الاستزراع المائي

على الرغم من أن الأمر قد يبدو متناقضًا، إلا أن الاستزراع المائي يُمارس على اليابسة بأشكال متنوعة في أحواض أو برك أو قنوات مائية تُزود بمياه البحر. وتتميز هذه الممارسة باستخدام مياه البحر بدلًا من المياه العذبة، حيث تُستمد الأغذية والعناصر الغذائية من الماء نفسه دون إضافة مواد صناعية، مما يوفر تكاليف كبيرة ويحافظ على النظام الغذائي الطبيعي للكائنات الحية. ومن أمثلة الاستزراع المائي على اليابسة تربية الطحالب ( بما في ذلك العوالق والأعشاب البحرية )، والأسماك الزعنفية البحرية ، والمحار (مثل الروبيان والمحار )، في أحواض مياه مالحة اصطناعية.

الاستزراع البحري الساحلي هو زراعة الأنواع البحرية مثل الطحالب والأسماك والمحار في المياه المتأثرة بالمد والجزر، والتي تشمل المياه الساحلية وبيئاتها المصبية ، مثل الخلجان والأنهار قليلة الملوحة وبرك المياه المالحة التي تتغذى وتتجدد بشكل طبيعي.

تشمل تقنيات الاستزراع الشائعة للاستزراع البحري الساحلي إنشاء أو استخدام الشعاب المرجانية الاصطناعية، ^{[ 3 ] [ 4 ]} والأحواض والشباك وصفوف الخطوط الطويلة من الأقفاص العائمة المثبتة في القاع. ^{[ 5 ]}

نتيجةً للتطور والنمو العالمي المتزامن عبر الزمن، أثبت مصطلح "المزرعة"، المرتبط عادةً بتقنيات الاستزراع البحري الساحلي، أنه إشكالي. فهو يُطبَّق دون أي أساس معياري على كل شيء، بدءًا من الأنواع البحرية التي تُربَّى في أحواض عائمة، وتُعشَّش داخل الشعاب المرجانية الاصطناعية، وتُعتنى بها في أقفاص (بالمئات بل وحتى الآلاف) في مجموعات طويلة، وصولًا إلى تدريب الأنواع المهاجرة على العودة إلى المياه التي وُلدت فيها من أجل صيدها (المعروف أيضًا باسم "التخزين المُحسَّن ^{" ) .}

يُعدّ استزراع الكائنات البحرية في بيئات بحرية مكشوفة وعالية الطاقة، بعيدًا عن التأثيرات الساحلية الكبيرة ، نهجًا حديثًا نسبيًا في مجال الاستزراع المائي. ويستخدم هذا النوع من الاستزراع أقفاصًا أو شباكًا أو خطوطًا طويلة تُثبّت أو تُجرّ. ويتمتع الاستزراع المائي في المحيط المفتوح بإمكانية دمجه مع أنظمة منشآت الطاقة البحرية، مثل مزارع الرياح ، لتحقيق استخدام أكثر فعالية للمساحات البحرية. ^{[ 9 ]}

توجد مرافق بحثية وتجارية للاستزراع المائي في المحيط المفتوح قيد التشغيل أو التطوير في بنما، وأستراليا، وتشيلي، والصين، وفرنسا، وأيرلندا، وإيطاليا، واليابان، والمكسيك، والنرويج. اعتبارًا من عام 2004كانت هناك منشأتان تجاريتان لتربية أسماك التونة في المياه المفتوحة التابعة للولايات المتحدة، حيث كانتا تربيان أسماك الخيط بالقرب من هاواي وأسماك الكوبيا بالقرب من بورتوريكو . وقد حصلت عملية تستهدف أسماك التونة ذات العيون الكبيرة مؤخرًا على الموافقة النهائية. تقع جميع المنشآت التجارية الأمريكية حاليًا في مياه تخضع لولاية الولايات أو الأقاليم الأمريكية. وتُربي أكبر مزرعة أسماك في المياه العميقة المفتوحة في العالم أسماك الكوبيا على بُعد 12  كيلومترًا قبالة الساحل الشمالي لبنما في مواقع شديدة التعرّض للعوامل الجوية. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تتضمن زراعة الطحالب زراعة أنواع من الطحالب ، ^{[ 12 ]} بما في ذلك الطحالب الدقيقة (مثل العوالق النباتية ) والطحالب الكبيرة (مثل الأعشاب البحرية ).

