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水槽（複数形：aquariumsまたはaquaria）は、少なくとも1つの透明な側面を持つあらゆるサイズの飼育施設で、水生植物や動物を飼育・展示するものです。魚飼育者は、魚、無脊椎動物、両生類、カメなどの水生爬虫類、水生植物を飼育するために水槽を使用します。イギリスの博物学者フィリップ・ヘンリー・ゴスが作った「aquarium 」という用語は、ラテン語の語根「 aqua」（水）と接尾辞「-arium」（～に関連する場所）を組み合わせたものです。 [ 1 ]
水槽の原理は、1850 年に化学者のロバート・ウォーリントンによって完全に開発されました。彼は、水を入れた容器に水生植物を入れると、動物の数が増えすぎない限り、動物を支えるのに十分な酸素を生成できると説明しました。 [ 2 ]水槽ブームは、ヴィクトリア朝初期のイギリスでゴスによって始まりました。彼は 1853 年にロンドン動物園に最初の公共水族館を作り、動物を飼育し、 1854 年に最初のマニュアル「水族館：深海の驚異の解明」を出版しました。 [ 2 ]小さな水槽は、趣味の人が家庭で飼育しています。多くの都市には大きな公共水族館があります。公共水族館では、大きな水槽で魚やその他の水生動物を飼育しています。大きな水族館には、カワウソ[ 3 ]、イルカ[ 4 ] 、サメ[ 5 ]、ペンギン[ 6 ] [ 7 ]、アザラシ[ 8 ]、クジラ[ 9 ]がいる場合があります。多くの水族館の水槽には水草もあります。
アクアリストとは、魚を飼育したり、ガラスや高強度アクリル製の水槽を管理したりする人のことを指します。壁が平らな水槽はフィッシュタンク、あるいは単にタンクと呼ばれ、壁が丸い水槽はフィッシュボウルと呼ばれます。水槽の大きさは、数リットル程度の小さなガラスボウルから、数千リットルもの容量を持つ巨大な公共水族館まで様々です。水槽内の生物に適した水質やその他の特性を維持するために、専用の設備が使用されます。
1369年、中国の洪武帝は金魚を飼育するための大きな磁器製の桶を製造する磁器会社を設立しました。時を経て、人々は現代の金魚鉢に近い形の桶を作るようになりました。[ 10 ] 1666年に『鳥類、魚類、動物の本』を著したレオンハルト・バルドナーは、ドジョウやイモリを飼育していました。[ 11 ]水槽はローマ人が発明したという説もあります。ローマ人は大理石とガラスの水槽でウミヒゲを飼育していたと言われていますが、学者たちはその真偽を疑っています。[ 12 ]
1832年、フランスの先駆的な海洋生物学者ジャンヌ・ヴィルプレ・パワーは、水生生物の実験のために水槽を作った最初の人物となった。[ 13 ]この実験により、海洋頭足類のアルゴノートが自ら殻を作るという最初の直接的な証拠を含む、いくつかの発見がもたらされた。 [ 14 ] 1836年、ウォーディアンケースを発明した直後、ナサニエル・バグショー・ウォード博士は、熱帯動物のために水槽を使用することを提案した。1841年、彼は実際に水槽を熱帯植物とおもちゃの魚のみで使用したが、それを実行した。しかし、彼はすぐに本物の動物を飼育するようになった。1838年、フェリックス・デュジャルダンは海水水槽を所有していることを記したが、その用語は使用しなかった。[ 15 ] 1846年、アン・シンは石サンゴと海藻をほぼ3年間維持し、ロンドンで最初のバランスの取れた海洋水槽の創始者として認められた。 [ 16 ] [ 17 ]イギリスの化学者ロバート・ウォーリントンは、金魚、アマモ、カタツムリを入れた13ガロンの容器で実験を行い、最初の安定した水槽の1つを作った。水槽の原理はウォーリントンによって完全に発展し、容器内の水に植物を加えると、動物の数が増えすぎない限り、動物を支えるのに十分な酸素が放出されると説明した。[ 2 ]彼は1850年に化学会の機関誌に研究結果を発表した。[ 18 ]
水槽で魚を飼育することは人気の趣味となり、急速に広まった。イギリスでは、1851年の万国博覧会で鋳鉄製の枠に収められた装飾的な水槽が展示された後、人気が高まった。1853年、イギリスで水槽ブームが起こり、そこから「水族館の父」として知られる海洋動物学者フィリップ・ヘンリー・ゴスの出版物や活動の結果、ドイツ、アメリカ、フランスへと広がった。 [ 19 ]彼はリージェンツ・パークのロンドン動物園に最初の公共水族館を作り、魚を飼育した。この水族館はフィッシュハウスとして知られるようになった。[ 20 ]リージェンツ・パーク水族館は、当初は「フィッシュ・ハウス」、「ビバリウム」、「アクアビバリウム」または「海洋ビバリウム」と区別なく呼ばれていましたが、すぐに「アクアリウム」という言葉に取って代わられました。この言葉は、ゴス[ 21 ]が1854年に著した『水族館：深海の驚異の解明』のタイトルとして造語したものです。[ 2 ]この本の中で、ゴスは主に海水水槽について論じています。[ 22 ]イギリスで人気の水族館運動がピークを迎えたのは1853年から1860年まででした。[ 23 ] 水槽の設計と水質維持の技術はウォーリントンによって開発され、後にゴスと協力して水槽の水質を批判的に検討するまで続きました。エドワード・エドワーズは、 1858年に取得した「暗水室傾斜背面水槽」の特許で、ガラス前面の水槽を開発しました。この水槽では、水がゆっくりと下の貯水槽に循環します。[ 24 ]
ゴッセの影響を受け、ドイツのエミール・アドルフ・ロスメッスラーは教育分野における水族館運動の価値を提唱した。ロスメッスラーは1855年の『Die Gartenlaube 』 （ガゼボ）の記事と1857年の著書『 Das Susswasser-Aquarium』（淡水水族館）[ 25 ]でその利用について書き、淡水水族館は内陸部では維持管理がはるかに容易であると述べている。[ 26 ] 1862年、イギリスでのブームが終わったために破産したウィリアム・アルフォード・ロイドは、ハンブルク水族館の循環システムと水槽の設置を監督するためにハンブルクのグリンデル・ダムトールに移った。1870年代には、ドイツで最初の水族館協会がいくつか出現した。[ 27 ]アメリカ合衆国もすぐにそれに続いた。 1858年に出版されたヘンリー・D・バトラーの『ファミリー・アクアリウム』は、米国で水族館のみについて書かれた最初の本の1つでした。[ 28 ]同年の『ノース・アメリカン・レビュー』 7月号によると、ウィリアム・スティムソンは最初の実用的な水族館のいくつかを所有していた可能性があり、7つか8つもあったそうです。 [ 29 ]ボルチモアの鳥と魚のディーラーであるヘンリー・ビショップ（「金魚王」）は、1870年代から1880年代にかけて幅広い種類の水槽と用品を販売し、米国の水族館ビジネスに革命をもたらしたとされています。[ 30 ]米国で最初の水族館協会は1893年にニューヨーク市で設立され、その後他の協会も設立されました。[ 27 ] 1876年10月に創刊された『ニューヨーク・アクアリウム・ジャーナル』は、世界初の水族館雑誌と考えられています。[ 31 ]
イギリスのビクトリア朝時代には、家庭用水槽の一般的なデザインは、前面がガラスで、他の側面は木製（ピッチコーティングで防水加工）でした。底面はスレート製で、下から加熱されていました。[ 33 ]金属フレームにガラス製の水槽を組み込んだものなど、より高度なシステムがすぐに導入され始めました。[ 33 ] 19世紀後半には、水槽を壁に掛けたり、窓の一部として取り付けたり、鳥かごに組み合わせたりするなど、さまざまな水槽のデザインが検討されました。[ 34 ]
1908年頃、電気ではなく流水で動く最初の機械式水槽用エアポンプが発明された。[ 35 ]このエアポンプが趣味に導入されたことは、趣味の発展における重要な転換点であると、この趣味の歴史家の多くが考えている。[ 36 ]
第一次世界大戦後、家庭に電気が供給されるようになると、水槽はより広く普及しました。電気によって人工照明が可能になり、水の曝気、ろ過、加熱も可能になりました。 [ 37 ]当初、アマチュアのアクアリストは在来種の魚（金魚を除く）を飼育していましたが、海外から外来種が入手できるようになったことで、水槽の人気はさらに高まりました。[ 38 ]さまざまな素材で作られた水差しが、曝気用の自転車の足踏みポンプとともに、海外から魚を輸入するために使用されました。 [ 39 ] 1950年代にはプラスチック製の輸送袋が導入され、魚の輸送が容易になりました。[ 40 ]最終的に航空貨物が利用可能になったことで、遠隔地から魚を輸入することが可能になりました。[ 11 ]ハーバート・R・アクセルロッドが始めた人気出版物は、さらに多くの愛好家が魚を飼育し始めるきっかけとなりました。[ 41 ] 1960年代には、金属フレームは腐食のため海水水槽をほぼ不可能にしていたが、タールとシリコンシーラントの開発により、カリフォルニア州ロサンゼルスのマーティン・ホロウィッツによって最初のオールガラス水槽が作られた。しかし、フレームは純粋に美的理由から残された。[ 33 ]
20世紀後半、日本は水槽のデザイン形成においてますます重要な役割を果たすようになり、天野尚のアクアスケープデザインは、魚飼育者に家庭用水槽を単に魚の標本を展示する方法としてではなく、美的に魅力的な構成物として扱うよう影響を与えた。[ 42 ]
米国では、1996 年時点で、水槽飼育は切手収集に次いで 2 番目に人気のある趣味です。[ 43 ] 1999 年には、推定 960 万の米国の世帯が水槽を所有していました。[ 44 ] 2005/2006 年の APPMA 全国ペットオーナー調査の報告によると、アメリカ人は約 1 億 3900 万匹の淡水魚と 960 万匹の海水魚を所有しています。[ 45 ]ドイツで水槽で飼育されている魚の数は、少なくとも 3600 万匹と推定されています。[ 43 ]この趣味は、ヨーロッパ、アジア、北米で最も人気があります。米国では、アクアリストの 40% が2 つ以上の水槽を維持しています。[ 46 ]
