מבחר מדיה ביולוגית לבס Largemouth- מאפייני ביופילם וביצועי צמיחה
בס Largemouth (Micropterus salmoides), המכונה גם בס קליפורניה, שייך ל- Actinopterygii, Perciformes, Centrarchidae, Micropterus. הוא יליד קליפורניה, ארה"ב, ויש לו יתרונות כמו צמיחה מהירה, טעם טעים, תזונה עשירה וערך כלכלי גבוה. זה הפך לאחד ממיני חקלאות המים המתוקים החשובים בסין. בשנים האחרונות, על רקע הטרנספורמציה והשדרוג של הדיג והפיתוח הנמרץ של דיג דיגיטלי וחכמה, צמחה בהדרגה חקלאות ימית מתועשת מתועשת. אופן החקלאות הימית של באס גדול עובר גם מתרבות הבריכה המסורתית למצב חקלאות ימית ירוקה ויעילה. לחקלאות ימית מחודשת יש יתרונות כמו חיסכון במים ובקרקע, צפיפות צפיפות גבוהה וניהול נוח. באמצעות שיטות וציוד פיזיקלי, ביולוגי, כימי, מוצקים מרחפים וחומרים מזיקים בגוף המים מוסרים או מומרים לחומרים בלתי מזיקים, כך שאיכות המים תענה על צורכי הגידול הרגילים של המינים התרבותיים, ובכך מימוש מיחזור מים בתנאי חקלאות ימית בצפיפות- גבוהה. הוא השיג יתרונות כלכליים טובים במספר מינים מתורבתים.
נכון לעכשיו, מחקר על חקלאות ימית מחודשת של בס גדול מתמקד בעיקר ברפרודוקציה, תזונת מזון, בחירת זנים, האכלה מדויקת, שינויים בסביבת המים ואיכות תזונתית. מחקר על חקלאות ימית מתועשת מתועשת מקורה של בס גדול מתמקד בעיקר בגידול של דגים צעירים-בגודל גדול, וחקלאות דגים למבוגרים-במחזור מלא לא זכתה לקידום נרחב. האתגר העיקרי העומד בפני חקלאות ימית מחזרת בס בפה גדול הוא שמירה על סביבת מים טובה בתנאי צפיפות- גבוהה כדי להבטיח צמיחה תקינה של המינים התרבותיים. טיפול במים הוא הליבה של חקלאות ימית חוזרת, ואמצעי ביולוגי יעיל לטיפול במים הם הבסיס למערכת הטיפול במים. למרות שקיימים דיווחים רבים על טיהור מים על ידי מדיה ביולוגית, דיווחים ספציפיים על חקלאות ימית מתועשת מתועשת של בס גדולי פה, במיוחד בנוגע להקרנה של מדיה ביולוגית יעילה לטיפול במים, מבנה הקהילה המיקרוביאלית של סרטים ביולוגיים על מדיות ביולוגיות שונות, השפעות טיפול והשפעות על צמיחת המינים התרבותיים, חסרים. נבחרו שלושה סוגים של חומרי סינון ביולוגיים, ביניהם הספוג המרובע ואמצעי הביו-פילטר של כדורי המיטה הנוזליים הם בעלי עלות נמוכה- ופשוטה לתפעול, ונמצאים בשימוש נרחב בטיפול במי זנב בחקלאות ימית; Mutag Biochip 30 (ראשי תיבות של Biochip) הוא סוג חדש של מדיה ביולוגית שהופיעה בשנים האחרונות, עם יתרונות של עמידות בפני פגיעות וחיי שירות ארוכים, אך השפעות היישום המעשיות שלה לא דווחו. למטרה זו, נעשה שימוש בטכנולוגיית רצף תפוקה גבוהה של 16S rDNA- כדי לנתח את מצב היווצרות הביופילם של שלושת מדיות הביופילטר לטיפול במים, תוך ניתוח בו-זמנית מצב הצמיחה של בס בפה גדול, על מנת לסנן מדיית ביולוגית טיפולית במים ולספק מדיה יעילה לטיפול במים לחקלאות מימית מתועשת מתועשת.
