海洋水族館/海洋科學 101
要成為一名聰明的珊瑚礁飼養員並做出明智的決定，瞭解一些相關科學知識非常有幫助。本節將介紹一些科學知識，幫助您更好地理解珊瑚礁飼養。
當你看到清澈的水時，你是否想過其中包含了什麼？即使是瓶裝蒸餾水或礦泉水也不純淨；通常還包含其他東西。瞭解水中的成分有助於你更好地理解水生生物生存的環境。
pH值是一個衡量溶液酸性或鹼性（也稱為鹼性）的變數，以氫離子濃度來表示（因此pH中的H代表氫）。pH值的深層科學並不十分重要，但水族愛好者至少應該瞭解基本知識（雙關語），因為環境的pH值對生物體有很大影響。
pH值通常在1到14之間。數值越低，酸性越強。相反，數值越高，鹼性越強。pH值為7被認為是中性；這是純水的pH值。海水大約為pH 8.0-8.3，因此呈鹼性。
溶液的pH值會發生變化。如果一種物質使pH值降低，則稱其為酸。正如你可能猜到的，使pH值升高的物質稱為鹼。如果你的pH值在以某種方式發生變化，你可以肯定，某種酸或鹼正在發揮作用，具體取決於你的pH值變化的方向。我們可以利用這種能夠改變pH值的特性來幫助控制和穩定它，使其達到我們想要的pH值。
鹽度是指水中鹽含量的測量值。當然，在海洋愛好者中，鹽度非常重要。鹽平衡對所有生物都非常重要；如果你曾經看到有人在蝸牛上撒鹽，你就會知道原因。鹽度的波動可能非常危險，尤其是對那些無法調節自身鹽平衡的簡單生物而言。但是，即使魚也只能承受一定程度的鹽度變化。
海水鹽度可以透過多種方式進行測量，包括百分比或ppt（千分率）。然而，在水族愛好者中，最常見的鹽度表達方式是比重，它將物質的密度與淡水進行比較。由於密度與溫度有關，因此比重讀數通常以25°C表示。淡水的比重為1.000，而鹽水的比重約為1.021-1.025。
最後一點需要注意的是，鹽不會蒸發。因此，隨著時間的推移，你的水族館中的水蒸發，鹽會保留下來，因此你的水族館的鹽度會略微增加。重要的是要不斷向水族館新增淡水，以彌補蒸發損失。
硬度是指礦物質含量的測量值。硬度分為兩種型別，總硬度（GH）和碳酸鹽硬度（KH）。這些體系是由德國人開發的，因此這些縮略詞只是與單詞略微對應。如果水中溶解的礦物質含量很高，則稱為硬水。如果礦物質濃度很低，則稱為軟水。
總硬度是指水中鈣離子和鎂離子濃度的測量值，單位為dGH，即總硬度度。1 dGH對應於1 L水中10 mg的氧化鈣或氧化鎂。
碳酸鹽硬度是指水中碳酸鹽或碳酸氫鹽離子濃度的測量值，單位為KH。1度KH對應於1 L水中17.83 mg的（通常為）碳酸鈣。單位以碳酸鈣表示，但水中也普遍存在碳酸氫鈣，儘管每個離子對硬度的貢獻僅是碳酸鹽的一半。
硬度會影響pH值的變化能力；碳酸鹽離子都是有效的緩衝劑，可以使pH值保持鹼性。如果硬度水平良好，水族館將抵抗向酸性轉變。保持硬度穩定和較高也很重要，因為許多貝殼生物，如軟體動物，會從水中的硬度中獲取物質來構建其外殼。軟水意味著它們的貝殼發育不良。
由於我們想要飼養的大多數生物確實依賴於氧氣，因此溶解氧非常重要。
氧氣通過水麵在水環境和大氣之間流動。因此，你的水族館的表面積越大越好。水流可以進一步改善氧氣轉移。
