13.4 Физиологические ритмы: Соответствие питанию рыб и растений

Конструкция кормов для рыб имеет решающее значение в аквапонике, поскольку корм для рыб является единственным или, по крайней мере, основным источником питательных веществ как для животных (макроэлементов), так и для растений (минералов) (рис. 13.3).

Азот вводится в аквапонную систему через белок в кормах для рыб, который метаболизируется рыбой и выводится в виде аммиака. Интеграция рециркулирующей аквакультуры с гидропоникой может уменьшить выброс нежелательных питательных веществ в окружающую среду, а также получить прибыль. В одном из первых экономических исследований удаление фосфора в интегрированной системе форели и салата и базилика оказалось экономичным (Adler et al. 2000). Интеграция норм кормления рыбы также имеет первостепенное значение для удовлетворения потребностей растений в питании. На самом деле, фермеры должны знать количество кормов, используемых в аквакультуре, чтобы рассчитать, сколько питательных веществ необходимо дополнить для содействия росту растений в гидропонной установке. Например, в тилапио-клубничной аквапонной системе общее количество кормов, необходимых для производства ионов (например, NOSub3/subsup—, /sup cuB2/sUP, HSUB2/sUP, HSUB2/subposub4/sUP и KSUP) для растений, было рассчитано при различной плотности рыб с более высоким показателем плотности 2 кг рыбы/msUP п для снижения стоимости добавок гидропонного раствора (Villarroel et al. 2011).

Рис. 13.3 Поток питательных веществ в аквапонной системе. Обратите внимание, что корм рыбы, через сточные воды из системы аквакультуры, обеспечивает минералы, необходимые для выращивания растений в гидропонной системе. Время приема пищи должно быть разработано таким образом, чтобы соответствовать ритмам кормления/экскреции рыбы и ритмам поглощения питательных веществ в растениях

Хорошо известно, что растения имеют суточные ритмы, а циркадная ритмичность движения листьев была впервые описана в растениях де Майран в начале восемнадцатого века (McClung 2006). Циркадные ритмы в растениях контролируют все от времени цветения до питания растений, поэтому эти ритмы необходимо учитывать особенно при использовании искусственного садоводческого освещения. Рыба также привязана к ежедневным ритмам в большинстве физиологических функций, включая кормление и поглощение питательных веществ. Не стоит удивляться тому, что рыба проявляет ритмы кормления, поскольку доступность пищи и присутствие хищников практически не постоянны, но ограничивается определенным временем дня/ночи (López-Olmeda and Sánchez-Vázquez 2010). Таким образом, рыбу следует кормить в нужное время в соответствии с ритмами аппетита: днем для дневных видов рыб, а ночью - для ночных рыб. Хорошо известно, что у рыб наблюдаются ежедневные закономерности дезаминирования белков и азотных отходов, связанные с их питательным состоянием и ритмами кормления (Каушик 1980). Время кормления влияет на экскрецию азота, поскольку, согласно данным Gelineau et al. (1998), производство аммиака и катаболизм белков были ниже у рыб, скармливаемых на рассвете (в фазе с ритмом кормления), чем у рыб, кормящих в полночь (вне фазы). Интересно, что экскреция мочевины демонстрирует циркадную ритмичность, которая сохраняется у голодных рыб в постоянных условиях (Kajimura et al. 2002), выявляя ее эндогенное происхождение. Кроме того, проницаемость мочевины (определяемая как содержание мочевины в организме после погружения в раствор мочевины) совпала с акрофазой, т.е. пиком суточного ритма экскреции, что указывает на то, что мочевина не проникает в клетки простой диффузией, но существует циркадный контроль. Растения также показывают суточные ритмы поглощения азота, как это было ранее описано Пирсоном и Стиром (1977), которые обнаружили суточную структуру поглощения нитратов и нитрат-редуктазы в перцах, находящихся в постоянной среде. Концентрация нитратов в листьях шпината также увеличивалась в ночное время по мере увеличения скорости поглощения нитратов корнями в это время (Steingrover et al. 1986). В аквапонике данные указывают на необходимость согласования ритмов экскреции рыб и ритмов поглощения питательных веществ в растениях. Для оптимизации производительности и экономической эффективности аквапонных систем необходимо тщательно разработать рацион рыбы и графики кормления, чтобы обеспечить питательные вещества на нужном уровне и в нужное время, чтобы дополнять как рыбу, так и растения.