کتاب "سیستم های آبزی پروری "

در این مطلب لینک دسترسی به پادکستی رو قرار داده ام که چندسال پیش برای آشناشدن هرچه بیشتر عزیزان شاغل در صنعت آبزی پروری با سشی دیسک آماده و ارائه نمودم. امیدوارم مورد استفاده قرار بگیره.
سایت The Fish Site به تازگی خبری را منتشر کرده مبنی بر اینکه در کشور غنا، از آبزی پروری به عنوان طرحی جهت اشتغال و تغذیه آغاز گردیده و در این راستا، خانم Elizabeth Afoley Quaye وزیر شیلات و آبزی پروری این کشور، با اهداء تعدادی بچه ماهی تیلاپیا در کنار غذای کنسانتره لازم برای پرورش این ماهی به زندان James Camp طرح یاد شده را کلید زده است. این طرح قرار است در تمامی زندان های این کشور که گردش مالی نامناسبی دارند و نیز دبیرستان ها اجرا شود.در تصویر بالا Elizabeth Afoley Quaye در کنار یکی از افسران زندان یاد شده در حال رها سازی بچه ماهی تیلاپیا در استخر احداث شده در زمین های متعلق به زندان James Camp دیده می شود
آمونیاک در دوشکل وجود دارد: غیر یونیزه یا NH3 که معمولاً به نام آمونیاک شناخته می شود و یونیزه یا NH4+ که به آن آمونیوم گفته می شود.غلظت هریک از اشکال یاد شده وابسته به pH و دمای آب می باشد. در pH پائین، یون هیدروژن اضافی موجود در محیط( H+)، تعادل را به سمت تولید آمونیوم هدایت می نماید. در pH بالا، کمبود یون هیدرونیوم سبب تولید آمونیاک می شود. دما در این زمینه نقش کمتری دارد با این حال در دماهای بالاتر، آمونیاک غیر یونیزه در هر مقدار pH بالاتر از نوع یونیزه آن است.
این مفهوم
برای آبزی پروران ، اهمیتی بیش از مطالب آکادمیک صرف دارد چرا که تنها شکل غیر
یونیزه آمونیاک برای آبزیان سمّی است. بنابراین، مقادیرآمونیاک تام( مجموع آمونیاک
غیر یونیزه و یونیزه) را می بایست با توجه به pH و دمای محیط تفسیر نمود. عموماً گفته شده
است که مقادیر آمونیاک غیر یونیزه بالاتر از 0.02 پی پی ام، برای آزیان سمّی خواهد
بود. با این حال، این مقدار بر حسب گونه آبزی متغیر است.
این موضوع که کاهش pH موجب کاهش سمّیت آمونیاک می گردد، برای آبزی
پروران نکته مثبتی است.در فرآیند دفع در آبزیان، دی اکسید کربن و آمونیاک دو ترکیب
عمده محسوب می شوند. واکنش دی اکسید کربن با آب، تولید اسید کربنیک می نماید. در
غیاب خاصیت بافری آب، تولید اسیدکربنیک، سبب کاهش pH آب و کم نمودن سمیّت آمونیاکی می شود که
همزمان به عنوان ماده دفعی توسط آبزی به محیط وارد شده است. اما مطمئناً آبزی
پروران نمی توانند چندان به این واکنش شیمیایی خوشبین باشند چرا که کاهش pH به خودی خود سبب تأثیر منفی بر چرخه
نیتریفیکاسیون می گردد.
چرخه نیتریفیکاسیون
نیتریفیکاسیون، فرآیندی زیستی است که در آن، باکتری ها از ترکیبات نیتروژن دار احیا شده نظیر آمونیاک به عنوان غذا استفاده نموده و آن ها را اکسیده می کنند.
این فرآیند، بخش مهمی از چرخه جهانی نیتروژن در سراسر کیهان محسوب می گردد. بنابراین گستره وسیعی را در بیوسفر به خود اختصاص می دهد. این فرآیند، توسط مهندسین بهداشت محیط در مراکز تصفیه پساب برای حذف آمونیاک از لجن مورد استفاده قرار می گیرد. در قسمتی از این واکنش، که برای آبزی پروری در سیستم مدار بسته واجد اهمیت می باشد، آمونیاک( NH3 یا NH4+) توسط باکتری های شوره گذار، به ترکیبی با درجه احیاء پائین تر (نیتریت یا NO2) تبدیل می گردد که اگرچه همچنان برای آبزیان سمّی است اما سمّیت آن کمتر از آمونیاک است.
غالباً در متون علمی و تحقیقاتی زیست شناسی، نیتروزوموناس ها را به عنوان باکتری های مؤثر در این واکنش معرفی می نمایند.با این حال، در محیط آبزی، شاید سایر باکتری ها از اهمیت بیشتری برخوردار باشند. شاید بهتر باشد این دسته از باکتری ها را باکتری های تبدیل کننده آمونیاک به نیتریت بنامیم.پس از این مرحله نیتریت اکسید و به نترات تبدیل می گردد( که مجدداً به طور معمول باکتری های مسئول در این فرآیند را نیتروباکترها معرفی می شوند و به نظر می رسد باکتری های تبدیل کننده نیتریت به نیترات عبارت مناسب تری باشد).
نیترات برای آبزیان نسبتاً فاقد سمّیت شناخته شده و تجمع آن در مخزن یا استخر پرورش امکان پذیر است تا زمانی که به واسطه تعویض آب و یا تبدیل به شکل گازی (N2) از محیط خارج شود. این تبدیل توسط با کتری های بی هوازی هتروتروف انجام شده و گاز ازت طی فرآیندی به نام ئنیتریفیکاسیون به جو رها می گردد.
از آنجا که نیتریفیکاسیون و تبدیل آمونیاک به گاز ازت، روندی زیستی محسوب می شود، ایجاد جمعیت باکتریایی به میزان مطلوب و کاهش بار سمی ترکیبات نیتروژن دار محیط نیازمند صرف زمان است. در واقع لازم است در ابتدا جمعیت باکتری های اکسید کننده آمونیاک به حد کافی تکثیر شود تا پس از تولید نیتریت در محیط، باکتری های تبدیل کننده نیتریت به نیترات ، ترکیب مورد استفاده خود را در محیط در اختیار داشته باشند
باکتری های مسئول نیتریفیکاسیون در pH پائین تر از 7 رشد خوبی نداشته و اگر pH محیط اسیدی باشد قادر به انجام نیتریفیکاسیون نخواهند بود. این موضوع سبب می شود آبزی پروران به ویژه در سیستم های مدار بسته ناچار به ایجاد تعادل باشند. اگر pH تا محدوده 8 و یا بالاتر ارتقاء یابد حتی کمترین مقادیر آمونیاک که توسط باکتری های مسئول نیتریفیکاسیون به نیتریت تبدیل نشده باشد به سمّیت آمونیاکی منجر می شود و برعکس، اگر pH به زیر 7 تنزّل یابد، این باکتری ها از فعالیت بازمانده و ممکن است شرایط به نحوی هدایت شود که موجب تجمع آمونیاک تا مقادیر سمّی ، حتی در pH نه چندان پائین گردد. مدیران سامانه های مختلف آبزی پروری، معمولاً با استفاده از ترکیبات ایجاد کننده حالت بافری در آب، pH محیط را در محدوده مطلوب بین 7 تا 8 حفظ می کنند.
افزایش جمعیت روی کره زمین، کاهش منابع آب و دغدغه امنیت غذایی، لزوم بهره وری از منابع آبی موجود را در جهت استفاده در فعالیتهای کشاورزی و آبزی پروری مضاعف ساخته است. در این خصوص، آب های نامتعارف به عنوان آن دسته از منابع آبی که محصول فرآیندی خاص بوده و یا به طور کلی، برای بهره برداری، نیازمند پیش تصفیه ، اعمال مدیریت بر پارامترها و یا به کارگیری فنآوری های ویژه به منظور استحصال باشند گزینه مناسبی است که بشر می تواند جهت بهره گیری در فعالیت های خود به آنها توجه بیشتری نماید. اما این منابع آبی بعضاً فاقد استانداردهای لازم جهت بهره گیری در سایرصنایع و فعالیت ها بوده و نیازمند پاره ای از فرآیندهای بهسازی می باشند. در این مقاله، ابتدا به اهمیت کاربرد این دسته از آبها پرداخته شده و سپس روشهای بهسازی آنها به منظور بکارگیری در آبزی پروری به اجمال مورد بررسی قرار گرفته است.
مجله Aquaculture Asia Pacific ، از نشریات مشهور در آبزی پروری ، در شماره اخیر خود ، به رسم معمول ، به بررسی موضوعات مهم این صنعت در خلال سال رو به اتمام 2018 میلادی به قلم سردبیر( خانم Zuridah Merican) پرداخته که به نظر می رسد مرور آنها ،برای دست اندرکاران این کسب و کار ، خالی از لطف نباشد .
نخستین مطلب مربوط به اختراع اسکنری سه بعدی است به نام IFarm که توسط یک شرکت استارت آپی با عنوان BioSort AS ابداع شده و از روی الگوهای اطراف چشم ، دهان و آبشش ماهی سالمون ، تشخیص ماهی های بیمار از سالم را پیش از شیوع عفونت در میان جمعیت امکان پذیر می سازد . به نوشته این نشریه ، بیماری های ماهی سالمون پرورشی ، سالانه موجب بروز خسارتی بالغ بر یک میلیارد دلار به این صنعت می گردد و این اسکنر با هدف کاستن از این حجم خسارت به کار گرفته خواهد شد .
مطلب پر اهمیت دیگر از نگاه این نشریه ، که مجدداً از رونق شرکت های استارت آپی در آبزی پروری حکایت دارد ، معرفی و تجاری سازی ترکیبات جایگزین پروتئینی و لیپیدی ( چربی) جهت استفاده در خوراک آبزیان است . چهار شرکت در زمینه تولید پودر حشرات به عنوان منبع پروتئین و شرکتهای دیگری در رابطه با منابع اسید های چرب غیر اشباع ( از جلبک های دریایی ) در این زمینه فعالیت داشته اند . همچنین در ادامه این بخش ، از تولید نخستین داروی خوراکی مؤثر در درمان ( مقاوم سازی ) میگوها در مقابل بیماری های ویروسی از جمله لکه سفید با سرمایه گذاری شرکت Nutreco خبر داده شده است .
موضوع بعد ، در خصوص تداوم چالش بیماری در صنعت میگو و نیز افزایش عرضه نسبت به تقاضای این محصول و در نتیجه کاهش قیمت در بازارهای جهانی می باشد . بروز مشکل بیماری ، متوسط بازماندگی در مزارع پرورش میگو را از 80 درصد در سال 2010 به حدود 50 درصد تقلیل داده که همین امر موجب افزایش 30 درصدی در هزینه تولید گردیده است. از طرفی، قیمت میگوی پرورشی در بازارهای جهانی، در حدود 10 درصد کاهش نشان می دهد . کاهش قیمت ها سبب شده است تا پرورش دهندگان کشور هند، در دومین دوره پرورش در سال جاری، تراکم ذخیره سازی را در استخرهای خود کاهش دهند تا افزایش عرضه، به کاهش بیشتر قیمت ها منجر نگردد. اتکای اغلب کشورهای تولید کننده میگو به بازار چین، باعث تأثیر گذاری هرگونه تغییر در تقاضای این بازار بر بسیاری از جنبه های این صنعت گشته است .به گفته یکی از شرکت کنندگان در میزگرد آبزی پروری 2018( TARS 2018) تمایل خریداران چینی به خرید گونه وانامی کاهش یافته، از این رو بسیاری از پرورش دهندگان آسیایی، پرورش گونه ببری سیاه را در پیش گرفته اند .
تیلاپیا نیز با افزایش عرضه نسبت به تقاضا مواجه بوده است. علیرغم عدم بهبود رشد تقاضا در ایالات متحده به عنوان اصلی ترین بازار این ماهی، در کلمبیا و برزیل شاهد افزایش تولید بوده ایم. به نظر می رسد این شرایط با توجه به بروز مشکلات اقتصادی بین چین( به عنوان بزرگترین تولید کننده تیلاپیا در جهان) و آمریکا در سال آینده نیز تداوم یابد .
سرمایه گذاری یک شرکت سنگاپوری ( Barramundi Asia) در برونئی و تولید قفس های دریایی غوطه ور ( Submersible) در اندونزی نیز از جمله خبرهای مورد توجه این نشریه بوده است .
شوری
مراد از شوری ، غلظت کلِّ یون های موجود در آب است . عمده ترین یونهای سهیم در ایجاد شوری آب عبارتند از : کلسیم ، منیزیم ، سدیم ، پتاسیم ، بیکربنات ، کلرید و سولفات . واحد شوری را غالباً به صورت گرم در لیتر یا بخش در هزار ( ppt) بیان می کنند .
