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原作者：TimWijgerde，硕士。

在本文的第一部分中，我将讨论称为DyMiCo（动态矿物控制）的创新过滤技术，该技术允许鱼友培养丰富多样的海洋生物，特别是那些依靠活浮游生物生存的海洋生物。

牛逼异国情调的海洋物种，他养殖业和畜牧业的不断发展，有定期发生的突破。目前，完全依赖异养饲养的海洋无脊椎动物在封闭的水族箱系统中不易维持。尽管养殖困难，但由于水族贸易的高需求，大量的这些生物每年都出口到西方国家。由于海洋生态系统目前正在减少，因此对这些具有商业价值的动物进行水产养殖的兴趣越来越大。在本文的第一部分中，我将讨论称为DyMiCo（动态矿物控制）的创新过滤技术，该技术允许鱼友培养丰富多样的海洋生物，特别是那些依靠活浮游生物生存的海洋生物。

珊瑚礁具有很高的生态和经济意义，目前处于全球衰退状态（Hughes等，;Hoegh-Guldberg等，）。这是由全球气候变化和当地人为干扰造成的，包括污染，沿海开发和过度捕捞（Hughes等，）。过度捕捞对亚洲的当地珊瑚礁构成了威胁，例如在印度尼西亚和菲律宾，这些珊瑚礁生物被收集用于国际水族馆贸易（Wabnitz等人，年）。由于对热带物种作为家居装饰品的高需求，这种贸易是不可持续的，因为只有一部分出口动物是由水产养殖或海水养殖生产的。由于国际水族馆贸易可能会加剧气候变化和其他人为干扰的不利影响，对可持续水产养殖珊瑚礁生物的兴趣越来越大。文化的重要候选人包括海绵和珊瑚，因为它们被用作装饰品并且对制药业越来越有趣。然而，一个重要的警告是他们的饲养知识，这对许多物种仍然有限。这阻碍了这些无脊椎动物的成功水产养殖。

为了优化任何物种的水产养殖，对影响生长的因素的详细了解非常重要。今天，已经确定了海洋无脊椎动物水产养殖的几个主要因素，包括光照，水流量，水质和营养（Osinga等人年对珊瑚进行了审查）。利用现代技术可以非常有效地模拟平均礁体生物暴露的辐照度和水流量。水质也是如此，尽管无机氮和磷的浓度通常比原始珊瑚礁的浓度高一个数量级。营养，更具体地说是浮游生物的形式，在大多数封闭系统中仍然是一个主要问题。鱼友无法获得适当的饲料，或者所需的饲料量使得难以保持水质。

鹿特丹动物园（荷兰）的DyMiCo系统将加勒比海珊瑚放在主要的展示水族箱中，在过滤室中放置印度太平洋珊瑚。注意繁盛的红色柳珊瑚（Swiftiaexserta），它完全依赖浮游生物和溶解的营养物质来维持生存。

在我讨论DyMiCo技术之前，我想确定在水族箱中维持一个充满活力的浮游生物种群对于许多生物的水产养殖至关重要，特别是那些完全异养的生物。什么是异养动物，为什么它们有时难以照顾？

基于新陈代谢，地球上的生命大致可分为两组;自养和异养生物。自养生物是那些使用无机分子如二氧化碳（CO2）来构建有机分子的生物，包括碳水化合物，醇类，脂肪酸和氨基酸。我在这里使用术语“有机”来表示具有碳链或“骨架”的分子。葡萄糖是一种简单的碳水化合物，含有六个碳原子的链，由于它含有化学能，对地球上的生命非常重要。自养生物的常见实例是植物，包括单细胞藻类和蓝细菌。这些生物被认为是光自养，因为他们利用太阳的能量将CO2和碳酸氢盐（HCO3-）有机分子，它们用来促进新陈代谢和生长。自养生物也被称为初级生产者，因为它们代表了食物链中导致无机分子生物质生成的第一步。异养生物是那些不能从无机物生成有机分子的生物（尽管它们可以使有机分子相互转化），因此必须从它们的环境中获取这些有机分子。有机养分的获取可能不同于从海水等溶液的直接摄取，到其他生物的摄取和消化。异养生物的常见实例是食草动物或食用植物的动物，例如牛或海胆。这些生物被称为主要消费者。与本文相关的异养生物的实例是某些海绵，珊瑚和棘皮动物。

安特卫普动物园（比利时）的另一个系统由八角星占主导地位，也包括外科医生和兔子鱼，濑鱼和蛤蜊。

由于海洋无脊椎动物等异养生物需要某种形式的营养来满足其代谢能量需求，生长和繁殖，鱼友必须以这种或那种形式提供这种营养。在许多情况下，这不是问题，因为现在有许多高质量的商业饲料可供使用。例如，鱼类通常在水产养殖或水族箱中茁壮成长，因为可以提供各种适当的饲料。大多数珊瑚礁与虫黄藻形成共生共生，为宿主提供大量的有机碳。这些珊瑚通常在普通水族箱中生长良好。然而，依赖于在封闭系统中不充分可用的特定食物来源的动物不能生长，并最终死亡。这些动物被称为专家（而不是通才，它们能够使用各种营养源，并且包括一系列海洋物种。这使我们将浮游生物作为食物来源，这对许多作为水产养殖主要候选者的生物来说至关重要。但浮游生物究竟是什么？

浮游生物，来自希腊字衍生浮游生物或流浪者，是一个在水体中漂浮的惊人的大群生物的常见名称。这些包括细菌，藻类和甲壳类动物等小动物。浮游生物通常根据颗粒大小分为几类。与本文相关的尺寸等级是微微，纳米，微米和浮游细胞。浮游动物由尺寸在0.2和2微米（m）之间的生物组成，如蓝细菌，古细菌和原生生物;纳米浮游生物包括2至20微米大小的生物，包括藻类和较大的原生生物;微型浮游生物由小型甲壳类动物组成，如轮虫，原生动物和幼虫，大小在20到微米之间;最后，浮游植物包括较大的甲壳类动物和许多动物的幼虫，大小在到0微米之间。浮游生物作为一个整体被用作生活在水体中的许多动物的主要食物来源，包括世界的海洋。以浮游生物为食的动物称为过滤器和悬浮喂食器，因为它们过滤或捕获水中的颗粒以消化它们。过滤器通过过滤结构泵送水，主动过滤溶解和悬浮物质，包括浮游动物，被囊类动物，双壳类和海绵。悬挂式喂料器通过使用触角，主动捕获靠近水的食物颗粒。这种策略已被例如石珊瑚，八角和海百合采用。因为它们从水中过滤或捕获颗粒以消化它们。过滤器通过过滤结构泵送水，主动过滤溶解和悬浮物质，包括浮游动物，被囊类动物，双壳类和海绵。悬挂式喂料器通过使用触角，主动捕获靠近水的食物颗粒。这种策略已被例如石珊瑚，八角和海百合采用。因为它们从水中过滤或捕获颗粒以消化它们。过滤器通过过滤结构泵送水，主动过滤溶解和悬浮物质，包括浮游动物，被囊类动物，双壳类和海绵。悬挂式喂料器通过使用触角，主动捕获靠近水的食物颗粒。这种策略已被例如石珊瑚，八角和海百合采用。

多年来，浮游动物不被认为是海洋生物的重要食物来源;人们认为珊瑚礁上的浓度太低而无法发挥重要作用。与此同时，基于改进的测量技术，已经进行了更准确的估计。浮游生物的丰度可能很大，尤其是当氮，磷和铁等营养物质升高时。这导致所谓的浮游植物大量繁殖，许多浮游动物在其上茁壮成长。浮游植物，包括蓝细菌如聚球藻，可以达到每升高达10亿个细胞的非常高的浓度，并且是许多无脊椎动物的主要食物来源。虽然礁水中浮游动物的浓度在0.和4.4个L-1范围内（Heidelberg等，4,;Palardy等，6;Yahel等，5），这些小动物及其幼虫的存在对许多过滤和悬浮饲养生物的健康至关重要。这是因为它们携带重要的元素，例如氮和磷，它们是合成新组织以进行生长和损伤修复所必需的。正是这些过滤和悬浮饲养生物很难在任何封闭系统中培养或维持，因为尽管当今市场上有无数的产品，但通常没有足够数量的小型浮游生物。这导致这些动物在普通水族箱中的存活率令人沮丧。众所周知的流行例子是海绵（例如Haliclonaspp。，Trikentrionflabelliforme），双壳类（Limascabra），水生动物（例如Distichopora和Stylasterspp。），棘皮动物如海豚（例如Comatula，Comanthus和Himerometraspp。）和octocorals（例如Dendronephthyaspp。和gorgonians，如Menella，Diodogorgia和Swiftiaspp。）。虽然对这些动物的摄食习性知之甚少，但大量的动物被输入西方国家，在那里他们的寿命短，如水族馆观赏植物。

虽然很明显许多珊瑚礁生物需要浮游生物才能生存，但提供这种生物的最佳方法却并非如此。大多数海洋系统都是从海洋中封闭的，依靠泡沫分馏器（蛋分）来获得高水质。通过使用吸气器或喷射器喷射泵混合水和空气，细小的气泡从系统水中去除有机（废）分子，这些分子在收集杯中沉淀集中。由于其低表面张力，该过程在海水中特别有效，从而产生非常细小的气泡并因此有效地去除有机废物。虽然泡沫分馏（蛋分）已经在海水鱼类和无脊椎动物如石珊瑚的养殖上取得了成功，但严重依赖浮游生物的物种在使用这种技术的系统（使用蛋分的柏林系统）中表现不佳。这可能在很大程度上是泡沫分馏器（蛋分）的破坏性质的结果。问题显而易见：机械破坏和清除构成浮游生物的小生物。（所以我一直说：成熟的厚沙，没必要开蛋分）其他过滤装置，例如砂滤器和生物过滤器，具有高水通量，也可能存在这个问题。的确，费尔德曼等人在年证明配备泡沫分离器（蛋分）的水族箱含有的细菌浓度显着低于珊瑚礁水，大约一个数量级。从上面得出的问题是：（）证明配备泡沫分离器的水族箱含有的细菌浓度显着低于珊瑚礁水，大约一个数量级。从上面得出的问题是：（）证明配备泡沫分离器的水族箱含有的细菌浓度显着低于珊瑚礁水，大约一个数量级。从上面得出的问题是：

我们如何同时保持高水质和充满活力的浮游生物种群，从而模仿自然？

幸运的是，一种新兴技术可能是这个问题的答案。这项技术被称为DyMiCo，动态矿物控制的简称。（这是年的文章，现在技术早已经成熟了。）

作为泡沫分离器（蛋分），在大多数系统中使用的砂滤器和密集包装的生物过滤器不能完成维持许多（in）脊椎动物所需的“浮游生物汤”的任务，需要不同的方法。大约在0年，一家名为EcoDeco的小公司开始研究一种基于一个非常古老的想法的新概念。通过采用自然原理，更具体地说是海洋中发生的生物地球化学过程，该公司希望取得新的突破。EcoDeco的创始人兼首席执行官PeterHenkemans开始着手开发一种简单，有效，最重要的天然过滤系统。最终目标是使用该系统培育濒临灭绝的珊瑚和其他海洋生物。他创造了他的技术DyMiCo或动态矿物控制专利。现在，十二年后，一些机构正在使用EcoDeco的技术，并取得了令人瞩目的成果。在几乎没有换水和机械过滤的情况下，这些系统蓬勃发展。但它究竟是如何运作的呢？

DyMiCo基于以下原理：通过使用动态（Dy）对系统作出响应的反硝化反应器，可以控制诸如硝酸盐和磷酸盐的矿物质（Mi）（Co）。从更基本的角度来说，这项技术是计算机控制的反硝化反应堆。DyMiCo通过两个参数监测和控制反应器中发生的生物地球化学过程：氧化/还原电位（ORP）和pH。通过使用流过它的所谓的间隙水在反应器内测量这些参数。当计算机从反应器中的ORP和pH探针接收反馈时，它不断调节通过反应器抽取的水量以进行反硝化。另外，它控制注入反应器的有机碳的量，从而通过细菌代谢操纵ORP。这也防止了异养反硝化细菌的碳限制，因为它们需要碳源来分解硝酸盐。与我们人类呼吸氧气的方式相同，DyMiCo反应器中的细菌呼吸硝酸盐以从有机碳源获得能量。通过一系列生化反应，硝酸盐最终转化为氮气（N.2）通过水柱消散。

对于那些对过滤和细菌在这个过程中的作用有更深入了解的人来说，DyMiCo可能听起来很像深沙床（DSB）和Jaubert方法。实质上，这是正确的，因为所有三个系统都采用反硝化来维持高水质。然而，DyMiCo通过测量反应器中发生的生化过程，并通过调节反应器的水通量和碳注入来利用该信息来维持最佳的反硝化ORP值，从而进一步发展。此外，CO2注入确保反应器保持微酸性pH，使其能够用作钙反应器以及脱氮单元。使用DyMiCo的系统不需要泡沫分馏器或钙反应器。

DyMiCo控制单元的基本循环包括几个步骤;首先，通过引入泵将含硝酸盐的水拉入反应器中。接下来，将有机碳和CO2的脉冲注入反应器中，该反应器通过工艺泵在整个反应器中混合。最后一步是滞后阶段，它允许反应器中的细菌分解新鲜水中的硝酸盐。该循环连续重复，并且基于从反应器的间隙水获得的ORP和pH读数动态调节。下面的示意图简要概述了DyMiCo背后的原理。

DyMiCo原理的示意图。通过泵将水抽入反应器，并在反硝化后将其返回水柱。的方法，泵可确保碳和CO2在整个反应器中，这是由一个碳泵和CO输送均匀混合2瓶。反应器的ORP和pH值由计算机自动控制，计算机动态调节碳，CO2和水的输入，确保最佳的反硝化速率。冲洗泵可用于冲洗系统以进行清洁。摄影：TimWijgerde

在封闭系统中使用DyMiCo的最终结果是具有充满活力的浮游生物种群的清洁水，包括片脚类动物，等足类动物，桡足类，小虾和它们的无节幼体。因此，许多无脊椎动物如海绵，珊瑚和棘皮动物茁壮成长。使用该系统，在大多数情况下不再需要换水。为了使事情变得更好，平均DyMiCo系统的总功耗与您正在阅读的台式计算机相比。标准型号可用于过滤高达30,升或约7,USG的系统，总功耗仅为瓦。用于磷酸盐（颗粒状氧化铁或GFO）或有机碳（活性炭）去除的过滤介质不是必需的（家庭版最好备一个流化床，因为这套系统处理磷酸盐的速度远没有硝酸盐快，所以为了防止生物死掉造成的磷酸盐猛然升高，流化床还是需要的），因为反应器能够螯合各种形式的无机磷和有机碳。

DyMiCo的主要成分是反应器或沙床，位于黑色泵罐下方。反应器填充有一种石灰石形式，并根据系统体积和需求进行调整。在这种情况下，反应器尺寸为1,L（USG）或约为系统总体积的8％。摄影：TimWijgerde（现在最小家庭版的全重半吨以上）

第二个DyMiCo组件：悬浮在反应器上的泵罐。左侧过程泵为通过反应器的内部水回路供电，确保碳源和二氧化碳在整个沙床中输送和混合。右侧的直通泵将清洁的水返回系统，产生负压，将富含硝酸盐的水吸入反应堆。两个探针测量间隙反应器水的ORP和pH值，并将此信息传递给计算机。摄影：TimWijgerde（这个不具备参考价值，这是商用版的，巨大无比）

