Журнал для юных умов
Меню сайта

Рыба, водоросли и устрицы: Выигрышное трио в аквакультуре

Большинство старых методов разведения рыбы, или аквакультуры, были направлены на выращивание только одного вида морских обитателей, например, лосося. Современные системы аквакультуры предполагают совместное выращивание двух или более видов, основанное на том, что обычно происходит в пищевой цепи, так что один вид может служить источником пищи для другого вида на ферме. В этой статье описаны результаты эксперимента по совмещению выращивания рыбы с культурой водорослей и устриц. Мы показали, что водоросли можно выращивать, используя рыбные отходы, а устрицы могут питаться водорослями, производя качественную и здоровую пищу, что снижает уровень загрязнения, создаваемый аквакультурой.

Аквакультура

Люди употребляют в пищу огромное количество животных и растений из моря. Морская пища может включать рыбу, моллюсков и водоросли. Обычно эти морепродукты покупают в супермаркете в свежем или замороженном виде. Они были либо выловлены из естественной среды обитания, либо выращены людьми на фермах, состоящих из резервуаров, соединенных с морем, или клеток в море. Разведение морских животных и растений человеком называется аквакультурой.

Слово "аквакультура" происходит от латинских слов "aqua" - вода и "culture" - выращивать, а значит, означает "выращенный в воде". Аквакультура помогает нам избежать истощения морских ресурсов в результате чрезмерного вылова рыбы, а также производить достаточно продуктов питания, чтобы прокормить растущее число людей на Земле. Рыбоводы знают точное качество используемой воды и количество животных, которых они выращивают для продажи. Кроме того, рыбоводы могут выбирать виды рыб в зависимости от климата региона и типа морепродуктов, которые обычно употребляют в пищу жители этого региона.

Существует несколько методов аквакультуры. Как правило, морские фермеры специализируются на так называемой одновидовой культуре, что означает выращивание одного вида, например рыбы, морских водорослей или моллюсков (устриц или мидий). Такой тип выращивания мы будем называть в этой статье традиционной аквакультурой. В качестве альтернативы некоторые морские фермеры выращивают разные виды одновременно!

Есть несколько причин, по которым морские фермеры иногда выращивают разные виды вместе. Виды имеют разные способы питания: некоторые питаются только другими животными (плотоядные), некоторые - другими животными и водорослями (всеядные), а некоторые - только водорослями (травоядные). В естественной экосистеме моря водоросли питаются мелкими молекулами в воде; такие виды, как устрицы, питаются водорослями; такие виды, как травоядные рыбы, питаются водорослями и морскими растениями; плотоядные рыбы питаются мелкими животными (рис. 1); и, наконец, некоторые морские звезды и черви, называемые детритоядными, питаются фекалиями других животных! Эти различные способы питания образуют пищевую цепь, и люди могут использовать пищевую цепь для создания экологически чистых морских ферм. Например, водоросли можно использовать для очистки воды, в которой разводят рыбу. Это позволяет использовать воду повторно, а затем сбрасывать ее в море, не загрязняя окружающую среду. Если морские фермеры выращивают определенные виды водорослей, они могут кормить ими устриц. Таким образом, морские фермеры воспроизводят пищевую цепочку на своих фермах. Такой способ аквакультуры, когда несколько видов выращиваются вместе, называется интегрированной мультитрофической аквакультурой (IMTA).

Чем так хороша интегрированная мультитрофная аквакультура?

IMTA дает фермерам новые способы производства продуктов питания для людей и животных. Помимо рыбы, фермеры могут выращивать водоросли (крупные, называемые макроводорослями, или мелкие, называемые микроводорослями), устриц или мидий, червей или морские огурцы. Микроводоросли можно использовать в качестве ингредиентов для приготовления пищи для людей, кормов для животных, косметики и даже биотоплива. После того как водоросли очистят воду для рыб, морским фермерам больше не нужно использовать дорогостоящую водоподготовку. Это позволяет им сэкономить значительные средства.

Давайте посмотрим на ферму IMTA, которую изучали французские исследователи (рис. 2). Каждый вид рыб выращивается в отдельном аквариуме, где их рост тщательно контролируется. Твердые отходы рыб, такие как фекалии, можно удалить, пропустив воду через фильтр или направив ее в резервуар, где черви питаются частицами отходов. Очищенная от частиц вода попадает в резервуар, заполненный микроводорослями. Вода по-прежнему содержит очень маленькие молекулы, невидимые невооруженным глазом, как при размешивании сахара в воде, но эти молекулы могут быть использованы микроводорослями в качестве питательных веществ. После того как микроводоросли очистят воду, ее можно повторно использовать в аквариумах или сбрасывать в море, не загрязняя его. Выращенные микроводоросли в конечном итоге используются в качестве корма для устриц.

