結果 Oh! Life

懲りずに書いてみたりする結果オーライな日記



20152月19

論考1:サンゴと褐虫藻の問題提起

この記事を含むタグの全記事リスト: 海洋雑学

クリティカルシンキング(批判的思考/論理的思考)と題してシリーズでお送りします。
第一回目は序章としてサンゴと褐虫藻の問題提起です。
アクアに関わらない世間の方にも広く知って欲しい内容です。なるべく拡散希望です。。。

  1. 論考1:サンゴと褐虫藻の問題提起 - 2015/2/19
  2. 論考2:サンゴのアミノ酸取り込みの意味
  3. 論考3:サンゴのアミノ酸生合成
  4. 論考4:サンゴの蛍光タンパクとアミノ酸

サンゴのイジメ、ダメ。ゼッタイ。

昨年11月に開催された第17回サンゴ礁学会に参加してからと言うもの、サンゴ飼育に対する姿勢や考え方がより固まったと言うか、とにかく強い確信と使命感に駆り立てられるようになった今日この頃です。それほどこのイベントには大きな影響を受けました。
そしてそれは記事を書く姿勢にも大きく関わり、僕に限らず、ネット上で公開する情報には確かな検証データに基づく論理的な考察が如何に重要かを、今まで以上に意識するようになりました。迂闊な情報や根拠のない理論、ましてや感情論などで決して無責任にアクア業界の発展を妨げないよう、自分の能力の範囲で責任感を持って丁寧に慎重に努めていきたいと、烏滸がましいながらも決意も新たに気を引き締めているところです。

まず、今回のサンゴ礁学会で一番強く感じたことは、

サンゴの研究=褐虫藻の研究である

と思えるほどに、褐虫藻の研究が盛んだったと言うことです。数えてみたら、口頭発表とポスター発表のうち直接的なサンゴの研究が約50あり、そのうち20以上の研究に褐虫藻や白化が関わっていました。また、次世代シークエンサーによるDNA解析が取り入れられた研究も多く見られ、大変興味深く時代を感じました。

  • サンゴが如何に褐虫藻に依存した生き物であるか
  • サンゴが褐虫藻から何を得ているか
  • なぜ白化は起こるのか
  • なぜ白化すると斃死に繋がるのか

このように知れば知るほど、サンゴと褐虫藻は決して切り離せない密接な関係であることを思い知ることになります。一見当たり前のようで、しかし近年のマリンアクアリウムに於いてそれが当たり前ではなくなってしまっている現状に、強い違和感を覚えました。

元々僕は、以前から度々こぼしているように、人為的に褐虫藻を抜いてパステルを目指すZEOvitのようなシステムがあまり好きではありませんでした。特に明確な理由があった訳ではありませんが、なんとなく好みと言うか、ただ漠然とそう感じていたのかも知れません。あるいは、僕の色彩感覚的にそれを成功と呼べる水槽になかなかお目にかかれなかったことも要因の一つかも知れません。
でも、ヨッシー氏のZEOvit水槽は綺麗だったなぁ。。。畳まれたのは本当に残念でした。

ZEOvit ヨッシー水槽 1

ZEOでも褐虫藻量と波長次第で蛍光タンパクはギラギラできるんですよ♪

ZEOvit ヨッシー水槽 2

でも、そもそもZEOvitって難しいですよね。。。
今回、サンゴと褐虫藻の密接な関係を再認識して、余計にそう思いました。
また、サンゴ礁学会で研究員の方々と雑談した際に、褐虫藻の話の流れで人工白化の話をしてみたら、皆さん顔をしかめておられました(汗)

念のため、マリンアクアリストではない方のために、簡単な解説をどうぞ。

ZEOvitシステムによるサンゴ飼育の仕組み
ゼオライトや時には薬品を用い、サンゴから強制的に褐虫藻(共生藻)を排出させることで、サンゴから褐色が抜け、全体的に明るいパステル調の色彩が得られると言う飼育理論。しかし、サンゴは栄養のほとんどを褐虫藻の光合成産物に依存しているため、その不足分をすべて各種添加剤で補わなければならない。とは言え、それらがサンゴにどれだけ消費され、海水にどれだけの濃度で推移しているか大半は知る術も無く、また成分不明なモノやあまりに多い種類数に翻弄され、日々の水質管理は極めて困難を極めると言える。そのため、なかなか成功例にお目にかかれないのが現状。但し、褐虫藻を抜かない方向で運用される場合もあり、好みは分かれる。