تشمل استخدامات زراعة الطحالب التجارية والصناعية إنتاج المغذيات الدوائية مثل أحماض أوميغا 3 الدهنية (كزيت الطحالب) ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} أو ملونات وأصباغ الطعام الطبيعية ، والأغذية ، والأسمدة ، والبلاستيك الحيوي ، والمواد الخام الكيميائية، وأعلاف الحيوانات/ الاستزراع المائي الغنية بالبروتين ، والمستحضرات الصيدلانية ، ووقود الطحالب ، ^{[ 16 ]} ويمكن استخدامها أيضًا كوسيلة للسيطرة على التلوث وعزل الكربون الطبيعي . ^{[ 17 ]}

يمكن زراعة الأعشاب البحرية في المحيط المفتوح لإعادة إحياء أعداد الأسماك المتضررة، وذلك بتوفير الموائل وقاعدة الهرم الغذائي للحياة البحرية. ^{[ 18 ]} من الممكن محاكاة النظم البيئية الطبيعية للأعشاب البحرية في المحيط المفتوح من خلال تهيئة ظروف النمو. يقترح فون هيرتزن وجامبل وآخرون أن هذه الممارسة يمكن اعتبارها زراعة مستدامة، وبالتالي تشكل زراعة مستدامة بحرية . ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} يتصور هذا المفهوم استخدام تيارات صاعدة اصطناعية ومنصات عائمة مغمورة كركيزة لمحاكاة النظم البيئية الطبيعية للأعشاب البحرية. ^{[ 24 ]} باتباع مبادئ الزراعة المستدامة، يمكن حصاد الأعشاب البحرية والأسماك من مصفوفات الزراعة المستدامة البحرية بشكل مستدام، مع إمكانية عزل الكربون الجوي، في حال غرق الأعشاب البحرية إلى عمق يزيد عن كيلومتر واحد. حتى عام 2020، أُجريت تجارب ناجحة في هاواي والفلبين وبورتوريكو وتسمانيا. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} حظيت الفكرة باهتمام جماهيري كبير، لا سيما أنها ظهرت كحل رئيسي في الفيلم الوثائقي "2040" للمخرج دامون غامو وفي كتاب " دراوداون: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق المقترحة لعكس ظاهرة الاحتباس الحراري" .

على غرار زراعة الطحالب ، يمكن تربية المحار بطرق متعددة في كل من الاستزراع البحري الساحلي والبحري: على الحبال، أو في أكياس أو أقفاص، أو مباشرة على (أو داخل) القاع. لا يتطلب الاستزراع البحري للمحار أعلافًا أو أسمدة، ولا مبيدات حشرية أو مضادات حيوية، مما يجعله نظامًا مكتفيًا ذاتيًا . ^{[ 28 ]} تُنتج يرقات المحار عادةً في مفرخات تجارية، أو من قبل المزارعين أنفسهم. من بين أنواع المحار التي تُربى في الاستزراع البحري: الروبيان، والمحار (بما في ذلك زراعة اللؤلؤ الصناعي)، والبلح، وبلح البحر، وأذن البحر. ^{[ 29 ]} يمكن أيضًا استخدام المحار في تقنيات الاستزراع المتكاملة متعددة الأنواع ، حيث يمكن للمحار الاستفادة من النفايات الناتجة عن الكائنات الحية ذات المستويات الغذائية الأعلى .

لا يزال شعب الماوري في نيوزيلندا يحتفظ بتقاليد زراعة المحار. ^{[ 30 ]}

تشمل أنواع الأسماك الزعنفية التي تُربى في الاستزراع البحري سمك السلمون ، وسمك القد ، والمحار ، وأنواعًا معينة من الجمبري، وجراد البحر الأوروبي ، وأذن البحر، وخيار البحر . ^{[ 31 ]} وتتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا لتربية هذه الأنواع في البيئة البحرية في استخدام أحواض شبكية أو أقفاص معلقة في المحيط أو الخلجان الساحلية الكبيرة. ^{[ 32 ]} تُثبّت هذه الهياكل في قاع البحر أو تُربط بعوامات، مما يسمح بتدفق كميات كبيرة من مياه البحر النظيفة والمتجددة طبيعيًا لتزويد الأسماك بالأكسجين مع التخلص من الفضلات. ^{[ 33 ]}