時が経つにつれ、水族館へのアクセスが、水生生物を観察する人々の潜在的なストレス軽減と気分改善に役立つという認識が高まってきました。 [ 47 ] [ 48 ]研究によると、水族館を持つことには、ストレス軽減、血圧と心拍数の改善、睡眠の質の向上、不安と痛みの軽減、興奮した子供の治療、アルツハイマー病の治療、生産性の向上など、多くの健康上の利点があります。
ガラス製の近代的な水槽の最初のものは、19 世紀にロバート・ウォリントンによって開発されました。[ 49 ]ビクトリア朝時代には、ガラス水槽の底は一般的にスレートまたは鋼鉄製で、直火の熱源で下から加熱することができました。これらの水槽は、ガラスパネルが金属フレームで取り付けられ、パテで密閉されていました。金属フレームの水槽は、1960 年代半ばにシリコンで密閉された現代的なスタイルに取って代わられるまで、まだ入手可能でした。アクリル水槽が一般に入手可能になったのは 1970 年代です。合わせガラスが使用されることもあり、これはガラスとアクリルの両方の利点を兼ね備えています。[ 50 ]今日では、ほとんどの水槽は、100%シリコンシーラントで接着されたガラス板で構成されており、[ 51 ]装飾のために上下の縁にプラスチックのフレームが取り付けられています。ガラス製の水槽は、約1,000 リットル (260 USガロン、220インプガロン)までのサイズで標準です。ただし、ガラスはもろく、割れる前にほとんど変形しませんが、一般的にはシーラントが最初に劣化します。[ 50 ]水槽は、直方体、六角形、角に収まるように角度をつけた L 形、前面が外側に湾曲した弓形など、さまざまな形状で作られています。 [ 52 ]金魚鉢は、一般的にプラスチックまたはガラス製で、球形またはその他の円形の形状をしています。
ガラス水槽は、長年にわたり多くの家庭や趣味のアクアリストに人気があります。シリコンシーラントが十分な強度を持ち、長期的な水密性を確保できるようになったことで、構造フレームが不要になりました。ガラス水槽は、価格が安いだけでなく、アクリル水槽よりも傷がつきにくいという利点もあります。アクアリストがどちらのタイプの水槽を購入するかを決める際、価格は重要な要素の一つですが、非常に大きな水槽になると、価格差はほとんどなくなります。
アクリル水槽は現在、ガラス水槽の主要な競合相手となっています。紫外線安定化技術が発明される以前は、初期のアクリル水槽は光にさらされると時間とともに変色していましたが、現在はそのようなことはありません。アクリルは一般的にガラスよりも強度が高く、軽量で、ある程度の断熱性があります。寒冷な気候や環境では、熱帯の温度を達成および維持しやすく、水槽用ヒーターの容量も少なくて済みます。[ 53 ]アクリル溶解性接着剤は、アクリル同士を直接融着させるために使用されます。[ 50 ]アクリルは、六角形の水槽など、特殊な形状の形成を可能にします。[ 33 ]アクリルはガラスよりも傷がつきやすいですが、ガラスとは異なり、アクリルの傷は研磨して消すことができます。[ 50 ]
大型水槽では、代わりにグラスファイバー強化プラスチックなどのより丈夫な材料が使用されることがあります。ただし、この材料は透明ではありません。[ 50 ]重量やスペースが問題にならない水槽には、鉄筋コンクリートが使用されます。コンクリートは、水によるコンクリートの劣化を防ぎ、またコンクリートによる水の汚染を防ぐために、防水層でコーティングする必要があります。[ 50 ]
水槽を作る際にも合板を使用できます。合板を使用する利点としては、建設コストの削減、軽量化、断熱性の向上などが挙げられます。合板水槽の一般的な設置方法は、壁に埋め込むことです。この場合、水槽を壁の中に埋め込むことで合板の使用を隠すことができます。合板と壁の間に断熱材を入れることで、加熱式水槽の断熱性を高めることができます。[ 54 ]
水槽として使われる物には、コーヒーテーブル、シンク、さらにはトイレなどがあります。[ 55 ]もう一つの例は、 Apple Macintoshコンピュータの筐体で作られた水槽、Macquariumです。[ 56 ]近年、数十万ドルもする精巧な特注の家庭用水槽がステータスシンボルになっています。ニューヨーク・タイムズ紙によると、「裕福な人々の間では、まばゆいばかりの水槽は、仲間を感心させる最後の確実な方法の 1 つです。」[ 55 ]
クライゼル水槽（クライゼルはドイツ語で「コマ」または「ジャイロスコープ」を意味する）は、クラゲや生まれたばかりのタツノオトシゴなどの繊細な動物を飼育するために設計された、水平円筒形の水槽です。これらの水槽は、ポンプや水槽自体によって生体が怪我をしないように、内部のハードウェアを最小限に抑え、ゆっくりとした円形の水流を提供します。[ 57 ]水槽の側面には鋭角がなく、飼育されている動物が配管に近づかないようになっています。水槽に流れ込む水は穏やかな流れとなり、生体を宙に浮かせます。水槽から出る水はスクリーンを通して排出されるため、生体がポンプの吸込口やオーバーフローラインに吸い込まれるのを防ぎます。