実際に薬品を使って強制的に褐虫藻を抜いた例がこちらです。

ZEOvitの薬品(Spur2)を使って褐虫藻を抜いた例

* トミー氏の検証記事からお借りしました(了承済み)

これはZEOvitのSpur2と言う薬品に0.5~1時間程度薬浴させたものです。本来は水槽にごく少量を添加して運用するものですが、巷には直接薬浴させる裏技(汗)があるそうで、せっかちな人を中心に広まっている?ようです。。。うーむ。。。
ただ、やればやるほど褐虫藻は抜けるので、欲を掻いて引き際を誤ると数日後には斃死、なんてケースもネット上ではよく見受けられます(汗)

あぁ。。。
もっと早くに警鐘を鳴らすべきでした。。。
関係各方面でこぞってサンゴの調査研究に取り組まれ、サンゴの保護や移植放流活動の重要性・必然性が叫ばれる中で、、、

  • 褐虫藻を抜けば褐色がとれて色素だけの綺麗なパステル調の色彩が作れる?
    いくら綺麗にしたいとは言え、あまりに身勝手な人間のエゴの最たるモノでした。。。
  • ポリプがフサフサ伸びて綺麗? それって本当にサンゴの喜びの声ですか?
    褐虫藻から得るはずの栄養を絶たれ、まさにもがき苦しむ小さな手に見えませんか?
  • 褐虫藻を強奪され人工白化したサンゴはいつ転んでもおかしくない状態!
    添加剤だけで褐虫藻のすべての補填が叶うはずもなく、そのうちポリプも沈黙し。。。
  • これはただの生体実験・虐待行為では?
    動物愛護の観点から見れば、こんな悲しいペットへの仕打ちはあり得ませんよね。。。

本来サンゴを一番愛していなければならなかった我々が、まさかこんな飼育術に手を染めてしまっていたとは。。。一体これで今までどれだけのサンゴが死んでいったのだろう。。。

人工白化に対して今までどうにも釈然としなかった感覚、、、これが答えだったんだ。

でもこれはあくまでも僕目線での答えです。この考えを皆さんに押しつける気はありません。実際に褐虫藻を抜くにしても、恐らく軽い気持ちから、決して悪意はなかったはずですし。
それに、実際に何名かのZEOvitユーザーの方に聞いてみたところ、「添加剤は使うけどゼオライトや薬品で褐虫藻を抜いたりしない」と言う方もおられました。そのようなサンゴに優しい運用方法であれば大賛成です。僕も以前からオススメしてきました。
しかしそうでない方にとっては、この答えはとても批判的に映ったかも知れませんし、不愉快な気持ちにもさせたかも知れません。その点についてはお詫びします。

でも、せっかくの機会ですから、一度だけ、少し立ち止まってみませんか?
サンゴの色揚げって、サンゴの命を削ってまですることなんだろうか?と。
今回のシリーズは学術的にも最新の情報で構成していきますから、古い情報や間違った情報を上書きするチャンスです(笑)。その意味でも、どうか知識の糧に読み進めていただければ幸いです。
その上でまだ褐虫藻を抜く色揚げにご興味があるなら、その時はもうお引き止めしません。
ただ、将来的にサンゴの飼育が禁止されないことを願ってやみません。。。

次回は、サンゴのアミノ酸取り込みの意味について。

このエントリーをはてなブックマークに追加

こちらのエントリーもどうぞ♪


20152月15

自作向け最新LED素子サンプル

ブログ エイジ 14:27 コメント5件
この記事を含むタグの全記事リスト: LED スペクトル 自作関連

在庫状況や仕様変更がありますので、最新記事をご覧ください。
2015/04/22追記

海水や淡水、植物育成向けのLEDライトを自作される方のための汎用パッケージLED素子を、いつもの深圳の大手LEDメーカーにて各種試作してもらいました♪
もちろん、焦げないシリコン樹脂レンズ採用品です♪

シリコンレンズ採用汎用パッケージLED素子

全16種類のうち、シングルチップ11種、デュアルチップ5種です。
すべてEpleds社の最新チップで、大光量ランク&高波長精度品です♪

LEDチップリスト

基本的にシングルチップ品は3W駆動、デュアルチップ品は6W駆動OKです。
(但し680nmは1Wチップなのでシングル1W/デュアル3Wになります)

波長強度スペクトル

見てくださいこの波長精度!
400nm/420nmはナイトライドに迫る大光量ですぜ!!!
そしてデュアルチップの見事な帯域確保!!!

