海洋水族馆/海洋科学 101
要成为一名聪明的珊瑚礁饲养员并做出明智的决定，了解一些相关科学知识非常有帮助。本节将介绍一些科学知识，帮助您更好地理解珊瑚礁饲养。
当你看到清澈的水时，你是否想过其中包含了什么？即使是瓶装蒸馏水或矿泉水也不纯净；通常还包含其他东西。了解水中的成分有助于你更好地理解水生生物生存的环境。
pH值是一个衡量溶液酸性或碱性（也称为碱性）的变量，以氢离子浓度来表示（因此pH中的H代表氢）。pH值的深层科学并不十分重要，但水族爱好者至少应该了解基本知识（双关语），因为环境的pH值对生物体有很大影响。
pH值通常在1到14之间。数值越低，酸性越强。相反，数值越高，碱性越强。pH值为7被认为是中性；这是纯水的pH值。海水大约为pH 8.0-8.3，因此呈碱性。
溶液的pH值会发生变化。如果一种物质使pH值降低，则称其为酸。正如你可能猜到的，使pH值升高的物质称为碱。如果你的pH值在以某种方式发生变化，你可以肯定，某种酸或碱正在发挥作用，具体取决于你的pH值变化的方向。我们可以利用这种能够改变pH值的特性来帮助控制和稳定它，使其达到我们想要的pH值。
盐度是指水中盐含量的测量值。当然，在海洋爱好者中，盐度非常重要。盐平衡对所有生物都非常重要；如果你曾经看到有人在蜗牛上撒盐，你就会知道原因。盐度的波动可能非常危险，尤其是对那些无法调节自身盐平衡的简单生物而言。但是，即使鱼也只能承受一定程度的盐度变化。
海水盐度可以通过多种方式进行测量，包括百分比或ppt（千分率）。然而，在水族爱好者中，最常见的盐度表达方式是比重，它将物质的密度与淡水进行比较。由于密度与温度有关，因此比重读数通常以25°C表示。淡水的比重为1.000，而盐水的比重约为1.021-1.025。
最后一点需要注意的是，盐不会蒸发。因此，随着时间的推移，你的水族馆中的水蒸发，盐会保留下来，因此你的水族馆的盐度会略微增加。重要的是要不断向水族馆添加淡水，以弥补蒸发损失。
硬度是指矿物质含量的测量值。硬度分为两种类型，总硬度（GH）和碳酸盐硬度（KH）。这些体系是由德国人开发的，因此这些缩略词只是与单词略微对应。如果水中溶解的矿物质含量很高，则称为硬水。如果矿物质浓度很低，则称为软水。
总硬度是指水中钙离子和镁离子浓度的测量值，单位为dGH，即总硬度度。1 dGH对应于1 L水中10 mg的氧化钙或氧化镁。
碳酸盐硬度是指水中碳酸盐或碳酸氢盐离子浓度的测量值，单位为KH。1度KH对应于1 L水中17.83 mg的（通常为）碳酸钙。单位以碳酸钙表示，但水中也普遍存在碳酸氢钙，尽管每个离子对硬度的贡献仅是碳酸盐的一半。
硬度会影响pH值的变化能力；碳酸盐离子都是有效的缓冲剂，可以使pH值保持碱性。如果硬度水平良好，水族馆将抵抗向酸性转变。保持硬度稳定和较高也很重要，因为许多贝壳生物，如软体动物，会从水中的硬度中获取物质来构建其外壳。软水意味着它们的贝壳发育不良。
由于我们想要饲养的大多数生物确实依赖于氧气，因此溶解氧非常重要。
氧气通过水面在水环境和大气之间流动。因此，你的水族馆的表面积越大越好。水流可以进一步改善氧气转移。
氮指的是生物体释放的含氮废物。我们最关注的是氨（NH3）、亚硝酸盐（NO2）和硝酸盐（NO3）。氨的毒性最强，亚硝酸盐的毒性第二强，硝酸盐的毒性弱得多。在海洋水族馆中，氨和亚硝酸盐应该完全不存在。在纯鱼缸中可能存在硝酸盐，因为许多鱼对硝酸盐不太敏感，但最好的情况是硝酸盐含量很少甚至不存在，尤其是在包含无脊椎动物的水族馆中。
有关氮的更多信息，请参见下面的氮循环。
磷酸盐是所有生物的必需物质，也是许多重要分子的基本组成部分。然而，当水中的磷酸盐含量过高时，就会出现问题，这会导致藻类过度生长。这些藻类可能看起来很不好看，但它们也会在其他表面生长，并覆盖你可能想要的生物体。如果藻类在水族箱中死亡并腐烂，那么由于腐烂的影响，可用的氧气会减少。
氮循环描述了环境中含氮化合物的变化。由于许多含氮化合物具有毒性，因此了解氮循环至关重要。幸运的是，这些含氮化合物通过氮循环转化为毒性越来越低的物质。我们将简化氮循环。
如果你从生物体开始，它们会释放一种称为氨的化合物作为废物或分解产物。氨具有很强的毒性，非常危险。幸运的是，存在一个称为硝化的过程，细菌会将这些废物转化为毒性较低的物质。这些细菌生活在有氧条件下，并受益于氧气的存在。首先，硝化杆菌将氨转化为亚硝酸盐；这种化合物仍然有毒。接下来，硝化细菌或硝化螺旋菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。与氨和亚硝酸盐相比，硝酸盐的毒性要低得多。在一个拥有健康的硝化细菌群体的环境中，氨和亚硝酸盐的浓度将降至0。
然而，正如你猜到的，这会导致硝酸盐的积累。当硝酸盐浓度达到较高水平时，它也会变得危险。去除硝酸盐的最佳方法是换水。不过，在一些水族箱中，氮循环中还存在另一个过程，可以帮助减少硝酸盐。
反硝化是指硝酸盐转化回无毒氮气的过程。这也由细菌完成，但与硝化细菌不同，反硝化细菌只能在没有氧气的厌氧条件下生存。在海洋水族馆中，这意味着深沙床或活石，这两者将在后面详细讨论。它们都包含厌氧区域，允许这些细菌在你的水族箱中生存。它们可以帮助去除水中的硝酸盐。
植物也能吸收含氮化合物，将其从水中去除。然而，植物在海水水族箱爱好中并不常见，但一些大型藻类可以用来完成这项任务。使用大型藻类来减少硝酸盐，实际上是从水族箱中去除含氮化合物，这意味着需要定期“收获”藻类。
无论环境如何，一个区域所能容纳的生物数量都有限。在生态学中，一个地区所能维持的最大动物数量称为承载能力。水族箱也是如此。
你不能将太多动物放在太小的空间里。最终，动物会产生过多的废物或耗尽可用的资源，达到一个临界点。在水族箱中，这通常表现为产生过多的废物，因为资源可用性不是问题，因为食物等可以每天添加。当产生过多的废物时，水箱会被污染，一些其他生物，通常是不受欢迎的，可能会开始生长，例如藻类。
环境还受可用物理空间的限制。在一个空间里，你只能挤下一定数量的动物，超过这个数量，它们就会因为空间不足而感到不舒服。这对鱼来说尤其如此，而对一些无脊椎动物，如珊瑚来说则不太明显，因为它们在自然环境中通常彼此靠得很近。由于没有足够的空间或没有足够的空间游泳，动物可能会感到压力。有些动物可能具有领地性，减少了可以饲养在水族箱中的其他动物的数量。