5.8 Аквапоника как экологический подход

До недавнего времени в аквапонике доминировали полностью рециркулирующие (или комбинированные) подходы к проектированию, которые постоянно разделяют и циркулируют водные ресурсы между двумя основными компонентами (рыба и растительная культура) (Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). Кроме того, основанные на низком и среднем технологические подходы, которые исторически применялись к аквапонике, побудили к изъятию дорогостоящих компонентов, с тем чтобы повысить потенциал позитивного экономического результата. Один из компонентов фильтрации почти всегда применялся к стандартным технологиям RAS и гидропоники/субстратной культуры, а именно к водной стерилизации, регулярно не включался дизайнерами аквапоники.

Стерилизация в контексте РАС и гидропонических/субстратных культур применяется повсеместно, поскольку высокая плотность рыбы или растений, выращиваемых, как правило, вызывает давление со стороны водных патогенных организмов, существенно снижающих общие темпы производства (Van Os 1999; Timmons et al. 2002). Основная причина такого повышенного давления водных вредителей в обеих технологиях заключается в том, что каждая из них концентрируется на обеспечении минимальных биотических, экологических ресурсов и, следовательно, обеспечивает значительное «экологическое пространство» внутри системной воды для биотической колонизации. В этих «открытых» биологических условиях размножаются вредители и патогенные виды, как правило, быстро колонизируются, чтобы воспользоваться присутствующими видами (например, рыбой и растениями) (Lennard 2017). В этом контексте стерилизация или дезинфекция культурной воды исторически рассматривалась как инженерный подход к решению этой проблемы (Van Os 1999; Timmons et al. 2002). Это означает, что как РАС, так и отрасли гидропонической/субстратной культуры применяют подход к стерилизации для контроля патогенных организмов в соответствующей культурной воде.

Аквапоника всегда делала акцент на важности связанной с ней микробиологии для выполнения важных биологических услуг. Во всех связанных аквапонных конструкциях Rakocy и его команды UVI биологический фильтр не был включен, потому что они показали, что культура плотов, гидропонный компонент обеспечивает более чем достаточную площадь поверхности для поддержки размера колонии нитрифицирующих бактерий, чтобы обработать весь аммиак, производимый рыбой, как растворенные отходы и преобразовать их в нитрат (Rakocy et al. 2006, 2011). Поэтому Ракочи и его команда не выступали за применение стерилизации системы воды, потому что это, возможно, повлияло на нитрифицирующие бактериальные колонии. Эта историческая перспектива UVI/Rakocy продиктовала дизайн аквапонной системы в будущем. Выявлены и обсуждены другие преимущества невключения водной стерилизации в аквапонные системы, особенно в контексте ассистивной растительной микробиоты (Savidov 2005; Goddek et al. 2016).

Современное мышление в аквапонных исследованиях и промышленности заключается в том, что отсутствие какой-либо формы водной стерилизации или дезинфекции позволяет системе воде развивать сложную водную экологию, состоящую из множества различных микробиологических форм жизни (Goddek et al. 2016; Lennard 2017). Это создает ситуацию, аналогичную природной экосистеме, при которой большое разнообразие микрофлоры взаимодействует друг с другом и с другими связанными с ней формами жизни в рамках системы (т.е. с рыбой и растениями). Предложенный результат заключается в том, что это разнообразие приводит к ситуации, в которой ни один патогенный организм не может доминировать из-за присутствия всей другой микрофлоры и, следовательно, не может вызывать разрушительных последствий для рыбы или растениеводства. Показано, что аквапонные системы содержат большое разнообразие микрофлоры (Eck 2017), и благодаря предложенному механизму экологического разнообразия, описанному выше, благодаря этому микробному разнообразию (Lennard 2017) оказывается содействие здоровью и росту как рыб, так и растений (Lennard 2017).

Нестерилизованный, экологически разнообразный подход к аквапонике ранее применялся к соединенным или полностью рециркулирующим аквапонным конструкциям (Rakocy et al. 2006), в то время как для некоторых развязанных аквапонных подходов была предложена стерилизованная гидропонная аналогия (Monsees et al. 2016; Priva 2009; Goddek 2017). Тем не менее, кажется, что более развязанные дизайнеры в настоящее время применяют принципы, которые учитывают экологический, нестерилизованный подход (Goddek et al. 2016; Suhl et al. 2016; Karimanzira et al. 2016), и поэтому признают положительный эффект, связанный с разнообразной аквапонной микрофлорой (Goddek и др. 2016; Леннард 2017).