そして目玉は貴重な680nm!!!
僕も初めてみました♪
特に660+680nmデュアルチップならクロロフィルの赤要求を完璧にクリア♪
植物栽培に最高ですぜぃ!
但し、異様に高いですが(汗)

チップ 波長 出力 光量@350mA 定格電流
(max)
定格電圧 単価
シングル 400nm 3W 400-500mW 700mA 3.8-4.0V 600
420nm 3W 500-600mW 700mA 3.9-4.1V 600
450nm 3W 400-500mW 700mA 4.0-4.2V 360
470nm 3W 40-45lm 700mA 3.8-4.0V 360
500nm 3W 90-100lm 700mA 4.0-4.2V 420
520nm 3W 110-120lm 700mA 3.9-4.1V 360
530nm 3W 100-110lm 700mA 3.9-4.1V 360
590nm 3W 60-70lm 700mA 2.9-3.1V 360
630nm 3W 50-60lm 700mA 2.8-3.0V 360
660nm 3W 250-300mW 700mA 2.5-2.7V 420
680nm 1W 200-250mW 350mA 2.4-2.6V 3300
デュアル 400+420nm 6W 450-550mW 1400mA 4.1-4.3V 1200
470+500nm 6W 65-72.5lm 1400mA 4.1-4.3V 780
500+530nm 6W 95-105lm 1400mA 4.1-4.3V 780
590+630nm 6W 55-65lm 1400mA 2.9-3.1V 720
660+680nm 3W 225-275mW 700mA 2.5-2.7V 3720

とは言え、ちょっと探してみると、680nmは砲弾型でさえ5ヶで3000円オーバーパワーLEDに至っては軽く2万円オーバー(汗)ですから、この価格は相当お値打ちかと?

各10ヶずつ程度あるので、欲しい方はご連絡ください。info@1023world.netまで。
波長精度と光強度が明確に判明しているLED素子はいかがですかぁ~♪笑
但し、なくなったらごめんなさい(汗)

需要があるなら本格的に作ろうかなぁ~♪

このエントリーをはてなブックマークに追加

こちらのエントリーもどうぞ♪


20152月13

蛍光タンパクのロジカルカラーマネジメント

この記事を含むタグの全記事リスト: LEDうんちく スペクトル 海洋雑学

前回の白色蛍光タンパクの記事では蛍光タンパクの発光スペクトルに触れました。
そこで今回は蛍光タンパクの励起スペクトルに焦点を当ててみたいと思います。

オージーストロベリー+400nmの蛍光発光

まず、蛍光タンパクを語る上での前提として、

●蛍光タンパクの発光スペクトル → 蛍光タンパクの発光色のスペクトル
●蛍光タンパクの励起スペクトル → 蛍光タンパクが発光するために必要な波長特性
●蛍光タンパクの発光ルール → 原則的には短波長から長波長への波長シフト

この辺はもうお判りですよね?
さらにもう少し突っ込むと、以前のオージースペクトルでも触れたように、

●蛍光タンパクはUVストレスによって増加する (Yuyama et al. 2012)
●蛍光タンパクはUV防御以外に抗酸化作用も併せ持つ (Higuchi 2014)
●褐虫藻のクレードによって蛍光タンパク量が制限される (Yuyama et al. 2012)
●蛍光タンパクの形成に必要なアミノ酸はすべてサンゴと褐虫藻が産生する (Shinzato 2011)

* 各リファレンスはページ末尾

なども、各専門機関の研究者らの努力により明らかになってきました。今後、サンゴや褐虫藻、光合成色素・蛍光タンパク等について、益々詳しく解明されていくことでしょう。このような情報は我々アクアリストにとって本当に貴重で有り難いですね。研究に関わるすべての方々に心より感謝いたします。

では、前回ご紹介した蛍光タンパクの発光スペクトルから見ていきましょう。

サンゴ蛍光タンパク発光スペクトル

これは発光色のスペクトルだけを集めたモノです。
BFP(ブルー蛍光タンパク)、CFP(シアン蛍光タンパク)、GFP(グリーン蛍光タンパク)、YFP(イエロー蛍光タンパク)、OFP(オレンジ蛍光タンパク)、RFP(レッド蛍光タンパク)、DRFP(ディープレッド蛍光タンパク)を色別に示してあります。