1. חומרים ושיטות
1.1 חומרי בדיקה
אמצעי הביולוגי שנבחרו לבדיקה זו היוספוג מרובע, ביו-צ'יפ, וכדור מיטה נוזלית, כפי שמוצג באיור 1. חומר הספוג המרובע הוא פוליאוריטן, בצורת קובייה עם אורך צד של 2.0 ס"מ, שטח פנים ספציפי (3.2~3.5)×10⁴ מ"ר/מ"ר. חומר הביו-צ'יפ הוא פוליאתילן, בצורת עיגול בקוטר של 3.0 ס"מ, עובי של כ-0.11 ס"מ, שטח פנים ספציפי 5.5×10³ מ"ר/מ"ר. חומר הכדור המיטה הנוזל הוא פוליאתילן, שטח פנים ספציפי יעיל 500~800 מ"ר/מ"ר.
1.2 קיבוץ ניסיוני
קבוצת הטיפול של הספוג הביולוגי המרובע נקבעה כקבוצה T1, הביופילם המדיה התואם סומן B1, ומי החקלאות הימית המתאימים סומנו W1; קבוצת הטיפול במדיה הביו-צ'יפ נקבעה כקבוצה T2, ה-biofilm המדיה המקביל סומן B2, ומי החקלאות הימית המתאימים סומנו W2; קבוצת הטיפול בחומר הביופילטר של כדורי מיטה נוזליים נקבעה כקבוצה T3, הביופילם של המדיה התואם סומן B3, ומי החקלאות הימית המתאימים סומנו W3.
1.3 מערכת חקלאות מים
הניסוי נערך במערכת חקלאות ימית חוזרת בבסיס הניסויים המקיף של Balidian של מכון Zhejiang לדיג מים מתוקים.היו 9 מכלי תרבית בסך הכל, נפח 500 ל', נפח מים יעיל 350 ל'. מיכל הביופילטר היה עשוי מאקווריום פלסטיק באורך 80 ס"מ, רוחב 50 ס"מ וגובה 50 ס"מ, נפח 200 לטר, נפח מים יעיל 120 ל'.. מיכל התרבית ומיכל הביו-פילטר חוברו באמצעות משאבת מים ליצירת זרימה פנימית, קצב זרימה 3~4 ליטר לדקה, עם אוורור לחמצן, חמצן מומס במים נשמר מעל 5 מ"ג/ליטר. מדיות הביופילטר קובצו באופן אקראי, לכל סוג של מדיית ביולוגית היו 3 עותקים, כל מיכל ביולוגי נטען ב-2.0 ק"ג של מדיית ביולוגית, תוך השהיית מקור פחמן בשחרור איטי-. במהלך תקופת תרבות הביופילם, 10% מהמים הוחלפו מדי יום.מדדי איכות מים ראשוניים: חנקן כולל (TN) 9.41 מ"ג/ליטר, זרחן סה"כ (TP) 1.02 מ"ג/ליטר, חנקן אמוניה (TAN) 1.26 מ"ג/ליטר, חנקן ניטריט (NO₂⁻-N) 0.04 מ"ג/ליטר, אינדקס פרמנגנאט (LD3)..
1.4 מבחן ניהול דגים ותרבות
בס Largemouth שימש כמין התרבותי. לפני תחילת הבדיקה, הם הותאקלמו במים החוזרים למשך 7 ימים.הבדיקה נערכה מה-11 באוגוסט 2022 ועד ה-22 בספטמבר 2022, ונמשכה 42 ימים. בס גדול פה ללא פגיעות פני השטח, בריא ומלא חיים, נבחרו לקיבוץ, 60 דגים אוחזו בכל מיכל תרבית, הוזנו פעמיים ביום, זמני האכלה היו 07:00 בבוקר ו-16:00 אחר הצהריים, כמות האכלה יומית היווה כ-1.0%~1.5% ממסת גוף הדגים הכוללת. מסת הגוף הראשוני של הדג הנבדק היה (20.46 ± 0.46) גרם.
1.5 איסוף דוגמאות
דגימות מים ממיכל הביולוגי נאספו כל יומיים, תוך רישום אינדיקטורים כגון טמפרטורת המים, חמצן מומס, ערך pH ומדידת חנקן אמוניה וחנקן ניטריט. נרשמו כמות האכלה, מסת גוף דגים בתחילת הניסוי ובסיומו ושיעור ההישרדות. לאחר הניסוי, 1 ליטר מים מכל מיכל תרבית נאסף באמצעות שקיות איסוף מים סטריליות, סוננו דרך קרום פילטר 0.22 מיקרומטר, ואוחסנו במקפיא של -80 מעלות לשימוש מאוחר יותר. דגימות של מדיה ביולוגית של 0.5 גרם נלקחו באופן אספטי מכל מיכל ביולוגי, אוחסנו במים מזוקקים מעוקרים, נערעו במרץ כדי לעקור מיקרואורגניזמים ממשטח הביופילם, ולאחר מכן סוננו דרך קרום פילטר בגודל 0.22 מיקרומטר ואוחסנו במקפיא -80 מעלות לשימוש מאוחר יותר.