クライゼルタンクにはいくつかの種類があります。真のクライゼルでは、円形のタンクに円形の水没蓋があります。擬似クライゼルは「U」字型または半円形で、通常は蓋がありません。[ 58 ]ストレッチクライゼルは「ダブルジャイア」クライゼル設計で、タンクの長さは高さの少なくとも2倍です。タンクの両側に2つの下方流入口を使用すると、重力によってタンク内に2つのジャイアが生成されます。中央に1つの下方流入口を使用することもできます。ストレッチクライゼルの上部は開いているか、蓋で閉じることができます。タンクの側面の中間あたり、または側面の上部にスクリーンがある場合もあります。[ 59 ]これらの設計を組み合わせることも可能です。円形のタンクを蓋やカバーなしで使用し、水面が循環流の続きとして機能します。
もう一つ人気のある水槽は、ビオトープ水槽です。ビオトープ水槽とは、特定の自然環境を再現したものです。最も人気のあるビオトープとしては、アマゾン川やリオ・ネグロ川の淡水生息地、マラウイ湖やタンガニーカ湖といったアフリカ大地溝帯の湖沼環境、そしてオーストラリア、紅海、カリブ海の海水サンゴ礁などが挙げられます。水槽内の魚、植物、底床、岩、流木、サンゴ、その他すべての構成要素は、その地域の自然環境と完全に一致している必要があります。このような環境を再現するのは容易ではなく、ほとんどの「真の」ビオトープには、数種（あるいは1種のみ）の魚類や無脊椎動物しか生息していません。
最後に、家庭向けの新しいコンセプトとして、壁掛け式水槽が挙げられます。[ 60 ]
水槽は、1リットル（0.26米ガロン）未満の水が入った小さなガラスのボウルから、ケルプの森などの生態系全体を収容する巨大な公共水族館まで様々です。比較的大きな家庭用水槽は、温度とpHの急激な変動に強く、システムの安定性を高めます。[ 52 ]初心者のアクアリストは、最初はより大きな水槽を検討することをお勧めします。小さな水槽では水質パラメーターを制御するのが難しい場合があるためです。[ 61 ]
小型でろ過機能のないボウル型の水槽は、現在ではほとんどの魚にとって不向きであると広く考えられています。水槽の水質を適切なレベルに保つためには、少なくとも生物ろ過と機械ろ過の2種類のろ過装置が必要です。最適な水質を維持するためには、状況によっては化学ろ過も検討すべきです。化学ろ過は、活性炭を用いて、薬剤、タンニン、その他の既知の不純物を水から除去することで行われることがよくあります。
100リットル（26 USガロン、22インプガロン）以下のリーフアクアリウムは、アクアリウム趣味において特別な位置を占めています。これらのアクアリウムは、 （リーフキーピングで使用される場合）ナノリーフと呼ばれ、水量が40リットル（11 USガロン、9インプガロン）以下と小さいです。[ 62 ]
実用的な制約、特に大型水槽の重量（1リットルあたり1キログラム（8.345ポンド/USガロン、10.022ポンド/インプガロン））と内部水圧（厚いガラスの側面が必要）により、ほとんどの家庭用水槽は最大で約1立方メートル（1000リットル、重量1,000kgまたは2,200ポンド）の容積に制限されます。[ 52 ]しかし、一部のアクアリストは数千リットルの水槽を製作しています。[ 63 ]
大型種や環境の展示用に設計された公共の水族館や海洋水族館は、家庭用水槽よりもはるかに大きい場合があります。たとえば、ジョージア水族館には、 6,300,000 USガロン（24,000,000 L）の個別の水槽があります。[ 64 ]
ミニ水槽（150リットルまたは40ガロン未満）またはナノ水槽（75リットルまたは20ガロン未満）と呼ばれる非常に小さな水槽が新たなトレンドとなっている。これらは淡水でも海水でも構わないが、小さくても自己完結型の生態系を展示することを目的としている。[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]
一般的な趣味用水槽には、ろ過システム、人工照明システム、エアディフューザーとポンプ、そして水槽の生体に応じてヒーターまたはクーラーが含まれています。多くの水槽には、蒸発を減らし、魚が水槽から出るのを防ぐ（そして他のものが水槽に入るのを防ぐ）ために、照明を収めたフードが組み込まれています。[ 52 ]
生物ろ過と機械ろ過を組み合わせた水槽用ろ過システムは一般的です。これらはアンモニアを硝酸塩に変換するか（水生植物を犠牲にして窒素を除去します）、場合によってはリン酸塩を除去します。ろ過材には硝化を媒介する微生物が生息しています。ろ過システムは家庭用水槽の中で最も複雑な構成要素となることがあります。[ 68 ]
水槽用ヒーターは、発熱体とサーモスタットを組み合わせたもので、飼育者が周囲の空気よりも高いレベルで水温を調節できるようにする一方、クーラーやチラー（冷凍装置）は、冷水水槽など、周囲の室温が水槽の希望温度よりも高い場所であればどこでも使用できます。[ 52 ]使用される温度計には、ガラス製アルコール温度計、粘着式外部プラスチックストリップ温度計、電池式LCD温度計などがあります。[ 52 ]さらに、一部の飼育者は、エアストーンやウォーターポンプに取り付けられたエアポンプを使用して、水の循環を増やし、水面での適切なガス交換を供給しています。波を起こすための造波装置も作られています。[ 50 ]
