Wyobraź sobie przyszłe farmy rybne, które nie są już zależne od masowej wymiany wody, ale zamiast tego działają w oparciu o samowystarczalne mikroekosystemy, które zapewniają zdrowy wzrost ryb, minimalizując jednocześnie wpływ na środowisko. Ta wizja staje się rzeczywistością w Brazylii, gdzie przełomowe badania z Federalnego Uniwersytetu Mato Grosso do Sul (UFMS) demonstrują niezwykły potencjał technologii biofloków (BFT) w hodowli południowoamerykańskiej ryby Pacu ( Piaractus mesopotamicus ), torując nowe ścieżki dla zrównoważonej akwakultury.

Wyzwania i szanse w hodowli ryb Pacu

Ryba Pacu, znana również jako srebrny pomfret, jest istotnym gatunkiem gospodarczym w Ameryce Południowej, cenionym za szybkie tempo wzrostu i wyśmienite mięso. Jednak tradycyjne metody hodowli Pacu zazwyczaj wymagają znacznych zasobów wodnych, jednocześnie narażając na degradację jakości wody i zanieczyszczenie środowiska. Ta pilna sytuacja wymaga bardziej ekologicznych i wydajnych technik hodowli.

Technologia Biofloków: Zrównoważone rozwiązanie

Technologia biofloków (BFT) reprezentuje innowacyjne podejście do akwakultury, które hoduje floki mikrobiologiczne w wodzie hodowlanej. Floki te przekształcają odpady organiczne w jadalną biomasę dla ryb, potencjalnie eliminując wymogi dotyczące wymiany wody. Systemy BFT nie tylko oszczędzają wodę, ale także poprawiają jakość wody, jednocześnie poprawiając tempo wzrostu ryb i wskaźniki zdrowia.

Badania UFMS: Zastosowanie BFT w hodowli Pacu

Aby ocenić skuteczność BFT w hodowli Pacu, naukowcy z UFMS przeprowadzili porównawcze eksperymenty między systemami BFT a tradycyjnymi recyrkulacyjnymi systemami akwakultury (RAS). Badanie przeprowadzono na eksperymentalnej stacji hodowli ryb UFMS (20°30′04.6" S, 54°36′37.8" W) za zgodą uniwersyteckiego komitetu etyki badań na zwierzętach (Sprawa nr: 1.208/2022).

Naukowcy wybrali 90 młodych ryb Pacu ( Piaractus mesopotamicus ) o średniej wadze 68,86±4,43 gramów i długości standardowej 13,33±0,13 cm, dzieląc je między systemy BFT i RAS. Przez cały eksperyment naukowcy regularnie monitorowali parametry wody, w tym temperaturę, rozpuszczony tlen (DO), pH i związki azotu w obu systemach.

Wyniki eksperymentu: Doskonała wydajność BFT

Wyniki ujawniły, że systemy BFT wykazują znaczne zalety w poprawie jakości wody i wydajności hodowli Pacu:

• Parametry wody: Podczas gdy oba systemy utrzymywały podobny poziom rozpuszczonego tlenu ( p >0,05), BFT wykazywał niższe wartości pH (rano 7,64, po południu 7,68) w porównaniu do RAS (rano 7,86, po południu 7,90) ( p 0,05), chociaż RAS konsekwentnie rejestrował wyższe temperatury w codziennych pomiarach ( p <0,05).
• Wydajność wzrostu: Pacu w systemach BFT wykazywały przyspieszone tempo wzrostu i lepsze współczynniki konwersji paszy, co wskazuje, że BFT poprawia zarówno warunki wodne, jak i wydajność hodowli.
• Wskaźniki zdrowia: Pacu hodowane w BFT wykazywały silniejsze reakcje immunologiczne i odporność na choroby, prawdopodobnie dzięki bogatym społecznościom mikrobiologicznym systemu, które promują zdrowie jelit i funkcje odpornościowe.

Nauka stojąca za BFT: Dynamika floków mikrobiologicznych

Skuteczność BFT wynika z floków mikrobiologicznych — złożonych agregatów bakterii, alg, pierwotniaków i cząstek organicznych. Floki te pochłaniają odpady organiczne i związki azotu, przekształcając je w jadalną biomasę, która jednocześnie oczyszcza wodę i zapewnia naturalne odżywianie.

Ponadto floki mikrobiologiczne generują związki bioaktywne, w tym enzymy, witaminy i antybiotyki, które stymulują wzrost ryb, wzmacniają odporność i zwiększają odporność na choroby. Zatem systemy BFT funkcjonują jako kompletne mikroekosystemy, które tworzą optymalne środowisko wzrostu.

Przyszłe zastosowania: Horyzont zrównoważonej akwakultury

Jako ekologiczne rozwiązanie w akwakulturze, technologia BFT ma ogromny potencjał dla różnych gatunków, w tym ryb, krewetek i skorupiaków — szczególnie w intensywnych operacjach hodowlanych. Wdrożenie BFT mogłoby znacznie zmniejszyć zużycie wody, zanieczyszczenie środowiska i koszty operacyjne, jednocześnie poprawiając wydajność produkcji.

Globalne zainteresowanie BFT wciąż rośnie, a rosnąca liczba dowodów demonstruje jego zdolność do poprawy jakości wody, wydajności hodowli i bezpieczeństwa żywności, jednocześnie zmniejszając zależność od antybiotyków. W konsekwencji BFT wyłania się jako kluczowy przyszły kierunek rozwoju akwakultury.

Obecne ograniczenia i granice badań

Pomimo swoich zalet, technologia BFT stwarza pewne wyzwania:

• Obsługa systemu wymaga wiedzy technicznej w zakresie monitorowania parametrów wody, regulacji stosunku węgla do azotu i zarządzania flokami mikrobiologicznymi
• Początkowe inwestycje w bioreaktory, sprzęt do napowietrzania i instrumenty monitorujące mogą okazać się znaczne
• Złożone społeczności mikrobiologiczne pozostają podatne na wahania środowiskowe, które mogą destabilizować systemy

Przyszłe badania powinny priorytetowo traktować:

• Optymalizację projektu systemu poprzez ulepszone bioreaktory, metody napowietrzania i inteligentne mechanizmy kontroli
• Wybór wysoko wydajnych szczepów mikrobiologicznych w celu zwiększenia zdolności do degradacji odpadów
• Kompleksowe badania nad wpływem BFT na zdrowie jelit ryb i funkcje odpornościowe
• Strategie redukcji kosztów poprzez niedrogie źródła węgla i uproszczony sprzęt monitorujący

Wniosek: Obiecująca przyszłość dla hodowli Pacu

Badanie UFMS potwierdza znaczące zalety technologii BFT w hodowli Pacu — poprawę jakości wody, wydajności produkcji i zdrowia ryb. Jako zrównoważone rozwiązanie w akwakulturze, BFT oferuje nowe możliwości rozwoju dla hodowli Pacu. Poprzez ciągłą optymalizację systemu, redukcję kosztów i rozpowszechnianie technologii, BFT ma odegrać coraz ważniejszą rolę w przyszłości akwakultury.

Ustalenia te wspierają in situ wdrożenie biofloków w celu zwiększenia wydajności i wzmocnienia produkcji młodocianych Pacu. Dodatkowe badania Adineh i in. (2019), El-Sayed (2021), Khanjani i in. (2024), Shourbela i in. (2021) oraz Zhang i in. (2018) dodatkowo potwierdzają wartość BFT w akwakulturze — szczególnie w przypadku hodowli tilapii nilowej i karpia — gdzie zmniejsza lub eliminuje wymianę wody, zachowując jednocześnie jakość wody i standardy zdrowotne. Badanie to podkreśla potencjał technologii biofloków jako zrównoważonego, wysokowartościowego P. mesopotamicus systemu hodowlanego, który poprawia wydajność wzrostu, zapewnia doskonałe warunki wodne, zwiększa wydajność produkcji i wzmacnia reakcje immunologiczne młodych ryb.