Aqu @teach: تصميم الأعلاف لأكوابونيكش

يمكن أن تكون تغذية الأسماك الخاصة بالأحياء المائية محلية الصنع أو يتم شراؤها من شركات الأعلاف المتخصصة التي تقوم بصياغة أنظمة غذائية محددة حسب نوع وعمر الأسماك. وعادة ما يستخدم المنتجون التجاريون الأعلاف المتخصصة لأنها مضمونة لتلبية جميع الاحتياجات التغذوية للأسماك، وتميل إلى أن تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بصنع وصياغة الأعلاف الخاصة بها. ومع ذلك، فإن الأعلاف المركبة ليست مثالية دائماً وقد تكون لها آثار متفاوتة على نوعية المياه التي تعيش فيها الأسماك وتفرز النفايات. وفي الآونة الأخيرة فقط بدأ العلماء والمهندسون في النظر في النظم الغذائية المحددة للأسماك في نظم إعادة تدوير المياه وفي الوحدات المائية. من الناحية النظرية، يبدو من الممكن تزويد الأسماك بعلف مكرر، مما سيساعدهم على النمو بسرعة، مع توفير ما يكفي من العناصر الغذائية للنباتات التي ستتغذى في وقت لاحق على هذه المياه. في الممارسة العملية، ومع ذلك، فإن الأمور أكثر صعوبة، وتعتمد على العديد من المعلمات المعقدة مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة في المياه المعاد تدويرها، وكذلك الميكروبيوتا في أمعاء الأسماك وفي المرشحات الحيوية. يجب أن يعرف ممارس الأحياء المائية أساسيات تكوين الأعلاف من أجل الحصول على طريقة للحكم على أي تغذية سيكون من الأفضل البدء بها. على الرغم من أنه قد لا يكون من الضروري تصميم الخلاصات من الصفر، يجب أن يكون الطلاب قادرين على اختيار أفضل تغذية لهذا النظام بعد قراءة الأقسام التالية.

نمو الأسماك واحتباس النيتروجين

النيتروجين الذي سيتم القضاء عليه في نهاية المطاف كما الأمونيا من قبل الأسماك يأتي من البروتين في الأعلاف. وعلى الرغم من وجود بعض النيتروجين في مكونات أخرى من الأعلاف، فإن جميع النيتروجين تقريبا الذي تمتصه الأسماك ويتم التخلص منه كنفايات هي من الأحماض الأمينية، حيث أنها تحتوي جميعها، كما يوحي اسمها، على النيتروجين في التركيبة الكيميائية.

إذا كنا نعرف نسبة النيتروجين في العلف، يمكننا بعد ذلك حساب المبلغ التقريبي الذي سوف تفرز كما الأمونيا في الماء عن طريق عملية مماثلة لتلك التي التبول. أن الأمونيا سوف تتحول في وقت لاحق إلى نترات التي سيتم توفيرها للنباتات. وتجدر الإشارة هنا، مع ذلك، إلى أن الأسماك لا تبول حقا، ولكن، بدلا من معظم الثدييات، فإنها تقضي على النفايات النيتروجينية من خلال فرعها (على غرار رئتينا). في الأقسام التالية سوف نتابع مصدر ومصير النيتروجين في نظام أكوابوني، استنادا إلى Seawrit et al. (1998)، الذين كانوا من أوائل المجموعات التي نشرت دراسات حول دورة المغذيات في أنظمة أكوابونك، عدة عقود قبل. في ورقتهم أنها توفر معادلة لحساب توازن النيتروجين في النظام، والتي سوف نستخدمها كدليل. بعد حساب النيتروجين الموجود في العلف، نقوم بحساب مقدار الاحتفاظ به في الأسماك، المفقودة كعلف غير مأكل، وفقدت في البراز، لينتهي الأمر بتركيز الأمونيا في المياه المحيطة بها.

مصدر النيتروجين

الأعلاف هو مصدر النيتروجين الرئيسي في نظامنا المائي. من أجل حساب إجمالي كمية النيتروجين الموضوعة في الخزان عن طريق العلف، نحتاج أولاً إلى معرفة الكمية الدقيقة للعلف المستخدمة، بالجرام أو الكيلوغرامات. المقبل نحن بحاجة إلى معرفة نسبة البروتين في الأعلاف. وعادة ما يظهر هذا على ملصق الأعلاف أو متاح من منتج الأعلاف. كما ذكر في الأقسام السابقة، فإن تغذية الأسماك لها نسب عالية من البروتين، وعادة ما تتراوح بين 25٪ و 50٪. بمجرد أن نعرف نسبة البروتين يمكننا حساب نسبة النيتروجين عن طريق قسمة على 6.25. نحن نستخدم هذا العدد لأن خبراء التغذية يفترضون أن 1/6.25 أو ما يقرب من 16٪ من جميع البروتين هو النيتروجين. وهكذا، للحصول على تغذية للبلطي مع 35% بروتين ونحن نعلم أن لديها 35%\ * 16% = 5.6% النيتروجين. إذا أضفنا، على سبيل المثال، 120 غراما من الأعلاف إلى الخزان في يوم واحد، فإننا نضيف 120\ * 5.6٪ = 6.72 غرام من النيتروجين.

امتصاص النيتروجين من قبل الأسماك

سوف تمتص الأسماك النيتروجين في رواسب البروتين، والتي هي في الغالب عضلاتها. ومع ذلك، فإن معظم وزن جسم السمك هو الماء، لذلك يجب تخفيض الوزن لأن النيتروجين موجود فقط في ما يمكن أن يسمى «الوزن الجاف للعضلات». وبصورة عامة، واستنادا إلى النتائج في مختبرنا والنتائج المستمدة من الأدبيات (على سبيل المثال، Seawrigt et al. 1998)، فإن الوزن الجاف للبلطي هو حوالي 27% من وزن الجسم أو، بطريقة أخرى، 73% من عضلات البلطي هي الماء.

بعد ذلك نحن بحاجة إلى معرفة معدل تحويل الأعلاف (FCR). و فكر هو النسبة بين تغذية المقدمة مقسوما على الوزن المكتسب. ويسمى معكوس FCR كفاءة التغذية، أو زيادة الوزن مقسوما على تغذية تناولها. عادة ما يكون FCR حوالي 1-2 في الأسماك. من ناحية أخرى، يمكن النظر إلى كفاءة التغذية على أنها 1 مقسوما على FCR. وهذا هو، بالنسبة لمؤشر تحويل 1.5، فإن كفاءة التغذية هي 1/1.5 = 66.73٪. لوضعها بطريقة أخرى، سيتم امتصاص حوالي ثلثي الأعلاف التي تؤكل من الأسماك من قبل عضلة الأسماك وتحسب على أنها نمو.

بالطبع سيكون من الأفضل أن يكون لديك كفاءة تغذية عالية (قريبة من 100٪)؛ وكلما ارتفع، كلما كان ذلك أكثر فائدة من الناحية الاقتصادية. ومع ذلك، فإن الأسماك لديها حد أقصى لمقدار العضلات التي يمكن أن تتراكم مع مرور الوقت. مع نمو العضلات، فإن كمية البروتين تنمو (وكذلك كمية النيتروجين الكلي في العضلات)، ولكن نسبة البروتين في العضلات ستبقى أكثر أو أقل استقرارا. وتبلغ النسبة الإجمالية للنيتروجين فيما يتعلق بوزن الجسم حوالي 8.8% في البلطي. قد يختلف هذا بين الأنواع، ولكنه رقم تقريبي جيد.

لذلك، اعتمادا على الأعلاف المقدمة، يمكننا تقدير مقدار النيتروجين الذي سيتم الاحتفاظ به في الأسماك. إذا قدمنا 120 غرام من الأعلاف باستخدام القيم المقترحة أعلاه، فسيتم العثور على النيتروجين المحتفظ به في الأسماك عن طريق ضرب الأعلاف بالوزن الجاف، وكفاءة التغذية ونسبة النيتروجين في عضلة السمك، أي 120g\ * 27٪\ * 66.73٪\ * 8.8٪ = 1.90 غرام من النيتروجين من الأعلاف سيبقى في السمكة

النيتروجين المفقود في المواد الصلبة

وبصرف النظر عن فقدان البول، يمكن فقدان نفايات النيتروجين عن طريق البراز. يمكننا قياس محتوى البروتين أو النيتروجين للبراز لأنه يتراكم في فلتر المواد الصلبة في نظامنا، أو يمكننا سحبه يوميا وتخزينه. ويمكن أن تحتوي النفايات الصلبة أيضا على علف لم يتم تناولها، ولكن، كما ذكر أعلاه، من الصعب قياس كمية الأعلاف التي لم تستهلكها الأسماك بالضبط، لذلك نقوم بتجميع البراز والأعلاف التي لا تستهلك كنفايات صلبة. قبل التحليل، يتم تجفيف النفايات الصلبة من أجل حساب الوزن الجاف، ومن ثم يتم قياس محتوى النيتروجين. في نظام RAS، يبلغ إجمالي كمية المواد الصلبة حوالي 10%، أي أن 10% من الأعلاف المقدمة للأسماك ينتهي بها المطاف كنفايات صلبة (بما في ذلك براز الأسماك والكريات التي لا يتم تناولها). عندما تم تحليلنا وجدنا أن محتوى النيتروجين للبراز كان 4.8%.

كما أوضحنا في وقت سابق، البروتين هو 16٪ من النيتروجين، أو هذا ما يقدر خبراء التغذية. وهكذا، إذا كان لدينا فقط مقياس من النيتروجين، للحصول على كمية البروتين جاء من الأصل نحن بحاجة إلى «حساب مرة أخرى» عن طريق تقسيم كمية النيتروجين بنسبة 16٪، وهو نفس ضرب بنسبة 6.25٪ (1/16 = 0.0625 أو 6.25٪). لذلك في الحالة التي يكون فيها محتوى النيتروجين للبراز 4.8٪، فإن كمية البروتين ستكون 4.8٪\ * 6.25٪ = 30٪.

وأخيرًا، لحساب إجمالي غرامات النيتروجين المفقودة في المواد الصلبة لكل كمية العلف التي نقدمها للخزان، نحتاج إلى مضاعفة كمية العلف (120 جم) بنسبة الأعلاف المفقودة في المواد الصلبة (البراز والأعلاف التي لا تؤكل)، ونسبة النيتروجين في المواد الصلبة (4.8٪). لنفترض أن نسبة الأعلاف المفقودة في المواد الصلبة هي 10٪، والنيتروجين المفقود في المواد الصلبة في هذه الحالة سيكون: 120g\ * 10٪\ * 4.8٪ = 0.576 غرام من النيتروجين في الأعلاف يتم فقدان كمواد صلبة. مرة أخرى، هذا هو مجرد مثال، وهذه النسبة يمكن أن تختلف اعتمادا على النظام وغيرها من الشروط.

النيتروجين المذاب في الماء كالأمونيا

بعد ذلك يمكننا استخدام الحسابات المذكورة أعلاه لتحديد كمية النيتروجين المذاب في الماء، والتي فقدت أساسا كنفايات الأمونيا. أولاً نضيف النيتروجين الذي تمتصه الأسماك وفقده في البراز، ثم نطرحه من النيتروجين المطبق عبر الأعلاف. النيتروجين المتبقي هو الكمية المفقودة أو المذابة في الماء. في الحالة المذكورة أعلاه، 6.72 - (1.90 + 0.576) = 4.24 غرام NH₃. وهذا هو، يتم تحويل 63.1٪ (4.24/6.72) من النيتروجين من الأعلاف إلى NH₃. تفرز من قبل الفرع كما NH₃ ولكن، اعتمادا على درجة الحموضة الماء، يتم تحويلها إلى NH₄ . مصطلح TAN يدل على مجموع النيتروجين الأمونيا، أو مزيج من NH₃ + NH₄ . في الشكل رقم 6، نقدم مثالاً للنتائج من مختبرنا حيث تم حساب إجمالي النيتروجين في العلف، ثم قياسه في الأسماك والبراز والماء.

الشكل 5: مثال على تحليل دورة النيتروجين في البلطي باستخدام أربعة أغلفة مختلفة تعتمد على مصادر بروتين مختلفة (وجبة السمك، وفول الصويا، وغلوتين الذرة، وتركيز البازلاء)

*حقوق الطبع والنشر © شركاء مشروع Aqu @teach. Aqu @teach هي شراكة استراتيجية إيراسموس في التعليم العالي (2017-2020) بقيادة جامعة غرينتش، بالتعاون مع جامعة زيوريخ للعلوم التطبيقية (سويسرا)، والجامعة التقنية في مدريد (إسبانيا)، وجامعة ليوبليانا ومركز ناكلو التقني الحيوي (سلوفينيا) . *