氮指的是生物體釋放的含氮廢物。我們最關注的是氨（NH3）、亞硝酸鹽（NO2）和硝酸鹽（NO3）。氨的毒性最強，亞硝酸鹽的毒性第二強，硝酸鹽的毒性弱得多。在海洋水族館中，氨和亞硝酸鹽應該完全不存在。在純魚缸中可能存在硝酸鹽，因為許多魚對硝酸鹽不太敏感，但最好的情況是硝酸鹽含量很少甚至不存在，尤其是在包含無脊椎動物的水族館中。
有關氮的更多資訊，請參見下面的氮迴圈。
磷酸鹽是所有生物的必需物質，也是許多重要分子的基本組成部分。然而，當水中的磷酸鹽含量過高時，就會出現問題，這會導致藻類過度生長。這些藻類可能看起來很不好看，但它們也會在其他表面生長，並覆蓋你可能想要的生物體。如果藻類在水族箱中死亡並腐爛，那麼由於腐爛的影響，可用的氧氣會減少。
氮迴圈描述了環境中含氮化合物的變化。由於許多含氮化合物具有毒性，因此瞭解氮迴圈至關重要。幸運的是，這些含氮化合物透過氮迴圈轉化為毒性越來越低的物質。我們將簡化氮迴圈。
如果你從生物體開始，它們會釋放一種稱為氨的化合物作為廢物或分解產物。氨具有很強的毒性，非常危險。幸運的是，存在一個稱為硝化的過程，細菌會將這些廢物轉化為毒性較低的物質。這些細菌生活在有氧條件下，並受益於氧氣的存在。首先，硝化桿菌將氨轉化為亞硝酸鹽；這種化合物仍然有毒。接下來，硝化細菌或硝化螺旋菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。與氨和亞硝酸鹽相比，硝酸鹽的毒性要低得多。在一個擁有健康的硝化細菌群體的環境中，氨和亞硝酸鹽的濃度將降至0。
然而，正如你猜到的，這會導致硝酸鹽的積累。當硝酸鹽濃度達到較高水平時，它也會變得危險。去除硝酸鹽的最佳方法是換水。不過，在一些水族箱中，氮迴圈中還存在另一個過程，可以幫助減少硝酸鹽。
反硝化是指硝酸鹽轉化回無毒氮氣的過程。這也由細菌完成，但與硝化細菌不同，反硝化細菌只能在沒有氧氣的厭氧條件下生存。在海洋水族館中，這意味著深沙床或活石，這兩者將在後面詳細討論。它們都包含厭氧區域，允許這些細菌在你的水族箱中生存。它們可以幫助去除水中的硝酸鹽。
植物也能吸收含氮化合物，將其從水中去除。然而，植物在海水水族箱愛好中並不常見，但一些大型藻類可以用來完成這項任務。使用大型藻類來減少硝酸鹽，實際上是從水族箱中去除含氮化合物，這意味著需要定期“收穫”藻類。
無論環境如何，一個區域所能容納的生物數量都有限。在生態學中，一個地區所能維持的最大動物數量稱為承載能力。水族箱也是如此。
你不能將太多動物放在太小的空間裡。最終，動物會產生過多的廢物或耗盡可用的資源，達到一個臨界點。在水族箱中，這通常表現為產生過多的廢物，因為資源可用性不是問題，因為食物等可以每天新增。當產生過多的廢物時，水箱會被汙染，一些其他生物，通常是不受歡迎的，可能會開始生長，例如藻類。
環境還受可用物理空間的限制。在一個空間裡，你只能擠下一定數量的動物，超過這個數量，它們就會因為空間不足而感到不舒服。這對魚來說尤其如此，而對一些無脊椎動物，如珊瑚來說則不太明顯，因為它們在自然環境中通常彼此靠得很近。由於沒有足夠的空間或沒有足夠的空間游泳，動物可能會感到壓力。有些動物可能具有領地性，減少了可以飼養在水族箱中的其他動物的數量。