水生动物中的细菌
异养细菌与矿化
还有另一个重要的细菌群，以及其他微生物，涉及水生物。 这种细菌群通常被称为异养群。 这些细菌利用有机碳作为食物来源，主要涉及固体鱼类和植物废物的分解。 大多数鱼类只能保留 30-40% 的食物，这意味着它们所吃的食物中有 60-70% 被释放为废物。 在这种废物中，50% 至 70% 是作为氨释放的溶解废物。 然而，剩余的废物是含有蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质的有机混合物。 异养细菌通过一种称为矿化的过程代谢这些固体废物，使水生植物能够获得必要的微量营养素（图 5.2）。 ！ 图片-2 这些异养细菌，以及一些天然存在的真菌，有助于分解鱼类废物的固体部分。 在这样做的过程中，他们将固体废物中锁定的营养物质释放到水中。 这种矿化过程是必不可少的，因为植物不能以固体形式吸收养分。 废物必须分解成简单的分子，才能被植物的根源吸收。 异养细菌依赖于任何形式的有机材料，如固体鱼废料、未吃的鱼食、垂死的植物、垂死的植物叶甚至死细菌。 有许多食物来源可用于这些细菌在水生单位。 异养细菌需要与硝化细菌类似的生长条件，特别是在高浓度的溶解剂中。 异养细菌会殖民单元的所有组成部分，但特别集中在固体废物积聚的地方。 异营细菌的生长速度比硝化细菌快得多，在几个小时而不是几天内繁殖。 在介质床中，废物收集在底部，永久湿区，这里发现了许多异养细菌。 在其他系统中，主要菌落被发现在过滤器和分离器上，以及在运河。 矿化在水生动物中很重要，因为它释放了几种植物生长所必需的微量营养素。 如果没有矿化，一些植物可能会出现营养不足，需要补充肥料。 异营养细菌在固体废物的分解中得到其他生物群落的帮助。 通常，蚯蚓、等脚类、两栖类动物、幼虫和其他小动物可以在水生系统中发现，特别是在介质床中。 这些生物与细菌一起工作来分解固体废物，拥有这个群落可以防止固体积聚。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations硝化细菌和生物过滤器
第二章讨论了硝化细菌在整个水生过程中的重要作用。 硝化细菌将主要作为氨进入系统的鱼废物转化为硝酸盐，作为植物的肥料（图 5.1）。 这是一个两步的过程，涉及两组不同的硝化细菌。 第一步是将氨转化为亚硝酸盐，这是由氨氧化细菌（AOB）完成的。 这些细菌通常由最常见的群组 * 硝基体 * 的属名称称称为。 第二步是将亚硝酸盐转化为硝酸盐是由亚硝酸盐氧化细菌（NOB）完成的。 这些通常由最常见的组 * 硝基杆菌 * 的属名称称称为。 在这些群体中有许多物种，但为了本出版物的目的，个体差异并不重要，它是更有用的考虑作为一个整体。 硝化过程发生如下： AOB 细菌将氨 (NH) 转化为亚硝酸盐 (NO₂ -) NOB 细菌然后将亚硝酸盐 (NO2-) 转化为硝酸盐 (NO-) ！ 硝化，因此，健康的细菌群落对于一个运作的水生系统至关重要。 硝化细菌的繁殖和建立菌落相对缓慢，需要数天甚至数周，因此农民的耐心是建立新的水生系统时最重要的管理参数之一。 许多水族馆和水族馆系统已经失败，因为在细菌的殖民地完全发育之前添加了太多的鱼。 还有几个其他关键参数可以支持硝化细菌。 一般来说，细菌需要一个大而黑暗的位置，以便在良好的水质、足够的食物和氧气的情况下进行殖民。 通常，硝化细菌在生物过滤器上形成粘糊糊的、浅棕色或米色的基质，并具有独特的气味，难以描述，但没有特别的气味，这可能表明其他微生物。 # 高表面积 具有高比表面积 (SSA) 的生物滤滤材料是发展大量硝化细菌群的最佳选择。 SSA 是界定某一特定体积介质暴露面积的比率，以平方米每立方米 (平方米 2 /m 3 ) 表示。 