Обзор системы «умной» аквакультуры: акцент на применении машинного обучения и компьютерного зрения

Умная аквакультура в настоящее время является одним из направлений устойчивого развития аквакультуры в области интеллектуализации и автоматизации. Современные интеллектуальные технологии принесли огромную пользу многим областям, включая аквакультуру, позволяя снизить трудозатраты, повысить производительность и снизить воздействие на окружающую среду. Машинное обучение является подразделом искусственного интеллекта (AI), использующим обученные алгоритмические модели для распознавания и изучения признаков из наблюдаемых данных. На сегодняшний день существует несколько исследований по применению машинного обучения в умной аквакультуре, включая измерение размера, веса, сортировку, обнаружение болезней и классификацию видов. Этот обзор предоставляет обзор развития умной аквакультуры и интеллектуальных технологий. Мы обобщили и собрали 100 статей о машинном обучении в умной аквакультуре за последние почти 10 лет, описывая методологию, результаты, а также современные технологии, которые следует применять для развития умной аквакультуры. Мы надеемся, что этот обзор даст заинтересованным читателям полезную информацию.

Перспективные технологии УЗВ. Доклад института Аквакультуры Стерлинга

Статья представляет собой перевод главы "Технологии УЗВ на стадии разработки" из доклада, опубликованного в 2014 году институтом Аквакультуры Стерлинга. Рассмотрены перспективные технологии в области рециркуляционных систем культивирования, интересующие рыбоводов Еврозоны.

Содержание вьюнов Кули и прочих угревидных вьюнов в аквариуме

Вытянутая форма угревидных вьюнов отличает их от всех прочих представителей семейства вьюновых. Их отличительной особенностью также является относительно большое количество позвонков и местоположение спинного плавника, находящегося позади брюшного плавника.

Будучи донными обитателями и имея змеевидную форму, угревидные вьюны сильно отличаются друг от друга по внешнему виду, обитают в Юго-Восточной Азии, причем различные виды обитают в различных условиях, от стоячей воды до вод с умеренно сильным течением.

Жгутиковые Hexamita — возбудитель гексамитоза

Hexamita inflata, Dujardin, 1838.
Hexamita inflata, Dujardin, 1838.

Информация о гексамитозе на основе научных, исследовательских статей. Только практические данные — https://aquavitro.ru/geksamitoz/.

Hexamita является Жгутиковым, обитающим в желудочно-кишечном тракте различных холодноводных и тепловодных рыб, включая несколько видов аквариумных Цихлид. Эти простейшие могут вызвать серьезные проблемы у скалярий и дискусов. Иногда Hexamita обнаруживается и у здоровых рыб. Стресс от недоедания, транспортировки, перенаселения, либо плохого качества воды приводит к быстрому размножению простейших, вызывая заболевание. Род Hexamita формально именуется «Octomitus», потому что его представители имеют 8 похожих на волосы жгутии. Причиной заболеваний рыб считают три вида Hexamita salmonis, Hexamita truttae и Hexamita intestinalis. Хотя точно неизвестно, являются ли они действительно патогенными или инфекция вызвана не идентифицированным видом.

Международная команда секвенировала геном радужной форели

Радужная форель
Радужная форель

Используя рыб, выращенных в Государственном университете Вашингтона, международная группа исследователей картировала генетический профиль радужной форели, лососевых, недавняя генетическая история которых прольет свет на возникновение позвоночных животных.

Группа из 30 ученых под руководством Янна Гвигвина (Yann Guiguen) из французского Национального института сельскохозяйственных исследований опубликовала результаты своей работы в журнале "Nature Communications".

Пельвикахромис тениатус воспринимает свет ближнего ИК-диапазона

Pelvicachromis taeniatus
Pelvicachromis taeniatus

Многие животные способны воспринимать свет, длина волны которого находится вне диапазона видимости человека. Многочисленные виды чувствительны к коротковолновому свету (УФ), в то время как длинноволновой, например, свет ближней инфракрасной области спектра (БИК), должен быть недоступен для визуального восприятия. В данной статье описаны результаты работы, опубликованной в октябрьском номере журнала «Naturwissenschaften» под названием «Visual prey detection by near-infrared cues in a fish», в которой показано, что, при освещении светом ближней инфракрасной области спектра, цихлиды Pelvicachromis taeniatus демонстрируют отчетливую реакцию на добычу, отражающую этот длинноволновой свет. В контрольных экспериментах в отсутствие пищи отмечено, что наблюдаемое поведение является не просто реакцией на среду, освещаемую светом ближнего ИК спектра. Полученные данные свидетельствуют о наличии у пельвикахромиса тениатуса визуальной реакции на излучение БИК-диапазона в функциональном контексте и ставят под вопрос текущее представление о восприятии этого света различными видами животных.

Хлорелла: биология и применение в аквакультуре

Chlorella vulgaris
Chlorella vulgaris

1. Биология хлореллы: Фундаментальный биохимический потенциал

Хлорелла (Chlorella) представляет собой род одноклеточных зеленых микроводорослей, принадлежащих к типу Chlorophyta. Наиболее изученным и широко используемым видом является Chlorella vulgaris. Эти организмы обладают исключительно высоким потенциалом для промышленного культивирования благодаря их способности к быстрому росту и высокой концентрации ценных питательных веществ. Скорость деления клеток Chlorella позволяет им удваивать биомассу в течение нескольких часов в оптимальных условиях, что обеспечивает высокую масштабируемость производства.

Астаксантин: роль в питании рыб

Астаксантин — это природный пигмент из группы каротиноидов, относящийся к ксантофиллам. Он придаёт розово-оранжевую окраску многим морским организмам, таким как лосось, креветки, фламинго и некоторые водоросли
Астаксантин — это природный пигмент из группы каротиноидов, относящийся к ксантофиллам. Он придаёт розово-оранжевую окраску многим морским организмам, таким как лосось, креветки, фламинго и некоторые водоросли

1. Введение. Фундаментальное значение астаксантина в рыбоводстве

1.1. Астаксантин как ключевой питательный компонент и экономический драйвер

Астаксантин (Ax) представляет собой ксантофильный каротиноид (3,3′-дигидрокси-β,β′-каротин-4,4′-дион), являющийся жирорастворимым красным пигментом. В отличие от некоторых других каротиноидов, Ax не обладает провитаминной активностью A в организме человека. На протяжении более двух десятилетий этот пигмент занимает центральное место в индустрии аквакультуры, в частности, в питании лососевых (лосося и форели) и ракообразных, поскольку он придает мясу и панцирю характерный розовый или красный цвет. Эта эстетическая функция традиционно служила основным рыночным драйвером для Ax.

Фикоцианин: использование в аквакультуре

Обозначения E6, E18, E25 и E40 относятся к степени очистки фикоцианина, извлекаемого из спирулины. Буква E показывает оптическую чистоту пигмента, то есть соотношение его основного светопоглощения при 615 нм к поглощению белковых примесей при 280 нм. Чем выше число после E, тем чище и интенсивнее окрашен фикоцианин. Продукт с показателем E6 имеет низкую чистоту и используется как пищевой или косметический краситель, E18 — более чистый, ярко-синий, подходит для пищевых и косметических целей, E25 — высокоочищенный, применяется в косметике и фармацевтике, а E40 — лабораторного качества, с очень чистым голубым цветом, используется в биотехнологиях и как флуоресцентный маркер
Обозначения E6, E18, E25 и E40 относятся к степени очистки фикоцианина, извлекаемого из спирулины. Буква E показывает оптическую чистоту пигмента, то есть соотношение его основного светопоглощения при 615 нм к поглощению белковых примесей при 280 нм. Чем выше число после E, тем чище и интенсивнее окрашен фикоцианин. Продукт с показателем E6 имеет низкую чистоту и используется как пищевой или косметический краситель, E18 — более чистый, ярко-синий, подходит для пищевых и косметических целей, E25 — высокоочищенный, применяется в косметике и фармацевтике, а E40 — лабораторного качества, с очень чистым голубым цветом, используется в биотехнологиях и как флуоресцентный маркер

I. Введение. Глобальная актуальность применения функциональных питательных соединений в аквакультуре

1.1. Аквакультура в XXI веке: вызовы и потребность в устойчивых решениях

Интенсификация аквакультурного производства, вызванная глобальным ростом спроса на водные биоресурсы, неизбежно приводит к созданию хронических стрессовых условий для гидробионтов. Такие факторы, как высокая плотность посадки, регулярные манипуляции, транспортировка, а также изменения абиотических факторов (температура, соленость, качество воды), вызывают значительный физиологический стресс.

Первичная реакция организма на стресс включает активацию гипоталамо-гипофизарно-интерренальной оси, что приводит к гормональному ответу и выбросу кортизола и катехоламинов. В свою очередь, эти вторичные и третичные ответы характеризуются метаболическими изменениями, гематологическими нарушениями и, что наиболее критично для промышленного производства, иммуносупрессией. В условиях стресса также активно генерируются реактивные формы кислорода (АФК), которые вызывают окислительное повреждение ДНК, белков и липидов. На уровне всего организма это проявляется в замедлении роста, нарушении репродуктивной функции и повышенной восприимчивости к заболеваниям.

Ламинария: ценность и технологии выращивания

Saccharina japonica — это вид морских бурых водорослей из группы кельпов (Laminariales), широко распространённых в прибрежных водах Северо-Западной Тихоокеанской зоны, особенно у побережья Японии, Кореи и Китая. Он имеет длинные, широкие, плоские и лентовидные листья, которые могут достигать нескольких метров в длину. Saccharina japonica формирует подводные «луга» кельпа, обеспечивая среду обитания для многих морских организмов, и активно культивируется для пищевых целей, производства альгината и кормовых добавок. Этот вид также важен для научных исследований в области морской биотехнологии и аквакультуры. Проще говоря, это съедобный морской кельп, похожий на японские «комбу», выращиваемый на специальных морских линиях
Saccharina japonica — это вид морских бурых водорослей из группы кельпов (Laminariales), широко распространённых в прибрежных водах Северо-Западной Тихоокеанской зоны, особенно у побережья Японии, Кореи и Китая. Он имеет длинные, широкие, плоские и лентовидные листья, которые могут достигать нескольких метров в длину. Saccharina japonica формирует подводные «луга» кельпа, обеспечивая среду обитания для многих морских организмов, и активно культивируется для пищевых целей, производства альгината и кормовых добавок. Этот вид также важен для научных исследований в области морской биотехнологии и аквакультуры. Проще говоря, это съедобный морской кельп, похожий на японские «комбу», выращиваемый на специальных морских линиях

I. Введение: Ламинария как глобальный биоресурс XXI века

Бурые водоросли, известные как ламинария или морская капуста, являются одним из наиболее значимых макроальгальных ресурсов в мировой экономике, служа традиционным продуктом питания (Комбу) и важнейшим источником промышленного сырья. Исторически используемая народами Азии и Северной Европы, сегодня ламинария признана фундаментальным сырьем для фармацевтической и пищевой промышленности.

Нори: аквакультура и культура потребления

Нори - тонкие съедобные листы красных водорослей вида Porphyra/Pyropia, используемые в японской кухне для приготовления суши. Они имеют тёмно-зелёный или фиолетово-чёрный цвет, слегка хрустящую текстуру в сухом виде и служат обёрткой для риса, рыбы и других ингредиентов в роллах. Листы нори богаты белками, йодом, витаминами и микроэлементами, обладают питательными и функциональными свойствами, а перед использованием часто слегка обжариваются для улучшения вкуса и аромата
Нори - тонкие съедобные листы красных водорослей вида Porphyra/Pyropia, используемые в японской кухне для приготовления суши. Они имеют тёмно-зелёный или фиолетово-чёрный цвет, слегка хрустящую текстуру в сухом виде и служат обёрткой для риса, рыбы и других ингредиентов в роллах. Листы нори богаты белками, йодом, витаминами и микроэлементами, обладают питательными и функциональными свойствами, а перед использованием часто слегка обжариваются для улучшения вкуса и аромата

