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半熟鸟大讲堂——DyMiCo系统详解(一)

革命性技术

随着不断有新的重大发现,水产养殖业和外来海水生物养殖业一直在发展着。就目前来说,在封闭的海水系统里,饲养那些完全依赖异养摄食的海水无脊椎生物是非常困难的。尽管在饲养管理上有诸多困难,在海水交易市场上这些小生物依然供不应求,每年有大批的这种无脊椎生物出口到各个西方国家。由于现在自然环境的海水生态系统在逐渐衰落,更加激励了人们去养殖这些从商业角度来说很赚钱的生物。本文将会讨论这种被称之为DyMiCo(Dynamic Mineral Control)的革命性过滤技术,它将使海水爱好者们可以饲养丰富多样的海水生物——特别是那些靠摄食活的浮游生物为生的海水生物。

珊瑚礁在生态学和经济学上都非常重要,而现在却在全球范围内减少,这是因为多种因素导致的,比如全球气候变暖,当地的人为的破坏打扰,环境污染、沿海城市开发、过渡捕捞等等。在亚洲,过渡捕捞对珊瑚礁是一个很大的威胁,比如印尼和菲律宾,大量礁岩生物被采集以供给全球的海水生物交易市场。将热带品种的生物带回家中作为装饰品有相当大的市场需求,虽有这个推波助澜,但是这门交易持续不了多久,因为出口的生物当中只有很小的一部分来自于水产业或者海水养殖业。全球的水族交易可能会加剧和恶化全球变暖和人为破坏带来的有害影响,这更激励了人们去发展可持续的礁岩生物的水产养殖业。水产养殖业的重要候选名单里有海绵生物,珊瑚等,因为它们具有装饰性,而且在制药行业也渐渐对它们产生了兴趣。然而,需要着重说明的一点是,我们对许多物种的培育养殖方法的知识仍旧很有限,这一点限制了培育的成功。

为了能最优化地养殖各种品种,详尽的知识非常重要,比如哪些因素会影响珊瑚的生长。如今我们知道有很多重要的因素会影响海水无脊椎动物,包括光照,水流,水质,营养物等。礁岩生物平均所需的光照和水流以现代的科技已经能够模拟得相当有效果了,同样的还有水质,尽管氮和磷的浓度通常要比原始生态的珊瑚礁中的数量级上高得多得多。营养物,特别是作为浮游生物形式存在的营养物,在大部分的封闭系统中都依旧是个大难题。要么很难做到能适量的喂食,要么喂食的量太大造成了水质的败坏。在接下来的内容中,我们将会介绍一种过滤系统——DyMiCo系统,它允许海水爱好者拥有良好水质的同时还能维持一定数量的活着的浮游生物,这对无脊椎动物的海水养殖来说无疑是个巨大的进步。

图为荷兰鹿特丹动物园中的一个DyMiCo系统,在主展示缸中放着许多加勒比海的珊瑚,在过滤区放着印度洋-太平洋珊瑚。注意到欣欣向荣的红色柳珊瑚,它是完全依靠浮游生物和溶解的营养物为生的。

异养生物和浮游生物

在开始讨论DyMiCo技术之前,需要给大家建立一个概念就是对许多生物来说(特别是完全异养的生物)想要养殖它们,那么维持一个生机勃勃的浮游生物群是非常必要的。那么异养生物准确地说到底是什么呢,为什么它们有时候非常难照顾?

建立在新陈代谢的基础上,地球上的生物可以被粗略地分成两组:自养生物和异养生物。自养生物是指那些利用与无机分子(比如二氧化碳)的化学反应来制造有机分子(碳水化合物,酒精,脂肪酸,氨基酸)的生物。从化学角度来说,有机分子指的是有“碳链”的分子。葡萄糖就是一种简单的碳水化合物,它包含一个拥有六个碳原子的碳链,正因为它其中包含的化学能量,使它对地球上的生命有很重要的作用。自养生物最普遍的例子就是包括单细胞藻类和蓝藻在内的植物,这些生物被认为是能光合自养的生物,因为它们能利用光能量把二氧化碳和碳酸氢根(HCO3-)转化成有机分子,用来为自己的新陈代谢和成长助燃。自养生物也被称为初级生产者,因为它们为食物链的第一步做出了贡献——从无机分子到生物量生产。异养生物指的是那些无法靠自己制造有机分子的生物(尽管它们可以互相转化有机分子),因此它们只能从环境中获取。有机营养物的获得方式多种多样:有直接从海水等方式获得,还有从其他有机物里摄取和消化。异养生物的典型例子有食草生物,比如牛、海胆。这些生物被称为初级消费者。跟本文的主题有关的异养生物的例子有:某些海绵、珊瑚虫、棘皮动物。而造礁珊瑚,同其他的珊瑚礁生物一样,在自己的组织当中拥有共生藻类(虫黄藻),使它们从辩证的角度来说是广食性的——又是自养(光合作用),又是异养(浮游生物和有机物的摄入)两种喂养方式。

