الفصل الأول: علم الأحياء المائية وتحديات الغذاء العالمية

** سيمون غودديك، أليسا جويس، بنز كوتزن، وماريا دوس سانتوس**

** مجرد** مع تزايد عدد سكان العالم، وتزداد الطلبات على زيادة الإنتاج الغذائي، ومع تزايد الضغوط على الموارد مثل الأرض والمياه والمغذيات، هناك حاجة ملحة لإيجاد طرق بديلة ومستدامة وموثوقة لتوفير هذا الغذاء. والاستراتيجيات الحالية لتوريد المزيد من المنتجات ليست سليمة من الناحية الإيكولوجية ولا تعالج قضايا الاقتصاد الدائري المتمثل في الحد من النفايات مع الوفاء بالأهداف الإنمائية للألفية لمنظمة الصحة العالمية المتمثلة في القضاء على الجوع والفقر بحلول عام 2015. توفر أكوابونيكش، وهي تقنية تجمع بين الاستزراع المائي والاستزراع المائي، جزءاً من الحل. وعلى الرغم من أن علم الأحياء المائية قد تطورت بشكل كبير خلال العقود الأخيرة، إلا أن هناك عددا من القضايا الرئيسية التي لا تزال بحاجة إلى معالجة كاملة، بما في ذلك تطوير نظم فعالة من حيث الطاقة مع إعادة تدوير المغذيات على النحو الأمثل وضوابط ملائمة للمسببات الممرضة. وهناك أيضا مسألة رئيسية هي تحقيق الربحية، التي تشمل سلاسل القيمة الفعالة والإدارة الكفؤة لسلسلة الإمداد. كما أن التشريعات والترخيص والسياسات هي عوامل أساسية لنجاح عالم الأحياء المائية في المستقبل، وكذلك قضايا التعليم والبحث التي تناقش في هذا الكتاب.

الكلمات الأساسية Aquaponics · الزراعة · حدود الكواكب · سلسلة الإمدادات الغذائية · الفوسفور

المحتويات

• 1-1 مقدمة
• 1-2 العرض والطلب
• 1-3 التحديات العلمية و التكنولوجية في علم الأحياء المائية
• 1-4 التحديات الاقتصادية و الاجتماعية
• 1.5 مستقبل الأحياء المائية
• المراجع

—

س. غودديك

الأساليب الرياضية والإحصائية (القياسات الحيوية)، جامعة فاغنينغن، فاغينينغن، هولندا

جويس

قسم العلوم البحرية، جامعة غوتنبرغ، غوتنبرغ، السويد

كوتزن

كلية التصميم، جامعة غرينتش، لندن، المملكة المتحدة

م. دوس - سانتوس

ESCS-IPL، DINAMIA'CET، معهد iSCTE-جامعة لشبونة، لشبونة، البرتغال

© المؤلف (المؤلفون) 2019

غوديك وآخرون (المحررون), نظم إنتاج الأغذية Aquaponics, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_1

—

المراجع

Appelbaum S, Kotzen B (2016) مزيد من التحقيقات في الأحياء المائية باستخدام موارد المياه المالحة في صحراء النقب. Ecocycles 2:26. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.53

Bajželj B، ريتشاردز KS، ألوود JM، سميث P، دينيس JS، كورمي E، جيليغان CA (2014) أهمية إدارة الطلب على الأغذية للتخفيف من حدة المناخ. نات كليم تشانغ 4:924 -929. https://doi.org/10.1038/nclimate2353

باريت دي إم (2007) تعظيم القيمة الغذائية للفواكه والخضروات

Bernstein S (2011) البستنة Aquaponic: دليل خطوة بخطوة لرفع الخضروات والأسماك معا. جمعية ناشري جديدة، جزيرة غابريولا

بون H, الببغاء L, Moustier P (2010) الزراعة الحضرية المستدامة في البلدان النامية. مراجعة. أغرون الحفاظ على التنمية 30:21 -32. https://doi.org/10.1051/agro:2008062

Bontje M, Latten J (2005) حجم مستقر, تغيير التكوين: ديناميات الهجرة الأخيرة من المدن الكبرى الهولندية. تيجدشر إكون سوك جيوغر 96:444 - 451. https://doi.org/10.1111/j.1467-9663. 2005.00475

Brandi CA (2017) معايير الاستدامة والتنمية المستدامة - أوجه التآزر والمفاضلات بين الحوكمة عبر الوطنية. الحفاظ على التطوير 25:25-34. https://doi.org/10.1002/sd.1639

كارلسون A (1997) انبعاثات غازات الدفيئة في دورة حياة الجزر والطماطم (البندورة). جامعة لوند، لوند