水槽の物理的な特性は、水槽設計のもう一つの側面を形成します。サイズ、照明条件、浮草や根草の密度、流木の配置、洞窟や張り出し部の作成、底床の種類、その他の要因（部屋の中での水槽の配置を含む）はすべて、水槽内の生物の行動や生存に影響を与える可能性があります。
水槽は水槽台の上に置くことができます。水槽の重さのため、台は水平であるだけでなく丈夫でなければなりません。水平でない水槽は、歪んだり、水漏れしたり、ひび割れたりする可能性があります。[ 52 ]これらの台は、収納できるようにキャビネットが組み込まれていることが多く、部屋の装飾に合わせてさまざまなスタイルで入手できます。シンプルな金属製の水槽台も入手可能です。[ 52 ]ほとんどの水槽は、ひび割れの原因となる下地の表面や水槽自体の不規則性を緩衝するために、ポリスチレンの上に置く必要があります。 [ 52 ]ただし、一部の水槽には下部フレームがあるため、これは不要です。
水槽に関してもう一つ重要な考慮事項は、電気の使用です。水を温めておくには費用がかかります[ 69 ]。また、多くの水槽、特に水草のある水槽には照明も必要です。初心者のアクアリストは、水槽の電気設備にも細心の注意を払い、コンセントに水が入らないようにドリップループを使って電源接続を行うように注意する必要があります[ 70 ] 。
水槽内の水量が多いほど、魚の死亡や汚染といった、水槽の平衡状態を崩すような事象の影響が希釈されるため、水槽内の安定性が高まります。水槽が大きいほど、こうしたシステム的なショックの影響が希釈されるため、その影響を吸収しやすくなります。例えば、11リットル（3米ガロン、2英ガロン）の水槽で唯一の魚が死ぬと、水槽内のシステムに劇的な変化が生じますが、同じ魚が他の多くの魚がいる400リットル（110米ガロン、88英ガロン）の水槽で死んでも、変化はごくわずかです。こうした理由から、愛好家は手入れの手間が少ない大型水槽を好む傾向があります。
水槽内では、いくつかの栄養循環が重要です。溶存酸素は水面と空気の界面から水槽内に入り込みます。同様に、二酸化炭素は水槽から空気中に放出されます。リン酸循環は、しばしば見落とされがちですが、重要な栄養循環です。硫黄、鉄、微量栄養素も水槽内を循環し、餌として水槽内に入り、老廃物として水槽外に排出されます。窒素循環を適切に管理し、バランスの取れた餌を与え、生物負荷を適切に管理することで、これらの他の栄養循環もほぼ平衡状態に保つことができます。
魚の健康を維持するためには、水槽を定期的に維持管理する必要があります。毎日のメンテナンスには、魚にストレスや病気の兆候がないかを確認することが含まれます。[ 71 ]また、飼育者は水質が良好で、濁ったり泡立ったりしていないこと、そして水槽で飼育されている魚の種類に適した水温であることを確認する必要があります。
一般的な週ごとのメンテナンスには、砂利や水槽に底床がある場合はその他の底床材を掃除しながら、水の約 10 ～ 30% 以上を交換することが含まれます。ただし、ある程度自給自足の状態に保つことで、これを完全に回避できる人もいます。適切な器具で砂利を「掃除機のように」掃除して交換する水を取り除くのが良い習慣です。これにより、底床材に沈殿した食べ残しやその他の残留物を取り除くことができます。[ 72 ]多くの地域では、水道水には魚に有害な化学物質が含まれているため、魚が住むのに安全とは考えられていません。[ 73 ]これらの地域の水道水は、塩素やクロラミンを除去し、存在する重金属を中和する製品など、適切な水質調整剤で処理する必要があります。水槽と交換水の両方の水質をチェックして、魚種に適していることを確認する必要があります。
水の溶質含有量は、おそらく水の状態において最も重要な側面です。総溶解固形物やその他の成分は、基本的な水の化学組成、ひいては生物が環境とどのように相互作用するかに大きく影響します。塩分含有量、つまり塩分濃度は、水の状態を測る最も基本的な指標です。水槽には、湖や川の環境を模した淡水（塩分濃度500ppm未満）、河口など淡水と塩水の中間の環境を模した汽水（塩分濃度500～30,000ppm）、そして海洋環境を模した海水（塩分濃度30,000～40,000ppm ）があります。まれに、塩水生物を飼育するための専用水槽で、より高い塩分濃度が維持されることもあります。
海水は通常アルカリ性ですが、淡水のpH（アルカリ性または酸性度）はより変動します。硬度は溶存ミネラルの総量を測定するもので、硬水または軟水が好まれる場合があります。硬水は通常アルカリ性ですが、軟水は通常中性から酸性です。[ 74 ]溶存有機物含有量と溶存ガス含有量も重要な要素です。
家庭用水槽飼育者は通常、地域の水道網から供給される水道水を使って水槽を満たします。塩素処理された水道水が供給されている地域では、水道水をそのまま使用することはできません。以前は、水を1～2日放置するだけで塩素が揮発し、「水質調整」が可能でした。 [ 74 ]しかし、現在ではクロラミンがより頻繁に使用されており、水から容易には除去されません。塩素またはクロラミンを除去するように配合された水質調整剤があれば、水槽で使用できる水にするには十分です。汽水または海水水槽には、市販の塩やその他のミネラルの混合物を加える必要があります。
