水族箱

水族箱又稱為水族缸或水族槽，俗稱魚缸，是為了觀賞而專門用來飼養水生動植物的生態箱，通常至少有一面為透明的玻璃或高強度的塑膠。水族箱內飼養的通常為觀賞魚，但亦可是無脊椎動物、兩棲動物、爬行動物和水生植物。水族館的大型水族箱還可以飼養各種體型較大的遠洋魚和海洋哺乳動物。人們很早就懂得飼養水族生物，但直到1850年代，玻璃所製成的水族箱成為當時的一個新玩意，人類水族從由上到下的變成側面的立體欣賞場景。隨著發展出更複雜的水族系統如照明、過濾系統，魚變得更加健康，且因為穩定飼育的長壽，逐漸變成一種家庭寵物的產業模式。私家的水族飼養是世界各地都盛行的嗜好之一，全球約有6千萬名愛好者，並持續成長和專業化。水族箱的種類有很多變化，由簡單的只飼養一條魚的小水族箱，到複雜得需要配備精密支援系統的生態模擬大型水缸。海洋生物館裡的水族箱可以非常巨大，以阿拉斯加水族館為例，水族箱容量逹5,400立方米，飼養著約580個水生生物品種。水族箱一般分為淡水或鹹水、熱帶或低溫並有著與之相配的裝置。這些是決定飼養哪類生物的條件。水族生物多數是於野外捕捉，但也有部分是可作人工繁殖，以供應水族貿易。雖然一般人認知中的水族飼養，花費不多、時間與責任也較輕，但少為人知的是水族對專業的要求也可以達至極高水平，相對飼養貓狗的學問更為深入，一些愛好者、專家會盡力維持水族箱內的生態，並模擬所飼養生物的天然居住環境，這仰賴大量的知識的攝取、精進。水族箱的水質控制，包括了管理營養的流出及流入，更需要注意的是廢物管理。水族箱內的氮迴圈是指氮元素從食物中流入箱內，生物進食後將其轉化成有毒的氮廢物，再由箱內的益菌轉化成毒性較低的氮化合物。要維持一個良好的水族環境，還需要恰當的物種選擇、生物負荷管理及良好的環境設計，牽一髮而動全身。除此之外，美觀與否也是觀賞性水族的一大要點之一。歷史及發展.古時的水族箱.於人工環境飼養魚類已有很久歷史，古時的蘇美爾人將野外捕捉的魚飼養於池塘內供日後食用；於中國，以鯉魚配種出錦鯉及金魚相信始於超過2,000年前；於古埃及的圖畫中可見廟宇的長方型池塘飼養著俄克喜林庫斯一種神聖的魚。中國宋朝時，金魚被飼養於陶瓶裡作觀賞用途。其他文化的歷史裡，亦有養魚作為實際或裝飾用途。玻璃水族箱.將魚飼養於室內透明的缸內作觀賞用途這個概念，是近代衍生出來的。但難以準確定出其出現的時間。1665年，日記作者佩皮斯將發現於荷蘭一個花園河道裡的水螅飼養在圓柱型的玻璃瓶內作研究。換而言之，將魚飼養於玻璃容器這個概念的出現，不遲於這段時期。普及.於1851年在英國舉行的萬國工業博覽會展示了一個裝飾華麗、以鑄鐵作框架的玻璃水族箱，水族飼養亦隨之首先於英國成為大眾的嗜好。有框架的水族箱設計，是演變自華德箱。現代水族喜好者或許會感奇怪的是，19世紀的水族箱底部為金屬，可用火加熱箱內的水。德國與英國在這個嗜好上競爭，踏入20世紀，漢堡市成為歐洲入口新奇水族品種的港口。第一次世界大戰後幾乎所有家居都已經有電力供應，水族箱亦因此更廣泛地受歡迎。電力的改善使水族科技得以發展，使人工照明、通風、過濾、水溫加熱都成為可能。空中運輸的出現使更多遠方的外地品種能夠入口，亦使水族飼養更受歡迎。現時，估計全球有大約6千萬水族喜好者。水族嗜好最強列的地區依次序為歐洲、亞洲及北美洲。在美國，許多人同時打理2個或以上的水族箱。功能及設計.