1.6 שיטות מדידה
1.6.1 מדידת איכות מים
טמפרטורת המים, החמצן המומס וערך ה-pH זוהו באמצעות אמנתח איכות מים נייד HACH Hq40d. ריכוז חנקן אמוניה נמדד באמצעות השיטה הספקטרופוטומטרית של ריאגנטים של Nessler. ריכוז חנקן ניטריט זוהה בשיטה הספקטרופוטומטרית של חומצה הידרוכלורית נפתילאתילן-דיאמין.
1.6.2 מדידת ביצועים בחקלאות מים
נוסחאות החישוב של שיעור העלייה במשקל, יחס המרת מזון ושיעור ההישרדות של הדגים הם כדלקמן.
l קצב עלייה במשקל= (מסת הגוף הסופית של דג - מסת גוף התחלתית של דג) / מסת גוף התחלתית × 100%;
l יחס המרת עדכון= צריכת הזנה / עלייה במשקל;
l שיעור הישרדות= (מספר דגים בסוף הניסוי / מספר דגים התחלתי בתחילת הניסוי) × 100%.
1.6.3 רצף תפוקה מיקרוביאלי- גבוה
DNA חיידקי הופק ממים וביופילם באמצעות ערכת מיצוי DNA בקטריאלית (OMEGA Biotech, ארה"ב). פריימרים ספציפיים 338F (5'–ACTCCTACGGGAGGCAGCAG–3') ו-806R (5'–GGACTACHVGGGTWTCTAAT–3') שימשו להגברת אזורי V3 ו-V4 של rDNA החיידקי 16S. PCR השתמש במערכת התגובה TransGen AP221-02: 4 μL של 5×FastPfu Buffer, 2 μL של 2.5 mmol/L dNTPs, 0.4 μL של FastPfu Polymerase, 0.8 μL כל אחד מ-5 μmol/L של 5 μmol/L של פריימרים של B.2SA קדימה ו-0,1 µL של DNA תבנית, בתוספת ddH₂O עד 20 μL. תנאי תגובת PCR: 95 מעלות למשך 3 דקות; 95 מעלות למשך 30 שניות, 53 מעלות למשך 45 שניות, 72 מעלות למשך דקה אחת, 28 מחזורים; הארכה של 72 מעלות למשך 10 דקות. הגברה של PCR בוצעה במכשיר תגובה PCR 9700 (Applied Biosystems® GeneAmp®, ארה"ב). מוצרי PCR טוהרו באמצעות Beads ולאחר מכן הועברו לרצף. ריצוף הוזמנה על ידי Shanghai Majorbio BioPharm Technology Co., Ltd.
1.6.4 ניתוח גיוון מיקרוביאלי
הנתונים הגולמיים שהתקבלו מרצף חולקו תחילה, ולאחר מכן סינון בקרת איכות של איכות הקריאה ואפקט השחבור, ותיקון כיוון הרצף, וכתוצאה מכך נתונים אופטימליים. לאחר נרמול הנתונים הנקיים שהושגו לבסוף, בוצעו ניתוח אשכולות OTU (Operational Taxonomic Units) וניתוח טקסונומי בדמיון של 97%. היסטוגרמות של הדגימות שורטטו באמצעות Excel, ומפות חום שורטטו באמצעות Majorbio Cloud Platform.
1.7 ניתוח נתונים
תוכנה סטטיסטית SPSS 16.0 שימשה לניתוח מובהקות של הבדלים, והשיטה של דאנקן בניתוח שונות (ANOVA) שימשה להשוואות מרובות.
2. תוצאות וניתוח
2.1 זמן היווצרות ביופילם של מדיות ביופילטר שונות
כפי שמוצג באיור 2,בתנאי היווצרות ביופילם טבעיים, תכולת החנקן האמוניה במים של מיכל הביופילטר הראתה מגמה של עלייה מהירה ואחריה ירידה הדרגתית.תכולת חנקן אמוניהבמי מיכל הביופילטר התואם לספוג המרובע הגיע לשיאו לאחר 17 ימים, ב-8.13 מ"ג/ליטר, ואז ירד בהדרגה,להגיע לשפל ב-41 ימים, לאחר מכן נשאר בסביבות 0.20 מ"ג/ליטר, מה שמצביע על כךזמן היווצרות הביופילם עבור הספוג המרובע היה כ-17 ימים. השינויים בתכולת חנקן אמוניה במים של מיכלי הביופילטר התואמים ל-Biochip ולכדור המיטה הנזילה היו זהים בעצם, והראו שינויים משתנים. שיא החנקן באמוניה הופיע לאחר 21 ימים, ב-7.88 מ"ג/ליטר ו-7.57 מ"ג/ליטר בהתאמה, מה שמצביע על כךזמן היווצרות הביופילם עבור Biochip ואמצעי הביופילטר של כדור המיטה הנזילה היה כ-21 יום. תכולת חנקן אמוניהבמיכלי הביופילטר המקבילים לשתי אמצעי התקשורת הללו ירדו לנמוך ביותר ב-43 ימים ו-45 ימים בהתאמה.
2.2 שינויים בערך ה-pH של המים במיכלי תרבות שונים
מִןאיור 3, ניתן לראות שערך ה-pH הראשוני של מי התרבית היה 7.3. ככל שזמן התרבית התארך, ערך ה-pH של המים בכל מיכל תרבית הראה מגמת ירידה. לאחר 12 ימים, ערך ה-pH של כל מיכלי התרבית היה נמוך מ-6.0, דבר שאינו חיובי לצמיחת המינים התרבותיים.לכן, לאחר 12 ימים של היווצרות ביופילם, יש לשים לב להתאמת ערך ה-pH של מי מיכל התרבית.
2.3 ניתוח של הרכב הקהילה המיקרוביאלית על סרטי ביולוגי של מדיות ביולוגיות שונות ובמים
2.3.1 הרכב קהילה מיקרוביאלית ברמת פילום
כפי שמוצג באיור 4,ברמת הפילום, החיידקים הדומיננטיים בביופילם של שלושת מדיית הביופילטר היו זהים, כולם היו Proteobacteria, Actinobacteriota, Bacteroidota ו- Chloroflexi. השפע היחסי המשולב שלהם היה 68.96%, 64.74% ו-65.45% בהתאמה. החיידקים הדומיננטיים במי התרבית המקבילים היו שונים. החיידק הדומיננטי ב-W1 היה Actinobacteriota, עם שפע יחסי של 64.66%. החיידקים הדומיננטיים ב-W2 ו-W3 היו Proteobacteria, עם שפע יחסי של 34.93% ו-50.10% בהתאמה.
איור. 4 הרכב קהילתי של חיידקים בביופילם ובמים שונים ברמת הפילום
2.3.2 הרכב קהילה מיקרוביאלית ברמת המשפחה
כפי שמוצג באיור 5, ב-biofilms של שלושת המדיה, כ-48% מהחיידקים היו קהילות חיידקים עם שפע יחסי כולן פחות מ-3%. החיידקים הדומיננטיים של B1 ו-B2 היו זהים, שניהם Xanthomonadaceae, עם שפע יחסי של 11.64% ו-9.16% בהתאמה; החיידק הדומיננטי של B3 היה JG30-KF-CM45, עם שפע יחסי של 10.54%. החיידקים הדומיננטיים במי התרבית היו שונים מאלה שבאמצעי הביולוגי. Microbacteriaceae היה החיידק הדומיננטי המוחלט ב-W1, עם שפע יחסי של 62.10%; החיידקים הדומיננטיים ב-W2, מלבד Microbacteriaceae (13.82%), כללו גם שיעור מסוים של Rhizobiales (8.57%); החיידק הדומיננטי ב-W3 היה Rhizobiales, עם שפע יחסי של 38.94%, ואחריו Flavobacteriaceae, עם שפע יחסי של 15.89%.
