13.4 Ritmi fisiologici: Corrispondenza dei pesci e delle piante

La progettazione dei mangimi per pesci è fondamentale in acquaponica perché il mangime per pesci è il singolo o almeno il principale apporto di nutrienti sia per gli animali (macronutrienti) che per le piante (minerali) (Fig. 13.3).

L’azoto viene introdotto nel sistema acquaponico attraverso proteine contenute nei mangimi per pesci che vengono metabolizzate dai pesci ed escrete sotto forma di ammoniaca. L’integrazione dell’acquacoltura a ricircolo con l’idroponica può ridurre lo scarico di sostanze nutritive indesiderate nell’ambiente e generare profitti. In uno studio economico precoce, la rimozione del fosforo in un sistema acquaponico integrato di trota e lattuga/basilico si è rivelata economicamente vantaggiosa (Adler et al. 2000). Integrare il tasso di alimentazione dei pesci è fondamentale anche per soddisfare le esigenze nutrizionali delle piante. In realtà, gli agricoltori devono conoscere la quantità di mangimi utilizzati nell’unità di acquacoltura per calcolare la quantità di nutrienti da integrare per promuovere la crescita delle piante nell’unità idroponica. Ad esempio, in un sistema acquaponico tilapia-fragola, la quantità totale di mangime necessaria per produrre ioni (ad esempio NoSub3/subsup—, /sup casub2/subsup+/sup, Hsub2/subposub4/subsup—/sup e KSUP+/sup) per le piante è stata calcolata a densità di pesce diverse, con un risultato migliore per una densità di pesce ridotta 2 kg di pesce/msup-3/sup per ridurre il costo dell’integrazione della soluzione idroponica (Villarroel et al. 2011).

Fig. 13.3 Flusso di nutrienti in un sistema acquaponico. Si noti che il mangime per pesci, attraverso le acque reflue provenienti dal sistema di acquacoltura, fornisce i minerali necessari per la crescita delle piante nel sistema idroponico. La tempistica dei pasti deve essere progettata in modo da corrispondere ai ritmi di alimentazione/escrezione nei pesci e nei ritmi di assorbimento dei nutrienti nelle piante

E ’noto che le piante hanno ritmi quotidiani e ritmicità circadiana nei movimenti fogliari è stato descritto per la prima volta nelle piante da de Mairan all’inizio del XVIII secolo (McClung 2006). I ritmi circadiani nelle piante controllano tutto dal momento della fioritura alla nutrizione delle piante e quindi questi ritmi devono essere presi in considerazione soprattutto quando si utilizza l’illuminazione orticola artificiale. I pesci sono anche legati ai ritmi quotidiani nella maggior parte delle funzioni fisiologiche, tra cui l’alimentazione e l’assorbimento dei nutrienti. Non dovrebbe sorprendere che i pesci mostrino ritmi di alimentazione perché la disponibilità di cibo e il verificarsi di predatori sono difficilmente costanti, ma limitati a un particolare momento del giorno/notte (López-Olmeda e Sánchez-Vázquez 2010). Pertanto, i pesci dovrebbero essere nutriti al momento giusto in base ai loro ritmi di appetito: pasti programmati durante il giorno per le specie ittiche diurne e di notte per i pesci notturni. È noto che i pesci mostrano modelli giornalieri di deaminazione delle proteine e dei rifiuti azotati legati al loro stato nutrizionale e ai loro ritmi di alimentazione (Kaushik 1980). Il tempo di alimentazione influisce sull’escrezione di azoto, poiché Gelineau et al. (1998) ha riferito che la produzione di ammoniaca e il catabolismo proteico era inferiore nei pesci alimentati all’alba (in fase con il loro ritmo di alimentazione) rispetto a quelli alimentati a mezzanotte (fuori fase). Più interessante, l’escrezione di urea mostra ritmicità circadiana che persistono nei pesci affamati in condizioni costanti (Kajimura et al. 2002), rivelando la sua origine endogena. Inoltre, la permeabilità dell’urea (determinata come contenuto di urea corporea dopo immersione in una soluzione di urea) ha coinciso con l’acrofase, cioè il picco del ritmo giornaliero di escrezione, indicando che l’urea non permea le cellule per semplice diffusione ma vi è un controllo circadiano. Le piante mostrano anche ritmi giornalieri di assorbimento dell’azoto, come descritto in precedenza da Pearson e Steer (1977), che hanno trovato un modello giornaliero di assorbimento dei nitrati e nitrati reduttasi nei peperoni tenuti in un ambiente costante. La concentrazione di nitrati nelle foglie degli spinaci è aumentata anche durante la notte con l’aumento del tasso di assorbimento del nitrato da parte delle radici (Steingrover et al. 1986). Nell’acquaponica, l’evidenza indica quindi la necessità di adeguare i ritmi di escrezione nei pesci e i ritmi di assorbimento dei nutrienti nelle piante. Per ottimizzare le prestazioni e l’economicità dei sistemi acquaponici, le diete ittiche e i programmi di alimentazione dovrebbero essere progettati con attenzione per fornire nutrienti al giusto livello e al momento giusto per completare sia i pesci che le piante.