AQu @teach：营养水平衡
Aqu @teach：水生主要营养物质的生物地球化学循环
#氮循环 氮是所有生物体的一个基本元素，也是水生物中关注的主要营养物质。 它发生在氨基酸（蛋白质的部分），核酸（DNA 和 RNA），以及能量转移分子三磷酸腺苷（[Pratt & Cornely 2014]（https://trixiesolis.files.wordpress.com/2015/02/essential-biochemistry-third-edition-charlotte-w-pratt.pdf））。 由于氮存在于许多化学形式，因此氮循环非常复杂（图 3）。 ！ 图片-20210212133431271Figure 3: 氮循环的一般形式 (不列颠百科全书) 地球大气层的大部分（78%）是大气氮气，这是分子二硝原（N 2 ）。 氮气是非常无反应性的，对大多数生物来说没有用处。 固氮是所有将大气氮气转化为可称为活性氮 (Nr) 的化合物的过程。 Nr 包括大气层和生物圈中的所有生物活性、光化学反应和辐射活性 N 化合物。 它包括无机还原形式的 N（例如 NH 3 和 NH + ）、无机氧化形式（如 NO、HNO、N O 和 NO — ）和有机化合物（例如尿素、胺和蛋白质）（[Galloway et al，2008]（http://science.sciencemag.org/content/320/5878/889））。 氮固定可以通过闪电自然发生，因为非常热的空气会破坏 N2 的键，从而形成亚硝酸。 它可以在一个叫做哈伯-博世工艺的反应中进行化学性质。 当 N 2 被称为氮酶的酶转化为氨时，会发生生物氮固定。 修复 N 2 的微生物主要是厌氧。 大多数豆类（豆类、豌豆等）在其根系中有结核，其中含有共生细菌称为根茎，帮助植物生长并与其他植物竞争。 当植物死亡时，固定氮被释放，使其可供其他植物使用。 图 4 显示了在水生物中发生的氮循环。 在水产养殖中，食物链的两个部分（初级生产者和消费者）通常一起出现在空间上，分为水产养殖和水培的隔间。 有助于有效利用营养素的协同效应是由微生物介导的。 # 图 4：水生动物中的氮循环。 氮通过鱼饲料进入水生生态系统，鱼类摄取后排出总氨氮（TAN、氨-NH 3 和铵-NH 4 + ）（Wongkiew * 等人 * 2017）。 氮在酸性或中性 pH 条件下转化为铵（NH4 +），或者在 pH 值较高的情况下转化为氨（NH3）。 氨浓度取决于铵含量、pH 值和温度（图 5，表 3）。 氨在水中的溶解性低于 NH4 +；因此，NH 3 被迅速转化为气态形式，并从水中排放出来 (同志 & 诺尔顿 2009))。
· Aqu@teachAqu @teach：水生养素的供应
水生生物中系统水的化学成分是非常复杂的。 除了大量的溶解离子，它还含有由鱼类代谢和饲料消化产品释放产品所产生的有机物质，以及植物排出的物质。 这些物质在很大程度上是未知的，它们的相互作用可能会进一步影响水生养分溶液的化学成分和 pH 值。 所有这些都会对植物的营养吸收、鱼类健康和微生物活性产生多重影响，但大多数尚未知。 营养物质通过添加水和鱼类饲料进入水生生态系统（施毛茨 * 等人 * 2016）。 就元素成分而言，鱼饲料含有约 7.5% 的氮、1.3% 的磷和 46% 的碳（施毛茨，未公布的数据）。 就有机化合物而言，鱼饲料含有蛋白质（鱼粉或植物基）、脂肪（鱼油、植物油）和碳水化合物（[博伊德 2015]（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081005064000015））。 草食鱼（如罗非鱼）在饲料中只需要 25% 的蛋白质，而食肉鱼需要大约 55% 的蛋白质（博伊德 2015）。 鱼粉和大豆都是不可持续的（原因不同），因此我们正在进行密集的研究，以寻找合适的鱼粉替代品和植物性饮食（博伊德 2015；戴维森 *等人 * 2013; 塔肯 & 梅田 2008). 如果正确计算喂养比率，则会吃掉所有添加到系统的饲料，并且只排出不用于生长和新陈代谢的东西（图 11）。 排泄的营养物质的比例也取决于饮食的质量和消化性 (巴兹比林 2014)。 鱼饲料的消化率、粪便的大小以及沉降率都对系统运行非常重要（Yavuzcan Yildiz * 等人 * 2017）。 因此，由于添加水的质量、添加的鱼饲料以及系统中的整个代谢反应，水生系统水的营养成分极为复杂，并不总是符合植物要求。 然而，鱼类的福利应该是中心关注的问题，应选择鱼类饲料，以适应每个发展阶段的鱼种。 必须在第二步调节能够被植物吸收的营养物质的供应。 # 图 11：氮和磷的环境流量（百分比），用于 (a) 尼罗非鱼笼生产（[蒙塔尼尼内托和奥斯特兰斯基 2015 年）之后）（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/are.12280）；(b) RAS 生产（数据来自 [施特劳赫 *等人，2018 年]（https://www.mdpi.com/2071-1050/10/6/1805））。 “未解释” 表示不能归因于任何类别的 N 和 P 分数 表 10 中的数据显示，大多数植物营养物质，尤其是 P 和 Fe，与标准水培溶液相比，被调查的水生系统中的浓度显著低。 这似乎是水生动作的典型情况；然而，水生作物的生长率在大多数情况下仍然令人满意（Schmautz，未公布的数据）。 让我们仔细看一下这一现象。
· Aqu@teachAQu @teach：宏观营养素和微量营养素
宇宙的元素 地球上有 92 个自然存在的元素。 有些研究得很好，有些根本没有：例如阿他汀（[布莱森 2003]（https://www.randomhouse.com/catalog/teachers_guides/9780767908184.pdf））。 问题是，有些元素是非常罕见的。 例如，在整个地壳的任何时候，只有 24.5 克的出现。 地球上只有大约 30 种自然存在的元素广泛存在，而且很少有对生命重要的元素（图 1）。 在太阳系中，恒星一般，而且可能是宇宙作为一个整体，最丰富的元素是较轻的元素：超过 75％ 氢（H），25％ 氦（他），约 1％ 的一切。 在 “其他一切” 类别中，甚至编号元素比奇数元素更丰富。 随着原子数量的增加，丰度会迅速下降。 然而，相对于这些一般趋势，碳 (C)、氧 (O)、镁 (Mg)、硅 (Si) 和铁 (Fe) 的高度异常，而锂 (Li)、铍 (Be) 和硼 (B) 则异常低。 在地壳中，丰度的顺序是 O（< 50%), Si (> 20％）、Al、铁、镁、钙、Na 和 K。这些都是岩石大部分由岩石制成的各种元素。 在整个地球上，由于核心和地幔，Fe、Ni 和 Mg 变得更加普遍，而 O、Si、Al 仍然是主要的整体成分（表 1）。 关于生命，元素具有不同的功能（表 2）。 我们已经进化为利用或容忍这些因素，但我们生活在狭窄的接受范围内。 作为一项规则，我们对元素的容忍度是直接成比例的，它们在地壳中的丰度 (布莱森 2003)。 ！ 图片-3 图 1：周期表中已知或认为对生命至关重要的自然存在元素的分布情况。 对 C、N 和 P 的生态重要性的理解要比对其他元素的理解要高得多（在 [达席尔瓦和威廉姆斯 2001 年之后重新绘制）]（https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=qXbKF1Pw_GsC&oi=fnd&pg=PA1&dq=frausto%2Bda%2Bsilva%2Bwilliams%2B1991&ots=5sIBR1y-ff&sig=TZD2weGModya5xGj7Y5已发送信息和问题 = 欺诈者 %20 代码，威廉姆斯威廉姆斯 %201991 和错误）
· Aqu@teachAQu @teach: 植物营养
基本营养元素 植物需要 16（瑞希 2013）或根据其他来源 17（[比茨赞斯基 * 等人 * 2016]（https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.57））必需的营养元素，没有这些元素，他们是无法完成正常生命周期。 植物需要必要的营养物质才能正常运作和生长。 植物的充足性范围是为了满足植物的营养需求和最大限度地增长所需的营养量范围。 这个范围的宽度取决于个别植物种类和特定的营养物质。 在植物充足性范围之外的营养素水平会导致作物总体生长和健康状况下降，因为缺乏或毒性。 植物通常需要从土壤中获得水和矿物质。 在水培中，他们仍然需要提供水和矿物质。 在水生动物，情况是复杂的事实，即系统水包含一个高度复杂的混合物的有机和无机化合物源自鱼类废物和鱼类食品。 营养素分为两大类：大量营养素和微量营养素（图 8）。 这两种类型都是必不可少的，但数额不同。 与微量营养素相比，需要更多的六种大量营养素，微量营养素只需要微量营养素（琼斯 & 奥尔森-鲁茨 2016）。 # 图 8：植物生长所需的基本元素（营养物质）的分类 大量营养素分为三组。 “初级” 和 “次级” 这两个术语指的是数量，而不是营养物质的重要性。 缺乏二级营养素与三种主要营养素中的任何一种缺乏或微量营养素缺乏同样有害植物生长。 基本了解每种营养物质的功能对于了解它们如何影响植物生长至关重要（表 6）。 对于需要多少特定营养素的良好定位给出了植物材料的元素成分（图 9）。 如果发生营养素缺乏，就必须能够识别系统中缺乏哪些元素，并通过添加补充肥料或增加矿化来相应地调整它（另见 第 6 章 和 9)。 ！ 图片-3 图 9：干燥植物材料中营养量的表示 表 6：基本要素及其在植物中的作用 (在 瑞希 2013 之后改编) 元素 作用 碳 (C) C 是大多数生物分子的骨干，包括蛋白质、淀粉和纤维素。 光合作用将空气或水中的 CO 2 转化为碳水化合物，用于储存和输送工厂内的能量。 氢 (H) H 是碳为其成分的所有有机化合物的组成部分。 它几乎完全从水中获得。 它在植物与土壤关系中的阳离子交换中具有重要意义。 需要 H + 离子来驱动光合作用和呼吸中的电子传输链。 氧 (O) O 是植物中许多有机和无机化合物的组成部分。 只有少数有机化合物，例如胡萝卜素，不含 O。它可以多种形式获得：O 2 和-2-CO 2 、H 2 O、NO 3 、H 2 PO 4 和 SO 4 。 它还参与根和外部介质之间的阴离子交换。 植物在光合作用过程中产生 O 2 ，但需要 O 2 进行有氧呼吸，并分解这种葡萄糖产生 ATP。 氮 (N) N 是大量有机化合物的一部分，包括氨基酸、蛋白质、辅酶、核酸和叶绿素。 它对光合作用、细胞生长和代谢过程至关重要。 通常，溶解 N 是以硝酸盐的形式，但植物可以利用适量的氨，甚至游离氨基酸。 磷 (P) P 是核酸（如 DNA，脱氧核糖核酸）和三磷酸腺苷（ATP，储存能量在细胞中的分子）的磷脂骨干的一部分，并包含在某些辅酶中。 它对光合作用以及油和糖的形成至关重要，并鼓励幼苗的萌发和根部发育。 由于年轻组织需要更多的能量，对青少年来说尤其重要。 钾 (K) K 作为许多酶的辅酶或活化剂。 蛋白质合成需要较高的钾水平。 它用于通过受控的离子流通过膜进行细胞信号传输。 K 还控制气孔的开口，并参与花卉和水果的发展。 它还参与生产和运输糖, 吸水, 抗病和果实成熟.
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