المكونات البيولوجية الهامة من أكوابونيكش
وكما هو موضح في الفصل الأول، فإن علم الأحياء المائية هو شكل من أشكال الزراعة المتكاملة التي تجمع بين تقنيتين رئيسيتين، الاستزراع المائي والاستزراع المائي. وفي و حدة إعادة تدوير مستمرة, تخرج مياه الاستزراع من خزان السمك الذي يحتوي على النفايات الأيضية لل أسماك. يمر الماء أولاً من خلال مرشح ميكانيكي يلتقط النفايات الصلبة، ثم يمر عبر مرشح بيولوجي يتأكسد الأمونيا إلى نترات. الماء ثم يسافر من خلال النباتات تنمو الأسرة حيث النباتات امتصاص المواد الغذائية، وأخيرا يعود الماء، وتنقية، إلى خزان الأسماك (الشكل 2.1). يوفر المرشح الحيوي موئلاً للبكتيريا لتحويل نفايات الأسماك إلى مواد غذائية يمكن الوصول إليها للنباتات. ثم يتم امتصاص هذه العناصر الغذائية، التي تذوب في الماء، من قبل النباتات. عملية إزالة المغذيات هذه تنظف المياه، وتمنع المياه من أن تصبح سامة مع أشكال ضارة من النيتروجين (الأمونيا والنتريت)، وتسمح للأسماك والنباتات والبكتيريا أن تزدهر بشكل تكافلي. وهكذا، تعمل جميع الكائنات الحية معا لخلق بيئة نمو صحية لبعضها البعض، شريطة أن يكون النظام متوازنا بشكل صحيح.
دورة النيتروجين
و أهم عملية بيولوجية في الأحياء المائية هي عملية النترجة, وهي عنصر أساسي في دورة النيتروجين الشاملة التي ينظر إليها في الطبيعة. النيتروجين (N) هو عنصر كيميائي ولبنة أساسية لجميع أشكال الحياة. وهو موجود في جميع الأحماض الأمينية، والتي تشكل جميع البروتينات التي تعتبر ضرورية للعديد من المفاتيح
و العمليات البيولوجية لل حيوانات مثل تنظيم الإنزيم, و إشارات الخلايا, و بناء الهياكل. النيتروجين هو أهم المغذيات غير العضوية لجميع النباتات. النيتروجين، في شكل غاز، هو في الواقع العنصر الأكثر وفرة في الغلاف الجوي للأرض يشكل حوالي 78 في المئة منه، مع الأكسجين لا يشكل سوى 21 في المئة. ومع ذلك، على الرغم من أن النيتروجين وفيرة جدا، فإنه موجود فقط في الغلاف الجوي كما النيتروجين الجزيئي (N2)، وهو رابطة ثلاثية مستقرة جدا من ذرات النيتروجين ولا يمكن الوصول إليها للنباتات. لذلك، يجب تغيير النيتروجين في شكله N2 قبل أن تستخدمه النباتات للنمو. وتسمى هذه العملية تثبيت النيتروجين. وهو جزء من دورة النيتروجين (الشكل 2.2)، ينظر في جميع أنحاء الطبيعة (الشكل 2.3). يتم تسهيل تثبيت النيتروجين من قبل البكتيريا التي تغير كيميائيا N2 بإضافة عناصر أخرى مثل الهيدروجين أو الأكسجين، وبالتالي خلق مركبات كيميائية جديدة مثل الأمونيا (NH3 ) والنترات (NT3 -) التي يمكن للنباتات استخدامها بسهولة. كما يمكن تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي من خلال عملية تصنيع كثيفة الاستخدام للطاقة تعرف باسم عملية هابر، وتستخدم لإنتاج الأسمدة الاصطناعية.
وينتج الحيوان الوارد في الشكل 2.3 نفايات (البراز والبول) مصنوعة إلى حد كبير من الأمونيا (NH3). يتم تقسيم المواد العضوية المتحللة الأخرى الموجودة في الطبيعة، مثل النباتات أو الحيوانات الميتة، حسب الفطريات ومجموعات البكتيريا المختلفة إلى الأمونيا. يتم استقلاب هذه الأمونيا من قبل مجموعة محددة من البكتيريا، وهو أمر مهم جدا لأكوابونيكش، ودعا البكتيريا النتريفينغ. هذه البكتيريا تحول أولا الأمونيا إلى مركبات النتريت (رقم2-) ثم أخيرا إلى مركبات النترات (رقم3-). النباتات قادرة على استخدام كل من الأمونيا والنترات لأداء عمليات نموها، ولكن يتم استيعاب النترات بسهولة أكبر من جذورها.
وتشكل البكتيريا النتروية، التي تعيش في بيئات متنوعة مثل التربة والرمل والماء والهواء، مكوناً أساسياً في عملية النتروية التي تحول النفايات النباتية والحيوانية إلى مغذيات يسهل الوصول إليها للنباتات. و يبين الشكل 2-4 نفس العملية المبينة في الشكل 2-3, ول كنه يتضمن مخططا أكثر تعقيدا لل تدفق يبين جميع مراحل دورة النيتروجين.
هذه العملية الطبيعية من النيتريكاتيون من قبل البكتيريا التي تحدث في التربة يحدث أيضا في الماء بنفس الطريقة. أما بالنسبة للأحياء المائية، فإن النفايات الحيوانية هي فضلات الأسماك التي يتم إطلاقها في خزانات الاستزراع. كما أن نفس البكتيريا النتريتية التي تعيش على الأرض ستنشأ بشكل طبيعي في الماء أو على كل سطح مبلل، وتحول الأمونيا من نفايات الأسماك إلى نترات يسهل استيعابها لتستخدمها النباتات. النتروية في أنظمة أكوابونك يوفر المواد الغذائية للنباتات ويزيل الأمونيا والنتريت التي هي سامة (الشكل 2.5).
- المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *