CN104135854A - 用于增强水生生物的生长和存活能力的方法和系统 - Google Patents

用于增强水生生物的生长和存活能力的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于提高培养中的水生生物的产量的方法，包括以下步骤：将这些水生生物暴露给一个饲养单元的水体内的淹没式照明源；并且将该饲养单元内的照明维持一个饲养期。

Description

用于增强水生生物的生长和存活能力的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种通过使用淹没式人工照明来操纵环境光照以用于提高饲养过程中水生生物(例如小小龙虾)的大小和量的方法和系统。
背景技术
使用照明来操纵多种动物的环境光已经有所报道。具体而言，通过改变生物在光照下的自然暴露来操纵生物的环境已经针对陆栖动物进行了实践，用以影响这些动物的所希望的变化。典型地，陆栖动物的自然光周期的变化涉及在生物饲养环境中放置照明源(例如，电灯)，例如用于在封闭农舍内养鸡。
对于商业养虾而言，已经报道，通过使用底部扩散曝气在高密度生产中产生了优异的存活率。在题为“生物絮团养虾系统使用底部扩散曝气和已获专利的有益菌种得到了高密度产量、低FCR以优异存活率[Bio-floe shrimp system yields high density production,low FCR's andsuperior survival rates using bottom diffused aeration and patented probiotics]”(查尔斯·“三迪”·哈里斯，《养鱼新闻》，第22-27页，第1期，2011)的公开文件中，在人工养虾塘的底部安装了空气扩散管，并且将其与同养虾塘的操作相关的其他因素进行组合，可以提高生产量。
用于饲养介虫的人工光操纵典型地涉及使用水上照明。如在题为“不同光源和照明方法对虾的生长和体色的影响[Effects of different light sources and illumination methods on growthand body color of shrimp]”(奎优(Kui You)等人，《水产养殖》，第252期，第557-565页，2006)的公开文件中所讨论的，测试了不同的水上照明光源来通过使用相对小的养鱼池并且在养鱼池上方约60cm至80cm处具有照明的情况下检验在50天的实验期内虾的生长。类似地，在题为“光色对中国虾-中国对虾-的生长的影响[The effect of light color on the growthof Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis]”(王等人，《水产养殖》，第228(1)期，第351-360页，2003年12月)的公开文件中，提出了使用位于水上的人工照明。
尽管在饲养水生生物的领域存在上述所有进步，但仍强烈需要用于增强这些生物的生长和存活能力的方法和系统。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于提高培养中的水生生物的产量的方法。该方法优选地包括以下步骤：将这些水生生物暴露给一个饲养单元的水体内的一个淹没式照明源；并且将该饲养单元内的照明维持一个饲养期。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于影响水生生物的生长的方法。优选地，该方法包括以下步骤：将培养中的这些水生生物暴露给一个水生生物饲养单元内的多个淹没式照明源；并且将该饲养单元内的照明维持一个饲养期。
此外，根据本发明的还又一个方面，提供了一种用于提高培养中的水生生物的产量的系统。该系统优选地包括：被配置成用于容纳水和这些水生生物的一个饲养单元；被配置成有待安排在该饲养单元内的水体的上表面下方的多个照明源；以及一个控制装置，该控制装置被配置成用于操作该多个照明源以便将该饲养单元内部的、位于水体的上表面下方的照明维持一个饲养期。
本发明的这些和其他方面在参见以下详细说明以及附图后将变得更加清楚。然而，要理解的是，在不背离在此披露的这些具体实施例的基本精神和范围的情况下可以对这些具体实施例进行各种修改、变更以及替换。
附图说明
被结合在此并且构成本说明书的一部分的这些附图展示了本发明的当前优选实施例、并且与以上给出的总体说明和以下给出的详细说明一起用于解释本发明的多个特征。
图1示出了根据本发明的第一实施例的水生生物照明系统的透视俯视图；
图2示出了穿过根据本发明另一个实施例的水生生物照明系统的饲养单元的一个截面侧视图；
图3示出了穿过根据本发明还另一个实施例的水生生物照明系统的饲养单元的一个截面侧视图；
图4示出了穿过根据本发明又另一个实施例的水生生物照明系统的饲养单元的一个截面侧视图；
图5示出了根据本发明另一个实施例的水生生物照明系统的侧向俯视透视图；
图6A示出了水生生物照明系统的俯视透视图，并且图6B示出了根据本发明另一个实施例沿着线AA的一个截面视图；
图7A示出了一个照明源的截面视图；并且图7B示出了根据本发明又另一个方面的另一个照明源的截面视图；
图8示出了根据本发明又另一个方面的水生生物照明系统的俯视透视图；
图9A至图9C示出了可以由该水生生物照明系统实施的不同方法的示意图；并且
图10A至图10D示出了代表随着时间而变的收获物产量(以公斤计)的不同曲线图。
在此，在可能的情况下使用相同的参考号来命名这些图中共有的相同元件。并且，附图中的图像被简化而用于展示的目的并且可能不是按比例绘制的。
具体实施方式
图1示出了根据第一实施例的水生生物照明系统100的概览图。系统100包括一个容纳单元或饲养单元110，例如但不限于：池塘；湖泊；畜舍；储箱；盆；水池；桶；水族馆，可以通过栅栏或网在水下分区的河流或海洋的一部分；运河；或可以包含或封闭水(例如，淡水、半咸水、盐水)112的任何其他结构，以用于饲养水生生物190的目的。在饲养单元110的每侧处，安排了两个保持结构130、131(例如桅杆、杆或塔)以允许悬挂多根横贯缆线170、171，该横贯缆线包括在饲养单元110上方的电力布线142、144。还可能的是，保持结构是被安排在地面上、具有仅仅非实质性地高于水体112的水位的一个高度的混凝土块，并且横贯缆线是在两个相应的混凝土块之间被强烈拉伸的非氧化性钢质缆线。在所示出的变体中，存在两根横贯缆线170、171以及电力布线142、144，但是取决于饲养单元110的表面的大小，可以提供更多，并且还可以将这些缆线安排在两个不同的方向上、优选地彼此垂直以便形成缆线170、171的网格。在饲养单元110的水位下方的水体112内安排了两排照明灯120、121以用于在饲养单元110内提供光照。
本发明的一个关键方面在于灯120、121的安排，使得发出的光进入水体112中而不反射离开该水体表面、更确切地说空气与水的界面，例如这是通过在水体表面下方安排多个照明灯120、121而实现的。已经显示，如果灯120、121发出的光穿过水体上表面而进入水体112中，则许多不同的效应将改变实际上进入水体的光、并且实质性地改变水体上方的原始发出的光。例如，水体112的上表面的情形决定了光如何进入水体中。来自光疏介质(为空气)并且进入光密介质(为水体)中的光被部分地反射回来同时仅仅部分地进入水体112中。取决于水体112的上表面，光还被扩散并且在所有方向上任意的散射。例如，向上反射的光的量很大程度上取决于照明灯120、121在水体112上方的安排高度以及水体112的情形(例如，具有波浪的不平滑水表面与镜子状表面相比可以吸收更多的光)、或取决于水体112的表面上的物体。并且，进入水体中的光发生偏振并且还从不同的波长中被部分地过滤，这样使得原始发出的光的颜色内容、热含量等被改变。因此，如果有光穿过空气与水的界面进入水体112中(如由背景系统完成)，则水体内的照明条件随着时间是极不规则的并且不是恒定的、是被严重减弱的、并且具有不同的光谱和偏振特征。
各种照明源(包括但不限于：白炽灯泡、卤素灯、磷光、荧光、化学发光、发光二极管(“LED”)、以及液晶装置(“LCD”))可以用作照明灯120、121，只要它们提供希望的照明特征，例如但不限于：颜色、光谱区间、强度、持续时间和周期性，并且可以被包装在一个优选地满足IP68标准的防水外壳中。照明灯120、121是由缆线125悬挂的以使每个灯120、121都附接至横贯缆线170、171上。代替缆线，还可以使用棒、杆或允许将灯120、121悬挂在横贯缆线170、171上的其他附接装置。缆线170、171之间的间隔S以及相邻的灯120、121之间的间距P被选择成是基本上恒定的并且具有的长度使得饲养单元110内的一定面面积的水体112可以被基本上均匀地照射到。
接着，照明灯120、121可以用照明电源通过电力布线142、144被供电，这些电力布线从配电设备140中穿出。配电设备140可以是具有开启和关掉这些灯120、121的开关的一个简单的多功率输出条，但也可以是一个先进的电子功率切换装置，该电子功率切换装置允许以电子或机械方式来开启和关掉这些灯120、121并且还可以通过一个调暗操作(例如通过使用电子可控的自耦变压器或双向晶闸管)而独立地控制这些灯120、121的亮度。配电设备140本身也经由控制母线156连接至控制器150上，该控制器是例如但不限于：个人计算机(PC)、麦金托什机(Macintosh)、或具有集成在其中的硬件微处理器的通用工业控制器。控制器150可以连接至显示屏152，该显示屏可以供使用者通过一个图形用户界面来监测由系统100执行的方法，例如但不限于：显示出这些灯120、121的历史切换周期、日出和日落的时间、天气数据、收获周期的进展。可以被显示并储存的其他信息包括在不同时间段的光谱、电池寿命、使用小时的计数或检测灯的生物污垢以获得单独的灯的维护周期、故障排除信息。另外，控制器150还可以连接至键盘154和鼠标155上以使得用户与控制器150交互以便配置系统，例如但不限于：开始一个收获周期、关掉整个系统、产生报告。
另外，控制器150还可以装配有一个光盘驱动器，例如数字激光试盘(DVD)驱动器或蓝光(Blu-RayTM)驱动器、通用串行总线(USB)插头、存储卡读取器，这样使得非临时性计算机可读介质180(例如但不限于：USB驱动器、DVD光盘、蓝光光盘、便携式硬盘驱动器、闪存驱动器)可以被连接至控制器150上。计算机可读介质180可以具有记录在其上的程序代码或软件，该程序代码或软件具有可以由控制器150执行的计算机指令，例如用于实施一种控制该系统100的方法。然而，计算机可读介质180也可以用来记录与在系统100上实施的方法相关的数据(例如，系统100的操作的性能报告、收获周期方面的历史数据)以便存档。另外，控制器150还可以经由网络接口连接到因特网158，这样使得可以远程地监控该方法。在图1中，控制器150被示出为是位于饲养单元110所在的位置处，但是控制器150还有可能定位在一个遥远位置处，并且控制器150与配电设备140通过因特网或蜂窝电话网络相联通，这样使得控制器150和配电设备140都装配有通信装置，例如但不限于：蜂窝电话调制解调器、因特网或内联网连接件、威费(Wifi)。由此，控制母线156应是一种无线连接。控制器150可以使用因特网连接来访问天气数据、卫星图像、温度预报、或可以用来控制该用于对系统100进行操作的方法的任何其他可用数据。
同样，出于测量的目的，控制器150可以连接至多个传感器上，例如具有光电二极管阵列和温度探头162的测光器160或其他传感器。在所示出的变体中，温度探头162测量饲养单元110内的水温度或周围空气温度。测光器160可以用来测量环境光强度以便检测阳光和黑暗、黄昏和黎明时间、阴天情况。也可以将其他传感器连接至控制器150上，例如但不限于：用于测量水体112的酸度或碱度的pH计、用于测量并控制水体112的氧含量的氧传感器或曝气系统致动器、用于监督和监视的摄像机、用于操作用于水生生物(未示出)的喂食机构的传感器和致动器、用于获得天气数据的气压传感器、用于检测可能损坏保持结构130、131和横贯缆线170、171的暴风的风传感器、用于测量流速以便控制或限制水流动的水流量测量传感器、用于测量水位的水位传感器，水位可能由于潮汐、季节变化、基于雨的变化、蒸发而波动。在一个变体中，还可以将传感器160、162连接至配电设备140上(如果该配电设备装配有必要的控制器的话)，这样使得传感器160、162的数据可以无线地并且远程地传输至控制器150。
系统100的不同的尺寸和安排是可能的。例如，横贯缆线170、171距水体上表面的高度H可以是从正好在水体上方或甚至淹没在水体中、直至若干米，在所示出的实例中为大约6m。缆线170、171很有可能垂下来，因为它们不能被太强烈地张紧。缆线170、171形成的这两排之间的距离S、相邻的照明灯120、121之间的间距P以及照明灯120、121的照明功率(以烛光或流明计)被选择成使得在完全黑暗的情况下，饲养单元110内的一个限定区域在某个深度处被基本上均匀地照射到。在一个典型的构型中，相邻的照明灯120、121具有约1m至10m的间距P、以及在大约相同范围的间隔S。整个生长和饲养区域被定义为空间DS并且不一定需要完全照明，并且光的强度、颜色、光谱、周期性和持续时间、光穿透到水体112中的深度取决于培养中的物种、饲养单元的特性以及对产量和存活能力的希望效果。根据饲养单元110的大小和尺寸，在某个深度处的限定空间DS可以是饲养单元110的整个内部空间。并且，系统100不必具有沿着饲养单元110的底部池底的任何装置、结构和缆线，这样使得饲养单元110的池底可以进一步装配有水体曝气系统(例如，扩散管)、喂养系统或保持不被堵塞以便使用于收集动物的网穿过并且对饲养单元110进行清洁。