لا تحتاج أنواع الأسماك المختارة للتربية في أحواض المياه المالحة إلى أي أعلاف صناعية إضافية، إذ تتغذى على العناصر الغذائية الموجودة طبيعيًا في عمود الماء. وتقضي الممارسة الشائعة بوضع صغار الأسماك في قاع الحوض، مما يتيح لها الاستفادة من مساحة أكبر من عمود الماء أثناء نموها وتطورها. ^{[ 34 ]} مع ذلك، في أنظمة الاستزراع المكثف المستخدمة للأسماك الزعنفية عالية القيمة، كالسلمون، تُغذى الأسماك عادةً بأعلاف مُصنّعة كاملة العناصر الغذائية، تُقدّم غالبًا بشكل آلي للحفاظ على معدلات نمو فعّالة. ^{[ 35 ]} يُعدّ اختيار الموقع الاستراتيجي لهذه المزارع البحرية أمرًا بالغ الأهمية، إذ يتطلب تقييمًا دقيقًا لعمق المياه، وسرعة التيارات، والحماية من العواصف، والقرب من الشاطئ لضمان صحة الأسماك المثلى وتقليل الأثر البيئي إلى أدنى حد. ^{[ 36 ]}

قد تتطلب تربية الأسماك الزعنفية في المياه المالحة كميات كبيرة من مسحوق السمك أو مصادر غذائية أخرى غنية بالبروتين. ^{[ 41 ]} في الأصل، كان يُهدر الكثير من مسحوق السمك بسبب أنظمة التغذية غير الفعالة وضعف هضم الأعلاف المصنعة، مما أدى إلى انخفاض معدلات تحويل العلف . ^{[ 43 ]}

في مزارع الأقفاص، تُستخدم عدة طرق مختلفة لتغذية الأسماك المستزرعة، بدءًا من التغذية اليدوية البسيطة وصولًا إلى الأنظمة المتطورة التي يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، والمزودة بموزعات طعام آلية ومستشعرات امتصاص داخلية لرصد معدلات الاستهلاك. ^{[ 44 ]} في مزارع الأسماك الساحلية، يؤدي الإفراط في التغذية بشكل أساسي إلى زيادة ترسب المخلفات العضوية في قاع البحر (مما قد يؤدي إلى اختناق اللافقاريات التي تعيش في قاع البحر وتغيير البيئة الفيزيائية)، بينما في المفرخات والمزارع البرية، يُهدر فائض الطعام، مما قد يؤثر سلبًا على مستجمعات المياه المحيطة والبيئة الساحلية المحلية. ^{[ 41 ]} عادةً ما يكون هذا التأثير محليًا للغاية، ويعتمد بشكل كبير على سرعة ترسب مخلفات العلف وسرعة التيار (التي تختلف مكانيًا وزمنيًا) والعمق. ^{[ 41 ] [ 44 ]}

يعتمد تأثير الكائنات الهاربة من مزارع الأحياء المائية على وجود أفراد من نفس النوع أو أقاربها في البيئة المستقبلة، وعلى قدرة الكائن الهارب على التكاثر. ^{[ 44 ]} تُستخدم حاليًا عدة استراتيجيات مختلفة للتخفيف من هذه الظاهرة والوقاية منها، بدءًا من تطوير كائنات ثلاثية الصيغة الصبغية عقيمة وصولًا إلى مزارع برية معزولة تمامًا عن أي بيئة بحرية. ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]} يمكن للكائنات الهاربة أن تؤثر سلبًا على النظم البيئية المحلية من خلال التهجين وفقدان التنوع الجيني في السلالات الأصلية، وزيادة التفاعلات السلبية داخل النظام البيئي (مثل الافتراس والمنافسة )، وانتقال الأمراض ، وتغييرات الموائل (من التفاعلات الغذائية المتسلسلة وتحولات النظام البيئي إلى اختلاف أنظمة الرواسب وبالتالي زيادة العكارة ).

يُعدّ دخول الأنواع الغازية عن طريق الخطأ مصدر قلقٍ بالغ. وتُعتبر تربية الأحياء المائية أحد أهمّ مصادر انتشار هذه الأنواع، وذلك نتيجةً لإطلاقها عرضيًا في بيئاتها الطبيعية. ^{[ 49 ]} ومن الأمثلة على ذلك سمك الحفش السيبيري ( Acipenser baerii ) الذي هرب عرضيًا من مزرعة أسماك إلى مصب نهر جيروند (جنوب غرب فرنسا) عقب عاصفة شديدة في ديسمبر 1999 (حيث هرب 5000 سمكة إلى المصب الذي لم يكن موطنًا لهذا النوع من قبل). ^{[ 50 ]} كما تُعدّ تربية الرخويات مثالًا آخر على إمكانية دخول أنواع جديدة إلى بيئات جديدة عن طريق "التطفل" على الرخويات المستزرعة. كذلك، يُمكن أن تُصبح الرخويات المستزرعة نفسها مفترساتٍ و/أو منافسين مهيمنين، فضلًا عن إمكانية نشرها لمسببات الأمراض والطفيليات. ^{[ 49 ]}

