硝化細菌二三事(文長) - 水族

養水是所有養魚的人要學的第一課。
養水養得其實不是水而是硝化細菌。
養硝化細菌有很多眉眉角角，所以這篇文章會有點長，
而本篇將以問答集的方式進行解釋。
這篇文章不是要教大家養水的步驟，
而是告訴大家養水的時候水族箱內發生了什麼事情，
因此大家就可以依照這個觀念建立屬於自己的養水方式，
而且在養水失敗的時候也能找出原因。



水族系統中的硝化細菌從哪裡來？


硝化細菌普遍存在於環境中，
因此就算不添加市售的硝化細菌，
細菌也會通過生物氣膠進入養殖系統中。
所謂生物氣膠簡單來說就是包含有微生物的懸浮微粒，
他有可能是附著細菌的灰塵或是包含浮游生物的小水滴。
因此就算魚缸是新的，而且水也有消毒過，
但只要將水放著仍然會有多種的微生物漸漸的加入系統中，
其中也包括了硝化細菌。
大家在下雨天時，是否會在室內聞到下雨的味道？
其實下雨的味道就是土壤內的細菌因為雨滴打落，
形成生物氣膠後隨風飄散到人類鼻腔的結果，
我們所聞到的雨味其實是細菌分泌的土臭素的味道。
由於空氣是生物氣膠傳播的主要方式，
所以如果不想購買市售硝化細菌養水的話，
將魚缸放在通風處可以大幅增加養水的成功率。
不過單純靠生物氣膠養水大概要花費四到六個禮拜的時間，
但添加市售的硝化細菌則可以將時間縮短到一個禮拜左右。

而如果原本就已經有養好水的水族箱，
也可以將長好的硝化細菌移到新的水族箱裡，
如此的話，因為硝化細菌已經形成自己的群落，
因此需要的時間會比添加市售硝化菌還要短，
大概一兩天就可以放新魚，不過因為使用此種方法，
初始硝化菌的數量很多，
如果短時間內無法放魚或其他生物，
硝化菌可能會有部分死亡。
因此如果移植硝化菌後，短時間內不放魚，
可以將另一缸的魚缸水加入新缸中維持硝化菌。
不過這個方式可能會造成疾病傳播，
因此要小心。



硝化細菌為什麼長那麼慢？

硝化細菌為化學自營菌，簡單來說就是生產者，
只是他不是以光作為能量來源，
而是以化學能作為能量來源。
大家所熟知的燃燒就是一種劇烈釋放化學能的現象，
而燃燒也是一種氧化反應，
由此可知物質被氧化後就能放出能量。
硝化細菌就是透過將氨與亞硝酸氧化，以取得能量。
再利用這個能量將二氧化碳變成碳水化合物。
我們來看一下這些物質的化學式：
氨是NH3、亞硝酸是NO2、硝酸是NO3，
而硝化細菌會將氨變成亞硝酸，再將亞硝酸變成硝酸。
可以發現隨著硝化細菌的處理
每個氮分子接上的氧分子數量逐漸增加，
這就是氧化的證據。

不過由於化學氧化能量不像太陽光能量那麼高，
光是合成碳水化合物就已經耗費了硝化菌大量的能量，
只存留部分能量進行繁殖。
腐生菌則可以直接使用其他生物製造的養分進行繁殖，
所以硝化細菌的生長速度會比一般的腐生菌還要慢上許多。
硝化細菌大概15-20小時可以增加一倍，
而腐生菌大概20-30分鐘可以增加一倍。
這也是為什麼當魚缸出現菌濁的現象時，
換水效果不佳的原因。就算換掉了二分之一的水，
對細菌來說，
只需要半個小時就足夠補充因為換水而失去的夥伴，
所以菌濁發生時最主要的處理方式
還是要找到有機沉澱物的來源，
而不是換水。



硝化細菌需要氧氣嗎？

硝化細菌透過氧化取得能量，
因此氧氣對硝化細菌來說為生存的必需品，
因此提供一個氧氣充足的環境是建立硝化系統的重點。
而這也是魚隻缺氧後最怕遇到的問題。
當水中含氧量大幅下降一段時間後，
魚可能還能靠浮頭存活一陣子，
但在魚缸底部或是過濾桶內的硝化菌
則會因為缺氧而大量死亡或進入低代謝狀態，
因此在缺氧發生後最好能補充硝化細菌，
並且密切觀察水族箱內的氨和亞硝酸濃度。
但這裡要注意的是因為硝化細菌也會消耗水中溶氧，
所以在水缸內加入太多的硝化細菌，
反而會造成缺氧。