在一般情况下，介质中的粒子越小，更多的是可用于细菌殖民的表面。 这可以实现更高效的生物过滤。 有许多此类材料被用于水生物学，无论是生长培养基还是用于生物过滤，例如火山砾石、膨胀粘土、商用塑料生物过滤球和植物根系。 本手册中考虑的火山凝灰岩和 Bioballs® 分别有 300 平方米 2 /m 3 和 600 平方米 2 /m 3 ，这是一个足够的 SSA，使细菌能够繁殖。 表 4.1 和附录 4 总结了水生生物中使用的不同培养基的其他特征和 SSA。 如果生物过滤器材料不是理想的，而且表面积与体积比较低，则生物过滤器应该更大。 超大的生物过滤器不会损害水生系统，虽然过大的生物过滤器会增加不必要的费用，但过剩的生物滤清能力使许多系统免于崩溃。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations系统循环和启动生物过滤器菌落
系统循环是一个术语，它描述了首次启动任何 RAS 时建立细菌菌落的初始过程，包括一个水生单元。 在正常情况下，这需要 3-5 周；骑自行车是一个缓慢的过程，需要耐心。 总体而言，这个过程包括不断地将氨源引入水生装置，喂养新的细菌群并创建一个生物过滤器。 进展情况是通过监测氮水平来衡量的。 一般来说，自行车是在一个水生系统建成后进行的，但在创建一个新的水生系统时，可以让生物过滤器从头开始。 重要的是要了解，在循环过程中会有高水平的氨和亚硝酸盐，这可能对鱼类有害是很重要的。 此外，在开始过程之前，请确保所有水生组件，尤其是生物过滤器和鱼缸，都受到阳光直射的保护。 一旦引入该单元，氨就成为 AOB 的初始食物来源，其中一些是自然产生的，并自行吸收到该系统。 它们可以在陆地、水和空气中找到。 在 5-7 天后第一次添加氨，AOB 开始形成一个殖民地，并开始氧化氨成亚硝酸盐。 氨应持续但谨慎地加入，以确保发展中的殖民地获得足够的食物，而不会变成毒性。 再过 5-7 天的亚硝酸盐水平将开始上升，这反过来吸引 NOB。 随着 NOB 数量的增加，随着亚硝酸盐氧化成硝酸盐，水中的亚硝酸盐含量将开始下降。 图 5.3 说明了整个过程，其中显示了水中氨、亚硝酸盐和硝酸盐在骑行前 20-25 天内的趋势。 ！ 循环过程的结束被定义为硝酸盐水平稳步增加，亚硝酸盐水平为 0 毫克/升，氨水平小于 1 毫克/升。 在良好的条件下，这需要大约 25-40 天，但如果水温很冷，完成骑行可能需要长达两个月的时间才能完成。 在这一点上，一个足够的细菌菌落已经形成并积极将氨转化为硝酸盐。 这个过程很长的原因是硝化细菌生长相对缓慢，需要 10-15 小时才能在人群中增加一倍。 然而，一些异养细菌可以在 20 分钟内加倍。 水族馆或水产养殖零售商销售含有活硝化细菌（瓶装）的各种产品。 一旦加入到设备中，它们会立即固定系统，从而避免上述循环过程。 然而，这些产品可能昂贵或无法获得，最终没有必要，因为循环过程可以通过有机手段实现。 或者，如果有另一个水生子系统可用，那么将部分生物过滤器作为新系统的细菌种子共享是非常有用的。 这大大减少了循环系统所需的时间。 另外，通过提前几周连续滴滴含有 2-3 毫克/升氨的溶液，单独启动生物过滤器培养基也是有用的。 然后，该培养基只需将其纳入新的水生物滤清器即可发挥引物的作用。 一个简单的滴流系统可以通过一个小型水族馆泵循环的氨溶液在小型水箱上悬挂一个广泛的塑料箱。 很多人使用鱼作为氨的原始来源在一个新的水槽。 然而，这些鱼在整个循环过程中受到高氨和高亚硝酸盐的影响。 许多新的水族馆没有耐心让水箱完全循环，结果是新鱼死亡，通常被称为 “新水箱综合症”。 如果使用鱼类，建议使用非常低的放养密度（≤ 1 公斤/立方米 3 ）。 而不是使用鱼，还有这种初始氨的其他来源开始喂养生物过滤器菌落。 一些可能的来源包括鱼饲料、消毒动物废物、硝酸铵肥料和纯氨。 这些来源中的每个来源都有正面和负面，有些来源比其他来源更好和更安全。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations不需要的细菌
# 硫酸盐还原细菌 硝化和矿化细菌对水生系统是有用的，但其他一些类型的细菌是有害的。 这些有害的细菌群之一是硫酸盐还原组。 这些细菌被发现在厌氧条件下（无氧），在那里他们通过使用硫氧化还原反应获得能量。 问题是，这一过程产生硫化氢（H 2 S），这对鱼类具有极大的毒性。 这些细菌是常见的，发现在世界各地的湖泊、盐沼和河口，是天然硫循环的一部分。 这些细菌是腐烂的鸡蛋的气味，以及沉积物的灰黑色。 水生生物中的问题是，当固体废物积聚速度比异养细菌及其相关群落能够有效处理和矿化它们的速度更快，这反过来又会导致支持这些硫酸盐还原细菌的缺氧腐蚀条件。 在鱼类密度高的系统中，鱼类产生了如此多的固体废物，以至于机械过滤器无法足够快的清洁，从而鼓励这些细菌繁殖并产生它们的有毒代谢物。 大型水生系统通常包含一个脱气罐，硫化氢可以安全地释放回大气中。 在小规模系统中没有必要脱气。 然而，即使在小规模的系统中，如果检测到异味，让人联想到烂蛋或生污水，也有必要采取适当的管理行动。 这些细菌仅在缺氧条件下生长，因此为了防止它们，一定要提供足够的曝气和增加机械过滤，以防止污泥积聚。 去硝化细菌 第二组不需要的细菌是那些负责去硝化的人。 这些细菌也生活在厌氧条件下。 它们将硝酸盐，这是令人垂涎的植物肥料，转化为大气中的氮，这是植物无法使用的。 这些细菌在世界各地也很常见，并且本身很重要（见图 2.4）。 然而，在水生系统中，这些细菌可以通过有效去除氮肥来降低效率。 这通常是大型 DWC 床没有充分氧气的问题。 如果植物尽管系统处于平衡状态，但植物显示缺氮迹象，以及水中硝酸盐浓度非常低，则可能会怀疑存在问题。 调查 DWC 运河内可能没有正常循环的区域，并进一步增加空气石头的曝气。 一些大型水子系统故意使用去硝化。 饲料速率比平衡了植物的营养物质，但通常会导致高硝酸盐水平。 这种硝酸盐可在水交换过程中稀释（在本出版物中为小型系统建议）。 或者，可以鼓励在机械过滤器中进行控制去硝化。 这种技术需要仔细注意和脱气，不建议用于小型系统。 更多信息可以在 “进一步阅读” 部分中找到。 致病菌 最后一组不需要的细菌是那些导致疾病的植物，鱼类和人类。 这些疾病在本出版物的其他部分分别处理，第 6 章和第 7 章分别讨论植物和鱼类疾病，第 8.6 节讨论人类安全。 总体而言，重要的是要有良好的农业做法（GAP）来减轻和最大限度地减少水生系统内细菌疾病的风险。 通过以下方式防止病原体进入系统：确保良好的工人卫生；防止啮齿动物在系统中排便；使野生哺乳动物（以及狗和猫）远离水生动物系统；避免使用受污染的水；以及意识到任何活饲料都可以成为引进外来人的载体。微生物进入系统。 特别重要的是，除非先处理水，否则不要从有鸟粪的屋顶收集雨水。 热血动物的主要风险是引入 * 大肠杆菌 *，鸟类经常携带 * 沙门氏菌 * spp.; 危险的细菌可能会随着动物粪便进入系统。 第二，预防后，永远不要让水生水接触植物的叶子。 这可以防止许多植物疾病以及鱼水对人类产品的潜在污染，特别是在生食食用产品的情况下。 请务必在食用前清洗蔬菜，水泡或其他方式。 一般来说，常识和清洁度是防止水肺疾病的最佳防护。 本出版物和 “进一步阅读” 部分提供了关于水生食品安全的其他来源。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations