编 写 李振、承豪、子钰、Candela
简介
还记得那一期干货满满的"鱼菜共生"专题吗？（戳我了解）本期X档案为大家奉上新的一篇"微藻"专题资讯。小编熬夜学习藻类知识，还拉上了清华大学苏州环境创研院的藻类研究专家李振老师把关内容的科学性，力图为您呈上一份清晰易懂的科普大餐。（全文3500字，阅读时间7分钟）
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水产养殖中藻类为何重要？
在大自然中，藻类是水体生态不可缺少的一部分。自然养殖水体主要由“初级生产者、消费者和分解者”三者构成完整生态闭环。
其中，以藻类为主的初级生产者通过光合作用吸收二氧化碳，高效利用无机物（如氨氮）制造有机物，并产生氧气（水生生物的主要氧气来源）；包括轮虫等浮游动物以及鱼、虾、蟹、贝等水体生物在内的消费者，也会通过摄食藻类获取有机营养；而以芽孢杆菌、乳酸菌等微生物为主的分解者则通过分解消费者产生的残饵、粪便和死尸，将这些有机物分解为氨氮、各种离子等无机物，便于作为初级生产者的藻类再次循环利用。
水体生态系统示意图（图源：google image）
上述模型是一个简单的水体生态系统闭环，而在商业水产养殖中，养殖池塘水体中通常有大量的消费者（鱼、虾、蟹、贝）和分解者（细菌），初级生产者（藻类）则相对较少，造成水体中对水生动物有害的氨氮含量超标。为了提高养殖池塘水质，人为定向培养并增加水体中有益的初级生产者就成为了当下流行的解决方案之一。
近年来，初级生产者之一的藻类中体积最小的微藻在水产养殖中的特殊优势越来越受关注。微藻能通过光合作用为养殖水体增氧，有着抗菌和益生作用，同时还是营养丰富的天然水产饲料。这些优势帮助微藻在水产养殖中发挥丰富作用，也是本期专题的主角。
显微镜下的微藻：雨生红球藻（图源：李振）
藻类（algae）是低等植物的一种。相比多细胞结构的高等植物，藻类的结构更为单一，没有根、茎、叶等器官分化，多数为无性繁殖，通常具有细胞壁、细胞膜、细胞核和色素体。简单来说，藻类是无胚胎而具叶绿素的自养叶状体孢子植物。
藻类在地球上广泛分布，绝大多数生活在水体中，大小不一。直径小如小球藻（Chlorella）仅有3~5微米，大如巨藻（Macrocystis phrifera）则将近60米。藻类学家一般将藻类分为11个门：蓝藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、隐藻门、裸藻门、绿藻门、轮藻门、褐藻门、红藻门。其中，体积很小、肉眼难以识别的微藻常见于前八个门，而大型藻类常见于后三个门。
咱常吃的海带(褐藻门)是一种大型藻类(图源:李振)
褐藻(图源:百度百科)
海葡萄(长茎葡萄蕨藻)是一种绿藻(图源:见水印)
微圆星鼓藻(绿藻门)是一种微藻(图源:见水印)
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目前藻类有超过三万个已知品种，不同品种在水产养殖中的应用场景和功能都不尽相同，甚至同一种藻在活着和死亡时的应用效果也不一样。因此，根据实际需求和条件来选择并调整藻类在养殖环境中的应用形式极为重要，需要反复的实验和尝试。其中，水产养殖中常使用的微藻品种主要为硅藻、金藻和绿藻等。
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微藻：小小身形，大大作用
01 作用之一：提升水质由于我国人口众多，对食品的需求巨大，集约化养殖模式或将成为我国水产养殖的主要发展方式。集约化养殖采用了网箱、网栏等设施隔离出养殖空间，采取封闭式管理，有严格的疾病防治措施，追求规模化、高效率的生产，稳定地供应市场。
而这种养殖模式的主要挑战之一，是含有大量颗粒有机物、未消化的饲料和粪便溶解的营养素的废水对环境造成影响。这些污染物会推动接收水域的富营养化过程，导致浮游植物大量繁殖、衰老和解体，导致水体溶解氧不足，最终产生危害养殖场的污染物。密集养殖鱼类的废水的主要物质是铵(NH4+)，而清理这种物质目前使用的细菌系统价格昂贵，增加了养殖成本。
相比细菌滤池，微藻滤池具有较好的抗菌和益生作用，可抑制病原菌的增殖。微藻具有较高的光合效率、铵离子吸收率及氮素吸收速率，经废水培养的微藻还可产生高价值的生物量。细菌的优势是在去除铵离子时比微藻使用更少的碳，减少了潜在的氨的形成，然而细菌会将氨转化为硝酸盐，间接导致水体富营养化。综合来看，使用微藻滤池能更有效地处理废水，吸收和循环利用水产养殖废水中的营养物质和重金属。