硝化細菌會是否會怕光？

事實上所有的細菌都會怕光。不過這裡的光指的是太陽光。
太陽光中的紫外光會造成DNA斷裂。
這也是為什麼曬太多太陽會導致皮膚癌。
不過人類的細胞有修復DNA的功能，
因此雖然我們每天被陽光曝曬，
但也不會每個人都得到皮膚癌。
但是細菌不同，細菌修復斷裂DNA的能力很差，
因此當細菌受到紫外光照射後，細菌個體就會死亡，
而這也是紫外光燈殺菌的原理。
由於硝化細菌的生長速度比腐生菌還要慢，
所以受到傷害後會花比較久的時間恢復，
因此讓大家產生了硝化細菌比其他細菌怕光的錯覺。

有些人可能會開始擔心自己放在窗邊的魚缸
硝化系統是否會崩潰。
其實當硝化系統建立好後，
硝化菌就不怕紫外光了。
硝化細菌與物體表面定居後會分泌一些黏性物質，
這稱為生物膜。
生物膜內含有大量的DNA，這些DNA可以吸收紫外光，
使得紫外光不會接觸到細菌本體。
細菌猶如披上一件抗紫外光外套般，
再也不怕紫外光攻擊。
因此當硝化附著於材料表面後，
就不需要擔心太陽光造成硝化細菌死亡的問題。
不過在硝化細菌建立的初期如果避免水族箱被太陽光照射，
確實能增加硝化系統建立成功的機率。



硝化細菌存在水族箱的哪裡？


大部分的細菌都是以生物膜的形式存在。
所謂生物膜就是細菌分泌到外界的一些黏性物質，
這些物質可以將細菌固定在穩固的表面上，
而後細菌就會以此為基地，
開始大量的複製。
而隨著細菌量增加，
生物膜厚度也會增加，
生物膜向外突出的部分容易斷裂，
而形成一個破孔讓細菌大量釋出，
使得細菌擴散。
硝化細菌和腐生菌都需要先形成生物膜才能夠開始複製。
因此硝化細菌主要存在水族箱內的物體表面。
所以換水和水分蒸發都不會造成硝化系統的流失，
但是刷洗底材或過濾材會造成硝化系統的大量流失。
為了減少清洗含有硝化菌濾材的頻率，
在培養硝化細菌的濾材之前
都會放上一層能夠阻擋水中大小顆粒的過濾棉，
除了減少清洗頻率外，
過濾棉也是腐生菌居住的地方，
當有機廢物被腐生菌分解後，
產生的氨就會順著水流留到硝化菌居住的過濾材中，
使得氨可以被轉化後才流回水族箱中。

增加底材或過濾材的體積，
可以有效的增加水體中硝化細菌的數量。
不過要注意的是如果濾材或底材太厚，
而使材料中心缺氧，反而會對硝化菌不利，
因此重點是增加表面積，而非單純的增加體積。



在養水的時候有沒有必要加入額外的有機物質？


硝化細菌不是腐生菌，他不能分解水中的有機物，
因此加入額外的有機物，其實培養的是腐生菌。
這也是養水時看到水變濁的主要原因。
腐生菌增加時除了會和硝化細菌競爭位置外。
腐生菌也需要呼吸，使得水缸中的氧氣量大幅下降，
在供氧不足的情況下，反而會造成硝化系統的崩潰。
而只要聞味道就能知道水族箱中是否供氧不足。
在缺氧的環境中蛋白質代謝後除了產生氨外，
也會產生大量的硫化氫，
因此當養水時水中散發出臭雞蛋味，
就代表有缺氧的現象，
此時加強打氣可以防止硝化細菌因為缺氧而死亡。
若硝化細菌活過缺氧時期，則因為水中有大量的氨，
硝化細菌可以在原料無虞的情況下持續生長，
因此可以長得比沒有加有機物的狀況還要好。

不過要注意的是隨著水中的有機質被消耗掉，
腐生菌會大量死亡，此時水族箱的水就會恢復透明。
但這並不代表水中的氨濃度已經下降。
反而因為大量細菌的死亡而讓水中的有機質濃度再次增加，
可能反而讓更多的氨產生。
而且硝化細菌的生長也需要時間。
因此如果無法偵測水中的氨與亞硝酸的量的話，
最好在水轉清後多放幾天再下魚。

有些人會擔心在培養硝化時
沒有加入足夠的有機物會讓細菌餓死。
其實不會。因為水中含有大量的微生物，
這些微生物的死亡就能提供足夠的氨維持硝化細菌生長。
而生物氣膠也會帶來額外的蛋白質或微生物，
因此水族箱內就算沒有放入魚，
硝化細菌也會逐漸增加，只是速度很慢。



要用什麼樣的水養水比較好？

對細菌來說離子也是必要的存在。
因此如果用逆滲透水或是煮沸放涼的水養菌
都會造成水中離子過少，
而讓細菌長不好。

如果使用自來水養水則要注意氯氣。
水中的氯氣是用來殺菌的，而硝化菌也是細菌，
因此也會被氯氣殺滅。
有些人會認為加水質穩定劑就能清除氯氣，
將自來水拿來養水。但這裡有一個問題，
因為水質穩定劑的設計除了拿來除氯外，
也會拿來除氯氨。當氯氨被中和後就會釋放出氨，
因此有些品牌的水質穩定劑中會有除氨的物質。
反而會讓硝化細菌長不好，
因此最適合使用的養菌水是使用曝氣除氯的自來水。
或是添加粗鹽或海水素的純水中也可以用來養水。



為什麼液狀的硝化細菌容易死，而乾式的硝化細菌需要先醒菌？


液狀的硝化細菌仍有緩慢的呼吸與代謝，
其生存依靠瓶中的養分與些微的氧氣。
因此當放超過三個月後，氧氣與養分被用光時，
細菌就會開始死亡。
而如果菌不純，有腐生菌污染，
則死掉的細菌就會變成腐生菌的養分。
由於部分腐生菌為厭氧菌，因此能在瓶中正常生長。
腐生菌分解蛋白質後會產生大量的硫化氫，
因此會讓硝化菌液聞起來有臭味。
此時大部分的硝化菌都已經死亡，
添加的話只會增加水族箱內的氨濃度，
而無助於增加硝化細菌的數量。
有效的液狀硝化菌應是聞起來像是土壤的味道，
而顏色為透明到棕色，
且距離生產日期不可超過三個月。
但好處是裡面的細菌只要加入水族箱中，
很快就能貼付在固體表面上開始複製。

乾式菌粉是使用冷凍乾燥強制細菌進入休眠狀態的劑型。
此時細菌不需要代謝因此可以保存很久。
但冷凍乾燥的過程會讓細胞受損，
細菌在甦醒後需要先進行修復後才能開始貼壁並且複製，
所以建立硝化系統的速度會比液體硝化慢。
而乾式硝化菌在加入水族箱前，
通常會指示先加入小量的水中混勻後，
放置一到兩小時後再加入水中。
這個步驟可以讓粉狀的硝化菌均勻分散，
而且也能讓細菌開始從休眠狀態中復甦，
啟動細菌修復機制，並且適應水質。
由於水中的菌種複雜，
有些細菌會分泌抑制其他細菌生長的物質，
所以提早讓硝化細菌復甦可以降低細菌被抑制的機率。
因此醒菌除了可以使細菌分布得更均勻外，
也可以增加菌放入水族箱中的存活率。



酸性環境下硝化細菌無法生長，那這樣酸性環境下的氨怎麼辦?

硝化細菌只能生存pH6.5-8.5之間的環境。
在鹼性的部分，海水的pH最高也大概8.5左右，
因此硝化細菌可以正常作用。
但是在淡水中，尤其是水草缸中，pH質常常低於6.5。
那水草缸內的氨該如何是好呢？

其實氨是在鹼性環境中才會致害的物質,
在pH低於6.5的環境中氨大多都是以銨離子的方式存在，
而銨離子對魚沒有毒性因此不需要擔心，
而這也是為什麼硝化菌無法在酸性環境中存活的原因，
因為水中沒有可以使用的氨供應給細菌，
細菌會因此餓死。
所以事實上水草缸是不需要養水建立硝化系統的，
水草缸只需要曝氣水就可以直接使用。



下粗鹽會使硝化系統崩潰嗎？

淡水硝化細菌可耐受的鹽度為千分之0-6,
而這也是鹽浴時常用的鹽度，
因此下粗鹽並不會讓硝化系統崩潰。
而從這個數值也能得知淡水的硝化細菌不能用在海水，
海水必須使用海水專用的硝化菌。

而從此數值還可以得知另一個事實。
連硝化菌如此脆弱的細菌都可以耐受鹽浴，
因此當魚體表受損或細菌感染是下粗鹽並不是為了殺細菌，
而是為了讓水中的滲透壓和魚的體液較為靠近。
減少魚隻用於維持體液平衡的能量，
與減少魚隻的體液流失。
不過魚的體表寄生蟲確實有部分種類能夠被鹽殺滅，
因此在治療體表寄生蟲感染時，
粗鹽確實能達到治療的效果。





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Sent from JPTT on my Samsung SM-N9208.

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