Conijn JG، Bindraban PS، Schröder JJ، Jongschaaap REE (2018) هل يستطيع نظامنا الغذائي العالمي تلبية الطلب على الغذاء ضمن حدود الكواكب؟ الزراعية إكوسيست إنفيرون 251:244-256. https://doi.org/ 10.1016/J.AGEE.2017.06.001

ديلايد ب، غودديك S، غوت J، سويورت H، جيجكلي M (2016) الخس (Lactuca sativa L. فار. Sucrine) أداء النمو في محلول أكوابوني مكمل يتفوق على الزراعة المائية. مياه

8:467. https://doi.org/10.3390/w8100467 دوس سانتوس MJPL (2016) المدن الذكية والمناطق الحضرية - أكوابونيكش الزراعة الحضرية المبتكرة. الحضرية للأخضر الحضري 20:402. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2016.10.004

Ehrlich العلاقات العامة, هارت J (2015) الرأي: لإطعام العالم في 2050 سوف تتطلب ثورة عالمية. بروك ناتل أكاد العلمية U S A 112:14743-14744. https://doi.org/10.1073/pnas.1519841112

إميرنسيانو M، كارنيرو P، لابا M، لابا K، ديلايد B، غودديك S (2017) مينيراليزاكاو دي سولدوس. حمالات الصدر المائية: 21—26

إنغلهاوبت E (2008) هل الأميال الغذائية مهمة؟ إنفيرون سي تشنول 42:3482

منظمة الأغذية والزراعة (2009) حالة الأغذية والزراعة. منظمة الأغذية والزراعة، روما

منظمة الأغذية والزراعة (2017) 2017 حالة الأغذية والزراعة التي تعزز النظم الغذائية من أجل التحول الريفي الشامل. منظمة الأغذية والزراعة، روما

فولي JA, ديفريز R, أسنر سباق الجائزة الكبرى, بارفورد C, بونان G, نجار SR, شابين FS, كو MT, يوميا GC, جيبس هونج كونج, هيلكوفسكي JH, هولواي T, هوارد EA, Kucharik CJ, مونفريدا C, باتز JA, Prentice, رامانكوتي N, سنايدر PK (2005) الآثار العالمية لاستخدام الأراضي. العلم 309:570-574. https://doi.org/10.1126/science.1111772

فولي JA, رامانكوتي N, براومان KA, كاسيدي ES, جيربر JS, جونستون M, مولر ND, أوكونيل C, راي DK, غرب PC, بلزر C, بينيت EM, نجار SR, هيل J, مونفريدا C, بولسكي S, روكستروم J, شيهان سيبرت S, تيلمان D, زاك DPM (2011) حلول لكوكب مزروع. الطبيعة 478:337-342. https://doi.org/10.1038/nature10452

Garnett T (2011) ما هي أفضل الفرص للحد من انبعاثات غازات الدفيئة في النظام الغذائي (بما في ذلك السلسلة الغذائية)؟ السياسة الغذائية 36:S23—S32. https://doi.org/10.1016/J. فودبول.2010.10.010

Goddek S (2017) فرص وتحديات أنظمة أكوابونك متعددة الحلقات. جامعة فاغنينغن، فاغنينغن. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Keesman KJ (2018) ضرورة تكنولوجيا تحلية المياه لتصميم وتحجيم أنظمة أكوابونيكش متعددة الحلقات. تحلية المياه 428:76-85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.024

Goddek S, Vermeulen T (2018) مقارنة أداء النمو Lactuca sativa في الأنظمة المائية التقليدية والقائمة على RAS. أكواك كثافة العمليات 26:1377. https://doi.org/10.1007/s10499-0180293-8

Goddek S, Delaide B, مانكاسينغ U, Ragnarsdottir K, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) تحديات الأحياء المائية المستدامة والتجارية. الاستدامة 7:4199 -4224. https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, شماوتز Z, سكوت B, ديلايد B, كيسمان K, Wuertz S, Junge R (2016) تأثير الحمأة الأسماك اللاهوائية والهوائية supernatant على الخس المائي. الهندسة الزراعية 6:37. https://doi.org/10.3390/agronomy6020037

Goddek S, Delaide BPL, جويس A, Wuertz S, Jijakli MH, إجمالي A, إيدينغ EH, Bläser I, رويتر M, كيزر LCP, Morgenstern R, Körner O, فيريث J, كيسمان KJ (2018) أداء التمعدن المغذية والحد من المواد العضوية الحمأة القائمة على أساس الحمأة في تسلسل UASB-مفاعلات EGSB أكواك المهندس 83:10-19. https://doi.org/10.1016/J.AQUAENG.2018.07.003

Goddek S, Körner O (2019) نموذج محاكاة متكامل بالكامل من أكوابونيكش متعددة الحلقات: دراسة حالة لتحجيم النظام في بيئات مختلفة. الزراعة Syst 171:143 -154. https://doi.org/10. 1016/j.agsy.2019.01.010

غودفراي HCJ، بيدينغتون JR، كروت IR، حداد L، لورانس D، موير JF، جميلة J، روبنسون S، توماس SM، تولمين C (2010) الأمن الغذائي: التحدي المتمثل في إطعام 9 مليار شخص. العلوم 327:812-818. https://doi.org/10.1126/science.1185383

Graber A، Junge R (2009) أنظمة Aquaponic: إعادة تدوير المغذيات من مياه الصرف الصحي للأسماك عن طريق إنتاج الخضروات. تحلية المياه 246:147 —156

جريوال إس إس، جريوال بس (2012) هل يمكن للمدن أن تصبح معتمدة على نفسها في الغذاء؟ المدن 29:1-11. https://doi. ORG/10.1016/J.cities.2011.06.003

هوي SCM (2011) الزراعة الحضرية سقف أخضر للمباني في المدن الحضرية عالية الكثافة. في: مؤتمر السقف الأخضر العالمي. ص 1—9

جولي A, جونج R, Bardocz T (2015) الأعمال Aquaponics في أوروبا: بعض العقبات القانونية والحلول. Ecocycles 1:3-5. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v1i2.30

جونج R, كونيغ B, فيلارويل M, كوميفيس T, Jijakli M (2017) النقاط الاستراتيجية في أكوابونيكش. المياه 9:182. https://doi.org/10.3390/w9030182

Kahiluoto H، Kuisma M، Kuokkanen A، Mikkilä M، Linnanen L (2014) أخذ حدود المغذيات الكوكبية على محمل الجد: هل يمكننا إطعام الناس؟ غلوب الغذاء ثانية 3:16 —21. https://doi.org/10.1016/ J.GFs.2013.11.002

Kloas W، Groß R، Baganz D، Graupner J، Monsees H، Shmidt U، Staaks G، Suhl J، Tschirner M، Wittstock B، Wuertz S، Zikova A، Rennert B (2015) مفهوم جديد للأنظمة المائية لتحسين الاستدامة، وزيادة الإنتاجية، والحد من التأثيرات البيئية. أكوا البيئة التفاعل 7:179-192. https://doi.org/doi. https://doi.org/10.3354/aei00146

Kotzen B, Appelbaum S (2010) دراسة عن الأحياء المائية باستخدام موارد المياه المالحة في صحراء النقب. J Appl أكواك 22:297-320. https://doi.org/10.1080/10454438.2010.527571

Manelli A (2016) نماذج جديدة للرفاه المستدام. Agric Agric Sci Procedia 8:617-627. https://doi.org/10.1016/J.AASPRO.2016.02.084

McKinnon A (2007) انبعاثات كوسوب2/الفرعية من نقل البضائع: تحليل لبيانات المملكة المتحدة. أعدت لل فريق العامل المعني بتغير المناخ التابع لل جنة النقل المتكامل. لندن، إنجلترا

ميليتشيتش V، Thorarinsdottir R، سانتوس M، Hančič M (2017) أكوابونيكش التجارية تقترب من السوق الأوروبية: إلى تصورات المستهلكين للمنتجات المائية في أوروبا. المياه 9:80. https://doi.org/10.3390/w9020080

Mogk J، Kwiatkowski S، Weindorf M (2010) تشجيع الزراعة الحضرية كاستخدام بديل للأراضي في العقارات الشاغرة في مدينة ديترويت: الفوائد والمشاكل والمقترحات لوضع إطار تنظيمي لتحقيق التكامل الناجح في استخدام الأراضي. القانون فاك ريس بوبل 56:1521

Monsees H، Keitel J، Kloas W، Wuertz S (2015) إمكانية إعادة استخدام النفايات الزراعية في حلول المغذيات في أكوابونيكش. في: بروك للاستزراع المائي في أوروبا. روتردام، هولندا

Mundler P, كرينر G (2016) أنظمة الأغذية: أميال الغذاء. في: موسوعة الغذاء والصحة. إلسيفييه، أمستردام، ص 77-82. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00325-1

Rickman JC, باريت DM, Bruhn CM (2007) مراجعة المقارنة الغذائية من الفواكه والخضروات الطازجة والمجمدة والمعلبة. الجزء 1 - الفيتامينات C و B والمركبات الفينولية. J SCI الأغذية الزراعية J SCI الأغذية الزراعية 87:930-944. https://doi.org/10.1002/jsfa.2825