水槽に水を入れる前に、水のアルカリ度、硬度、または溶存有機物やガスの含有量を調整するアクアリストもいます。これは、炭酸水素ナトリウムなどの添加剤を使用してpHを上げることで実現できます。[ 74 ]水槽を使用する前に、脱イオン化または逆浸透によって水をろ過または浄化するアクアリストもいます。対照的に、大量の水を必要とする公共の水族館は、処理レベルを下げるために、自然の水源（川、湖、海など）の近くに設置されることがよくあります。一部の愛好家は、藻類スクラバーを使用して水を自然にろ過します。
水温は、熱帯水と冷水という、水槽の最も基本的な2つの分類を決定します。ほとんどの魚や植物種は限られた温度範囲しか耐えられません。平均温度が約25 ℃（77 °F）の熱帯水槽ははるかに一般的です。温帯または冷水水槽は、より涼しい環境に適した魚用です。温度範囲よりも温度の安定性の方が重要です。ほとんどの生物は急激な温度変化に慣れておらず、ショックを引き起こして病気につながる可能性があります。[ 74 ]水温は、サーモスタットとヒーター（またはクーラー）で調整できます。
水の動きは、自然の生態系を再現する上で重要な要素となります。水槽の飼育者は、水槽内の生物に応じて、静止した水から速い流れまで、様々な水流を好む場合があります。水の動きは、エアポンプやパワーヘッドによる曝気、そして内部水流の慎重な設計（例えば、濾過システムの流入・流出点の位置など）によって制御できます。
水槽飼育者にとって最も重要なのは、水槽の住人が生み出す廃棄物の管理です。魚、無脊椎動物、菌類、および一部の細菌は、アンモニア（水中ではアンモニウムイオンに変換される）の形で窒素廃棄物を排出し、その後、窒素循環を通過するか、ゼオライトを通して除去する必要があります。[ 75 ]アンモニアは、糞便やその他のデトリタスを含む植物や動物の物質の分解によっても生成されます。窒素廃棄物は、高濃度になると魚や他の水槽の住人にとって有毒になります。[ 74 ]野生では、魚の周りの大量の水がアンモニアやその他の廃棄物を希釈します。魚を水槽に入れると、水槽を循環させて廃棄物を除去しない限り、閉鎖された環境で廃棄物がすぐに有毒濃度に達する可能性があります。[ 74 ] [ 76 ]
バランスの取れた水槽には、他の水槽の住人の老廃物を代謝して窒素循環の一部を再現できる生物が含まれています。硝化細菌（ニトロソモナス属）と呼ばれる細菌は、窒素廃棄物を代謝します。硝化細菌は水中のアンモニアを捕捉し、それを代謝して亜硝酸塩を生成します。亜硝酸塩は高濃度では魚にとって有毒です。別の種類の細菌（ニトロスピラ属）は、亜硝酸塩を毒性の低い硝酸塩に変換します。（以前はニトロバクター細菌がこの役割を担っていると考えられていました。生物学的には理論的にはニトロスピラと同じニッチを占めることができますが、最近の研究では、確立された水槽ではニトロバクターは検出可能なレベルで存在せず、ニトロスピラは豊富に存在することがわかりました。）[ 77 ]しかし、窒素循環を「始動」させるためのキットとして販売されている市販製品には、依然としてニトロバクターが含まれていることがよくあります。
水生植物はアンモニアや硝酸塩を代謝することで窒素老廃物も除去します。植物が窒素化合物を代謝すると、水中に既に溶けているアンモニア駆動のプランクトンよりも分解速度の遅いバイオマスを構築するために窒素を利用し、水から窒素を除去します。一部の愛好家は、低酸素環境に生息するバクテリアを利用した「無酸素濾過」も行っています。[ 78 ]
水槽内の窒素循環は、完全な循環の一部にすぎません。窒素はシステム内に供給されなければならず（通常は水槽内の生物に与える餌を通して）、硝酸塩はプロセスの最後に水中に蓄積されるか、植物のバイオマスに結合します。水槽の飼育者は、硝酸塩濃度が上昇したら水を抜くか、硝酸塩から成長した植物を取り除く必要があります。
趣味で飼育している水槽では、廃棄物を適切に脱窒するのに十分なバクテリアが存在しないことがよくあります。この問題は、さまざまなろ過方法で解決されることが多いです。活性炭フィルターは窒素化合物やその他の毒素を吸収し、生物フィルターはバクテリアのコロニー形成を促進するように設計された媒体を提供します。活性炭やアンモニア吸収樹脂などの物質は、孔が詰まると機能しなくなるため、これらの部品は定期的に交換する必要があります。機械的な解決策としては、プロテインスキマーと呼ばれるものがあります。これらの装置は、高流量ポンプ、機械式攪拌（インペラ）、エアストーンを組み合わせて、システム内の水を循環させながら、魚やサンゴの廃棄物を除去します。これらのタンパク質は通常、高密度の泡を形成し、それがトラップに捕捉されます。トラップは、飼育者が定期的に清掃する必要があります。これらのシステムは、水槽内の溶存酸素濃度を高めることもできます。
新しい水槽は、有益なバクテリアが不足しているため、窒素サイクルに関連する問題が発生することがよくあります。[ 79 ]そのため、淡水システムと海水システムの両方で、魚やサンゴを入れる前に成熟させる必要があります。これには、「魚なしサイクル」、「サイレントサイクル」、「スローグロース」の 3 つの基本的なアプローチがあります。これは、初日から水槽に生体を入れたくて興奮している初心者の愛好家がよく犯す間違いです。水槽に生体を入れすぎると、アンモニアが過剰に蓄積され、「窒素焼け」が発生し、生体が死ぬ可能性があります。
魚を入れないサイクルでは、バクテリアの餌として、魚のいない水槽に少量のアンモニアが加えられます。この過程で、アンモニア、亜硝酸塩、硝酸塩のレベルが測定され、進行状況が監視されます。「サイレント」サイクルは基本的に、水槽に成長の早い水草を密集させ、窒素を消費させることで、必要なバクテリア群が発達する時間を与えるだけです。経験的な報告によると、水草は窒素性廃棄物を非常に効率的に消費できるため、より伝統的なサイクル方法で見られるアンモニアと亜硝酸塩のレベルの急上昇は大幅に減少するか、なくなります。「スローグロース」では、6～8週間かけて魚の数を徐々に増やし、魚の排泄物の増加に伴ってバクテリアのコロニーが成長して安定する時間を与えます。この方法は通常、アンモニアと亜硝酸塩の急上昇に耐えられる丈夫な魚の小さな初期個体群で行われます。これらの魚は、永久的に飼育される予定であるか、後で目的の魚と交換される予定です。
細菌の個体数が最も多いのはフィルター部分で、水流が速く、細菌の増殖に適した表面積も豊富であるため、効果的かつ効率的なろ過が不可欠です。フィルターを徹底的に洗浄すると、水槽内の生物学的バランスが著しく崩れることがあります。そのため、硝酸塩問題の原因となる有機物を除去しつつ細菌の個体数を維持するために、水槽の水を張ったバケツで機械式フィルターをすすぐことをお勧めします。また、フィルターメディアの半分だけを洗浄するか、2つのフィルターを使用し、片方ずつ洗浄するという方法も安全策として有効です。
生物負荷、またはバイオロードとは、水槽の生態系に生息する生物が与える負担の尺度です。生物負荷が高いと水槽の生態系はより複雑になり、その結果、平衡状態が崩れやすくなります。生物負荷に関するいくつかの基本的な制約は、水槽のサイズに依存します。水の表面積は酸素の摂取量を制限します。バクテリアの個体数は、コロニーを形成できる物理的な空間に依存します。物理的には、動き回るスペースを確保しながら水槽に収容できる植物や動物のサイズと数には限りがあります。生物学的には、生物負荷とは、水槽の容積に比例した生物分解の速度を指します。水槽に植物を追加すると、魚の排泄物を植物栄養素として吸収するのに大いに役立つ場合があります。水槽は魚で過負荷になることがありますが、植物が多すぎると害を及ぼす可能性は低いです。腐敗した植物の葉などの腐敗した植物物質は、速やかに除去しないと、これらの栄養素を水槽に戻す可能性があります。バイオロードは、水槽の生物ろ過システムによって処理されます。
制限要因としては、酸素供給量とろ過処理能力が挙げられます。アクアリストは、水槽で飼育できる魚の数を推定するための経験則を持っています。以下の例は小型の淡水魚の場合です。大型の淡水魚やほとんどの海水魚は、はるかに多くの飼育数を必要とします。
経験豊富なアクアリストは、成長速度、活動レベル、社会行動、濾過能力、植物の総バイオマスなど、他の重要な問題を考慮していないため、これらのルールを厳密に適用することに警告しています。[ 82 ]単に長さではなく、1ガロンの水に対する魚の全体的な質量とサイズを適用する方が良いでしょう。これは、異なるサイズの魚はかなり異なる量の排泄物を生成するためです。最大容量を確立するには、試行錯誤のアプローチに従って、魚をゆっくりと追加し、時間の経過とともに水質を監視することがよく行われます。
一つの変数は魚種間の違いである。小型の魚は大型の魚よりも体重1グラムあたりの酸素消費量が多い。ラビリンスフィッシュは大気中の酸素を呼吸できるため、それほど広い表面積を必要としない（ただし、これらの魚の中には縄張り意識が強く、混雑を好まないものもいる）。バルブ類も同サイズのテトラ類より広い表面積を必要とする。[ 74 ]
水面での酸素交換は重要な制約であり、そのため水槽の表面積が重要になります。一部の飼育者は、同じ表面積であれば、深い水槽は浅い水槽よりも多くの魚を収容できるわけではないと主張しています。収容能力は、曝気などの水面運動と水循環によって向上させることができ、これにより酸素交換だけでなく、排泄物の分解速度も向上します。[ 74 ]
廃棄物の密度も変数の一つです。溶液中での分解は酸素を消費します。酸素は水温が高いほど溶けにくくなります。これは諸刃の剣で、水温が高いと魚の活動が活発になり、酸素の消費量が増えるからです。[ 74 ]
生物負荷や水質に関する考慮事項に加えて、アクアリストは魚同士の相性も考慮します。例えば、肉食性の魚は通常、小型で温和な魚とは一緒に飼育されませんし、縄張り意識の強い魚は群れで生活する魚とは相性が悪い場合が多いです。さらに、魚は体の大きさに合った水槽を与えられた方が健康に過ごせる傾向があります。つまり、大型の魚には大型の水槽が必要で、小型の魚は小型の水槽でも十分に飼育できます。最後に、水槽は過密状態になることがあります。言い換えれば、ろ過能力、酸素負荷、水質に関しては水槽が適切であっても、魚が窮屈で不快な状態になることがあるのです。
水草水槽では、光の照射時間と光質、水草の量、 CO2濃度、栄養素のバランスを保つことも重要です。水槽内の光照射は、栄養素濃度にも影響を与える可能性があります。一定の光量に対して、水草の数が不足していたり、水草の成長を支えるのに十分なCO2が不足していたりすると、水槽内のすべての栄養素が消費されてしまい、結果として藻類が繁殖します。この藻類を掃除するために水槽に導入できる魚や無脊椎動物もいますが、理想的な解決策は、上記の要素間の最適なバランスを見つけることです。CO2を補給することもできますが[ 83 ] 、 CO2が多すぎると魚に害を及ぼす可能性があるため、その量を慎重に調整する必要があります。
古代の屋外池やガラス瓶から、現代の水族館は多種多様な専門システムへと進化を遂げてきました。個々の水族館のサイズは、小さな魚一匹を飼育できる程度の小さなボウルから、海洋生態系全体を再現できる巨大な公共水族館まで、実に様々です。
水槽を分類する方法の1つは塩分濃度によるものです。淡水水槽はコストが低いため最も人気があります。[ 84 ]海水水槽の設置と維持には、より高価で複雑な機器が必要です。海水水槽には、魚の種類に加えて、さまざまな無脊椎動物がよく見られます。 [ 68 ] [ 84 ]汽水水槽は、海水魚と淡水魚の飼育の両方の要素を組み合わせています。[ 84 ]汽水水槽で飼育される魚は、一般的にマングローブの湿地や河口など、さまざまな塩分濃度の生息地から来ています。これらのタイプには、サンゴを飼育する通常より小型の海水水槽であるリーフ水槽などのサブタイプが存在します。[ 84 ]
もう一つの分類は温度範囲によるものです。熱帯魚は色彩が鮮やかな傾向があるため、多くのアクアリストは熱帯魚水槽を選びます。 [ 84 ]しかし、世界中の温帯地域の魚を含む冷水魚水槽も人気があります。[ 84 ]
水槽は、飼育する魚種によって分類できます。コミュニティ水槽では、攻撃性のない複数の魚種が平和に暮らしています。これらの水槽では、魚、無脊椎動物、水草は必ずしも同じ地域原産ではありませんが、似たような水質条件や互いの相性に耐性があります。一方、攻撃性水槽では、他の魚に対して攻撃的な種、あるいは攻撃に強い種が少数飼育されています。海水魚水槽やシクリッドを飼育する水槽を管理するアクアリストのほとんどは、魚種を選ぶ際に攻撃性を考慮する必要があります。特大水槽は通常、1種類の魚種のみを飼育し、水草（時にはその魚種の自然環境に生息する水草）や自然の生態系を模した装飾品を配置します。このタイプの水槽は、他の魚と共存できない魚、例えばデンキウナギなどに適しています。この種の水槽の中には、繁殖のために成魚を飼育するだけのものもあります。
生物群集水槽は、生物種の選択に基づいたもう一つのタイプです。この水槽では、飼育者が特定の自然生態系を再現しようと試み、その生態系に生息する魚類、無脊椎動物、水草、装飾品、水質条件などを組み合わせます。公共の水族館では、この手法がよく用いられています。生物群集水槽は、野生の環境を観察する体験を再現します。通常、水槽内の生物にとって、可能な限り健康的な人工環境として機能します。
ほとんどの公共水族館施設には、家庭用水槽には大きすぎる水槽だけでなく、小型水槽も多数設置されています。最大の水槽には数百万ガロンの水が入り、サメやシロイルカなど、家庭用水槽では適切に飼育できない大型種を収容できます。ドルフィナリアはイルカ専用です。カワウソやペンギンなどの水生動物や半水生動物も公共水族館で飼育されている場合があります。公共水族館は、海洋哺乳類公園や海洋公園などの大規模施設に含まれている場合もあります。これらは世界中で非常に人気があり、特に中東で新たに台頭しています。
バーチャルアクアリウムは、3Dグラフィックスを使用してパーソナルコンピュータ上で水族館を再現するコンピュータプログラムです。泳ぐ魚はリアルタイムでレンダリングされますが、水槽の背景は通常静止しています。水槽の底にある物体は単純な平面にマッピングされ、魚がそれらの前と後ろの両方を泳いでいるように見えることがありますが、そのような物体の一般的な形状の比較的単純な3Dマップを使用して、水面の光と波紋がリアルな影を落とすことができます。[ 85 ]泡や水の音はバーチャルアクアリウムによく見られ、スクリーンセーバーとしてよく使用されます。
魚の種類ごとに数を選択できる場合が多く、ヒトデ、クラゲ、タツノオトシゴ、さらにはウミガメなどの他の動物も含まれることがよくあります。仮想水族館ソフトウェアを制作しているほとんどの企業は、インターネットダウンロードを通じて他の種類の魚も販売しています。一部のソフトウェアでは、宝箱や気泡で開閉する巨大な二枚貝、ゆらゆらと揺れるダイバーなど、水槽にある他のオブジェクトを追加したり、配置を変えたりすることもできます。また、ユーザーがガラス面をタップしたり、上部に餌を入れたりすると、魚が反応する機能も通常備わっています。さらに、魚やその他のオブジェクトを編集して新しい種類を作成できる機能を持つものもあります。
アクアリウム。