"Was ist Aquaponik?" Definitionen, Funktion, Übersicht

Definitionen - "Was ist Aquaponik?"

Grundsätzlich kann auf die Frage: "Was ist Aquaponik?" - mit der Behauptung: "Ein natürlicher Kreislauf der Nährstoffe zwischen aquatischen tierischen Lebewesen und Land oder Wasser bewohnenden pflanzlichen Lebewesen", geantwortet werden. Natürlich trifft dies nur zum Teil zu, daher macht es Sinn verschiedenartige Definitionen im weiteren Sinne und in stark eingrenzender Form zu fassen, um der Vielfalt der Sache Rechnung zu tragen.

Als umfassende Basisformulierung aus biologischer Sicht ist sie schlicht Polykultur von Tier und Pflanze zur gegenseitigen Förderung und zum gemeinsamen Nutzen in einem Stoffkreislauf - ein multitrophes System schlechthin, basierend auf dem Netzwerk von Konsumenten, Destruenten und Produzenten.

Vom Standpunkt der integralen Fischzucht ist sie die Erweiterung der Aquakultur durch landwirtschaftliche Komponenten als Filter bzw. Abnehmer für überschüssige Nährstoffe, vorzugsweise Stickstoffverbindungen, erspart somit den Denitrifikationsprozess.

Die nachhaltige Landwirtschaft spricht dagegen von einer Ausweitung der Agrikultur durch Komponenten der Aquakultur zur natürlichen Düngung von Nutzpflanzen mit Einsparpotential vor allem des Phosphors.

Im modernen Marketing ist "Aquaponics" die Symbiose von „Aquaculture“ und „Hydroponics“ zur gegenseitigen Förderung und zum gemeinsamen Nutzen in einem geplant manipulierten Stoffkreislauf, eine grüne Technologie zur ökologischen Verbraucher nahen Lebensmittelproduktion.

Wissenschaftler mit Anspruch auf höhere Ausdrucksweise sprechen in ihren Definitionen gerne von einem IMTA (Integrated Multi Trophic Aquaculture System) als einer ganzheitlichen, nachhaltigen oder integralen Aquakultur unter Nutzung verschiedener Trophistufen (Produzent, Konsument, Destruent), geplant durch den Menschen (Bio-Engineering), zur Erzeugung aquatischer Lebensformen (gleich ob Tier oder Pflanze), gesteuert über technische oder über natürlich initiierte Kontrollen.

Zu allem Überfluss wird auf der Suche nach Alleinstellungsmerkmalen eine Vielzahl neuer, teils verwirrender Begriffe um dieses Thema eingeführt. Beachtet man jedoch die prinzipiellen Funktionsweisen, lässt sich das Gewirr von Schlagwörtern leicht mit einer der o.g. Definitionen eingrenzen sowie benennen. Integrierte nachhaltige Systeme werden in Zukunft vermutlich Teil der Welternährung werden müssen, trotz holistischen Gedankenguts sind sie jedoch keine Religion sondern etwas für Freidenker. Für diejenigen welche mehr davon lernen möchten gibt es eine nachhaltige Weiterbildung. Zum Erreichen eines fundierten Überblicks genügt ein Schnupperkurs in die aquaponischen Methoden.

Wie funktioniert Gemüsefisch, Tomatenbarsch oder Bananenzander?

Basis für Gemüsefisch, Tomatenbarsch oder Bananenzander sind natürliche Gleichgewichtsreaktionen, die biologischen Kaskaden, der Kreislauf des Stickstoffes, die Balance von Sauerstoff zu Kohlendioxid sowie ein umweltbewusster Verbraucher.

Konsumenten, Input zum Kreislauf

Konsumenten wie z.B. Fische oder Shrimps sorgen für den Input an Nährstoffen in den Wasserkreislauf, gleich ob im Reisfeld der Karpfen, in einer Warmwasserkreislaufanlage die Tilapien oder im Teich-in-Teich System gepflegte Zandersetzlinge. Das eingetragene Futter bringt Nährstoffe, vorzugsweise Stickstoff, Kohlenstoff und Phosphor, welche von den konsumierenden Lebewesen nur zum Teil verwertet werden können. Ein Großteil wird ausgeschieden und gelangt in die Wassersäule.

Destruenten, Wandel der Nährstoffe

Ob im Bodengrund, an Tankwänden, in jeglicher Verrohrung oder im Biofilter, eine Kette von Mikroben baut die Fischausscheidungen um, von Restproteinen und Ammonium über Nitrit zu Nitrat, teilweise auch weiter zu Luftstickstoff und Kohlendioxid. Welche Destruenten wirklich den Wandel der Nährstoffe vornehmen ist von vielen Randparametern und grundsätzlich vom Anlagenbau sowie Betriebsmodus der Filterstufen, der relativ kontrollierbaren Wohneinheit für Kleinstlebewesen, abhängig.

Relativ deshalb, weil heterotrophe wie autotrophe Bakterien zueinander im Konkurrenzkampf stehen, wie auch Pilze und Bakterien allgemein zueinander konkurrieren und weil manche Bioreaktionen schlichtweg unzureichend erforscht sind z.B. Ammox Fließgleichgewichte.

Diese Filtermatrix gilt es zu beherrschen – eine sehr anspruchsvolle Herausforderung, damit das „Abfallprodukt“ Nitrat und lösliches Phosphat im Pflanzenbereich als Nährstoff zur Verfügung stehen kann. Dies ist zudem Kultur abhängig, denn manches Grün bevorzugt NH₄, anders NO₃, ganz abgesehen von dem Fakt einer unterschiedlichen Löslichkeit aller Nährstoffe in Abhängigkeit vom pH-Wert.