相比室外池塘及古時玻璃瓶，現代的水族箱發現很多專門的系統。水族箱的體積可小至只飼養一條魚的小魚缸，至到模擬整個海洋生態的大型公眾水族箱。一個成功的水族箱，其內的水族生物應可長期存活，並盡量仿照該物種在野外的天然棲息環境。淡水水族箱最為受歡迎，原因是打理容易而且較為便宜，生物亦可大量人工繁殖。但水族熱愛者亦成功地仿照海洋環境造出鹹水水族箱，但是相對麻煩且而昂貴，需要大量自動化裝置調控水體，並仰賴野採個體的貿易輸入。水族箱的設計亦需考慮其他方面因素：體積、照明情況與時間、漂浮海洋藻類或河川根生植物的密度、活石或沉木放置、洞穴或懸垂物設定、底砂或底土、生物種類選擇、過濾器抽水口及出水口的位置及方向、水流強度以及其他因素。這些因素都可以影響水族生物的行為及存活。造型與材質.一般常見的水族箱，通常為多片玻璃或壓克力之類的透明材質，以矽膠黏合而成，依照造型的不同，可分為方缸、圓缸、一體成型缸、海灣缸等等。水族箱的造型設計各有利弊，沒有一定的標準，一般而言飼養者均按照個人喜好加以選擇。方缸是一般最常見的造型，由五片玻璃或壓克力黏合，四周圍都是直角。圓缸則通常為玻璃材質，做成圓球狀，上方有開口，由於造型不適合加掛過濾裝置，一般僅用來飼養鬥魚或是孔雀魚等對溶氧、水質要求不高的魚類。一體成型缸在三面使用同一片玻璃彎折而成，在折角處較為美觀，但是靠近角落時水中物體會有失真情形。海灣缸的正面玻璃整個做成圓弧狀，對水中景物有放大效果，但也有一定程度的失真問題。常見的水族箱材質有普通玻璃、強化玻璃、壓克力等等。大部分水族箱都以普通玻璃為材質，亦有以強化玻璃製造，但價格較高。壓克力材質能夠耐極大的水壓，而且透光性極好，一般用於大型水族箱或是海洋生物館中的觀景窗使用，但因為硬度不足，維護保養、打磨也是很昂貴的花費。配備.普遍的家居淡水缸配備一個過濾系統、照明系統、氣泵。此外，許多海水缸會使用潛水泵促進缸內水流迴圈，另外還有冷水機及加溫器來模擬大洋或湖泊水體的穩定溫度。過濾系統.混合物理及生物過濾的系統現時非常普遍，可清除溶於水中的含氮廢物、磷酸鹽及其他微粒物質，避免這些物質積累對生物造成危害。過濾系統是家居水族中最複雜的機械元件，而且有不同的設計。大部分系統是利用馬達將箱內小部分的水抽到外部水道進行過濾，經過濾的水會返回箱內。蛋白質去除器則是隻適用於海水缸的過濾裝置，用以去除水中的蛋白質及其他含氮廢物。過濾系統根據過濾方式可分為:一般而言，沒有絕對的物理過濾系統，微生物會存在於水族箱及過濾器中。過濾系統一般多採先進行物理過濾，再進行生物過濾的方式來過濾水中有害物質。由於物理濾材會吸附有害物質，因此必須定時換洗，例如能將廢物移除的沸石或活性碳等等;至於生物濾材則建議不需更換，就算要清洗時也只需要用水族箱內的水輕沖即可，否則將會傷害生物濾材上的微生物。過濾系統根據過濾裝置的設定地點來分類，大致上可分為下列幾種:一般建議過濾系統的效能，大約每小時要能夠讓水族箱內的水迴圈2到6次為佳。例如一個水容量30公升的水族箱，則至少必須選擇每小時60公升，或至多每小時360公升過濾效能的過濾裝置。過濾裝置的迴圈效能通常會以 L/H (公升/每小時)單位來標示，部分過濾裝置會以加侖為標示單位。過濾效能並非越高就越好，太強的過濾效能可能會造成水流擾動過大，部分水中生物可能因此太過疲憊甚至死亡。在設定水族箱前，選擇合適的過濾系統是相當重要的。氣泵.氣泵是用來為水提供適量氧氣。本來被普遍使用的氣泵現時已較為少用，因新式的過濾系統已能夠提供足夠的水面流動，以進行氣體轉換，反而很多人使用二氧化碳鋼瓶來為水草打氣。但在某些意外狀況，如二氧化碳使用不當而造成水中溶氧量降低時，關閉二氧化碳裝置，並使用氣泵能夠迅速將水中氧氣密度提高，減少水族箱內的生物傷亡。海水可以用蛋白質除沫器來代替。加溫器.水族箱的加溫器是一個恆溫器，當箱外溫度低於適當溫度時調高水溫，最主要的加溫器是加熱棒。相反，冷水機可使用於溫帶水族箱內，或當箱外溫度高於適當溫度時調低水溫，然而冷水機往往價格昂貴。此外，亦可利用散熱風扇吹拂水面，加速水分蒸發以降低溫度，惟此法需時常補充水量以維持水位，特別是鹽度變化不可太大的海水缸。根據魚缸所處的地區，大小，飼養物種型別的不同，加溫器和冷水機的取捨可靈活調整，例如，在中國南部沿海地區飼養寬鰭鱲這種偏向於冷水生活的魚類時冬天則可以不需要加熱器，但夏天最好配備冷水機防止因溫度過高所導致的魚只暴斃。光照.光照同樣是水族箱的成敗關鍵，儘管一般人想像中飼養的魚不需要光照，但其實一個水族箱對光照的需求是隨水族箱種類而變化的，部分玩家會挑戰的水草缸與珊瑚缸對光線的要求相當高，許多甚至需要昂貴的專用燈具與配置，很多都有設有複雜的自動定時功能，更可以模擬各種天候的光照與日、月相的季節性變化，光線的質量也是要點，許多燈具可以組合出不同波長的光值，但飼養純魚缸除非是血鸚鵡魚等對光照需求較高的魚種以外，大部分都只需要合理的光照就足夠了，比如飼養燈眼魚這類深海魚類每天給予的光照時間可以少一點。其他.淡水水草水族箱需要定期投入二氧化碳、液態肥料等消耗品，海水則更為複雜且頻繁，因而需要使用鈣反應器與滴定機等等裝置來維持即時的供應。以上各項所需裝置以及設計考量，都是為了要維持適合生物生存的水質及條件。水族箱分類.水族箱是根據幾個變數去分類哪些物種適合飼養。水質是最重要的分類準則，因大部分的水中生物只適合生長於有限度的水質條件。水族箱的體積亦限制了飼主可模擬的生態系統、物種選擇及生物負荷能力。水質條件.水中的溶質可算是最重要的水質條件，可大幅影響水的化學性質，因而影響生物與環境的互動關係。鹽度是最基本的水質條件分類：淡水可模擬淡海水交界的環境，如河口。除了鹽分之外，還有其他成分可影響水質，而且同樣是模擬天然環境的重要條件。水中的氫離子濃度是用以量度酸鹼程度。海水通常為鹼性，但淡水的pH值則較為多變；水的硬度是量度水中礦物質的含量，硬水或軟水需視乎情況而選擇。溶解有機物含量及溶解氣體含量亦是重要的因素。於家居飼養水族的人士，一般都以經處理的自來水飼養水族。淡水缸中，需要加入水質穩定劑或是曝氣以去除水中的氯及氯胺，以滿足大量用水的需求，使用前亦無經過太多的處理程式。水溫及水流.水溫及水流對於水族箱的成敗亦同樣重要。水族箱亦可就水溫分為兩種：熱帶及溫帶水族箱。大部分魚類及植物只能生存於有限的水溫範圍。熱帶或溫帶水族箱較為常見，平均溫度為攝氏25度，而熱帶魚是最受歡迎的水族生物。溫帶水族箱的水溫較熱帶水族箱為低，有一部分的魚類較為適合棲息於較冷的環境。水的流動對於模擬天然生態系統亦為重要。水族人士會根據水族生物的需要，選擇靜止或有水流的水族箱。例如鹹水珊瑚缸就必須要有馬達來提供強勁的水流，模擬海浪的動作，而淡水魚缸一般可以不配備。水溫可用加熱器。主題.