循環路と、
   一端が前記給水循環部に開口し、他端が濾過装置および泡沫分離装置を経由して畜養水槽の他部に開口する人工飼育水の循環可能な濾過循環路と、
   前記濾過装置から水温調節装置を経由して畜養水槽の他部に連絡する温調循環路と、
   畜養水槽へ人工飼育水を補給あるいは交換するための新しい人工飼育水を蓄水しておく補助タンクと、
   一方が濾過装置に開口し、他方が前記補助タンクに開口する給水循環路とを有するフグ類の人工飼育に用いる養殖システム。

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