روكستروم J, ستيفن W, نون K, بيرسون, شابين FS, Lambin EF, لينتون TM, شيفر M, فولك C, شيلنهوبر HJ, Nykvist B, دي ويت CA, هيوز T, فان دير ليو S, رودهي H, Sörlin S, سنايدر PK, كوستانزا R, و سفيدين يو, و فالكنمارك م, و كارلبرغ ل, و كوريل آر دبليو, و فابري ف جي, و هانسن ج, و وكر ب, و ليفرمان د, و ريتشاردسون ك, Crutzen P, فولي JA (2009) مساحة تشغيل آمنة للبشرية. الطبيعة 461:472 -475. https://doi.org/10.1038/461472a

شيلينغ J، لوغان J (2008) تخضير حزام الصدأ: نموذج البنية التحتية الخضراء لتحجيم المدن الأميركية الآخذة في الانكماش. J صباحا خطة ASSOC 74:451 —466. https://doi.org/10.1080/ 01944360802354956

سيراكوف I، لوتز M، غرابر A، ماثيس A، ستايكوف Y، سميتس T، جونج R (2016) إمكانية الجمع بين نشاط التحكم الحيوي ضد الأسماك الفطرية ومسببات الأمراض النباتية عن طريق العزلات البكتيرية من نموذج نظام أكوابوني. المياه 8:518. https://doi.org/10.3390/w8110518

ستيفن W, ريتشاردسون K, Rockström J, كورنيل SE, فيتزر I, بينيت EM, بيغز R, النجار SR, دي فريس W, دي فيت CA, فولك C, جيرتين D, هاينكي J, Mace GM, بيرسون LM, راماناثان V, رايرز B, سورلين S (2015) حدود الكواكب: توجيه التنمية البشرية على كوكب متغير. العلوم 347 (80) :736

Suweis S، Carr JA، Maritan A، Rinaldo A، D'Odorico P (2015) المرونة والتفاعل في مجال الأمن الغذائي العالمي. بروك ناتل أكاد الخيال العلمي U S A 112:6902 —6907. https://doi.org/10.1073/pnas. 1507366112

الأمم المتحدة (2014) سكان العالم بشكل متزايد في المناطق الحضرية مع أكثر من نصفهم يعيشون في المناطق الحضرية | UN DESA | الأمم المتحدة إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية [WWW Document] عنوان URL http://www.un.org/en/development/desa/news/population/world-urbanization-prospects-2014.html. تم الوصول إليه 19 أكتوبر 2018

الأمم المتحدة (2017) تقرير أهداف التنمية المستدامة. الأمم المتحدة، نيويورك

فان جوركوم B, Goddek S, Keesman KJ (2019) الحصول على رؤى السوق للخضروات المنتجة في كينيا. Aquac Int:1-7. https://link.springer.com/article/10.1007/s10499-01900379-1

فان فورين موانئ دبي، بومان AF، بوزن AHW (2010) الطلب على الفوسفور للفترة 1970-2100: تحليل سيناريو لاستنفاد الموارد. جلوب إنفيرون تشانغ 20:428 —439. https://doi. ORG/10.1016/J.Gloenvcha.2010.04.004

فان وينسيل L, آرتشر G, باناديس-Estruch L, Vrscaj D (2015) عشر التكنولوجيات التي يمكن أن تغير حياتنا — الآثار المحتملة والآثار السياسية. المفوضية الأوروبية، بروكسل

Vermeulen T, Kamstra A (2013) الحاجة إلى تصميم نظم لأنظمة أكوابونية قوية في البيئة الحضرية

Weber CL, Matthews HS (2008) - أميال الأغذية والآثار المناخية النسبية لخيارات الأغذية في الولايات المتحدة. إنفيرون سي سي تشنول 42:3508-3513. https://doi.org/10.1021/es702969f

البنك الدولي (2018) الأراضي الزراعية (% من مساحة الأرض) [وثيقة WWW]. عنوان URL https://data. worldbank.org/indicator/ag.lnd.agri.zs. Accessed19 أكتوبر 2018

وصول مفتوح هذا الفصل مرخص بموجب شروط الترخيص الدولي Creative Commons Attribution 4.0، والذي يسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة أو شكل، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلف (المؤلفين) الأصلي والمصدر، توفر رابطًا إلى رخصة المشاع الإبداعي والإشارة إلى ما إذا كانت قد أجريت تغييرات.

يتم تضمين الصور أو مواد الطرف الثالث الأخرى في هذا الفصل في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل، ما لم يذكر خلاف ذلك في خط ائتمان للمادة. إذا لم يتم تضمين المواد في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل ولم يكن الاستخدام المقصود مسموحًا به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر.