一, Den biologiska grunden för spektral påverkan på fiskens tillväxt.
Skillnaden mellan typerna av kon- och spöceller i fiskens näthinna dikterar deras spektrala känslighet. Till exempel har regnbåge fyra typer av konceller i sina näthinnor, med toppvåglängder på 420nm, 455nm, 530nm och 570nm. Efter metamorfos är juvenil piggvars näthinna mycket känsligare för 480nm blått ljus. Denna evolutionära flexibilitet låter fiskar utveckla preferenser för vissa spektra, vilket i sin tur förändrar hur bra de äter och hur de använder sin energi.
DeBästa LED-akvariebelysning för växterspektrum styr dygnsrytmen genom att använda tallkottkörtelns melatoninaxel. Detta ändrar i sin tur nivåerna av tillväxthormon (GH) och insulin-liknande tillväxtfaktor (IGF-I). Experiment har visat att blått ljus (450-490nm) kan undertrycka melatoninproduktionen i tallkottkörteln hos atlantlax, förlänga utfodringstiden dagtid och höja den specifika tillväxthastigheten (SGR) med 12 % -15 %. Dessutom stimulerar grönt ljus (520-560nm) den retinala hypotalamusvägen, vilket resulterar i en trefaldig förbättring av IGF-I-mRNA-uttrycket i juvenil piggvar och direkt underlättar proteinsyntesen.
2, En titt på hur tillväxt påverkar nyckelspektralband
1. Blått ljus (450–490 nm): en dubbel-svärdseffekt
Tillväxtfrämjande: I havskattodling ökar kontinuerlig exponering för blått ljus den dagliga viktökningen med 18 % och minskar fodereffektiviteten med 0,2. Detta händer eftersom blått ljus aktiverar retinala ganglionceller, stimulerar hypotalamus matningscentrum genom den glutamaterga vägen och höjer gastrisk proteasaktivitet med 25 %.
Stressrisk: Blått ljus gör att regnbågsforellens kortisolnivåer ökar med 40 % och hjärnans serotoninnivåer att stiga med 3 gånger. Detta gör att levern flyttar för många lipider, vilket stoppar tillväxten. Detta motsägelsefulla fenomen uppstår från den ökade känsligheten hos SWS2-konceller i näthinnan hos regnbåge för blått ljus, vilket resulterar i neuroendokrina abnormiteter.
2. Grönt ljus (520–560 nm): specialist på att optimera ämnesomsättningen
Energianvändning: Grönt ljus tänder mitokondriella respiratoriska kedjekomplex IV, vilket höjer ATP-halten i guldkarpens muskler med 22 % och sänker mängden ammoniakkväve som utsöndras med 15 %. Detta förbättrar avsevärt effektiviteten av att omvandla foderenergi till muskelenergi.
Immunreglering: Strålning med grönt ljus ökar lysozymaktiviteten (LZM) med 40 % och sänker uttrycket av värmechockprotein 70 (HSP70) med 35 % under metamorfosperioden för piggvar. Detta hjälper tillväxten genom att minska de negativa effekterna av miljöstress.
3. Rött ljus (620–680 nm): ett sätt att balansera tillväxt och reproduktion
Utveckling av könskörtlarna: Rött ljus går genom näthinnans hypofys gonadalaxel, vilket förkortar tiden det tar för ädelstensblå snappers könskörtlar att mogna med 20 dagar och ökar äggproduktionen med 35 %. Men om Yellow River abborre utsätts för rött ljus under en lång tid, kan det tömma leverns vitamin A-lager, vilket kan orsaka retinal degeneration och en 10%-ig nedgång i tillväxttakten.
Muskeltillväxt: Rött ljus sätter igång mTOR-vägen i regnbågsöringens snabba muskelfibrer, vilket gör dem 18 % tjockare. Den behöver dock en fotoperiod på 18L:6D för att energiförsörjningen inte ska ta slut för snabbt.
4. Full-vitt ljus: stabiliserande roll
Fullspektrum vitt ljus håller överlevnadsgraden för gyllene snapper över 92% under deras tillväxt. Tillväxthastigheten är lite lägre än för den monokromatiska ljusgruppen, men den minskar deformitetshastigheten med mycket (från 8% till 2%). Det har fördelen att efterlikna naturligt ljus, hålla fiskens fysiologiska rytmer konsekventa och minska risken för stressrelaterade-sjukdomar.
3, Hur man använder spektraloptimeringsstrategin i verkliga livet
1. Reglering av livscykel i delar
Tonår: En 16L:8D fotoperiod och 520nm grönt ljus (500lux) används för att hjälpa matsmältningssystemet att växa. Detta resulterar i en genomsnittlig daglig viktökning på 0,8 g för ung piggvar.
Befruktningsperiod: Att byta till 470 nm blått ljus (300lux) ökar ätaktiviteten, men om grönt ljus lyser i 2 timmar om dagen påskyndar ämnesomsättningen, vilket sänker foderomvandlingshastigheten för regnbåge till 1. 1. Häckningsperiod: Att exponera atlantlaxen för rött ljus (660 nm) och blått ljus (450 nm äggproduktionen ökar med 450 nm varje dag) befruktningsgraden över 85%.
2. Protokoll som är speciella för varje art
Som ett exempel på djuphavsanpassning använder piggvar 480nm blått ljus (200lux intensitet) för att uppmuntra bentiskt beteende och grönt ljuspulser för att uppmuntra utfodring, vilket förkortar deras tillväxtcykel med 15 %.
För typer av ytsim som gyllene snapper, med 550nm grönt ljus (800lux intensitet) kan hela tiden hålla utvecklingsprestanda på topp och stoppa stressreaktioner orsakade av blått ljus.
Niltilapia och andra allätande fiskar växer 20 % snabbare och deras muskler ser bättre ut när de utsätts för omväxlande rött ljus (630nm) och vitt ljus (14L: 10D).
3. Nya idéer för att integrera teknik
Dynamisk kontrollmetod för lysdioder: IoT-enheter som övervakar vattenkvalitetsdata i realtid och automatiskt ändrar spektrala kombinationer. Till exempel blir systemet grönt när nivån av löst syre sjunker under 5 mg/L. Detta saktar ner fiskens ämnesomsättning och sänker deras syreanvändning.
Spektrumfodersynergi: Att utfodra regnbåge med högt omättat fettsyror i blått ljus kan öka DHA-halten i deras muskler med 30 % samtidigt som det minskar oxidativ skada orsakad av blått ljus.