50 המינים המובילים ברמת הסוג נספרו. לאחר עיבוד הערכים המספריים, הוצגו שינויי השפע של מינים שונים בדגימות דרך שיפוע הצבע של גושי הצבע. התוצאות מוצגות באיור 6. Leifsonia היה החיידק הדומיננטי ב-W1, עם שפע יחסי של 56.16%; החיידקים הדומיננטיים ב-W2 היו Leifsonia (10.30%) ו-Rhizobiales_Incertae_Sedis (8.47%); החיידק הדומיננטי ב-W3 היה Rhizobiales_Incertae_Sedis, עם שפע יחסי של 38.92%. בין החיידקים הניתנים לזיהוי על הסרטים הביולוגיים, Thermomonas היה הסוג הדומיננטי ב-B1, עם שפע יחסי של 4.71%; הסוגים הדומיננטיים ב-B2 ו-B3 היו Nitrospira, עם שפע יחסי של 4.41% ו-2.70% בהתאמה.
איור. 5 הרכב קהילה של חיידקים בביופילם שונהומים ברמת המשפחה
איור. 6 מפת חום של הרכב קהילת חיידקים בביופילם ובמים שונים ברמת הסוג
2.4 -ניתוח גיוון של קהילות מיקרוביאליות על סרטי ביולוגי של מדיות ביולוגיות שונות ובמים
כפי שמוצג בטבלה 1, מדד שאנון של הקהילות המיקרוביאליות על סרטי הביולוגי של מדיות שונות היה גדול מזה של מי התרבות המקבילים, בעוד שמדד סימפסון היה הפוך. בניתוח מי התרבית המקבילים, מדד שאנון של קהילת החיידקים של W2 היה הגבוה ביותר, גבוה משמעותית מזה של W1 ו-W3, בעוד שמדד סימפסון היה נמוך משמעותית מזה של W1 ו-W3, מה שמצביע על -המגוון שלו היה הגבוה ביותר. שונה מ-המגוון של מי התרבית, למרות שמדד שאנון של קהילת החיידקים החיידקיים במדיה B2 היה הגדול ביותר ואינדקס סימפסון היה הקטן ביותר, לא היה הבדל משמעותי בין שלושת אמצעי המסנן הביולוגי. כיסוי הריצוף של כל הדגימות היה מעל 0.990, מה שמצביע על כך שעומק הרצף יכול לשקף את הרמה האמיתית של הדגימות.
2.5 השפעות של מדיות ביולוגיות שונות על הצמיחה של בס Largemouth
טבלה 2מראה את מצב הצמיחה של באס גדול בקבוצות המדיה השונות של ביופילטר. לאחר 44 ימי תרבית, מסת הגוף ושיעור העלייה במשקל הסופית של בס גדול בפה בקבוצת תרבית הספוג המרובע היו גבוהים משמעותית מאלו בקבוצות הכדור המיטה הנזילה וה-Biochip, ויחס המרת ההזנה היה נמוך משמעותית מזה של הקבוצות האחרות. שיעור ההישרדות של באס גדול בכל קבוצה היה מעל 97%, ללא הבדל משמעותי בין הקבוצות.
3. מסקנה ודיון
3.1 זמן היווצרות ביופילם של מדיות ביופילטר שונות
סרטי ביו-פילטר נצמדים אל פני השטח של מדיה ביולוגית. החומר, המבנה ושטח הפנים הספציפי של מדיית הביופילטר הם הגורמים העיקריים המשפיעים על היווצרות ביופילם. קיימות שתי שיטות נפוצות לגידול ביופילם: שיטת יצירת ביופילם טבעי ושיטת יצירת ביופילם מחוסן. שיטות שונות ליצירת ביופילם משפיעות על זמן ההבשלה של הביופילם. Hu Xiaobing et al. השתמשו בארבע שיטות שונות ליצירת ביופילם, והתוצאות הראו שכאשר משתמשים בשיטות כמו הוספת כיטוזן, יוני ברזל וחיסון עם בוצה שפורה ליצירת ביופילם, זמן ההבשלה של הביופילם היה קצר יותר מזה של שיטת יצירת הביופילם הטבעית. למרות שהוספת מיקרואורגניזמים מועילים או חומרים פעילים יכולה לקצר את זמן יצירת הביופילם, ישנן בעיות כמו קושי בהשגת החיסון, בניית תהליך מורכב ועלות גבוהה. Guan Min וחב', בתנאים של תכולת חומר אורגני נמוכה, השתמשו ישירות במים גולמיים ליצירת ביופילם, ומיכל הביופילטר התחיל לפעול בהצלחה באמצעות יצירת ביופילם טבעי לאחר כ-38 ימים. תוצאת מחקר זו דומה לתוצאות מחקר זה. תוצאות מחקר זה מראות כי באותם תנאי יצירת ביופילם, זמן היווצרות הביופילם של הספוג המרובע היה קצר יותר מזה של שני אמצעי הביופילטר האחרים. זה עשוי להיות קשור לשטח הפנים הספציפי הגדול, הידרופיליות חזקה וקלות הצמדת הביופילם של הספוג המרובע. שטח הפנים הספציפי של הספוג המרובע הוא עד 32,000 ~ 35,000 מ"ר/מ"ר, גדול בהרבה משני המדיה האחרים. יתר על כן, החומר של הספוג המרובע הוא פוליאוריטן, שמתרחב בחשיפה למים, בעל הידרופיליות גבוהה, והוא תורם להתקשרות ולצמיחה של מיקרואורגניזמים במים. תוצאות המחקר של Li Yong et al. הראה גם שביצועי ההפעלה-וביצועי הסרת חנקן אמוניה של ספוג פוליאוריטן היו טובים יותר מאלה של פוליפרופילן, מה שעולה בקנה אחד עם תוצאות המחקר הזה. בנוסף, במחקר זה, שטח הפנים הספציפי של מדיית הביו-פילטר ביו-צ'יפ היה גבוה ב-5,500 מ"ר/מ"ר, גדול בהרבה מזה של מדיית הביו-פילטר של כדורי המיטה הנזילה, אך זמן היווצרות הביופילם היה זהה לזו של אמצעי הכדור של המיטה הנזילה. זה עשוי להיות קשור לגודל הנקבוביות. כמה מחקרים הצביעו על כך שהקנה מידה המרחבי הפנימי של מדיה ביולוגית משפיע על הצמיחה של סרטי ביופילם. למרות שחלק מדיות הביופילטר בעלות שטח פנים ספציפי גדול, הנקבוביות שלהן עדינות, וגודל הנקבוביות קטן בהרבה מעובי הביופילם הבוגר, מה שעלול בקלות להוביל לחסימת נקבוביות, מה שמקשה על הביופילם בנקבוביות להגיע להצטברות מקסימלית. הנקבוביות של הביו-צ'יפ קטנות, וכתוצאה מכך צמיחת ביופילם איטית יותר וזמן יצירת ביופילם ארוך יותר.
3.2 הרכב הקהילה המיקרוביאלית של מדיית ביולוגית ומי תרבות
במחקר זה, החיידקים הדומיננטיים על מדיית הביופילטר ובמי התרבות המקבילים היו שונים. אינדקס השנון של הביופילמים על מדיית הביופילטר היה גדול מזה של מי התרבות המקבילים, מה שמעיד על כך שלמדיה הביולוגית יש השפעה של העשרת מיקרואורגניזמים. זה תואם את תוצאות המחקר של Hu Gaoyu et al. ישנם גורמים רבים המשפיעים על מבנה הקהילה המיקרוביאלית, כגון סוג נשא, עומק מסנן, מליחות, ריכוז חומרים אורגניים וכו'. לאותה מדיה ביולוגית, בתנאי תרבות שונים, יהיו קהילות מיקרוביאליות שונות על הביופילם. המחבר חקר פעם את מצב היווצרות הביופילם של מדיית ביולוגית של כדורי מיטה נוזלים במערכת מימית חוזרת לסרטני מים מתוקים ענקיים (Macrobrachium rosenbergii). התוצאות הראו שהפילום הדומיננטי בביופילם שלו היה Firmicutes, בעוד שבמחקר זה, הפילום הדומיננטי בביופילם של כדור המיטה הנוזל היה Proteobacteria. הסיבה העיקרית להבדל זה עשויה להיות סביבות חקלאות ימיות שונות. לשלושת אמצעי הביופילטר ששימשו במחקר זה היו אותם תנאים ראשוניים לטיפוח ביופילם. ייתכן שבשל המאפיינים הפיזיים השונים של המדיה, עובי הביופילם שנוצר והסביבה הפנימית היו שונים גם הם, וכתוצאה מכך הבדלים בקהילות המיקרוביאליות. לכן, ההבדל בנשאים הוא הסיבה העיקרית להבדלים בקהילות המיקרוביאליות. יתר על כן, במהלך תהליך החקלאות הימית, סביבת המים והקהילה המיקרוביאלית משפיעים זה על זה. הסיבות להבדלים בקהילות המיקרוביאליות עשויות להיות קשורות לגורמים סביבתיים. לדוגמה, המחקר של יואן קוילין הצביע על כך שהמספר הכולל של חיידקים הטרוטרופיים בגוף; Fan Tingyu et al. האמין כי ערך ה-pH יכול להשפיע באופן משמעותי על תכולת החנקן הכוללת במים, וממלא תפקיד מפתח בהפצה של קהילות חיידקים מימיים בקטעי נהרות בפנים הארץ. חנקן אמוניה, זרחן כולל וכלורופיל a משפיעים גם הם על הרכב קהילות החיידקים בגוף המים בדרגות שונות. הגורמים הסביבתיים הגורמים להבדלים בהרכב הקהילה המיקרוביאלית במחקר זה עדיין זקוקים לאישור נוסף.
3.3 השפעות של מדיות ביולוגיות שונות על הצמיחה של בס Largemouth
מתוצאות הגידול, הבס הגדול בקבוצת הספוג המרובע צמח הכי מהר, עם קצב עלייה במשקל גבוה משמעותית מזה של שני המדיה האחרים, ויחס המרת ההזנה הנמוך ביותר. זה עולה בקנה אחד עם תוצאות מחקר קודמות. במחקר זה, היווצרות ביופילם וחקלאות ימית נערכו בו זמנית. אם לשפוט על פי זמן היווצרות הביופילם, הביופילם המרובע של הספוג הבשיל מוקדם יותר, ולאחר שהביופילם התבגר, ריכוזי חנקן האמוניה וחנקן ניטריט במים היו תמיד נמוכים מאלו של שני אמצעי התקשורת האחרים. בנוסף, לספוג המרובע יכולת סינון מסוימת, תכולת המוצקים המרחפים מוצקים במי התרבית הייתה נמוכה יותר והמים היו צלולים יחסית. גידול טוב יותר של בס גדול פה בקבוצת הספוג הריבוע עשוי להיות קשור לאיכות המים הטובה. עם זאת, השפעות הטיהור של התקשורת הספוגית המרובעת על אינדקס החנקן הכולל, הזרחן הכולל והפרמנגנט במים צריכות מחקר נוסף. ראוי לציין שבמהלך הניסוי, ערך ה-pH הראה מגמת ירידה כוללת. לאחר 12 ימי תרבית, ערך ה-pH של כל מיכלי התרבית היה נמוך מ-6.0, מה שעולה בקנה אחד עם תוצאות המחקר של Zhang Long וחב'. הירידה בערך ה-pH נובעת מכך שמספר רב של יוני מימן נוצר בתהליך טיפוח הביופילם, מה שמוביל לירידה בערך ה-pH של המים. לכן, במהלך תהליך יצירת הביופילם, יש צורך להתאים מיידית את ערך ה-pH של מי מיכל התרבות כדי להבטיח שהוא נמצא בטווח הצמיחה הרגיל של המין התרבותי. בהתחשב בעלות הכלכלית, מחיר השוק של ספוג מרובע הוא 70 ~ 100 RMB/kg, ועלותו היא בין שני אמצעי הביולוגי האחרים. בשילוב עם תוצאות הצמיחה, בטווח הקצר, הספוג המרובע הוא אמצעי ביולוגי-פילטר מעשי יחסית לטיפול במים לחקלאות ימית חוזרת. עם זאת, לספוג המרובע יש קשיחות גרועה וחיי שירות קצרים. השפעות השימוש-לטווח הארוך והשפעות החקלאות הימית מצריכות אימות נוסף.
לסיכום,בתנאי היווצרות ביופילם טבעיים, לאמצעי הביופילטר המרובע יש את זמן היווצרות הביופילם הקצר ביותר, מחיר מתון, וקצב העלייה הסופי של מסת הגוף והעלייה במשקל של בס גדול בפה בקבוצת הספוג המרובע היו גבוהים משמעותית מאלו של שני אמצעי הביולוגי האחרים. בטווח הקצר, מדובר באמצעי ביולוגי לטיפול במים מעשי יחסית לחקלאות ימית.