動物プランクトンの餌となる植物プランクトン等の栄養度
ここでは、プランクトンプラントで生産するプランクトンについて考えてみたいと思います。最終生産生物は、動物プランクトンになるのですが、これには餌となる植物プランクトン等が必要となります。廃水またはその処理水からは、容易にこれらのプランクトンを発生させることができます。最も典型的な例は、酸化池、ラグ−ンです。これは廃水を池に導き、自然の力で浄化するもので、機械らしいものがほとんどない、原始的な水処理方法です。原始的とは言っても、ラグ−ンの中では様々な細菌や動植物プランクトンが発生し、相互に協力しながら汚水の浄化を行なううため、生物化学的には極めて高度な現象が浄化に関与しています。ここでは多くのプランクトンを見ることができます。特に植物プランクトンは、豊富な日光と栄養分で大量に発生し、その中にはプランクトンプラントで生産するのに有望なものがいくつも含まれています。
左の図は、酸化池内で廃水から植物プランクトン、原生動物まで、栄養レベルが高められていく流れを示します。これら真核生物により、三大栄養素のタンパク質、炭水化物、脂質が作り出されます。さらに栄養レベルの高い動物プランクトン等は、これらの栄養を摂取して増殖します。
原生動物：ここでは、主に細菌を捕食するものを指します。ゾウリムシやボルティセラ等のツリガネムシ等が代表的なもので、多種存在します。餌となる細菌が原核細胞であるのに対し、原生動物は真核細胞となります。このため栄養レベルは細菌よりも高くなります。含有する栄養素は、タンパク質が主なものです。
ミドリムシ：原生動物と植物プランクトンをあわせた性質を持つものです。光合成を行い、細菌を捕食します。栄養素としては、タンパク質と脂質（EPAも含む）を含みます。
クロレラ：緑藻の一種ですが、炭素源として有機炭素を同化する性質があります。このため、増殖速度が速くなります。栄養素としてタンパク質、炭水化物を含みます。
緑藻：炭素源として二酸化炭素を同化する植物プランクトンです。栄養素として、タンパク質と炭水化物を含みます。
珪藻：珪酸の殻をもつ植物プランクトンです。貯蔵物質として脂質、特にＥＰＡを含有している特長があります。
以上のプランクトンは、単独で全ての栄養素を含有しているものはありません。プランクトンは単純な単細胞生物ですから、含有する栄養素も種類が限られているのです。（例えばクロレラはミジンコの餌としてよく使われますが、クロレラ単体ではミジンコに必要な栄養の全てをまかなうことができないため、それを補う別の餌を添加する必要があります）
しかし、これらが合わされば、三大栄養素やビタミン等の必須栄養素をカバ−することができます。酸化池ではこれらを餌として、ミジンコ等の動物プランクトンが発生します。
これらの植物プランクトン等は、下水処理水から簡単に発生させることができます。
緑藻です。
下水処理水を日光にさらしておくだけで、このとおりグリ−ンウォ−タ−となります。顕微鏡で見てみると典型的な緑藻のイカダモが見られました。イカダモは緑藻にしては脂質を高濃度で含む性質があります。
まあ、程度の問題で緑藻だから全く脂質を含まないなんてことは無いでしょう。なんと言っても三大栄養素を全く含まない藻類なんてまず存在しませんから。
珪藻は、上のようなやり方では、緑藻が優先的に発生するために別の方法が適しています。
珪藻は水路表面の方が良いみたいですので、このような装置を作ってみました。珪砂を敷き詰めた水路に処理水が循環して流れるようにしてあります。
その上から蛍光灯で照射しています。
また、下水処理水中の珪酸濃度は比較的高濃度とは言え、リンも高濃度で含まれるためＳｉ-Ｐ比を上げるために珪酸を添加しています。この比が低いと緑藻が優先的に発生します。
通水から1ヶ月目の状態が下の写真になります。
珪砂の上に黒く珪藻が育っています。珪藻は、緑藻に比べると手間がかかりますが、栄養面では優れるようです。緑藻の藻化ビンのなかには原生動物はほとんど発生しませんでしたが、珪藻水路の方は、珪藻を多量に呑み込んだ原生動物や昆虫類が発生しました。砂の表面に生物膜ができているためでもあるのでしょうが・・・処理水の生物発生力のポテンシャルは結構高く、珪藻が無くてもＢＯＤ、ＣＯＤ→細菌→原生動物の流れで微生物が発生します。昆虫はこれを食べます。しかし、観察しているとどうも原生動物にとって珪藻の方が緑藻よりも”おいしい”食べ物のようです。
追加 上は下水処理水を用いて同一条件で、緑藻と珪藻を発生させたものです。緑藻の緑色と珪藻の茶色がはっきりと出ています。特にケイ酸添加などは行なっていません。緑藻培養をするつもりが偶然このような結果に分かれました。右の珪藻藻化ビンの方には、シカクミジンコが多く発生していました。昆虫の幼虫も発生し、アカムシも数匹いました。それに比較して左側の緑藻藻化ビンの方はミジンコも幼虫もほとんどいませんでした。やはり甲殻類には珪藻のＥＰＡが必須栄養素なのでしょう。このとき用いた下水処理水は、硝化促進運転のもので、窒素は硝酸主体でした。もしかすると、珪藻は窒素栄養としてはアンモニアより硝酸を好むのかもしれません。緑藻はアンモニアを好む傾向がありますから、硝酸主体のこの原水から珪藻が自然発生したのかもしれませんね。（Ｈ26.9月）