مزارع پرورش ماهی آینده را تصور کنید که دیگر به تبادل آب گسترده وابسته نیستند، بلکه از طریق اکوسیستم‌های خرد خودکفا عمل می‌کنند که رشد سالم ماهی را تضمین کرده و در عین حال تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل می‌رسانند. این چشم‌انداز در برزیل در حال تبدیل شدن به واقعیت است، جایی که تحقیقات پیشگامانه دانشگاه فدرال ماتو گروسو دو سول (UFMS) پتانسیل قابل توجه فناوری بیوفلوک (BFT) را در پرورش ماهی پاکو آمریکای جنوبی ( Piaractus mesopotamicus ) نشان می‌دهد و مسیرهای جدیدی را برای آبزی‌پروری پایدار هموار می‌کند.

چالش‌ها و فرصت‌ها در پرورش ماهی پاکو

ماهی پاکو که به عنوان پومفرت نقره‌ای نیز شناخته می‌شود، به عنوان یک گونه اقتصادی حیاتی در آمریکای جنوبی است که به دلیل سرعت رشد سریع و گوشت لذیذش ارزشمند است. با این حال، روش‌های سنتی پرورش پاکو معمولاً به منابع آب قابل توجهی نیاز دارند و در عین حال کیفیت آب را به خطر می‌اندازند و باعث آلودگی محیط زیست می‌شوند. این وضعیت فوری نیازمند تکنیک‌های کشت سازگار با محیط زیست و کارآمدتر است.

فناوری بیوفلوک: یک راه‌حل پایدار

فناوری بیوفلوک (BFT) یک رویکرد نوآورانه آبزی‌پروری است که لخته‌های میکروبی را در آب‌های کشاورزی پرورش می‌دهد. این لخته‌ها ضایعات آلی را به زیست توده خوراکی برای ماهی تبدیل می‌کنند و به طور بالقوه نیاز به تبادل آب را از بین می‌برند. سیستم‌های BFT نه تنها آب را حفظ می‌کنند، بلکه کیفیت آب را نیز افزایش می‌دهند و در عین حال سرعت رشد و شاخص‌های سلامت ماهی را بهبود می‌بخشند.

تحقیقات UFMS: کاربرد BFT در پرورش پاکو

برای ارزیابی اثربخشی BFT در پرورش پاکو، محققان UFMS آزمایش‌های مقایسه‌ای را بین سیستم‌های BFT و سیستم‌های سنتی آبزی‌پروری چرخشی (RAS) انجام دادند. این مطالعه در ایستگاه پرورش ماهی آزمایشی UFMS (20°30′04.6" S, 54°36′37.8" W) با تأیید کمیته اخلاق تحقیقات حیوانی دانشگاه (شماره پرونده: 1.208/2022) انجام شد.

محققان 90 ماهی پاکو جوان ( Piaractus mesopotamicus ) را با میانگین وزن 68.86±4.43 گرم و طول استاندارد 13.33±0.13 سانتی‌متر انتخاب کردند و آنها را بین سیستم‌های BFT و RAS تقسیم کردند. در طول آزمایش، دانشمندان به طور منظم پارامترهای آب از جمله دما، اکسیژن محلول (DO)، pH و ترکیبات نیتروژن را در هر دو سیستم نظارت کردند.

نتایج تجربی: عملکرد برتر BFT

یافته‌ها نشان داد که سیستم‌های BFT مزایای قابل توجهی در بهبود کیفیت آب و عملکرد پرورش پاکو دارند:

• پارامترهای آب: در حالی که هر دو سیستم سطوح اکسیژن محلول مشابهی را حفظ کردند ( <0.05). >0.05)، BFT مقادیر pH کمتری (صبح 7.64، بعد از ظهر 7.68) را در مقایسه با RAS (صبح 7.86، بعد از ظهر 7.90) نشان داد ( <0.05). p <0.05). عملکرد رشد:
• پاکو در سیستم‌های BFT سرعت رشد تسریع شده و نسبت تبدیل خوراک بهتری را نشان دادند که نشان می‌دهد BFT هم شرایط آب و هم راندمان کشاورزی را افزایش می‌دهد. شاخص‌های سلامت:
• پاکوهای کشت شده با BFT پاسخ‌های ایمنی قوی‌تر و مقاومت در برابر بیماری را نشان دادند که احتمالاً به جوامع میکروبی غنی سیستم نسبت داده می‌شود که سلامت روده و عملکرد ایمنی را ارتقا می‌دهند. علم پشت BFT: دینامیک لخته‌های میکروبی

کارایی BFT ناشی از لخته‌های میکروبی است—تجمع‌های پیچیده‌ای از باکتری‌ها، جلبک‌ها، تک یاخته‌ها و ذرات آلی. این لخته‌ها ضایعات آلی و ترکیبات نیتروژن را جذب می‌کنند و آنها را به زیست توده خوراکی تبدیل می‌کنند که همزمان آب را تصفیه کرده و تغذیه طبیعی را فراهم می‌کند.

علاوه بر این، لخته‌های میکروبی ترکیبات فعال زیستی از جمله آنزیم‌ها، ویتامین‌ها و آنتی‌بیوتیک‌ها را تولید می‌کنند که رشد ماهی را تحریک می‌کنند، ایمنی را تقویت می‌کنند و مقاومت در برابر بیماری را افزایش می‌دهند. بنابراین، سیستم‌های BFT به عنوان اکوسیستم‌های خرد کاملی عمل می‌کنند که محیط‌های رشد بهینه را ایجاد می‌کنند.

کاربردهای آینده: افق آبزی‌پروری پایدار

به عنوان یک راه‌حل آبزی‌پروری سازگار با محیط زیست، فناوری BFT پتانسیل زیادی برای گونه‌های مختلف از جمله ماهی، میگو و صدف دارد—به ویژه در عملیات کشاورزی فشرده. پذیرش BFT می‌تواند مصرف آب، آلودگی محیط زیست و هزینه‌های عملیاتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و در عین حال راندمان تولید را بهبود بخشد.

علاقه جهانی به BFT همچنان در حال گسترش است و شواهد فزاینده‌ای نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند کیفیت آب، بهره‌وری کشاورزی و ایمنی مواد غذایی را افزایش دهد و در عین حال وابستگی به آنتی‌بیوتیک‌ها را کاهش دهد. در نتیجه، BFT به عنوان یک جهت محوری آینده برای توسعه آبزی‌پروری ظاهر می‌شود.

محدودیت‌های فعلی و مرزهای تحقیقاتی

علیرغم مزایای آن، فناوری BFT چالش‌های خاصی را ارائه می‌دهد:

عملکرد سیستم نیازمند تخصص فنی برای نظارت بر پارامترهای آب، تنظیم نسبت کربن به نیتروژن و مدیریت لخته‌های میکروبی است

• سرمایه‌گذاری‌های اولیه برای بیوراکتورها، تجهیزات هوادهی و ابزارهای نظارتی می‌تواند قابل توجه باشد
• جوامع میکروبی پیچیده در برابر نوسانات محیطی آسیب‌پذیر هستند که ممکن است سیستم‌ها را بی‌ثبات کند
• تحقیقات آینده باید اولویت‌بندی شود:

بهینه‌سازی طراحی سیستم از طریق بیوراکتورهای بهبود یافته، روش‌های هوادهی و مکانیسم‌های کنترل هوشمند

• انتخاب سویه میکروبی با راندمان بالا برای افزایش قابلیت‌های تخریب ضایعات
• مطالعات جامع در مورد اثرات BFT بر سلامت روده ماهی و عملکرد ایمنی
• استراتژی‌های کاهش هزینه از طریق منابع کربن مقرون به صرفه و تجهیزات نظارتی ساده
• نتیجه‌گیری: آینده‌ای امیدوارکننده برای پرورش پاکو

مطالعه UFMS مزایای قابل توجه فناوری BFT را در پرورش پاکو—بهبود کیفیت آب، راندمان تولید و سلامت ماهی—نشان می‌دهد. BFT به عنوان یک راه‌حل آبزی‌پروری پایدار، فرصت‌های توسعه جدیدی را برای پرورش پاکو ارائه می‌دهد. BFT از طریق بهینه‌سازی مداوم سیستم، کاهش هزینه و انتشار فناوری، آماده است تا نقش فزاینده‌ای حیاتی در آینده آبزی‌پروری ایفا کند.

این یافته‌ها از

در محل پیاده‌سازی بیوفلوک برای افزایش راندمان و تقویت تولید پاکوهای جوان پشتیبانی می‌کند. تحقیقات تکمیلی توسط آدینه و همکاران (2019)، ال-سید (2021)، خانجانی و همکاران (2024)، شوربلا و همکاران (2021) و ژانگ و همکاران (2018) ارزش BFT را در آبزی‌پروری—به ویژه برای تیلاپیای نیل و پرورش کپور—تأیید می‌کند، جایی که تبادل آب را کاهش می‌دهد یا از بین می‌برد و در عین حال کیفیت آب و استانداردهای بهداشتی را حفظ می‌کند. این مطالعه بر پتانسیل فناوری بیوفلوک به عنوان یک سیستم پایدار و با ارزش بالا P. mesopotamicus پرورش که عملکرد رشد را افزایش می‌دهد، شرایط آب عالی را تضمین می‌کند، راندمان تولید را افزایش می‌دهد و پاسخ‌های ایمنی ماهی‌های جوان را تقویت می‌کند، تأکید دارد.