そして、これらの発光スペクトルを得るためには励起波長が必要です。その励起波長を発光強度に応じてスペクトル化したモノがこちらのグラフです。

サンゴ蛍光タンパク励起スペクトル

多くの励起スペクトルのピークが400-500nmに集中していることが読み取れると思います。蛍光タンパクはこのような励起波長強度に呼応して、先ほどの発光スペクトルを生み出しているという訳です。逆に言えば、このような波長範囲を与えないことには、該当する蛍光タンパクは発光できない、とも言えます。

さらに読み取りやすく簡略化したグラフがこちらです。また、これらの励起スペクトルが集中するおよそ380-520nmの範囲を励起帯域(Excitation Band)としてグラデーションで示しました。

サンゴ蛍光タンパク励起スペクトル 簡略グラフと励起帯域

この帯域は、どんな蛍光タンパクどの波長どれだけの強度 で要求しても良いように、満遍なく十分な波長強度を確保したいところです。なぜなら、蛍光タンパクは発色によって大まかにそのタイプは分類できても、厳密にはサンゴの種によって微妙にスペクトル形状が異なります。同種間でさえいくつもパターンがあるほどです。それは先の発光スペクトルや励起スペクトルのグラフを見てもお判りでしょう。よって、「○○nmの波長が△△位あれば良い」なんて法則はありません。ですから、現在のサンゴのみならず、まだ見ぬ未来のサンゴの蛍光タンパクのためにも、常に準備万端な波長ブッフェを構築しておくことが重要になってくるのです(笑)

では、そうした励起帯域をきっちりと確保した製品は一体どれくらいあるのでしょう?
以下は、近年のアクア各社のシステムLEDのスペクトルで、各チャンネルの波長強度が判るように載せてあります。メーカー製品名は伏せますが、上からフルスペクトル順(UV重視)に並べてみました。下にいくほど青白LEDになっていきます(笑)

アクア各社のLEDライトのスペクトル

これらのグラフには光強度は示していませんが、近年の製品は各社とも集光レンズ採用品なので、いずれも十分な光量(PPFD等)は確保されています。また、仮に光量不足が生じたとしても、ライトの設置高さを少し下げることで必要な光強度は確保できるはずです。ま、仮に超浅場SPSを飼育する場合でも、500-1000umol/m2/s程度のPPFDを確保すれば十分でしょう。
と言う訳で、今回は光量については割愛して話を進めます。だって、仮にどんなに高PPFDであっても、必要な波長が欠けてたら蛍光タンパクは励起出来ませんからね。

次に、フルスペクトル製品と青白スペクトル製品の励起帯域の違いを比べてみましょう。
まず、フルスペクトルとは、例えばこのような帯域強度が確保されたスペクトルです。

フルスペクトル (KR93SP)

光合成有効放射域400-700nmのカバーは勿論!と言いたいところですが、あくまで再現すべきは海中スペクトルなので、海中で大きく減衰する赤の波長については、海洋での生体の生理維持を尊重するならば、白LEDに含まれる程度の波長強度で十分と言えます。但し、観賞のための演色の意味では多少の赤も許容されると思います。
とは言え、我々がお節介しなくても、赤の届かない世界で彼らは蛍光や色素を駆使してクロロフィルの赤側要求を満たしていると考えられますから、度を超すとそれらを放棄しかねません。全ては必然。過保護が仇となるケースも十分あり得るのです。
一方、UV系の確保は蛍光ブルーや蛍光シアンのためにも非常に重要で、例えばズバリ400nmを入れることによってスペクトルの立ち上がりを380nm程度まで引き下げ、390nm付近でも相対強度を約4-5割程度を確保することが出来ます。しかし現実には、本体やレンズの耐久性、光強度確保に伴うコストの観点からか、最近は短波長の下限を410-420nmまでとする製品が増えてきました。とても残念な妥協です。。。

一方、昔ながらの青白スペクトルとはこのような特性のスペクトルです。

青白スペクトルLED

基本的に青LEDと白LEDを足しただけの製品はこのようなスペクトルになりがちですけど、中には多様な波長をブレンドしているにも関わらず、その波長強度が十分でないために、青や白の波長強度にかき消され、結局トータルのスペクトルに反映されずに青白スペクトルに落ち着いてしまうケースも予想されます。勿体ないです。波長を入れることがゴールにあらず。入れた波長を活かすも殺すも設計者の腕次第ですから、なんとかトータルのスペクトルに反映させて、青白スペクトルを乗り越えて欲しいと思います。

では、それぞれのスペクトルが、蛍光タンパクに必要な励起帯域をどれくらい確保しているか、具体的に比較してみましょう。

まずは、グレートバリアリーフの水深3Mのスペクトルです。

グレートバリアリーフ水深3Mの蛍光励起ポテンシャル

当たり前ですが、驚異のカバー率です(曝)

次にフルスペクトルです。

フルスペクトルLEDの蛍光励起ポテンシャル

励起帯域カバー率90%てとこかしら。

そして、問題の青白スペクトルです。

青白LEDの蛍光励起ポテンシャル

励起帯域カバー率はせいぜい30%かしら?汗
さすがにここまでくると、相当光量を稼いで励起スペクトルの端でも引っかけないと、特に蛍光ブルーや蛍光シアンの維持は厳しいでしょうね。かと言ってあまりに光量を上げると、突き抜けすぎた450nmで強光障害を招きかねません。そのため、最低限の励起強度の確保と強光障害を回避するギリギリのバランスを探るシビアなコツが求められるでしょう。

青白スペクトルと比べたら、T5の方がまだ有利です。

T5の蛍光励起ポテンシャル

励起帯域カバー率は50%くらいあるかな?
但し絶対的に光量が弱いので、なるべく水面全体がカバーできるサイズで、且つ反射効率の良い灯具を用意して光量を確保し、加えて積極的にActinic球を混ぜれば、蛍光ブルーも蛍光シアンもそれなりに維持出来るようになるでしょう。ただ、手っ取り早くUV系LEDスポットを当てて維持される方が最近増えてきたみたい。賢明です♪

最後に、改めてそれぞれのスペクトルが、浅場の多くのサンゴが持つシアン蛍光タンパクをどれだけカバーできるかを確認して、今回の検証を締めくくりたいと思います。

フルスペクトルLED。

フルスペクトルLEDのシアン蛍光タンパク励起ポテンシャル

青白スペクトルLED。

青白LEDのシアン蛍光タンパク励起ポテンシャル

T5蛍光灯。

T5のシアン蛍光タンパク励起ポテンシャル

例え青白スペクトルと言えども、維持率は決してゼロではありません。
しかし、現状の色維持の成績を裏付けるには十分なロジックだと理解できるでしょう。
それに、常にこんな採点の甘い蛍光シアンがきてくれるとも限りません(笑)

今から15年前、当時ナチュラルシステムによってミドリイシの成長は叶いましたが、色揚げはまだまだ未知の領域でした。当時はその発色が蛍光タンパクなのか色素タンパクなのかさえ知る由もないまま、どの色彩に何か効くのか、皆さんこぞって照明を試行錯誤したものです。そうして、スーパークールの多灯を見いだしたのは、本当に革命的でした。今思えばそうした試行錯誤も、蛍光タンパクの励起帯域を確保する意味で、とても理に叶った手法だったのだと理解できます。そして時は過ぎ、まさか蛍光タンパクひとつひとつの励起スペクトルまでも解き明かす日がやってくるとは。。。しかも僕の係だったとは(笑)

蛍光タンパクは魔法でもミラクルでもなく歴とした光化学です。
必要な波長を当てれば発光しますが、当てなければ発光しません。
確かに蛍光タンパクはアミノ酸の構成物ですが、形を成すことと、機能を発揮することは、また別の話です。どんなにストーブに灯油を入れても、火を着けなければ燃えません。蛍光タンパクを構成するのはアミノ酸、発光させるには励起波長、それだけのことです。

従って、蛍光タンパクが維持出来ない場合、まずはご使用の照明が持つ蛍光タンパクの励起帯域を調べてみてください。メーカーが公開しているスペクトルグラフを見ればおよそ見当がつくはずです。見つからなければ「製品名 スペクトル」でググッてみてください。多分、僕の過去記事が出てくるでしょう(笑)
あるいはスペクトラのアイテムの中を探してみてください。新規に測定したスペクトルを随時追加していますので。

■本日の復習
蛍光タンパクを励起し維持出来るかどうかは、その励起ポテンシャル次第だ!
蛍光タンパクの励起帯域を確保して、あなたも今日からロジカルカラーマネジメントだ♪

次はアミノ酸についてまとめてみます。

■リファレンス

このエントリーをはてなブックマークに追加

こちらのエントリーもどうぞ♪




コンテンツ

スペクトラ LEDスペクトラ解説