Глава 6 Бактериальные отношения в аквапонике: новые направления исследований
6.7 Выводы
Технологический прогресс, ранее принадлежавший мелким производителям, во все большей степени превращающий аквапонику в крупномасштабное коммерческое производство, сосредоточивая внимание на улучшении макро- и микроэлементов при одновременном внедрении технических новшеств в целях сокращения потребностей в воде и энергии. Однако расширение масштабов аквапоники до промышленных масштабов требует гораздо лучшего понимания и поддержания микробных ассемблей, а также осуществления решительных мер в области биоконтроля, способствующих здоровью и благополучию как рыбы, так и сельскохозяйственных культур, при одновременном соблюдении стандартов безопасности пищевых продуктов для человека потребление.
· Aquaponics Food Production Systems6.6 Подвесные твердые вещества и осадки
Параметры эксплуатации аквапоники в заданном масштабе, включая объем воды, температуру, расход корма и расход воды, рН, возраст и плотность рыб и сельскохозяйственных культур, влияют на временное и пространственное распределение микробных сообществ, которые развиваются в ее отсеках, для обзора: RAS (Blancheton et al. 2013); гидропоника (Ли и Ли 2015). Помимо контроля содержания растворенного кислорода, углекислого газа и pH в аквапонике, необходимо также контролировать накопление твердых веществ в системе RAS, поскольку мелкие взвешенные частицы могут прилипать жабры, вызывать истирание и респираторные расстройства и повышать восприимчивость к болезням (Yildiz et al.
· Aquaponics Food Production Systems6.5 Роль бактерий в циклическом цикле и биодоступности питательных веществ
Проведены значительные исследования для характеристики гетеротрофных и автотрофных бактерий в системах RAS и лучшего понимания их роли в поддержании качества воды и циклическом перемещении питательных веществ (обзоры см. Blancheton et al. (2013); Schreier et al. (2010). Непатогенные гетеротрофы, в которых обычно преобладают альфапротеобактерия и гаммапротеобактерия, как правило, процветают в биофильтрах, и их вклад в превращения азота достаточно хорошо понятен, потому что цикл азота (NC) имеет первостепенное значение для развития рециркулирующей культуры.
· Aquaponics Food Production Systems6.4 Микробное равновесие и повышение в единицах аквапоники
Производительность в системе аквапоники предполагает мониторинг и управление параметрами окружающей среды, с тем чтобы обеспечить оптимальные условия роста каждого компонента, будь то микробный, животный или растительный. Хотя это не всегда возможно с учетом компромиссов в требованиях, одна из ключевых целей аквапоники вращается вокруг концепции гомеостаза, в которой поддержание стабильности системы предполагает настройку эксплуатационных параметров для минимизации ненужных возмущений, вызывающих напряжение внутри устройства, или вредное воздействие на другие компоненты. При постоянно меняющихся микробных ассемблерах гомеостаз никогда не предполагает постоянного состояния равновесия, а скорее является целью достижения как можно большей стабильности, особенно в рамках параметров качества воды.
· Aquaponics Food Production Systems6.3 Соображения биозащищенности для обеспечения безопасности пищевых продуктов и борьбы с патогенами
6.3.1 Безопасность пищевых продуктов Хорошая продовольственная безопасность и обеспечение благополучия животных являются приоритетными задачами в получении общественной поддержки аквапоники. Одним из наиболее частых вопросов, поднимаемых экспертами по безопасности пищевых продуктов в связи с аквапоникой, является потенциальный риск заражения патогенами человека при использовании рыбных сточных вод в качестве удобрения для растений (Chalmers 2004; Schmautz et al. 2017). Недавний литературный поиск для определения зоонозных рисков в аквапонике пришел к выводу о том, что патогены в загрязненной приборной воде или патогены в компонентах кормов, происходящих от теплокровных животных, могут ассоциироваться с микробиотой кишечника рыбы, которая, даже если не наносит вреда самой рыбе, может потенциально могут быть переданы в пищевой цепи для людей (Antaki и Jay-Russell 2015).
· Aquaponics Food Production Systems6.2 Инструменты для изучения микробных сообществ
Новые технологии для изучения того, как микробные сообщества меняются с течением времени и какие группы организмов преобладают в конкретных условиях окружающей среды, все чаще открывают возможности для прогнозирования неблагоприятных последствий в рамках компонентов системы и, таким образом, приводят к разработке более совершенных датчиков и тестов эффективный мониторинг микробных сообществ в рыбных или растительных культурах. Например, различные технологии «омики» — метагеномика, метаранскриптомика, протеомика сообщества, метаболомика — все чаще позволяют исследователям изучать разнообразие микробиоты в РАН, биофильтры, гидропоники и системы илового дигестора, где отбор проб включает целые микробные сборки вместо заданный геном.
· Aquaponics Food Production Systems6.1 Введение
Рециркулирующая вода в аквакультуре системы аквапоники содержит как твердые частицы, так и растворенные органические вещества (POM, DOM), поступающие в систему главным образом через корм для рыб; часть корма, которая не употребляется или не метаболизируется рыбой, остается в качестве отходов в воде рециркулирующей системы аквакультуры (RAS) , либо в растворенной форме (например, аммиак), либо в виде взвешенных или оседлых твердых веществ (например, осадка). После того, как большая часть ила удаляется механическим разделением, оставшееся растворенное органическое вещество все равно должно быть удалено из системы RAS.
· Aquaponics Food Production Systems