显微镜下的硅藻
在平板培养基里培育的绿藻
硅藻（棕色）和绿藻（绿色）的培育
硅藻（棕色）和绿藻（绿色）的培育
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尽管细菌和藻类在水质处理上各有优势，但在养殖水体生态中，它们并非“敌对”关系。在养殖池塘中，微藻等藻类和细菌在消化效率低、新陈代谢缓慢的天生“直肠子”的鱼类所产生的高浓度养殖废水中“繁荣生长”，形成了共生系统。藻类生物滤池可以帮助好氧细菌利用藻类光合产生的氧气。相应的，细菌氧化有机碳化合物形成的二氧化碳被藻类利用。这些共生作用实现“藻类平衡细菌群落、细菌调节藻类生长”的双赢。养殖池塘还可以添加附生植物，作为藻类、细菌以及其他微小生物的“家”，其截留作用十分显著，能大大加强水质净化的效果。
在安全养殖方面，藻类也能助鱼一臂之力。定向培养藻类能避免水体富营养化，降低水华爆发的几率。例如，微藻能够通过减少养殖水体中氨、氮、亚硝酸盐等对水产动物有害物质的含量，保证了水体安全，避免养殖鱼虾等水产动物中毒死亡。
02 作用之二：水体增氧
微藻在进行光合作用时会释放氧气，养殖户可以借此机制，通过在养殖池塘中投放微藻对水体进行立体增氧。微藻等浮游生物产生的纳米级氧气气泡可以成为养殖池塘主要的溶氧来源，减少了养殖池塘对增氧泵的需求，节约电力和养殖成本。
投放了藻类的水产养殖池（图源：李振）
然而，养殖户的工作并非仅仅投放微藻这么简单。为了稳定维持水体溶氧度，养殖户需要随时按需施肥调整水中微藻群的规模。当微藻群数量维持在合理范围内时，这些微藻能够吸收氨氮和亚硝酸盐等对鱼虾的有害物质，微藻产生的氧气同时促进硝化细菌对上述物质的硝化作用。然而，如果某种藻类在水体营养过度的条件下爆发生长，在池塘中形成水华，将释放大量氨氮和亚硝酸盐，消耗溶氧，造成水中鱼虾死亡。为了避免水华，养殖户需要对养殖池塘进行实时监测，依靠经验与知识进行判断，及时采取措施对水质进行调整控制。
微藻不仅能对水体增氧、净化水质，还是水产动物的优质天然饲料。相比水产饲料主要成分之一的鱼粉，微藻有着更高的氨基酸含量，并且含有鱼虾幼期生长所需的多不饱和脂肪酸（如我们常说的omega－3和omega－6）、虾青素和β-胡萝卜素，使微藻成为一种营养丰富的水产饲料。
图源：水产资料大全
同时，微藻还可以作为次级饲料提高其它动物饲料的营养含量，满足鱼、虾、蟹、贝等各类水产品种对不同饲料的需求。以微藻为食的轮虫是常见的水产动物开口饲料，实验证明轮虫可以提高泥鳅、鳙鱼、真鲷稚等品种幼鱼的生长速度和成活率。投喂微藻给轮虫，能够提高轮虫含有的不饱和脂肪酸和维生素等营养含量，意味着微藻不仅自身是营养丰富的饲料，还可以用于提高轮虫等动物饲料的营养含量，效益翻倍。值得一提的是，轮虫在池塘中爆发性增长也会大量消耗水体氧气，造成水产动物缺氧死亡，尸体的分解过程同时污染水质。因此，养殖管理需要进行多方面监测，生态闭环中的任何一个群体的骤增或骤减，都会影响养殖环境的稳定。包括微藻在内的许多藻类在水产养殖中扮演了重要角色，本文仅仅是管中窥豹。除了微藻，藻类中体积较大的大藻也是常见的水产养殖“外援”，如目前常规的藻类生物滤池多为大藻滤池。然而，大型藻固然是被更多眷顾的一群“幸运儿”，微藻也有其特殊优势。微藻所具有的高光合效率和氮素吸收率、抗菌和益生作用，甚至是作为鱼、虾、蟹、贝最优的天然开口饵料所具备的高价值，让微藻在竞争残酷的水产养殖技术中占据了一席之地。藻类未来在水产养殖的应用前景十分光明，还需我们持续关注。
[1]https://www.btlliners.com/types-of-cultured-algae
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/TD5fKWsdujDjoy2jXEXdWQ
[3]https://www.21ks.net/lunwen/scfzlw/161831.html
[4]http://www.shuichan.cc/article_view-61326.html
[5]https://zhuanlan.zhihu.com/p/42942668
[6]https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyMTM0ODg5NQ==&mid=2247484689&idx=1&sn=fee84787162767269ca26509df8da17f&mpshare=1&scene=1&srcid=0913k2QwN3z24tbqCU3DoFFh#rd