Produzenten, Biomasseaufbau aus Abfallstoffen

Aus den Abfallstoffen Ammonium, Nitrat und Phosphat wird durch das Pflanzenwachstum Biomasseaufbau betrieben. Die natürlichen Produzenten reinigen so das Restwasser, welches theoretisch wieder im Fischkreislauf der Konsumenten genutzt werden könnte. Dies gilt jedoch nur eingeschränkt und hängt vom gesamten Anlagenkonzept ab. Hier streiten sich die Gelehrten und Praktiker, denn es existieren viele Randbedingungen und Anlagentypen, vom Einkreis, Zweikreis, multiplen Kreis, Bypass Lösungen bis zum Einwegsystem.

Aquaponische Übersicht - Reisfisch bis Urban Farming

Aufgrund der vielgearteten Möglichkeiten und Betrachtungsweisen ist es folgerichtig, dass jede aquaponische Übersicht vom Reisfisch bis zum Urban Farming nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten widerspiegelt. Trotzdem hier der Versuch einige der integralen Verfahren aufzuzählen.

Integrative kulturelle Systeme

• See-Schwimmbeet - Freiwassersystem, Focus auf Pflanzenkulturen
• Teich-Stallung - Geflügel/Säugetier-Reis/Fischkultur, Focus auf Eigenwarme

Hierbei handelt es sich um integrative kulturelle Systeme der Azteken (Chinampas), Ägyptens (Papyrusflöße) und Asiens (Reis-Fisch) in denen Polykultur durch Versuch und Irrtum betrieben wurden und auch heute noch teilweise in Nutzung sind.

Integrative systematische Teich-Kombinationen

• Polykultur - Reis/Fischkultur mit intensivem Focus auf Reis oder Fisch/Periphytonkultur mit intensivem Focus auf Fisch
• Teich-zu-Teich - jeder Teich wird zur Funktionseinheit, mit intensiven Teichen und extensiven Periphytonkulturen zur Nährstoffrückgewinnung
• Teich-in-Teich - geschachtelte Einheiten intensiv Karnivore vs. extensiv Herbivore mit Periphyton und Wetlands, nutzt Teichretention
• Teich Feldwechsel - zeitversetzte intensive Nutzung Teich- vs. Feldwirtschaft
• PAS - Partitioned Aquaculture System, Kombination Karnivore-Algen-Herbivore
• FRAS - Floating-Recirculating-Aquaculture-System, wie Teich-in-Teich plus Nitrifikation

Methoden mit integrativen systematischen Teich-Kombinationen reichen in Form der Reis-Fischkultur vom alten China bis in das heutige Industriezeitalter mit schwimmenden Kreislaufanlagen.

RAS-Kombinationen (AP im engeren Sinne)

• RAS - Recirculating Aquaculture System plus Kalt/Warmhaus, industriell

Kombinationen von modernen industriellen oder Backyard Kreislaufanlagen im Eigenbau, kombiniert mit Gewächshäusern oder Freilandbeeten, durch kalkulierte Balance der Nährstoffe oder über Versuch und Irrtum gesteuert, stellen die heutige Aquaponics im engeren Sinne dar. Futuristische schwimmende AP-Systeme sind im Modellbau oder auf dem Zeichentisch bereits Teil der Realität. Ob sie sich über tausende von Jahren bewähren werden wie der Reisfisch oder nur der Akquise von Kapital dienen wird die Zukunft zeigen.

Inwiefern Systeme ohne Bodengrund als ökologisch wertvoll zu betrachten sind ist ebenfalls zu diskutieren. Fakt ist allerdings, dass sich durch Desertationen bzw. Bodenerosion die für den Menschen verfügbare natürliche Ackerfläche von Jahr zu Jahr global drastisch verringert. In Deutschland beträgt der tägliche statistische Bodenverlust aktuell 54 bis 73 Hektar, international 15.000 bis 16.000 ha. Geschlossene Kombinationen bieten damit zumindest eine Sicherung von Anbauflächen.

Anwenderspezifische Mariponics, Microponics u.ä.

• Mariponics - aquaponische Systeme in denen statt Süßwasser brackisches Wasser oder Meerwasser genutzt wird, natürlich besetzt mit Lebewesen aus derartigen Gewässern
• Microponics - sind besonders kleine, eher dekorative Bauformen für die Wohnung, also eine Form der erweiterten Aquaristik bzw. eine ökologische Spielart für den Livestyle
• Bioponics - Hydroponik ohne mineralische Dünger sondern mit tierischen Nährstoffen versorgt, dies können Enten, ebenso Fische bzw. weitere aquatisch angepasste Spezies sein

Methoden dieser anwenderspezifischen Variationen bzw. Marketingbegriffe nutzen meist besondere, an die Randbedingen angepasste Spielarten in ihrer Kultur, z.B. hochpreisigen Queller, Salzmelde, Strandaster, Hirschhornwegerich u. ä. oder sie zielen beim Anlagenbau auf spezifische Kundenprofile wie z.B. bei den Micro- bzw. Dekoanlagen.

References:

FAO (2001). "Integrated agriculture-aquaculture: a primer." FAO FISHERIES TECHNICAL PAPER 407. Rome.

Abbildungen:

1-3: R. Fisch