有些水族箱是根據特殊的主題所設計的，例如近年來非常流行的水草缸，便以姿態美麗、種類繁多的水草作為佈景的主題；軟體缸則是以珊瑚、海葵、軟體動物等等的無脊椎動物為主題；龍魚缸、 展鬥缸、孔雀缸、娃娃缸、海水純魚缸等等，則是以特定的物種為主題；而生態缸則是以重現野外生態為主題，如中國原生缸，東南亞原生缸，馬湖慈鯛缸等。體積.水族箱的體積可小至只飼養一條魚的小魚缸——簡單的玻璃碗形魚缸，容量少於1公升，除了可飼養直接呼吸空氣的迷鰓魚外，如暹羅鬥魚或蓋斑鬥魚，一般都不適合大部分的魚類；2005年底，義大利羅馬市政府以不人道為理由，禁止使用此類魚缸飼養魚類——至到大型的公眾水族箱，大得足以飼養鯊魚或容納整個海草森林生態系統。一般而言，較大型的水族系統可應付較急速的溫度及酸鹼度波動，以提供較高的穩定性。一般認為，要配備過濾及其他基本裝置的最小體積要求為11公升；而一些實際限制，如水的重量等，使家居水族箱最大的體積只可約為1立米方。但一些水族人士專門製造數立方米的水族箱，但需要很大的努力及高昂的費用。飼養大型物種或模擬大型環璄的公眾水族箱，其體積可遠遠大過家居的水族箱。-{喬治亞}-水族館，該觀察窗長22.5米、高8.2米、厚60釐米，而此水族館更為現時全球第二大的水族館。公眾水族箱的體積，通常是受制於成本的考慮。物種選擇.選擇物種的原則眾說紛紜，在不考慮風水和飼養主題的情況下，較為普遍的做法是根據物種的侵略性來選擇。一個水族箱可同時容納幾種能夠共處的非侵略性物種，但具侵略性的，只能與互相制衡或可以與其共生的物種共處。一個水族箱內的物種，可能並非源自同一個地區，但所要求的水質條件相若。水族箱內除了有魚外，還可放入一些無脊椎動物。淡水箱的物種選擇.有一些水族箱只飼養單一種品種的魚，無需放置底物，或只加入植物。這類水族箱通常是用以飼養鱂魚等，作為繁殖之用。生態型的水族箱模擬大自然特定的生態系統，將不同種類的魚、無脊椎動物、植物養在一起，並調節水質，設計修飾成天然環境。生態型的水族箱是最複雜的水族箱，知名的公眾水族箱都是以生態型水族箱作展覽。鹹水箱的物種選擇.除了上述的水族箱種類外，還有飼養珊瑚礁的鹹水水族箱，這類水族箱模擬熱帶海洋溫水帶的複雜珊瑚生態系統，珊瑚水族箱重點是無脊椎動物的多樣性，只會有限度飼養細小的魚類。飼養海葵、珊瑚、活礁、軟體動物、甲殼動物的技術於1980年代開始發展。珊瑚水族箱被視為最難以打理的水族箱，需要很多專業知識及特製的裝置。水族生物早期的水族魚類及植物是於野外採捕並運送到歐洲及美國的港口。20世紀初，很多色彩艷麗的熱帶魚都捕捉及出口自馬瑙斯、巴西、曼谷、泰國、雅加達、印度尼西亞、荷屬安的列斯、加爾各答、印度等熱帶港口。現時世界各地都有供應水族生物貿易的採捕活動，很多貧窮的村落甚至以採捕水族生物為主要的收入對於一些現時未能人工繁殖的物種，野外採捕是主要的供應而且亦可引入新的品種。野外採捕生物有幾個缺點：(1)遠徵採捕的成本高昂，而且並非一定成功；(2)長途運送對魚造成嚴重的傷害；(3)死亡率非常高；(4)受驚及緊張使魚變得虛弱，抵埗時可能已經生病；(5)在捕捉過程或會使魚受傷，尤其是當使用氰化物捕捉珊瑚魚時。近年，野外採捕活對環境造成的破壞已引起全球水族人士的注意。使用毒藥採捕會毒死珊瑚及其他非目標物種；捉走了一些當地稀有的品種；一些物種是生境系統的關鍵，大量採捕會破壞該生態系統。