图2示出了本发明的水生生物照明系统200的另一个实施例，其中灯220.1至220.n被安排在处于储箱形式的饲养单元210内的相同深度D处，该储箱被部分地嵌入池底之中。仅示出了一排灯，但是这个实施例还涵盖了以间隔S安排的若干排的灯从而形成灯的矩阵。在这个变体中，这些灯220.1至220.n不是悬挂在位于水体212上方的缆线上而是安排在多个杆225上，这些杆被附接至饲养单元210的底壁上、间隔开一个基本上相等的间距P。并且，这个变体示出了使用多个光度计260.1至260.m，这些光度计被安排在灯220.1至220.n之间的一个区域中，这些灯也优选地安排在不是放置在饲养单元210的底部中的支架上，在底部处可能堆积污垢、沉积物和泥土。光度计260.1至260.m被淹没在水中并且允许提供关于在靠近相邻的灯处的照明条件的局部信息。此外，配电设备240通过针对每个灯220.1至220.n具有单独的功率控制装置241而允许单独地控制灯220.1至220.n。从光度计260.1至260.m读取的信号被馈送给控制器250，并且控制器250被配置成用于控制配电设备240的这些单独的功率控制装置241，这样使得可以单独地控制每个灯220.1至220.n的光强度。代替使多个单独的功率控制装置241位于配电设备240处，在一个变体中可以将这些装置直接安排在每个灯220.1至220.n内部。
由于光度计260.1至260.m的阵列是邻近于相应的灯，所以能够局部地了解饲养单元210内部的照明情形，这允许控制照明特征(例如但不限于：单独的灯220.1至220.n的强度、颜色、光谱)从而在整个饲养单元210中维持基本上恒定的照明。这对大的饲养单元210可能是有利的，在大的饲养单元中水的浊度和黝黯度在整个饲养单元210中是非常可变的，并且与不均匀的黝黯度无关，必须保证恒定的照明强度。在一个变体中，光度计260.1至260.m具有与灯220.1至220.n相同的数量并且分别附接至220.1至220.n上，如图2中用光度计261.1所例示的，这样使得可以测量相应灯220.1附近的照明条件。通过使此类光度计与灯220.1至220.n相关联，还能够检测出故障灯或不工作的灯以便更换。如果运行具有许多灯220.1至220.n的一个大的饲养单元210，这可能是非常有利的，使得可以容易地识别出故障灯并进行更换。本实施例还示出了附接至饲养单元210的侧壁和灯220.1至220.n上的一个衬底或网227。由此可以将水生植物限制为被置于饲养单元210的上部区域中的一个可以被均匀照射到的限定空间DA内。这样的衬底227还可以用来限定河流、海洋和湖泊的部分空间以用于饲养目的、用于对限定空间DA进行布局并且用于使食肉动物远离要饲养的这些水生生物。在一个变体中，还可能的是，灯220.1至220.n各自是与其自身的(未示出)以及一些其他的水质传感器相关联的，这些水质传感器允许控制水体212的温度并且用于在局部水位处的溶解氧管理。
图3示出了本发明的水生生物照明系统300的另一个实施例，其中在不同的深度D1和D2处安排了多排的灯320、321。这可以通过图1所示的保持结构130、131和横贯缆线170、171或通过使用在饲养单元310内的完全淹没的结构来完成。该淹没式结构可以包括横贯梁370和支撑梁371，并且这些元件还可以是形成该饲养单元310的这个储箱的一体性部分。可以将灯321直接附接至梁370上或还可以通过缆线或杆325、326悬挂在梁370上。这个实施例具有饲养可以在不同的水深度下生存的水生生物的优点，因而照明必须在一个大的竖直距离上铺开。并且，这个实施例可以在作为饲养单元310的、其中已经集成有多个灯的储箱中实现。在一个变体中，还可能的是，沿着单一的缆线326安排了多于一个灯320以将多于一个灯320沿着竖直延伸部分散开。这个实施例还示出了使用相机360，该相机具有一个光角镜头以及优选地带有大分辨率的一个图像传感器，该传感器连接至控制器350上。相机360或多个相机360可以取代光度计的功能，这样使得可以基于图像来测量饲养单元310的照明情形。还可以将相机360和控制器350进行编程以使得通过由相机所捕捉到的图像可以检测黄昏和黎明的时间、阴天、日照强度，并且还可以用来检测饲养单元310中由于局部黝黯度或灯失效而产生的局部黑暗点。对较小的饲养单元310而言，相机360可以居中地安排在水体312的水表面上方，例如通过将相机360安装至水体312上方的一个结构或顶棚上，并且可以选择具有广角的相机镜头以使得饲养单元的整个上表面都被相机360的视野覆盖。在饲养单元310是具有大表面的池塘的一个变体中，可以使用装配有相机360的无人驾驶飞行器来在饲养单元310上方飞行并且传送饲养单元310的航拍照片以确定有问题的灯、不均匀的照明。
图4示出了本发明的水生生物照明系统400的另一个实施例，其中多排灯420、421实际上没有淹没在饲养单元410的水体412中、而是实际上位于饲养单元410外部，但是通过被安排在饲养单元410的侧壁和底壁中的透明窗口415、416而发出光。由于窗口415、416完全被淹没并且其外表面与水体412接触，所以在水与空气的界面上没有实际的光反射，因为窗口415、416用作将照明光带入水体412中的一种介质。这个系统400对于由水池或储箱构成的、在饲养单元410内需要一个完全不受阻的空间的较小人造饲养系统410展现出多个优点，例如但不限于：频繁的清洁操作、频繁且彻底的用网进行收获，这些网可能与饲养单元410内的结构缠在一起。在这个系统400中，水生生物490可以在饲养单元410内四处自由游动。而且，灯420、421可以是氖管或具有纵向形状的荧光灯，这些灯是平行于彼此安排的以形成大的照明表面。并且，系统400包括安排一个矩阵的或一排的测光器460以用于确定来自不同位置的光照情形，测光器460梁被附接至饲养单元410上方的一个梁结构465上。类似地，灯420、421可以是可被设计成窗口单元的平板灯，这样使得透明的窗口415、416和灯420、421将被制造在同一单元中。
图5示出了本发明的水生生物照明系统500的另一个实施例，其中横贯缆线570、571被安排成围绕着承载轮534和536以及桅杆530、532的一个闭合环，这样使得缆线570、571可以通过例如马达535使轮534、536旋转而被移动。另外，灯520、521是被缆线525悬吊，该缆线可以通过附接至缆线570、571上的卷扬单元575而进行收卷和解卷，这允许将照射等520、521降下进入水体中并且升高离开水体、并且还可以用来调整灯520、521的位置在水体512表面下方的深度D。这可以通过将缆线525解卷以进入或离开卷扬单元575从而将长度L1和L2调节至所希望的值来完成。卷扬单元575和马达535可以与控制器550互连以便进行集中控制和远程控制。具有深度调节特征的系统500可能特别关注以下饲养单元510，位于海洋中并且经受高低潮汐差异的、位于在收获季节期间具有可变水位的河流中的、或位于由于碎片、泥在池底上的沉积而具有可变深度的水体中的饲养单元。这个安排允许操作者使用控制器550来维持灯的恒定深度D，尽管在水位可变的情况下。出于维护和重配置的目的，通过卷扬单元575可以将照明灯520、521从水体中完全拉出，并且一旦所有的照明灯5201从水体512中移除，则可以开启保持结构530的马达535以便使轮534、536旋转，这样使得灯520及其相应的卷扬单元575可以一个接一个移动至饲养单元510的岸边，从而可以进行维护，例如清洁或更换。