I. Введение: нори как биологический и экономический объект

1.1. Таксономический контекст и промышленная классификация нори

Нори является общепринятым коммерческим названием, применяемым к съедобным продуктам, которые изготавливаются из листов красных водорослей, принадлежащих в основном к роду Pyropia, ранее классифицированному как Porphyra. Эти организмы относятся к обширному отделу Красные водоросли (Rhodophyta), который занимает важное место в морской флоре. Отдел Rhodophyta насчитывает примерно 600 родов и около 4000 видов, подавляющее большинство которых обитает в морской среде.

Красные водоросли: биология и применение

Asparagopsis taxiformis — вид красных водорослей, распространённый в тёплых морях по всему миру. Отличается перистым, ветвистым слоевищем розово-красного цвета и имеет две стадии жизненного цикла. Водоросль содержит галогенированные соединения, главным из которых является бромоформ, подавляющий образование метана в желудке жвачных животных. Добавление небольшого количества A. taxiformis в корм позволяет снизить выбросы метана до 99%, что делает её перспективным компонентом для экологически устойчивого животноводства. Ведутся исследования по культивированию этого вида в морских фермах и замкнутых системах, а также оценке его безопасности и экономической эффективности
Asparagopsis taxiformis — вид красных водорослей, распространённый в тёплых морях по всему миру. Отличается перистым, ветвистым слоевищем розово-красного цвета и имеет две стадии жизненного цикла. Водоросль содержит галогенированные соединения, главным из которых является бромоформ, подавляющий образование метана в желудке жвачных животных. Добавление небольшого количества A. taxiformis в корм позволяет снизить выбросы метана до 99%, что делает её перспективным компонентом для экологически устойчивого животноводства. Ведутся исследования по культивированию этого вида в морских фермах и замкнутых системах, а также оценке его безопасности и экономической эффективности

Введение: Rhodophyta – древний и стратегически важный отдел

Отдел Красные водоросли (Rhodophyta) представляет собой одну из наиболее древних и филогенетически обособленных групп эукариотических водорослей. Обладая уникальным пигментным составом, включающим хлорофилл a и d, а также характерные вспомогательные пигменты — фикобилипротеины (фикоэритрин, фикоцианин и аллофикоцианин), эти организмы эффективно улавливают сине-зеленый свет, который проникает в более глубокие слои водной толщи. Это позволяет Rhodophyta доминировать в бентосных морских экосистемах, часто занимая нижние горизонты литорали и сублиторали.

Микроводоросли как корм для рыб

I. Введение

Развитие мировой аквакультуры, являющейся самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания, критически зависит от устойчивости кормовой базы. Традиционные ингредиенты — рыбная мука (FM) и рыбий жир (FO) — сталкиваются с конечными ограничениями поставок и высокой волатильностью цен, что стимулирует необходимость внедрения альтернативных источников. Микроводоросли, обладая уникальным питательным профилем, сопоставимым с таковым у морских видов, включая длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты (LC-PUFA) и высококачественный белок, позиционируются как ключевой стратегический заменитель.

Водоросли как источник биотоплива

Переработка биомассы водорослей включает широкий спектр технологий, направленных на получение различных видов энергии и полезных продуктов. Физико-химические методы, такие как пиролиз, газификация и гидротермальное разложение, позволяют преобразовывать водорослевое сырьё в биомасло, синтез-газ и биоуголь, служащие источниками топлива и химического сырья. Биологические подходы основаны на использовании микроорганизмов: анаэробное сбраживание обеспечивает получение биогаза, процессы брожения позволяют производить биоэтанол и бутанол, а фотобиологические системы — водород. Экстракционные и химические методы применяются для выделения липидов, из которых получают биодизель, а также биологически активных веществ, пигментов, антиоксидантов и белков, используемых в пищевой, фармацевтической и кормовой промышленности. Современные каскадные технологии биорафинации сочетают несколько этапов переработки, что позволяет из одной биомассы получать одновременно топливо, энергию, удобрения и ценные химические соединения, повышая эффективность и устойчивость использования водорослей как возобновляемого ресурса
Переработка биомассы водорослей включает широкий спектр технологий, направленных на получение различных видов энергии и полезных продуктов. Физико-химические методы, такие как пиролиз, газификация и гидротермальное разложение, позволяют преобразовывать водорослевое сырьё в биомасло, синтез-газ и биоуголь, служащие источниками топлива и химического сырья. Биологические подходы основаны на использовании микроорганизмов: анаэробное сбраживание обеспечивает получение биогаза, процессы брожения позволяют производить биоэтанол и бутанол, а фотобиологические системы — водород. Экстракционные и химические методы применяются для выделения липидов, из которых получают биодизель, а также биологически активных веществ, пигментов, антиоксидантов и белков, используемых в пищевой, фармацевтической и кормовой промышленности. Современные каскадные технологии биорафинации сочетают несколько этапов переработки, что позволяет из одной биомассы получать одновременно топливо, энергию, удобрения и ценные химические соединения, повышая эффективность и устойчивость использования водорослей как возобновляемого ресурса

I. Введение: водоросли в контексте энергетического перехода

Развитие устойчивых источников энергии является критически важным направлением в глобальной стратегии декарбонизации, что стимулирует поиск альтернатив традиционному и даже биотопливу первого и второго поколений. Биотопливо третьего поколения, основанное на водорослях, занимает центральное место в этом поиске, поскольку оно принципиально устраняет ключевой конфликт — конкуренцию с продовольственными культурами за пахотные земли и пресную воду.

Роль моллюсков в экосистемах акваферм

Моллюски играют важную роль в экосистеме ферм, очищая воду за счёт фильтрации взвешенных частиц, участвуя в круговороте питательных веществ, служа биоиндикаторами состояния среды и создавая субстрат для других организмов, что способствует поддержанию экологического баланса и повышению биоразнообразия
Моллюски играют важную роль в экосистеме ферм, очищая воду за счёт фильтрации взвешенных частиц, участвуя в круговороте питательных веществ, служа биоиндикаторами состояния среды и создавая субстрат для других организмов, что способствует поддержанию экологического баланса и повышению биоразнообразия

I. Введение: актуальность интеграции и концептуальные основы

1.1. Вызовы глобальной аквакультуры и императив устойчивости

Глобальная аквакультура переживает фазу интенсивного роста, однако этот рост сталкивается со значительными экологическими и пространственными ограничениями. В крупнейших странах-производителях, таких как Китай, темпы увеличения объемов культивируемой продукции замедляются. Это обусловлено не только конечным объемом пригодных для аквакультуры земельных и водных ресурсов, но и строгими лимитами экологической несущей способности, которые устанавливаются государственными регуляторами с целью предотвращения деградации прибрежных экосистем.

Моллюски как биофильтраторы в аквакультуре

Аннотация

Настоящий отчет представляет собой анализ критической роли двустворчатых моллюсков (Bivalvia) в качестве биофильтраторов в современной аквакультуре. Интенсивное развитие аквакультурного сектора ведет к значительному увеличению нагрузки биогенными элементами (азотом и фосфором) и взвешенными веществами на прибрежные и внутренние водоемы. Моллюски предлагают устойчивое, экономически выгодное и экологически обоснованное решение этой проблемы, осуществляя нутриентную экстракцию и улучшая качество воды. В отчете детально рассматриваются физиологические механизмы фильтрации, техническая эффективность удаления биогенов по сравнению с традиционными методами очистки, принципы биоиндикации с использованием моллюсков, а также вопросы их интеграции в многотрофные системы (IMTA) для обеспечения долгосрочной устойчивости и экологической безопасности производства. Особое внимание уделяется анализу зависимости фильтрационной эффективности от внешних стрессовых факторов и разработке систем капитализации экологических услуг.