此外，環境學家已憂慮到破壞性捕魚法對環境的危害，水族人士協商發起運動，以人工繁殖計劃及野外採捕認證計劃降低水族貿易對野外採捕的依賴。1997年一份調查美國飼養水族人士的問卷中，有三分之二受訪者選擇人工育養，而非野外採摘的珊瑚，另外超過80%受訪者認為貿易應該只准許人工繁殖及可持續性採捕活動。1893年，法國首先成功人工繁殖出暹羅鬥魚，人工繁殖的技術亦開始緩步發展。供應水族貿易的人工繁殖現時集中於香港、新加坡、曼谷、美國佛羅里達州南部，而較小規模的人工繁殖則在斯里蘭卡及夏威夷。水族貿易的人工繁殖計劃於1990年代中緊急地開始發展。淡水品種的人工繁殖技術相對地較鹹水的為成熟。水產養殖是指以人工控制的環境養殖水生生物，支援水產養殖業的人士認為，以養殖魚供應水族貿易對環境及社會都有好處。水產養殖可減低對野外的破壞，替代野外採捕，供應市場的需求，而養殖水產亦可放返野外以補充物種的野外存活數量，但這個做法亦對環境造成一定的風險。水族生物貿易是入侵物種的根源，因為不負責任的水族飼主將一些外地生物品種棄置到河流或溪澗，世界各地都有不少受外地品種入侵的地方，對當地的本地物種及生態系統構成危害。水族飼料.水族飼料種類繁多，大致可分為3種：人工合成飼料、急凍／乾製飼養及活餌，視乎物種的需要選擇。人工飼料多是根本特定物種的營養需要，混合植物及動物物質，並加入維生素、礦物質等養料調配而成。有些飼料會加入人工顯色劑／揚色劑，強調餵食後會使魚的體色更為明顯，但這些顯色劑對魚本身可能無益，甚至有害，故應細心選擇較少化學成分，而且不會在餵食時汙染水質的飼料。人工飼料的形狀多為顆粒狀，而薄片狀飼料亦十分普遍。人工飼料多為浮水性，使魚池邊的飼主可看見魚兒在水面覓食時的情況。活餌即是活生生的飼料，例如紅蟲、血蟲、豐年蝦、蚯蚓、水蚤等，對於一些較大型的物種，或需餵食小魚或小蝦。這些飼料對於飼養一些不食用／不習慣食用人工飼養的動物尤其重要。活餌難以作長時間儲存，未進食的活餌需要另外飼養著，或保持冷藏。市場上有一些急凍及乾製成方塊狀的活餌，在處理上較新鮮活餌方便。生態.一個最理想的水族生態是能夠將天然的生態平衡於一個封閉的環境中重現，但實際上是沒有可能於水族箱維持一個完美的平衡。舉例，如一個平衡的捕食關係即使於最大的水族箱中亦不可能維持。飼主一般都需要人工地維持水族箱內的生態平衡。大量的水可以使生態更容易達至近乎平衡。假若出現任何使系統偏離平衡點的事故，更多的水就有更強吸收系統震盪的能力，從而淡化該事故對系統的影響。簡單舉例，一個11公升容量的水族箱內，唯一的一條魚死了，對整個系統會造成重大影響；一個400公升的水族箱，在大量的魚當中死了一條，對整個系統的影響則相對輕微。故此，水族人士喜歡儘量設定較大的水族箱，這樣可提供一個更穩定的系統，無需密切注意維持箱內的生態平衡。氮元素迴圈.水族人士最關注的是如何管理水族生物排出的生物廢料。魚、無脊椎動物、真菌及細菌會排出氮廢物氨，而動物及植物物質，包括糞便，在分解過程中同樣會釋出氨。當這些氮廢物積累到一個高的濃度水平就會使生物中毒，故此務必透過氮迴圈將這些物質控制於一個低濃度範圍。一個平衡良好的水族箱應該含有可將廢物轉化的生物。氮廢物是由硝化細菌在水族箱中，硝化菌往往附著在濾材以及底砂上，形成數種菌類共生的菌膜。除了物理過濾使用的白棉及羊毛絨之外，亦有專門用以培養硝化菌的生化棉、陶瓷環等等生化濾材，或提供較佳的水流，或提供較大的附著環境，以培養硝化菌。除了細菌外，水生植物亦能夠透過轉化氨及硝酸鹽，去除水中的氮廢物。植物會將水中的氮化物吸收並轉化為身體一部分。但時，這個轉化只是暫時性的，當枯萎的葉脫落，分解過程中又會將氮廢物釋放出來，硝酸鹽始終存在於水中，必須透過換水將硝酸鹽的濃度稀釋。雖然水族人士稱這個為氮迴圈，但實際上這只是整個氮迴圈的一節：系統中的氮是由外面加進去的。但無論如何，硝酸鹽到最後始終存在，或是被封鎖於植物之內。故此，飼主需要定期更換箱內高濃度硝酸鹽的水，或除去枯萎的植物。養水.新設立的水族箱，硝化系統往往還未健全，因而水族界中經常會聽到「養魚先養水」這句話。所謂「養水」是指先培育出一定數量的硝化細菌，才逐步將魚放入缸內。養水的時間長短視比重而定，水的比重越高，硝化菌繁殖的速度就越慢。淡水缸通常為三天到一個禮拜，而海水缸往往需時一個月以上。養水有幾種不同的方法，水族飼養者可不新增任何菌種便開始養水，一般來說以後者培養的速度最快，然而不可忽略的是，無論以何種方式養水，均需要一段時間方能培養出基礎的硝化系統，且剛培養出來的硝化系統功能尚不足以支撐大量的生物，必須每隔一段時間才增加新的生物，給硝化菌繁殖的時間，以免含氮廢物超出硝化系統的處理能力，使缸中生物中毒。有兩種「養水」方法於近年愈來愈流行，這就是「無魚養水」或靠種植水生植物去養水。「無魚養水」，顧名思義在過程中沒有魚的存在，僅加入死體、魚便、飼料等作為氮的有時甚至會在水族箱中加入少量的氨以培育細菌。過程中，氨、亞硝酸鹽及硝酸鹽的含量需不時作監測。待硝化系統有一定基礎之後全缸換水2/3以上，才將生物放入。另一個方法是密集地種植生長速度較快的植物，如浮萍，依靠這些植物去消耗水中的氮化物。據一些專門種植水草的水族人士的報稱，植物消耗氮化物的能力遠比傳統的除氮方法更有效率，水中的氮化物含量減少至不能偵測到的水平。一個水族箱如果沒有適當地「養水」，水中的有毒廢物就會快速地積累至一個高濃度，殺死水族箱內的生物。其他營養迴圈.氮並不是水族箱內唯一迴圈的養料。溶解的氧氣由水面或氣泵進入系統內，二氧化碳亦離開系統進入空氣。磷酸鹽迴圈亦是一個重要，但經常被忽略的營養迴圈。硫、鐵及其他微養料亦會隨食物進入，以廢物方式排出，並於系統內迴圈。洽當地掌握氮迴圈，適量地給予均衡的食物，並且注意生物負荷，通常已經足夠維持其他營養迴圈的平衡。生物負荷.生物負荷是指水族箱內的生物對該生態系統所造成的負荷。愈重的生物負荷代表愈複雜的水族生態，亦代表愈難維持生態平衡。此外，水族箱的體積會限制了水族箱所能承受的生物負荷。暴露於空氣的水面面積限制了水族箱吸收溶解氧氣的能力。硝化細菌的硝化能力受制於牠們所能佔據的空間。而實際上，水族箱的體積亦限制了可飼養的魚及植物數量。為免系統的生物負荷過重，水族人士有幾個基本法則。最為流行的法則是「每1吋的魚需要1美製加侖的水」，意思是所有魚的長度總和不得超過水族箱的美製加侖數、水箱的尺寸及過濾系統的能力。最安全決定生物負荷極限的方法是與有經驗的水族人士討論。生物負荷的極限及最理想的生物負荷，在實際及理論層面上都是難以計算的。因計算需考慮到廢物產出速率、硝化反應效率、於水面的空氣轉換速率、以及其他難以測量的變數。故此，水族人士一般都會參考基本法則，並不斷嘗試，直接達到一個適當的生物負荷水平。