图6A示出了水生生物照明系统600的俯视透视图，并且图6B示出了根据本发明另一个实施例沿着图6A的线AA的一个截面视图。系统600由以间隔S间隔开的四(4)排漂浮的照明模块620.1至620.n、621.1至621.n、622.1至622.n以及623.1至623.n组成，这些模块通过可漂浮的连接元件670而彼此互连，这样使得可以将整个系统600放在水体612或饲养单元610的表面WL上(图6B)。锚固绳630可以将系统600紧固至饲养单元610的侧边或岸边上或紧固至池底地板上。在照明模块620.1至620.n、621.1至621.n、622.1至622.n以及623.1至623.n装配有灯具627时，可漂浮连接元件670仅被安排成用于维持多个照明模块之间的间隔S和间距P。配电设备640和控制器650可以通过一系列缆线642与照明模块互连，该缆线附接至每个漂浮的照明模块620、621、622、623上。在一个变体中，还可以将缆线642安排在可漂浮的连接元件670内。如图6B的截面视图所示，可以在照明模块与可漂浮的连接元件670之间安排多个铰接接头675，这样使得系统600可以承受水表面的波浪而不对系统600产生强的机械应力，并且以便确保照明模块620、621、622、623的窗口626保持在水体612内。
可漂浮的连接元件670以及可漂浮的照明模块的外壳可以由塑料例如聚氯乙烯(PVC)制成并且用空气填充以便漂浮，并且它们还可以装配有重物671和628以便确保可漂浮照明模块的下表面在水表面下方某个深度D。并且，缆线642还可以通过防水连接器624例如通过防水的快连/快断式插头而从照明模块连接至另一个照明模块上。可漂浮的照明模块620.1至620.n、621.1至621.n、622.1至622.n以及623.1至623.n的下表面可以装配有一个防水且密封的窗口626，并且可以将装配有发光二极管(LED)的灯具627安排在该外壳内部。在一个变体中，灯具627与外壳的下表面之间的区域是用光导填充的并且在灯具627与外壳的下表面之间没有空的空间。灯具627可以具有反射性灯具锥体629，用于将光引导至饲养单元610的水体612。可以平行于铰接接头675来安排缆线676，这样使得可以限制可漂浮的连接元件670与可漂浮的照明模块之间的移动角度。对照明灯而言优选的是使用LED灯、尤其使用白色的LED，这是因为以低的功率消耗可以产生高的光强度、占地小、发热减小并且能够使用具有滤光器的广谱白光LED或混合色LED来产生具有所希望光谱分布的照明。
系统600呈现的优点是，可以设计高度模块化的系统用于许多不同数量的照明模块620、621、622、623、不同长度的可漂浮连接元件670、不同表面积的饲养单元610、缆线连接，这是不需要重型设备(例如以上说明的用于缆线的保持结构)的低成本设计。并且，在这个实施例中，由多个灯具627形成的光源实际上被安排在水体612的上表面上方并且没有被淹没，光进入水体612之处的界面实际上被淹没了一个距离D。距离D可以小至1cm至20cm并且因此光不是通过空气-水的界面进入水体612中而是通过窗口626进入水体。这些特性允许降低系统600的成本，因为不需要用于更深浸没在水中的先进的防水外壳以及缆线连接。在另一个低成本且简化的变体中，照明模块620、621、622、623、多段可漂浮连接元件670可以通过PVC管的网格形成(该网格具有一定的柔性并且没有使用任何铰接接头675)并且可以将缆线全部放在PVC管内部以便进一步简化该设计并且降低成本。
图7A示出了可以用于该水生生物照明系统的照明源720A的截面视图，该照明源具有一个照明模块727，该照明模块在被置于操作位置中时是位于水体712外部；并且具有通入水体712中的透明光导726，这样使得光导726的出光表面729是位于水表面下方。由此，具有照明模块727的实际光源实际上没有淹没在水中，但是避免了空气与水的界面进行光的过渡。在这个变体中，照明源720悬挂在安装于饲养单元710上方的缆线770上，并且缆线或连接件742可以对照射源720A馈送电力和控制信号。一个附接机构723允许将照明模块727可移动地附接至光导726上。并且，使得光导726被长时间淹没在水体712中，同时不必保护照明模块727以免长时间持久地淹没在水中。并且没有缆线742和其他电子部件必须被淹没在水体712中。因此，可以避免短路。对照明模块而言，符合IP66的外壳标准就足够了。这允许制作低成本的一次性光导726，这些光导可以通过将其从照明模块727上拆卸而容易地更换。
光导726可以由一种透明材料制成，该材料是例如但不限于：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、有机玻璃(PlexiglassTM)、UVT丙烯酸类、聚氯乙烯。并且，可以将光导726制作成具有特定的滤光器特征，从而使得在使用具有光谱灯的模块的情况下，出射的光L具有特定的希望的光谱分布。这个滤光器可以通过对光导726使用以下材料来实现：该材料具有希望的波长透射特征并且还可以作为分开的滤光器元件应用于光导726的顶部上或末端处。并且，可以安排处于环状形式的重物728(环绕着光导的下部分)以确保出光表面保持在水体712的希望深度处。并且，光导726可以用一个反射涂层722涂覆，该涂层具有朝向光导726的一个表面，该表面是反射性的并且直接粘结到光导726上，并且出光表面729可以用一个抗藻类的表面涂层来涂覆，该涂层是透明的、具有耐用的丙烯酸类聚合物和抑真菌剂。另外，涂层722的外表面还可以被配置成用于保护光导726不由于暴露在盐水、酸度等等之中而疲劳。并且，在所示出的变体中，光导726的出光表面729具有球形形状以便增大出射表面积，但是可以被制成平坦的、基本上球状的以便以各种不同的角度辐射出光L。在另一个变体中，照明模块727装配有一系列LED，可以选择性地开启这些LED以便产生特定光谱发射和特定的光色。
图7B示出了可以用于该水生生物照明系统的另一个照明源720B的截面视图，该照明源具有一种模块化设计并且使用一个圆柱形管780，该圆柱形管具有U形的截面以便在被安排成半球体的圆柱形管780下端处容纳一个照明模块727。至少该圆柱形管780的下部半球体部分是照明模块727发出的光可透过的。照明模块727是由具有较小直径的一个半球体组成的，该半球体被多个照明元件覆盖，例如来自克里公司(CreeTM)的白色LED灯。另外，圆柱形管780的侧壁是用一个保护管782覆盖的以便保护圆柱形管780的外表面不受例如腐蚀、扩散等环境冲击。圆柱形管780的上端是通过一个防水且防风的密封件而可移除地连接至一个封闭盖795上，并且封闭盖795的上部分具有一个附接环730或用于允许将照明源720B附接至横贯缆线770上的类似附接装置。一个防水且防风的连接器792也被安排在封闭盖795中并且允许与缆线742可移除地连接和断开连接，该缆线可以连接至控制器和电源上。
另外，在圆柱形管780内部安排了框架784，照明模块727、控制器729、缆线连接件743、连接器791以及框架把手786被附接至该框架上。在封闭盖792从圆柱形管780上被移除时，连接器791被断开连接并且接着可以通过把手786将框架784拉出圆柱形管780中。这允许容易地修复并且更换不同的元件，例如照明模块727和控制器729。同样，由于圆柱形管780的至少一部分暴露于水中，该部分由于暴露于盐水中而可能老化并且因此可以容易地被更换，而无需更换整个照明源720B。控制器729可以被设计成用于控制被供应至照明模块727的功率(例如，在使用特定光源例如LED的情况下)并且也可以用于连接至传感器上，例如可以用来测量周围的光以便调节照明模块的光强度的测光器762上。并且，将一个组合的散热器和重物728安排成环绕圆柱形管780以便确保照明源720B保持被淹没在希望的深度处并且以便散热。控制器729可以在邻近于重物728的位置处粘结至框架784上，这样使得重物728可以用来疏散来自控制器729的废热能。在一个变体中，可以将用于不同类型的照明强度、色调、光谱、照明角度的照明模块727设计成用于配合在相同圆柱形管780中以获得共享这些相同部件的一种模块化设计。
接下来，图8示出了作为另一个低成本变体的另一个水生生物照明系统800的俯视透视图，该水生生物照明系统使用了一个矩形形状的管870，其中在这个管内在安排多个透明窗口826的位置处安排了若干个光元件820.1、802.2、...、820.n。并且，在矩形形状的管870所围成的区域内安排了一个支撑梁结构875，用于保持一个太阳能电池板852、控制器850、以及一个电能储存装置840(例如但不限于蓄电池、超级电容器、或燃料电池)。从能量储存装置840起还安排了缆线连接件842以便向由控制器850控制的每个光元件820.1、802.2、...、820.n提供电能。窗口826被安排成使得一旦系统800被放在饲养单元810的水体812中就被淹没在水体812中，从而位于水位WL下方。另外，在管870的每个拐角的上表面上安排了附接环830或其他附接装置。系统800对于用于较小的饲养单元是理想的，并且可以通过在黑暗期使用日光来对光元件820.1、802.2、...、820.n供电而以中性能量工作。
以上参照附图1至6B描述的系统100、200、300、400、500、600、和800能够实施根据本发明的用于增强水生生物的生长和存活能力的不同方法，如图9A至9C示意性地示出的。参照图9A，方法900以一个引入步骤S1开始，其中对饲养单元110准备好具有正确的饲养特性的水，该特性是例如但不限于：温度、充氧性、CO2、Ph值，并且将某个生命阶段的水生生物190(例如虾)引入饲养单元110中。接下来，在保持步骤S2中，开始饲养期，饲养期在特定的日历起始日开始并且在一个日历结束日结束，在饲养期的过程中在饲养单元110的至少一个限定区域DA内实施水下人工照明120、121，并且在此期间可以操纵24小时的光周期。接下来，一旦到达日历结束日并且该饲养期结束，则可以终止该淹没式的人工照明。在移除步骤S3中，移除这些水生生物190并且可以开始一个新的饲养期，并且可以重新开始方法900。方法900允许将水生生物190暴露于不同于环境光周期的水下照明120、121中。
另外，步骤S2是由可以实施的多个不同的子步骤构成的。在饲养期的过程中，使用了来自太阳的自然光并且在步骤S21中启动照明120、121以开始人工照明，通常是在黎明时夜晚的某个时刻，当自然光不足以在DA中维持所希望的照明水平时。这个步骤S21还可以基于测量值而被触发，当测量光下降至某个预设阈值之下时。相应地，在步骤S22中，通常在黎明时、由于日出而使得来自太阳的自然光提供充足的照明时，关掉照明120、121。步骤S22还可以在测量的光升高至该阈值之上时被触发。典型地，通过测光器160测量的饲养单元110外部的光的阈值被设定在500勒克司，但是可以在25与1000勒克司之间的范围内。在一个变体中，该阈值可以被设定为高于1000勒克司但是将导致增大的电力成本，因为这可能加长人工照明期并且该系统的运行收益可能受到影响。步骤S21和S22可以被测量水体112中饲养单元110外部或内部的环境光的测光器160和控制器150所触发、或可以通过使用控制器150的计时器和一个查找表而被触发，该查找表提供了用于开启照明120、121的定时值，其中考虑了在一年中发生变化的不同的日出和日落时间。在一个变体中，还可能的是，如果测量的照明水平下降至该预设阈值之下，则步骤S21和S22在阴天、雷雨等等时候被触发以便维持一天中的人工照明。如以上所解释的，步骤S21和S22将重复直至该饲养期结束。
步骤S23是在照明开启时实施并且例如通过使用控制器150和配电设备140以及来自图1所示的光度计160的测量值而允许将照明灯120、121在开启期间的光强度控制在所希望的预设值，以便根据水的黝黯度来改变照明强度，保持了来自太阳或月亮、阴天条件等下的照明。并且，步骤S23还可以在这些单独的灯220、221的水平上通过控制器250和配电设备240来实施，如以上参照图2所解释的。与此同时，步骤S24与步骤S21至S23并行地进行并且包括用于实施该方法900的其他任务，这些任务是与照明无关或不相关的，例如但不限于测量以下内容：水温、pH值、充氧性、电流、喂养周期和方案的实施、水的过滤和更换、照明灯520的移动水平L1、L2。并且，由于饲养单元110的限定区域DA中的照明在饲养期过程中基本上保持恒定，所以这些喂养方案是完全独立于白天或夜晚的循环而被限定的、或可以与照明期同步。步骤25是在照明开启时实施的并且例如通过使用控制器150和配电设备140以及来自图1的实例所示的光度计160的测量值而允许将照明灯120、121在开启期间的颜色控制在所希望的预设值，以便根据操作者的要求来改变照明颜色。并且，步骤S25还可以在这些单独的灯220、221的水平上通过控制器250和配电设备240来进行，如以上参照图2所解释的。步骤25是在照明开启时实施的并且例如通过使用控制器150和配电设备140以及来自图1所示的光度计160的测量值而允许将淹没的照明灯120、121在开启期间的光谱输出控制在所希望的预设值，以便根据操作者的要求来改变光谱输出。并且，步骤S25还可以在这些单独的灯220、221的水平上通过控制器250和配电设备240来进行，如以上参照图2所解释的。
使用如图1至5所描绘的淹没式照射或采光(进入水中而不穿过空气-水的界面，如图6A至8中所述的)对无脊椎动物进行水下照明是全新的。第一次，披露了通过使用饲养单元中的淹没式人工照明来提高水生生物例如鳌虾产量的方法900。产量可以基于所收获动物的数量、大小或重量体积来限定或可以描述为培养中每单位表面积所产出的重量或培养中每体积水所产出的重量。总体而言，产量被描述为获得的希望动物的单位测量值。这个方法900与背景技术的方法相比提供了意想不到的结果，显示出了饲养单元的每单位面积中大尺寸生物的百分比的增加以及存活的生物数量的增加。这表示对动物的生理机能及其环境具有正面影响。
学名为“克氏原螯虾”的红色螯虾已经从自然栖息地中获得、并且美国土著印第安人食用了几个世纪。在本申请中术语“小龙虾”和“鳌虾”是互换使用的。在过去的50年里，鳌虾养殖业已经在北美建立并且发展并且通过不同品种的出口而扩大至欧洲和亚洲。研究表明，鳌虾的农产量是由多个因素控制的，例如食物的量、动物密度以及其环境中溶解氧的水平。已经进行了实验测试，并且水生生物190被暴露了不同照明时间且在这个光周期暴露的过程中和之后从饲养单元110中被收获。照明灯120、121的位置可以从底部衬底变化至恰好在水体112的水位WL或表面下方，但是实验结果表明，最佳的深度似乎在从饲养单元110的底部起测量的大约25cm至75cm的范围内、并且更优选地在距饲养单元的底部约45cm处。
以上参照附图1至6B描述的系统100、200、300、400、500、600、和700能够实施用于增强水生生物的生长和存活能力的另一种方法1000，如图9B示意性地示出的，这些水生生物可以指定饲料作物的使用。方法1000起始于一个预先人工照明步骤S1，其中对饲养单元110准备了饲料作物。一旦建立该饲料作物，即将水引入饲养单元110中并且在该饲养单元110中建立希望的水体积。在将水引入饲养单元110中之后，存在于在饲养单元110的衬底中的生物190自己浮现。与其他类型的农业不同，在红色鳌虾池塘养殖业中，生物通常不堆积在饲养单元110中。接下来，激活一个用于淹没式人工照明处理的步骤S2。S2在特定的日历起始日开始并且在一个日历结束日结束而形成该饲养期，在饲养期的过程中在特定条件下对该饲养环境应用淹没式水下照明。在方法1000中，在环境光条件达到(如由水体112表面上方或下方的测光器160所建立的)阈值下限时激活淹没式人工照明。当环境光照下降至该设定阈值之下时，淹没式人工照明被激活。总体上，这个阈值在每天的黄昏是被满足的。但是在多云或造成环境光减少的其他天气情况下(即，强降雨和阴天可以使水上方的光水平下降至500勒克司以下)，淹没式人工照明在整个24小时的计时内可以是恒定的。
接下来，在生物从饲养单元110中移除时开始一个收获步骤S3。步骤S3可以跨过一段时间。收获依赖于一个被动系统，在该被动系统中生物自愿进入捕捉器中并且这些捕捉器在一段时间上被有规律地并且频繁地收获。这种收获不是分批发生的也不是一次性事件。在方法1000中，步骤S3的时刻取决于市场参数，例如当前的市场价格和生物的供应、以及移除生物的相对劳动成本，例如劳动力和设备的燃料成本。淹没式人工照明处理在步骤S3的过程中继续并且因此步骤S2和S3的实施可能重叠。步骤S3的终点是由操作者根据市场条件来确定的，例如当每磅生物的价格达到下限阈值水平(收获劳动不再是成本有效的)，并且饲养单元中的环境条件(例如，周围水温和可用饲料食物的等级)不支持令人满意的产量水平，并且因此每个收获捕捉器中动物的大小和数量受到限制时。供食用的鳌虾的最小可接受大小随着季节、充足度和价格而改变。然而，已经显示，典型地消费者偏爱每磅23只个体(“计数”)以及更大的。大的鳌虾(每磅10-15个)通常要价更高。当收获工作结束时，停止淹没式人工照明并且因此步骤S2结束。并且，在步骤S3结束时，将饲养单元中的水缓慢地移除。饲养单元中的剩余生物钻进该衬底中并且留在池底之下直至发生充溢(flooding)。方法1000允许生物190在每日基础上暴露在与环境的每日光周期相比增大的水下照明中。
接下来，图9B示出了方法1000的不同实例并且讨论了相应的系统。在第一实例中，在2011年1月1日通过将水下卤素灯用作照明灯120、121来实施如图1所示的系统100，这些卤素灯被淹没在0.1公顷的鳌虾池塘中，下文中称为池塘1，该池塘位于路易斯安那州的马可市(Marco,Louisiana)。红色鳌虾经受来自太阳的自然照明与系统100在黄昏与黎明之间的水下人工照明相结合的全天候24小时日光暴露。池塘1中所含的鳌虾从2011年1月1日直至2011年6月中旬完成收获为止被持续地暴露于包括3百万烛光(12x250,000烛光/灯光)在内的照明水平，因此使用小于六(6)个月的饲养期。这个饲养期被定义为涵盖了涉及水生生物190的生命周期中的至少一个生命阶段的一个时间段、并且足够长而使得大量的水生生物可以长大并且可以测量其发展。这些生命阶段可以包括繁殖的产品、幼体、未成年体、成体、以及成熟阶段、或者它们的组合。池塘1中的照明被分布在十二(12)个淹没式卤素灯的网格以3x4矩阵设计的图案中，在0.1公顷池塘中具有约6英尺的间隔S和约5英尺的间距P。每周收获鳌虾2至3次并且使用维达·尔斯波德尔克斯工业公司(VidalThibodeaux Industries)的自动皮带分类器将其大小分为六个大小类别。如图1所示，灯120、121直接从支撑缆线170、171上垂直地垂下。从池塘边缘到灯之间的距离大约为20英尺。
将来自池塘1的收获物与来自另一个作为参考的池塘-池塘2进行比较。池塘2具有与池塘1相同的表面尺寸，水表面为0.1公顷，深度为36英寸。池塘2中没有灯，因此池塘2仅被来自太阳的自然照明所照射。类似于池塘1，池塘2的周边被4英尺高的金属网捕食性动物围栏包围，该围栏在一个拐角处具有带门控的入口。表I示出了来自池塘1的收获结果，与仅具有自然光的池塘2相比，池塘1除了阳光之外还被灯120、121照射。等级1：平均重量0.00404克(114只鳌虾为一磅)，等级2：平均重量0.00958克(47只鳌虾为一磅)，等级3：平均重量0.01253克(36只鳌虾为一磅)，等级4：平均重量0.02093克(22只鳌虾为一磅)，等级5：平均重量0.03634克(13只鳌虾为一磅)，并且等级6：平均重量0.0493克(9只鳌虾为一磅)。鳌虾是论重量和大小来卖的。供食用的鳌虾的最小可接受大小随着季节、充足度和价格而变；然而，典型地消费者偏爱每磅23只个体(“计数”)以及更大的。大的鳌虾(每磅10至15只或“计数”)通常要价更高。在我们的实例中，归于等级4、5和6的鳌虾通常是消费者优选的并且被分类为“精选品”。等级3的大小分类中的鳌虾是卖得出去的但价格不是优选的。接着在两个类别中考虑鳌虾的产量(重量)：“普通品(Field run)”，包括等级大小3至6；以及“精选品(Selects)”，仅包括大小等级为4、5和6的鳌虾。
表I
可以看到，池塘1产出了与仅受到阳光照射的池塘2相比接近两倍的鳌虾重量。产量的差异对于等级4至5是尤其重要的，在这些等级中产量重量增大了4.52倍(等级4)和4.98倍，这些是具有高商业价值的鳌虾等级。而且，以上讨论的背景技术参考文献“王”等人获得了显著次于池塘1的结果，其中针对小虾饲养的水上表面照明根本没有产生明显的产量提高。在“王”等人中显示，与自然光照射相比，未成年的“中国对虾”虾在35天的时期内在强烈水上光照的不同光强度下的比生长速率(SGRd)仅在21.1％至29.4％的范围内。而且，“王”等人总结出，虾在富含有机物的、具有较低光强度的土质池塘内可以生长得更好。因此，本发明的产量结果在相关现有技术的背景下是很出乎意料的并且已经得到了以上讨论的优异结果。
接下来，讨论了实验系统、装置和方法的一些细节并且呈现了结果，以分析不同类型的照明和安排的影响。在2008至2012年间在位于美国路易斯安娜州纳基托什县(NatchitochesParish,Louisiana,U.S.)的西北州立大学的水产养殖研究中心进行了对鳌虾池塘中淹没式人工照明的研究。使用人造池塘作为饲养单元110、210，用于涉及淹没式人工照明的鳌虾。下文描述了在2008至2009生长季节内进行的研究中的光配置。这些研究涉及(6个)方形的土质池塘。每个池塘具有0.1公顷的水表面积。有三(3)个池塘的周边带有围栏并且带有横跨这些池塘表面积的架空线，下文为“对照”，有三(3)个池塘各自带有十二(12)个被安排成4乘3矩阵的水下卤素灯、周边带有围栏并且带有架空线，下文称为“3x4卤素灯矩阵。”
在2008年8月，将所有池塘种植30lbs每英亩的苏丹/高粱属草并且用氮13–磷13–钾碱13施肥。在2008年秋天，淡水淹没这些池塘，到1m的最大水深。所有池塘具有4英尺高、3英寸正方形的金属网作为排除捕食性动物的围栏，在一个角落处具有带门控的入口。在池塘表面上以S＝2m的间隔捆扎了附接有防水电线的钢丝，以形成横贯缆线170、171以及电力布线140、142，从而在池塘表面上方6米的高度H处创建了空中网格。这三个被设计成3x4卤素灯矩阵的池塘装配有具有安排成3乘4矩阵的12个水下灯的水下照明系统，这些灯具有3.5m的间距P。在这个试验中，使用的灯是Brinkman Q-Beam Starfire 11，从这些横贯缆线上悬下。每个Brinkman Q-Beam Starfire 11发出250,000英尺烛光的光强度。黄昏时一个光电传感器将灯开启并且在黎明时关掉。在多云的日子当环境光线不足以满足阈值的关掉设定值时，该光电传感器也自动地将灯开启。这些灯在水面水位WL下方约30.5cm。光处理在2009年1月开始并且持续到2009年6月研究结束。
关于收获，使用来自美国路易斯安娜州卡普兰市(Kaplan,Louisiana,U.S.)的海湾海岸金属丝产品公司(Gulf coast Wire Products)的以六角形金属网按1.9cm的网孔大小构造而成并且以120/公顷的密度布置的棱锥捕捉器来收获鳌虾。这些捕捉器具有三个为3.8cm内直径的漏斗入口通道、在水面上方延伸的具有60cm长度的长形颈部、以及在顶部为9cm高的聚氯乙烯保持环。捕捉器是用大约100g的人造诱饵作饵，使用了来自普瑞尔·米尔斯公司(Purina Mills)的普瑞尔·加姆博鳌虾诱饵(Purina Jumbo Crawfish Bait)。在对每个捕捉器进行收获之后进行捕捉器的重新上诱饵。
从二月到四月在周一和周四收获鳌虾。在四月，将收获工作加大到每周三次：周一、周三和周五。使用来自加拿大新布伦瑞克省(New Brunswick,Canada)的维达尔·斯波德尔克斯工业公司(Vidal Thibodeaux Industries)的机械分鱼器来将每个收获日从每个池塘捕获之物分类为六个大小类别。这些等级是建立在以上讨论的分级的基础上。此外，对这些池塘的水质进行监测。通过传感器连续地监测池塘水的溶解氧、温度和Ph值并且使用来自制造商哈希实验室(Hach Laboratories)的Hydrolab DS5X水质迷你探针以两小时的时间间隔进行记录，例如来自六(6)个池塘的传感器160。对这些池塘没有进行补充曝气并且在2008年秋天第一次充溢之后没有进行水的更换。
使用不同的淹没式照明组合来在研究的这四年的每一年中提供人工照明，其产量结果与一种对照处理进行比较，以比较不同照明的效果。下表II至V呈现了不同研究的四年中的结果，其中表II呈现了在2009年用苏丹/高粱饲料以3x4卤素灯矩阵进行的实验的收获数据，表III呈现了在2010年用苏丹/高粱饲料和以下3种不同的光处理进行的实验的收获数据：1)3x4卤素灯矩阵、2)3x2卤素灯矩阵、以及3)1x2荧光灯矩阵。表IV呈现了在2011年用大米饲料以及以下三(3)种不同的光处理进行的实验的收获数据：1)3x4卤素灯矩阵、2)2x3卤素灯矩阵、以及3)1x2荧光灯矩阵，并且表V呈现了在2012年用苏丹/高粱饲料和以下3种不同的光处理进行的实验的收获数据：1)3x4卤素灯矩阵、2)2x3卤素灯矩阵、以及3)3x4LED灯矩阵。
处理 总的磅数 每英亩的平均磅数
3x4卤素灯矩阵 268.34 1073.37
对照 179.39 717.58
表II
处理 总的磅数 每英亩的平均磅数
3x4卤素灯矩阵 200.21 800.83
2x3卤素灯矩阵 214.92 859.70
1x2荧光灯矩阵 222.58 890.31
对照 235.42 941.66
表III
处理 总的磅数 每英亩的平均磅数
3x4卤素灯矩阵 429.89 1719.58
2x3卤素灯矩阵 220.66 882.63
1x2荧光灯矩阵 176.00 703.99
对照 217.21 868.84
表IV
处理 总的磅数 每英亩的平均磅数
3x4卤素灯矩阵 78.36 313.46
2x3卤素灯矩阵 112.24 448.98
3X4LED灯矩阵 118.47 473.88
对照 96.07 384.30
表V
接下来，表VI至VII呈现了整年中以每英亩磅数计的平均产量。当销售鳌虾时，基于包装物中包含的鳌虾的大小范围，有两种类别的包装鳌虾可供购买：“普通品”或“精选品”。包含“普通品”的包装物具有从等级3到等级6混在一起的鳌虾。包含“精选品”的包装物仅具有混在一起的等级4到等级6。“精选品”鳌虾是更希望的并且可以在市场上要求更高的价格。“精选品”鳌虾的产量的结果在表VII中给出。
表VI
表VII
此外，在图10A至10D中还呈现了具有不同的灯和控制的不同池塘的详细数据，其中图10A呈现了在2012年针对不同的光处理的鳌虾总产量(以kg计)随着时间的对比，图10B呈现了在2012年针对不同的光处理的“精选品”类鳌虾的产量(以kg计)随着时间的对比，图10C呈现了在2012年针对不同的光处理的”普通品”类鳌虾的产量(以kg计)随着时间的对比，并且图10D呈现了在2012年取决于不同光处理的六(6)周累计收获，以(kg)计。在2012年，第一次使用淹没式LED照明作为照明光源。
看起来白色LED灯显示出在测试时期内最佳的产量结果。这些LED灯显示出了在“精选品”大小类别(图10B)和”普通品”大小类别(图10C)两方面随着时间最一致的高产量。总体上，具有淹没式LED照明的这些池塘显示出比对照物高出23％的产量(图10D)。该3x4LED灯矩阵对饲养单元提供了最大光强度，从而提供了大于1百万烛光单位的照明。然而，通过使用白色LED灯所得到的优异性能还可能与它们的光谱输出相关，从而产生非常宽的光谱。对成体鳌虾的光谱敏感性的研究已经显示，从560nm到640nm的照明范围为视色素和光谱敏感性的最大波长。然而，还已知存在着季节性变化并且也许存在着对鳌虾视知觉的环境适应性。参见以下公开物：标题为“甲壳类动物眼睛的光谱敏感性(SpectralSensitivity in Crustacean Eyes)”，T.W.Cronin and H.Hariyama,The Crustacean Nervous System,Konrad Weise(编译)，第499-511页，Springer Verlag Berlin,Heidelberg,2002，这个公开物通过引用以其全部内容结合在此。其他的公开物已经显示，甲壳类动物的极限光接受度可以取决于环境条件和物种而低至300nm并且高至660nm，参见以下公开物：标题为“甲壳类动物光谱敏感性的对比研究(Comparative Studies of Crustacean Spectral Sensitivity)”，T.H.Goldsmith和H.R.Fernandez,Zeitschrift fur vergleichende Physiologie 60，第156-175页，1968，这个公开物通过引用以其全部内容结合在此。
而且，以上关于图1至6B描述的系统100、200、300、400、500、600和700还能够实施如图9C中示意性示出的用于增强水生生物的生长和存活能力的另一种方法1100，。方法1100能以一个或多个水生生物物种为目标来在饲养单元内获得提高的产量和存活能力。方法1100以准备饲养单元的步骤S1开始，在这个步骤中用有机物质来准备饲养单元110，建立氮肥、水位和特定水质参数，引入接种物，并且采用水体曝气。接下来，开始一个淹没该人工照明的步骤S2，在这个步骤中激活该人工光处理。淹没式人工照明的每日使用是根据饲养单元内的细菌群落的要求而可变的。照明可以在一天过程中非常有限的时间发生或者可以在一天中都是开启的并且贯穿自然的夜晚时间。照明的特性在每日光周期的过程中可以在光强度、颜色、光谱和位置方面不相同。
在维持细菌群落的步骤S3中，该饲养期继续，而关注其他水质和生物要求，采用了淹没式人造光的特性的变化，以在饲养单元110中维持健康的细菌群落。对饲养单元110的输入物(例如但不限于：水、有机物质、化学品、接种物、水体上方的天然和人工照明、以及淹没式人工照明)的调整继续进行。接下来，在一个移除步骤S4中，移除该细菌群落，并且可以开始一个新的饲养期，并且方法1100可以在步骤S1重新开始。步骤S3可以由不同子步骤构成。例如，在维持饲养单元中的细菌群落的过程中，可以开始一个引入市场生物(market organism)的步骤S31。步骤S31在要进行饲养以供销售的一个或多个生物物种被引入该饲养单元中之时开始。开始喂养这些生物。接下来，一个移除步骤S32通过从该饲养单元中移除一些或全部的市场生物开始。步骤S32在所有生物都从饲养单元中被移除时完成。在S31和S32时期的过程中继续有区别地使用淹没式人工照明，不仅有利于细菌群落的生产而且还有利于这些市场生物的照明需要。在步骤S32结束时，可以开始一个新的饲养期，并且方法1100可以在S1或S31重新开始，当新的市场生物通过步骤S31被引入饲养单元110中时。
虽然已经参照描述系统、方法和照明装置的某些优选实施例对本发明进行了披露，但在不背离如所附权利要求及其等效物所限定的本发明的界限和范围的情况下，对所描述的实施例的大量修改、变更和改变是可能的。相应地，意图是本发明不局限于所描述的这些实施例，而是它具有由以下权利要求的语言所定义的全部范围。

Claims (16)

1.一种用于提高培养中的水生生物的产量的方法，该方法包括以下步骤：
将这些水生生物暴露给一个饲养单元的水体内的淹没式照明源；并且
将该饲养单元内的照明维持一个饲养期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中没有照明源产生出穿过空气-水面的界面被引入该饲养单元的水体之中的光。
3.根据权利要求1所述的方法，其中水生的低盐或淡水生物包括无脊椎动物、植物、真菌、细菌、古细菌、以及原生动物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该水生1生物包括鳌虾。
5.根据权利要求1所述的方法，其中这些淹没式照明源包括以下各项中的至少一项：白炽灯泡、卤素灯、磷光、荧光、氙气、化学发光、发光二极管、以及液晶装置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中该一个或多个照明源是位于水体底部与水体表面下方1mm之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中该一个或多个照明源是位于水体底部上方10cm与水体表面下方1cm之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中将两个或更多单独的淹没式照明源安排成一个阵列，其中这些单独的照明源彼此相隔了1与10m之间的距离。
9.一种用于影响水生生物的生长的方法，该方法包括以下步骤：
将培养中的水生生物暴露给一个水生生物饲养单元内的多个淹没式照明源；并且
将该饲养单元内的照明维持一个饲养期的至少一部分。
10.根据权利要求1所述的方法，其中没有照明源产生出被水体的上表面反射的光。
11.根据权利要求9所述的方法，其中这些水生生物包括无脊椎动物、植物、真菌、细菌、古细菌、以及原生动物。
12.根据权利要求9所述的方法，其中该水生生物包括鳌虾。
13.根据权利要求9所述的方法，其中该一个或多个照明源是位于水体底部与水体表面下方2cm之间。
14.一种用于提高培养中的水生生物的产量的系统，该系统包括：
一个饲养单元，该饲养单元被配置成用于包围水和这些水生生物；
多个照明源，该多个照明源被配置成有待安排在该饲养单元内的水体的上表面下方；
一个控制装置，该控制装置被配置成用于操作该多个照明源以便将该饲养单元内、在该水体的上表面下方的照明维持一个饲养期。
15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括：
连接至该多个照明源上的一个电源装置，
其中该控制在进一步被配置成用于控制该电源装置以操作该多个照明源。
16.根据权利要求14所述的系统，其中该多个照明源被安排成使得没有光被该水体的上表面反射。
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