01 什么？水藻竟是罗非鱼的”白月光“？
编译 颜溢 毒舌 赛可
Fredrick Kpamber 和 Kingsley Safo这两位西非企业家对水产养殖有着浓厚的兴趣，两人都注意到在加纳和尼日利亚养殖罗非鱼具有较大的商机，并很快创办了一家名为“生物绿色农业”的企业。该企业采用“鱼菜共生”模式，在罗非鱼养殖池中投放藻类和其他植物，使其既可用作鱼类饲料，又可用作农业肥料。
水产养殖研究与发展中心 (ARDEC) 通过研究发现，像罗非鱼这种杂食性鱼类在多样化的饮食选择面前，它本能地偏爱植物性饵料（某些类型的藻类）和一些天然饵料。当这些资源充足时，罗非鱼的免疫力（鱼体健康）、外貌、味道、肉质、繁殖力和鱼苗存活率都呈现出积极的状态。
Safo和Kpamber在参观欧洲的鱼菜共生系统展会时赞叹道，欧洲养殖公司可以为了生产几千克的鱼，而开发各类高科技投入到他们的鱼菜共生养殖设施中。他们认为，如果非洲要从鱼菜共生系统中受益，那么必须努力开发效率更高的系统，减少限制，培育出罗非鱼钟爱的植物饵料并将其作为农业肥料，推动生态驱动型优化。
▍来源
https://thefishsite.com/articles/a-fertile-new-market-in-african-aquaponics
02 水产养殖的可持续发展，水藻助你一臂之力！
编译 钰洁 毒舌 颜溢
水产养殖业是世界上最大的鱼粉鱼油“消费者”。人工养殖鱼的饲料中含有大量鱼粉和鱼油，而鱼油是由小型野生饲料鱼制成的，这些物种是海洋食物网的重要组成部分。然而，随着气候变化对海洋产生的巨大影响，许多这类海洋生物的种群数量正在减少或濒临灭绝。
为走出饵料鱼原料减少的困境，UCSC（加州大学圣克鲁兹分校）的两位教授通过研究检验了微藻（微型藻类）的替代性价值，这种单细胞海洋生物能够代替鱼粉和鱼油，用于生产饲料。研究人员计划启动鳟鱼养殖项目，为鳟鱼提供团队自行生产的不同配方的饲料，并监控鳟鱼的健康和成长。鉴于鳟鱼以昆虫和其他鱼类为食，研究人员通过采用在饲料中混合不同类型微藻的方式，减少鱼原料含量，降低使用藻类作为鳟鱼饲料的难度。
科学家的可持续水产养殖计划不仅仅开发了一种对海洋更“友好”的饲料配方，他们还计划回收生产过程中的废水。水产养殖废水中含有植物所需的氮和磷，为此，研究人员通过创建一个闭环系统，该系统将对废水进行处理，使水在水箱内循环，通过径流浇灌并种植农场的有机蔬菜，能够避免径流产生的水华并降低破坏自然生态系统平衡的风险。
水产养殖是人类粮食系统的重要组成部分，并且在未来将朝着环境可持续的方向不断发展。
▍来源
https://goodtimes.sc/santa-cruz-news/ucsc-researchers-trout-vegetarian-diet-sustainable-aquaculture/
03 贻贝也是养成系粉丝？
编译 赛可 毒舌 钰洁
藻类除了用作鱼类养殖以外，也是贻贝育苗的优质饲料。近日，苏格兰海洋科学协会（SAMS）发现以“定制”的藻类喂养贻贝幼体，可获得最高生长率。
苏格兰的贻贝养殖目前主要依赖于野生苗种，因此野生种群的数量便在一定程度上限制了该产业的发展。而定制藻类的出现，则为人工育苗带来了一线希望。SAMS所说的“定制”并非基因改造，而是利用藻类本身的进化能力，如创造营养元素、光照、温度等适宜的生长条件来使藻类生长出合适的大小和营养成分。以人体来类比，相比无选择性的胡吃海塞，有效管理的饮食会使人更健康。启动该养殖系统将需要一笔初始成本，但从长期来看，成规模的育苗成本则会大大减少。
类似的育苗模式已在20世纪90年代见于新西兰的青口贝育苗业，到现在该育苗场已占据全国青口幼苗30%的市场份额。
▍来源https://thefishsite.com/articles/designer-algae-could-make-bivalve-hatcheries-10-times-more-efficient
渔业X档案45期
组 长
Candela
在海上的日子让我知道了风的颜色是蓝色，浪花里也会有彩虹。世界被大海相连，我们在海上相遇结缘，看着同样的日出和月圆，其实没有什么起始，我们都只是在经历着而已。
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