يُعدّ احتمال انتقال الأمراض والطفيليات أحد أهمّ المخاوف المتعلقة بالاستزراع المائي . غالبًا ما تُربّى السلالات المستزرعة انتقائيًا لزيادة مقاومتها للأمراض والطفيليات، فضلًا عن تحسين معدلات نموها وجودة منتجاتها. ^{[ 41 ]} ونتيجةً لذلك، يتناقص التنوع الجيني داخل السلالات المستزرعة مع كل جيل، ما يعني أنها قد تُقلّل من التنوع الجيني داخل التجمعات البرية إذا ما هربت إليها. ^{[ 43 ]} يُمكن لهذا التلوث الجيني الناتج عن هروب السلالات المستزرعة أن يُقلّل من قدرة التجمعات البرية على التكيّف مع البيئة الطبيعية المتغيرة. كما يُمكن أن تحمل الأنواع المستزرعة أمراضًا وطفيليات (مثل القمل) التي يُمكن أن تنتقل إلى التجمعات البرية عند هروبها. ومن الأمثلة على ذلك قمل البحر الطفيلي الذي يُصيب سمك السلمون الأطلسي البري والمستزرع في كندا. ^{[ 51 ]} كذلك، قد تمتلك الأنواع غير الأصلية المستزرعة مقاومةً لأمراض مُحدّدة، أو قد تحملها (التي اكتسبتها في بيئاتها الأصلية)، والتي يُمكن أن تنتشر بين التجمعات البرية إذا ما هربت إليها. ستكون هذه الأمراض "الجديدة" مدمرة لتلك التجمعات البرية لأنها لن تمتلك مناعة ضدها. ^{[ 52 ]}

باستثناء الموائل القاعية الواقعة مباشرةً تحت مزارع الأحياء البحرية، تُسبب معظم أنشطة الاستزراع المائي أضرارًا طفيفة للموائل. ومع ذلك، يُثير تدمير غابات المانغروف نتيجةً لتربية الروبيان قلقًا بالغًا. ^{[ 41 ] [ 44 ]} على الصعيد العالمي، تُساهم مزارع الروبيان بنسبة ضئيلة في تدمير غابات المانغروف ؛ إلا أنها قد تكون مدمرة على المستوى المحلي. ^{[ 41 ] [ 44 ]} تُوفر غابات المانغروف بيئات غنية تدعم تنوعًا بيولوجيًا هائلًا ، لا سيما صغار الأسماك والقشريات. ^{[ 44 ] [ 53 ]} علاوة على ذلك، تعمل هذه الغابات كنظم وقائية تُقلل من تآكل السواحل، وتُحسّن جودة المياه للحيوانات التي تعيش فيها من خلال معالجة المواد و"ترشيح" الرواسب. ^{[ 44 ] [ 53 ] [ 54 ]}

بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي مركبات النيتروجين والفوسفور من الطعام والنفايات إلى ازدهار العوالق النباتية ، التي يمكن أن يؤدي تحللها اللاحق إلى انخفاض حاد في مستويات الأكسجين . وإذا كانت الطحالب سامة، فإنها تتسبب في نفوق الأسماك وتلوث المحار . ^{[ 45 ] [ 55 ] [ 56 ]} ويُشار إلى هذا الازدهار الطحلبي أحيانًا باسم الازدهار الطحلبي الضار، والذي ينتج عن تدفق كميات كبيرة من المغذيات، مثل النيتروجين والفوسفور، إلى الماء بسبب جريان المياه السطحية من الأنشطة البشرية البرية. ^{[ 57 ]}

خلال عملية تربية أنواع مختلفة من الكائنات البحرية، تصبح الرواسب في قاع المسطح المائي غنية بالمعادن نتيجة تدفق النحاس والزنك والرصاص إلى المنطقة. يُعزى هذا التدفق لهذه المعادن الثقيلة على الأرجح إلى تراكم مخلفات الأسماك، وبقايا الأعلاف، والطلاء المتساقط من القوارب والعوامات المستخدمة في عمليات الاستزراع المائي. ^{[ 58 ]}