Рисунок 2 - Схема соединений между резервуарами в экспериментальной интегрированной мультитрофной системе аквакультуры.

Однако для полноценного функционирования морской фермы необходимо иметь достаточное количество червей и микроводорослей, чтобы очищать воду в резервуарах, и достаточное количество микроводорослей, чтобы кормить устриц. Часто бывает трудно поддерживать идеальный баланс между различными резервуарами, поскольку на них легко влияют такие климатические факторы, как дождь и температура, а также присутствие нежелательных видов, например паразитов или организмов, питающихся водорослями. Поэтому исследователи совместно с рыбоводами пытаются найти оптимальные способы соединения резервуаров и лучше контролировать рост разводимых видов.

Командная работа: Исследователи и рыбоводы

Во-первых, исследователи проверили способность микроводорослей очищать воду из аквариумов. Во-вторых, они проверили, подходят ли микроводоросли в качестве корма для устриц и достаточно ли хороши устрицы, выращенные таким образом, для потребления человеком.

Исследователи соединили три разных аквариума: аквариум для выращивания рыбы, аквариум для выращивания микроводорослей и аквариум для выращивания устриц (рис. 3). Чтобы быть уверенными в результатах и иметь достаточно данных, исследователи всегда работают с тремя репликами каждого эксперимента, поэтому в общей сложности было три аквариума с рыбой, три аквариума с микроводорослями и три аквариума с устрицами. Это означает, что если в одном из аквариумов животные погибли, исследователи все равно могли получить результаты из двух других. Между аквариумами с рыбами и микроводорослями были установлены фильтры для удаления твердых отходов, производимых рыбами. Эксперимент длился 2 месяца, в течение которых проводились различные измерения.

Рисунок 3 - Экспериментальная установка IMTA.

Чтобы проверить способность микроводорослей очищать воду, исследователи измерили качество воды как в аквариуме с рыбами, так и в аквариуме с микроводорослями. Рыбные отходы состояли в основном из азота (N) и фосфора (P). Исследователи обнаружили, что при выходе из аквариума с микроводорослями в воде почти не оставалось отходов, поскольку микроводоросли поглотили большую их часть. Исследователи пришли к выводу, что микроводоросли очень эффективно удаляют отходы азота и фосфора, производимые рыбой.

Чтобы проверить, подходят ли микроводоросли в качестве пищи для устриц, исследователи измерили размер устриц в начале и в конце 2-месячного эксперимента. Обычно чем больше устрицы едят, тем больше они становятся. Но, к удивлению, в этом эксперименте рост устриц был слабым, а некоторые устрицы вообще не росли. Плохой рост устриц можно объяснить двумя гипотезами. Во-первых, возможно, что используемый тип микроводорослей не соответствовал требованиям устриц к питанию. Вторая возможность заключается в том, что в устричных аквариумах не было достаточно водорослей, чтобы прокормить всех устриц.

Для проверки этих двух возможных гипотез были проведены дополнительные исследования, чтобы определить, являются ли водоросли, произведенные IMTA, хорошим источником пищи для устриц. Результаты показали, что устрицы могут расти, питаясь водорослями IMTA. Это означает, что вторая гипотеза, вероятно, была правильной: в воде было недостаточно водорослей, чтобы прокормить всех устриц в течение 2-месячного эксперимента. Это произошло потому, что вода в устричном резервуаре была недостаточно перемешана, что не позволило водорослям добраться до устриц. Следующим шагом исследователей будет повторное проведение эксперимента после улучшения циркуляции воды в устричных резервуарах.

В заключение следует отметить, что интегрированная мультитрофная аквакультура - это тема для исследований, которая требует совместной работы исследователей и рыбоводов для совершенствования аквакультуры. Воссоздавая простую пищевую цепь, IMTA использует один из фундаментальных принципов природы: все виды полезны и взаимосвязаны между собой как хищники и жертвы. Подражая природе, люди могут разработать методы, которые будут лучше для выращиваемых видов и для окружающей среды.

Это интересно: