ボイド教授は、死に至らしめたり、食欲不振、成長の遅れ、病気への感受性の増加を引き起こしたりする可能性のある、重要なストレス要因について論じている。
養殖業者の間では、天然の餌生物の入手可能性によって、池でのエビやほとんどの魚種の生産量が1ヘクタールあたり約500kg（kg/ha/作物）に制限されることはよく知られています。人工飼料と毎日の水交換を行うものの曝気を行わない半集約型養殖では、生産量は通常1,500～2,000kg/ha/作物に達しますが、収量が増えると必要な飼料量が増え、溶存酸素濃度（DO）が低下するリスクが高くなります。したがって、溶存酸素（DO）は池養殖の収量向上において重要な変数となります。
機械式曝気を用いることで、飼料投入量を増やし、収量を向上させることができます。1ヘクタールあたり1馬力の曝気装置を使用すれば、ほとんどの養殖種において1日あたり約10～12kgの飼料を供給できます。高曝気率であれば、1ヘクタールあたり10,000～12,000kgの生産量も珍しくありません。プラスチックライニングを施した池やタンクでは、高曝気率でさらに高い収量を達成できます。
高密度飼育の鶏、豚、牛の生産において、窒息や酸素不足によるストレスの話はめったに耳にしないが、養殖業ではこうした現象は非常に一般的である。養殖業において溶存酸素がなぜそれほど重要なのか、その理由を以下に説明する。
地表付近の空気は、酸素が20.95%、窒素が78.08%、二酸化炭素やその他のガスが少量含まれています。標準大気圧（760ミリリットルの水銀柱）で30℃の淡水を飽和させるのに必要な分子状酸素の量は、1リットルあたり7.54mg（mg/L）です。もちろん、光合成が行われている日中は、池の水は通常、溶存酸素で過飽和状態になります（表面水では濃度が10mg/L以上になることもあります）。これは、光合成による酸素の生成量が、呼吸や空気への拡散による酸素の損失量よりも多いためです。夜間、光合成が停止すると、溶存酸素濃度は低下します。3mg/L未満は、養殖されているほとんどの水生生物にとって許容される最低濃度とみなされることがよくあります。
陸上動物は空気を吸い込み、肺胞を通して分子状酸素を取り込む。魚類やエビ類は、鰓弁を通して分子状酸素を取り込むために、鰓に水を送り込む必要がある。呼吸や鰓を通して水を送り込むには、空気や水の重量に比例したエネルギーが必要となる。
呼吸器表面を1.0mgの分子状酸素にさらすために、呼吸またはポンプで送り込む必要のある空気と水の重量を計算する。空気は20.95％が酸素であるため、約4.8mgの空気には1.0mgの酸素が含まれる。
塩分濃度30ppt、水温30℃（水の密度＝1.0180g/L）のエビ養殖池では、大気と飽和した溶存酸素濃度は6.39mg/Lです。0.156Lの水には1.0mgの酸素が含まれ、その重量は159グラム（159,000mg）になります。これは、1.0mgの酸素を含む空気の重量の33,125倍です。
水生動物のエネルギー消費量の増加
エビや魚は、陸上動物と同じ量の酸素を得るために、はるかに多くのエネルギーを消費しなければならない。水中の溶存酸素濃度が低下すると、1.0mgの酸素をエラに取り込むために、より多くの水をエラに送り込まなければならないため、この問題はさらに深刻になる。
陸上動物が空気中の酸素を取り込むと、空気は水よりもはるかに密度が低いため自由に循環し、酸素は容易に補充されます。例えば、25℃における空気の密度は1.18g/Lであるのに対し、同じ温度の淡水の密度は995.65g/Lです。養殖システムでは、魚やエビによって消費された溶存酸素は、大気中の酸素が水中に拡散することで補充されなければなりません。魚の場合は水面から水柱へ、エビの場合は底へと溶存酸素を移動させるために、水の循環が必要です。水は空気よりも重く、たとえ曝気装置などの機械的な手段で循環を促進したとしても、空気よりも循環速度が遅くなります。
水は空気と比べてはるかに少ない量の酸素しか保持できません。飽和状態で30℃の淡水では、酸素含有量は0.000754%です（空気は20.95%）。分子状酸素は水塊の表面層に素早く浸透できますが、溶存酸素が水塊全体に移動する速度は、表面の酸素飽和水が対流によって水塊全体に混ざり込む速度に依存します。池に魚やエビなどの生物が大量に存在すると、溶存酸素が急速に減少する可能性があります。
酸素供給は困難です
魚やエビに酸素を供給することの難しさは、次のように説明できます。政府の基準では、屋外イベントでは1平方メートルあたり約4.7人の人間が許容されています。各人の体重が世界平均の62kgだとすると、1ヘクタールあたり2,914,000kgの人間のバイオマスになります。魚やエビは通常、呼吸に必要な酸素量が体重1kgあたり1時間あたり約300mgです。この量の魚のバイオマスは、30℃で酸素が飽和した10,000立方メートルの淡水池の溶存酸素を約5分で枯渇させ、養殖動物は窒息死する可能性があります。屋外イベントで1ヘクタールあたり47,000人がいても、数時間後には呼吸困難を感じることはないでしょう。
溶存酸素は、養殖動物を直接死に至らしめる可能性があるだけでなく、慢性的に溶存酸素濃度が低いと水生動物にストレスを与え、食欲不振、成長の遅延、病気への感受性の増加につながるため、非常に重要な変数である。
動物の飼育密度と飼料投入量のバランスをとる
溶存酸素濃度が低いと、水中に潜在的に有毒な代謝産物が発生する可能性が高くなります。これらの毒素には、二酸化炭素、アンモニア、亜硝酸塩、硫化物などが含まれます。一般的に、水源の基本的な水質特性が魚やエビの養殖に適した池では、十分な溶存酸素濃度が確保されている限り、水質の問題はほとんど発生しません。そのためには、放流密度と給餌量を、自然発生源からの溶存酸素供給量、または養殖システムへの曝気による溶存酸素供給量とのバランスを取る必要があります。
池での緑水養殖では、溶存酸素濃度は夜間に最も重要となる。しかし、より集約的な新しい養殖方法では、溶存酸素の需要が大きく、溶存酸素濃度を機械式曝気によって継続的に維持する必要がある。
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投稿日時：2024年9月30日