允许系统运行的最后一个组件是控制单元，一个从ORP接收信息的计算机和安装在泵水箱中的pH探头。基于在反应器水中测量的ORP和pH值调节碳源，二氧化碳和水通量的注入。摄影：TimWijgerde（这碳源添加的太霸气了！）

典型的水参数

事实证明，DyMiCo产生的水参数非常适合海洋生物（包括无脊椎动物）的水产养殖。无机常量营养素如钙（Ca2+）和镁（Mg2+）总是很高，因为反应器底物（一种石灰石形式）缓慢溶解并将这些元素释放到系统水中。碱度，这里定义为海水抵抗pH变化的能力，由于同样的原因，通常非常高;碳酸氢盐（HCO3-）和碳酸盐（CO32-）阴离子与上述阳离子一起释放。钾（K+）和微量元素如碘（I-，IO3-），对于各种生物过程很重要，可以使用高质量的人工盐，水变化和补充来维持。

在典型的DyMiCo系统中，钙（Ca2+），钾（K+），镁（Mg2+）以mgL-1计，碱度以mEqL-1计。误差棒显示标准偏差（N=2）。摄影：TimWijgerde

在典型的DyMiCo系统中，铵（NH4+），硝酸盐（NO3-）和磷酸盐（PO43-）以mgL-1计。误差棒显示标准偏差（N=2）。摄影：TimWijgerde

我应该解决的一个相关问题是水族箱泵的使用，更具体地说是回收泵。这些装置产生的高压和空化可能会损坏相当大比例的常驻浮游生物，从而抵消了DyMiCo的浮游生物保存特性。虽然目前市场上有浮游生物的泵，但这些泵还不是（家用）水族箱的主流。这些泵目前在各种工业中使用，并且能够在不影响常驻颗粒的情况下泵送流体。

该问题的解决方案是使用大螺旋桨，其可以在低旋转速度下取代大的水量。低转速泵可防止对浮游生物等敏感颗粒造成损害，并且具有极高的成本效益。例如，直径为30厘米（1英尺）的螺旋桨每小时可以移动大约50,L或13,USG，功率仅为30瓦！当然，这种解决方案不适用于家庭水族箱，为此设计了小型高转速泵。在这些小型系统中，不产生压力或空化的泵在节省浮游生物方面可能具有重要价值。

改进的舷外马达以低能量成本产生强水运动。此外，浮游生物的损害可能会减少。摄影：TimWijgerde

（大型鱼店和海洋馆用的，家庭用不到，市面的很多可以胜任的水泵）

目前，DyMiCo系统的缩小版正在开发用于家庭水族箱。如果这样一个小型反应堆产生与其较大的兄弟相同的结果，它可能会彻底改变海洋水族馆的爱好。该系统不仅在能源和水的使用方面更加经济，而且海洋生物的饲养也将大大改善。鱼，虾和水母育种者也可以从这个系统中受益，因为不再需要Kreisels来防止幼虫被杀死。蛋白质分离器作为过滤装置，几十年来一直是海洋水族馆业余爱好的支柱，可能会在未来几年内失势。最终，我们可能会回归大自然的原则，并依赖于它们驱动的细菌和地球化学过程。

我没有详细说明围绕DyMiCo的所有细节，因为我在本文中的目标是向读者简要介绍这项技术及其对水产养殖和水族馆爱好的作用。在本文的第二部分中，我将介绍在过去一年中使用该技术获得的一些结果。更具体地说，我将讨论活浮游生物和几种商业上重要的海洋无脊椎动物的水产养殖。

TimWijgerde，理学硕士是博士瓦赫宁根大学动物科学系水产养殖和渔业候选人。他的研究重点是石珊瑚的异养性。欲了解有关动态矿物控制技术的更多信息，请访问官方网站