另一个系统是来自于比利时的安特卫普动物园,主要是以八放珊瑚(海鸡冠、柳珊瑚等)为主,里面还养着一些吊类鱼,狐狸鱼,隆头鱼,和砗磲蛤。

由于像海水无脊椎动物这类异养生物需要某种形式的营养物来迎合它们对新陈代谢、成长和繁殖所需要的能量,海水爱好者不得不提供某种形式的营养物。在很多场合这一点没什么问题,因为现在有许多高质量饲料可以买到。只要能提供不同类型的合适的鱼食,鱼类通常能在水产养殖和水族馆中茁壮成长。而大部分的珊瑚与虫黄藻形成一种互惠互利的关系,后者会提供给宿主大量的有机碳。这种珊瑚通常在一般的水族馆中也能生长得很好。那些被认为是依靠特定食物(而这种食物在一个封闭的系统里较难充分获取)为来源为生的动物,却生长的不好,甚至最终死亡。这些动物被称之为特例者(与普通者相反,能利用广泛的营养来源),有相当一部分的海洋物种是属于这种类型的。这导致了我们要把浮游生物作为食物来源,因为作为水产养殖业的初级候选名单中的生物来说,浮游生物起到了举足轻重的作用。但是准确的来说到底什么是浮游生物呢?

英语中的Plankton(浮游生物)是由希腊语中浮游的和漂浮物的单词衍化而来的,它是各种在水中漂浮的数量大到惊人的生物群体的统称。这里面包括细菌,水藻,还有小动物比如甲壳纲动物。浮游生物通常可以根据微粒尺寸分成几个种类。跟本文有关的尺寸类型是超微型浮游生物、微型浮游生物、小型浮游生物和中型浮游生物。超微型浮游生物的尺寸在0.2~2微米之间,比如蓝细菌,古生菌,原生生物。微型浮游生物的尺寸在2~20微米之间,包括藻类和大一点的原生生物。小型浮游生物由尺寸在20~200微米之间小贝壳纲动物组成,比如轮虫,原生动物和幼虫。中型浮游生物的尺寸范围在200~2000微米之间,包含更大尺寸的贝壳纲动物和许多动物的幼虫。浮游生物作为一个整体,它是水中(包括大海中)的动物们的主要食物来源。以吃浮游生物为生的动物被称为“滤食生物”或“悬食生物”,因为它们从水中过滤或捕捉微粒来吸收消化。滤食生物,像浮游动物,被囊类,蚌类和海绵动物这一类,它们通过抽动水流使之穿过自己的过滤组织来将溶解物质和悬浮植物从水里过滤出来。而悬食生物会当食物颗粒游得很近的时候用触手捕获它们,采取这一策略的有造礁珊瑚,八放珊瑚,海百合类。



被囊类

海绵

蚌类




八放珊瑚

海百合类

造礁珊瑚


这么多年来,人们都不认为浮游动物是海洋生物的重要食物来源。大家认为它在珊瑚礁中的含量太低,根本起不到什么举足轻重的作用。与此同时,人们根据改进后的测量技术做出了更准确的判断。浮游生物的数量可能是非常惊人的,尤其是在营养物比如氮、磷、铁的含量被提升的时候。这就导致了所谓的水华现象(浮游植物增殖),靠这个许多浮游动物都茁壮成长起来。浮游植物,包括蓝细菌(比如聚球藻),可以达到很高的浓度:每升数以十亿计的细胞,它们会成为许多无脊椎动物的重要食物来源。尽管在珊瑚礁的水中浮游动物的浓度在每升0.007~4.4个体的范围内,它们和它们的幼虫的存在,对许多滤食和悬食生物的健康生长非常关键。这是因为它们携带着重要的元素比如氮和磷,能合成生长所需的组织和修复伤口。确切地来说,在任何封闭的系统中都很难饲养和维持的,正是这些滤食或悬食生物。哪怕现在市场上有各种各样的产品,但是小浮游生物的数量还是不够的。这导致了在一般的水族箱中,这种类型的生物的存活率非常惨淡。众所周知的例子有海绵,蚌类,水螅类(如侧孔珊瑚属,Stylaster属),棘皮动物(如海百合类),八放珊瑚(海鸡冠,柳珊瑚)。尽管相对来说人们对这些动物的摄食习惯所知甚少,仍被大量进口到西方国家,作为寿命极短的水族箱“花瓶”而存在着。



海鸡冠

柳珊瑚

水螅类


未完待续。下节将继续介绍DyMiCo的核心内容,请继续支持!



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