13.4 الإيقاعات الفسيولوجية: مطابقة الأسماك والتغذية النباتية

إن تصميم الأعلاف للأسماك أمر بالغ الأهمية في علم الأحياء المائية لأن علف الأسماك هو المدخل الوحيد أو على الأقل الرئيسي للمغذيات لكل من الحيوانات (المغذيات الكبيرة) والنباتات (المعادن) (الشكل 13.3).

يتم إدخال النيتروجين إلى النظام المائي من خلال البروتين في تغذية الأسماك التي يتم استقلابها بواسطة الأسماك وتفرز في شكل الأمونيا. ومن شأن دمج إعادة تدوير الاستزراع المائي مع الزراعة المائية أن يقلل من تصريف المغذيات غير المرغوب فيها في البيئة، فضلا عن توليد الأرباح. وفي دراسة اقتصادية مبكرة، ثبت أن إزالة الفوسفور في نظام متكامل من التراوت والخس/الريحان يحقق وفورات في التكاليف (Adler et al. 2000). كما أن إدماج معدلات تغذية الأسماك أمر بالغ الأهمية لتلبية الاحتياجات التغذوية للنباتات. في الواقع، يحتاج المزارعون إلى معرفة كمية العلف المستخدمة في وحدة الاستزراع المائي لحساب كمية المغذيات التي يجب استكمالها لتعزيز نمو النبات في الوحدة المائية. على سبيل المثال، في نظام أكوابونك البلطي والفراولة، تم حساب إجمالي كمية العلف المطلوبة لإنتاج الأيونات (مثل Nosub3/subsup—، /sup CasuB2/Subsup+/sUP، HSUB2/sub4/subsup—/Sup) للنباتات بكثافات سمكية مختلفة، مع نتيجة أفضل لكثافة الأسماك الصغيرة 2 كجم من السمك/msup-3/sup لخفض تكلفة مكملات المحلول المائي (Villarroel et al. 2011).

الشكل 13.3 تدفق المغذيات في نظام أكوابوني. وتجدر الإشارة إلى أن تغذية الأسماك، من خلال مياه الصرف الصحي من نظام الاستزراع المائي، توفر المعادن اللازمة للنباتات لكي تنمو في النظام المائي. يجب تصميم توقيت الوجبة بحيث يتناسب مع إيقاعات التغذية والإفراز في إيقاعات امتصاص الأسماك والمغذيات في النباتات

ومن المعروف جيدا أن النباتات لديها إيقاعات يومية والإيقاع اليومي في حركات الأوراق وصفت لأول مرة في النباتات من قبل دي ميران في أوائل القرن الثامن عشر (McClung 2006). تتحكم الإيقاعات البيولوجية في النباتات في كل شيء من وقت الإزهار إلى تغذية النبات، وبالتالي يجب أخذ هذه الإيقاعات بعين الاعتبار خاصة عند استخدام الإضاءة البستانية الاصطناعية. وترتبط الأسماك أيضاً بإيقاعات يومية في معظم الوظائف الفسيولوجية، بما في ذلك التغذية وامتصاص المغذيات. لا ينبغي أن يكون من المستغرب أن تعرض الأسماك إيقاعات التغذية لأن توافر الأغذية وحدوث الحيوانات المفترسة لا يكاد يكون ثابتا ولكن يقتصر على وقت معين من النهار/الليل (لوبيز أولميدا وسانشيز فاسكيز 2010). وبالتالي، يجب تغذية الأسماك في الوقت المناسب وفقا لإيقاعات الشهية: وجبات مجدولة خلال النهار لأنواع الأسماك النهارية، وفي الليل للأسماك الليلية. ومن المعروف جيدا أن الأسماك تظهر أنماطا يومية لإزالة الأمينة من البروتينات والنفايات النيتروجينية تتعلق بحالتها التغذوية وإيقاعات التغذية (كاوشيك 1980). يؤثر وقت التغذية على إفراز النيتروجين، حيث أفاد جيلينو وآخرون (1998) بأن إنتاج الأمونيا وهدم البروتين كان أقل في الأسماك التي يتم تغذيتها عند الفجر (في المرحلة مع إيقاع التغذية) منه في تلك التي يتم تغذيتها عند منتصف الليل (خارج المرحلة). ومن المثير للاهتمام أن إفراز اليوريا يظهر الإيقاع اليكي الذي يستمر في الأسماك الجائعة في ظل ظروف ثابتة (Kajimura et al. 2002)، مما يكشف عن أصله الداخلي. وعلاوة على ذلك، تزامنت نفاذية اليوريا (التي تحدد كمحتويات الجسم اليوريا بعد الغمر في محلول اليوريا) مع الطور الأكروفي، أي ذروة إيقاع إفراز اليومي، مما يشير إلى أن اليوريا لا تتخلل الخلايا عن طريق نشر بسيط ولكن هناك تحكم الساعة البيولوجية. وتظهر النباتات أيضا إيقاعات يومية في امتصاص النيتروجين، كما وصفه في وقت مبكر بيرسون وستير (1977)، الذين وجدوا نمطا يوميا من امتصاص النترات واختزال النترات في الفلفل المحفوظة في بيئة ثابتة. كما زاد تركيز النترات في أوراق السبانخ أثناء الليل حيث زاد معدل امتصاص النترات من الجذور في ذلك الوقت (Steingrover et al. 1986). وفي علم الأحياء المائية، تشير الأدلة بالتالي إلى الحاجة إلى مطابقة إيقاعات إفراز الأسماك وإيقاعات امتصاص المغذيات في النباتات. ولتحسين الأداء والفعالية من حيث التكلفة للنظم المائية، ينبغي تصميم النظم الغذائية للأسماك وجداول التغذية بعناية لتوفير المغذيات على المستوى المناسب والوقت المناسب لتكملة الأسماك والنباتات على حد سواء.