الفصل السادس العلاقات البكتيرية في علم الأحياء المائية: اتجاهات بحثية جديدة
6.5 الأدوار البكتيرية في دورة المغذيات والتوافر البيولوجي
وقد أجريت بحوث كثيرة لتوصيف البكتيريا غير الغذائية والبكتيريا الذاتية في نظم RAS ولتحسين فهم أدوارها في الحفاظ على نوعية المياه ودورة المغذيات (للاطلاع على الاستعراضات، انظر Blancheton et al. (2013)؛ Schreier et al. (2010). وتميل التغاير غير المسببة للأمراض، التي تهيمن عليها عادة Alphaproteobacteria و Gammaproteobacteria، إلى الازدهار في المرشحات الحيوية، ومساهماتها في تحولات النيتروجين مفهومة بشكل جيد إلى حد ما لأن دورة النيتروجين كانت ذات أهمية قصوى في تطوير ثقافة إعادة التدوير أنظمة (تيمونز وEbeling 2013).
· Aquaponics Food Production Systems6.2 أدوات لدراسة المجتمعات الميكروبية
وقد أتاحت التكنولوجيات الجديدة لدراسة كيفية تغير المجتمعات الجرثومية بمرور الوقت، وأي مجموعات من الكائنات الحية تسود في ظروف بيئية معينة، فرصا متزايدة للتنبؤ بالنتائج السلبية داخل مكونات النظام، مما يؤدي بالتالي إلى تصميم أجهزة استشعار واختبارات أفضل و الرصد الفعال لل مجتمعات الجرثومية في تربية الأسماك أو النباتات. على سبيل المثال، العديد من التكنولوجيات «omics» - metagenomics، metatranscriptomics، proteomics المجتمع، الأيض - تمكّن الباحثين بشكل متزايد من دراسة تنوع الميكروبيوتا في RAS، والمرشحات الحيوية، والهيدروبونيات ونظم توزيع الحمأة حيث تتضمن أخذ العينات تجمعات ميكروبية كاملة بدلاً من جينوم معين.
· Aquaponics Food Production Systems6-7 الاستنتاجات
وكان التقدم التكنولوجي، الذي كان في السابق مجالاً لصغار المنتجين، ينقل بصورة متزايدة علم الأحياء المائية إلى إنتاج تجاري أوسع نطاقاً من خلال التركيز على تحسين الانتعاش الكلي والمغذيات الدقيقة مع توفير ابتكارات تقنية للحد من الاحتياجات من المياه والطاقة. ومع ذلك، فإن رفع مستوى الأحياء المائية إلى نطاق صناعي يتطلب فهما أفضل بكثير وصيانتها للتجمعات الميكروبية، وتنفيذ تدابير قوية للتحكم البيولوجي تساعد على صحة ورفاه الأسماك والمحاصيل على حد سواء، في حين لا تزال تفي بمعايير السلامة الغذائية للإنسان.
· Aquaponics Food Production Systems6-6 المواد الصلبة والحمأة المعلقة
وتؤثر بارامترات تشغيل الأحياء المائية على نطاق معين - بما في ذلك حجم المياه، ودرجة الحرارة، ومعدلات الأعلاف والتدفق، ودرجة الحموضة، وأعمار الأسماك والمحاصيل وكثافتها - جميعها على التوزيع الزماني والمكاني للمجتمعات الميكروبية التي تتطور داخل مقصورها، لاستعراضاتها: RAS (Blancheton et al. 2013)؛ الزراعة المائية (لي ولي 2015). بالإضافة إلى التحكم في الأكسجين المذاب، ومستويات ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحموضة في أكوابونيكش، من الضروري أيضًا التحكم في تراكم المواد الصلبة في نظام راس حيث يمكن للجسيمات المعلقة الدقيقة أن تلتصق بالخياشيم وتسبب التآكل وضيق الجهاز التنفسي وتزيد من التعرض للأمراض (Yildiz et al.
· Aquaponics Food Production Systems6-4 التوازن الميكروبي وتحسينه في وحدات أكوابونيكش
تنطوي الإنتاجية في نظام الأحياء المائية على رصد وإدارة البارامترات البيئية من أجل تزويد كل مكون، سواء أكانت ميكروبية أو حيوانية أو نباتية، بظروف نمو مثالية. في حين أن هذا ليس ممكنًا دائمًا بالنظر إلى المقايضات في المتطلبات، إلا أن أحد الأهداف الرئيسية للأكوابونيكش يدور حول مفهوم التوازن، حيث ينطوي الحفاظ على استقرار النظام على ضبط المعلمات التشغيلية لتقليل الاضطرابات غير الضرورية التي تسبب الإجهاد داخل الوحدة، أو آثار ضارة على المكونات الأخرى.
· Aquaponics Food Production Systems6-3 اعتبارات الأمن البيولوجي لسلامة الأغذية ومكافحة العوامل المسببة للأمراض
6.3.1 سلامة الأغذية وتعد سلامة الأغذية الجيدة وضمان رعاية الحيوان من الأولويات العليا في الحصول على الدعم العام للأحياء المائية. ومن أكثر القضايا التي يثيرها خبراء سلامة الأغذية تواترا فيما يتعلق بعلم الأحياء المائية المخاطر المحتملة للتلوث بمسببات الأمراض البشرية عند استخدام النفايات السائلة كأسمدة للنباتات (Chalmers 2004; Schmautz et al. 2017). وخلص بحث مؤلفات حديثة لتحديد المخاطر الحيوانية المنشأ في علم الأحياء المائية إلى أن مسببات الأمراض في المياه المدخلة الملوثة، أو مسببات الأمراض في مكونات الأعلاف التي تنشأ من الحيوانات ذات الدم الحار، يمكن أن تصبح مرتبطة مع ميكروبيوتا الأمعاء الأسماك، والتي، حتى وإن لم تكن ضارة بالأسماك نفسها، يمكن أن تكون يحتمل أن يتم تمريرها حتى السلسلة الغذائية للبشر (أنتاكي وجاي راسل 2015).
· Aquaponics Food Production Systems6-1 مقدمة
تحتوي إعادة تدوير المياه في جزء الاستزراع المائي من نظام الأحياء المائية على كل من الجسيمات والمواد العضوية المذابة (POM, DOM) التي تدخل النظام في المقام الأول عن طريق علف الأسماك؛ يبقى جزء الأعلاف التي لا تؤكل أو تستقلبها الأسماك كنفايات في مياه نظام الاستزراع المائي (RAS) ، إما في شكل مذاب (مثل الأمونيا) أو كمواد صلبة معلقة أو مستوية (مثل الحمأة). وبمجرد إزالة معظم الحمأة عن طريق الفصل الميكانيكي، لا يزال يتعين إزالة المادة العضوية المذابة المتبقية من نظام RAS.
· Aquaponics Food Production Systems