برای گونه های مختلف آبزیان پرورشی ، شوری های مختلف و متنوعی به عنوان شوری مطلوب ( بهینه یا Optimum) تعریف شده است . در مقادیر بالاتر و یا پائین تر از شوری تعریف شده مطلوب ، آبزی لازم است با صرف انرژی و تغییر در ساختارهای بافتی خود اقدام به مقاومت در برابر تغییر نموده و به این ترتیب از دامنه رشد قابل انتظار دور گردد . بعضاً در مواردی که این تغییرات در شوری محیط ، ناگهانی بوده و یا فراتر از دامنه تحمل باشد ، مرگ آبزی رقم خواهد خورد .
شوری ، از جمله عواملی است که در مرحله مکان یابی جهت آبزی پروری مورد بررسی قرار داده می شود چرا که تنظیم شوری مناسب در مزارع بزرگ با حجم بالای آب مورد نیاز پرورش ، در اغلب موارد فاقد توجیه اقتصادی بوده و بسیار چالش برانگیز است . در طول دوره پرورش نیز ، هرچند شوری آب ورودی به استخر ، تعیین کننده اصلی شوری پرورش است با این حال ، عواملی نظیر تبخیر و ترکیبات ورودی به استخر از طریق مواد بهبود دهنده کیفیت و یا مواد خوراکی ، و در مکان هایی که بارندگی در طول دوره پرورش در آن ها محتمل است ، ایجاد رقت در آب استخر ، این شوری اولیه را تغییر خواهند داد .
در مناطق خشک و بیابانی ، شدت تبخیر روزانه به حدّی است که نیاز به جایگزینی آب تبخیر شده از استخر را به منظور مقابله با افزایش شوری ناگزیر می سازد . علاوه بر تأثیر مستقیم شوری بر روند سوخت و ساز موجود پرورشی ، این عامل ، قادر است به طور غیر مستقیم بر سایر عوامل حیاتی در طول دوره پرورش نیز مؤثر باشد . افزایش شوری سبب کاهش اکسیژن محلول در آب می گردد . از طرفی ، برخی از عوامل بیماریزا ، در شوری های بالاتر ، فاقد قدرت بیماریزایی شدید بوده و یا برعکس ، تنها در شوری های بالا قادر به بروز بیماریزایی می باشند . بعضی گونه های جلبکی نیز تنها در شوری های خاصی قادر به شکوفایی بوده و از طرفی ، افزایش یا کاهش شوری بر میزان تأثیر برخی مواد که به طور معمول جهت بهبود کیفیت ، به آب استخر افزوده می شوند ، مؤثر می باشد . از طرف دیگر ، سهم آمونیاک غیر یونیزه ( سمّی ) درکلِّ نیتروژن آمونیاکی تولید شده ، در شوری های بالاتر کاهش می یابد .تأثیر شوری بر جذب انرژی از غذای داده شده نیز در مطالعات محققین کاملاً اثبات شده است . به این ترتیب که با افزایش شوری ، مقدار انرژی که از طریق غذا در دسترس آبزی قرار می گیرد کاهش می یابد .
معمولاً در مزارع پرورش موجود در مناطق گرم و خشک ( نظیر سواحل شمال و شمال غربی خلیج فارس در ایران ) رایج ترین روش مقابله با افزایش شوری ، جایگزین ساختن آب از طریق تعویض نوبتی است . این مسأله به نوبه خود می تواند مدیریت مزرعه را در استفاده از تعویض آب به عنوان ابزار مدیریتی جهت رفع چالش هایی همچون کمبود اکسیژن ، اصلاح بستر ، تنظیم تراکم پلانکتونی و ... دشوار سازد . از این رو لازم است در کنار روش های رایج ، از تمهیداتی نظیر کاهش 5 تا 10 درصد از میزان غذای داده شده ، هوادهی استخرها در ساعات گرم روز ، افزایش ارتفاع آب استخرها در شرایط دمای بالا نیز بهره گرفت .
دما
دما مهم ترین عامل فیزیکو شیمیایی تأثیر گذار بر سایر عوامل در استخرهای آبزی پروری است . دما بر تولیدات طبیعی استخر ، میزان اکسیژن محلول در آب ، سمّیت آمونیاکی ، شدت سوخت و ساز بدن میگو و شدت تنفس ، سرعت رشد و تکثیر باکتری های بیماریزا ، سرعت تجزیه مواد آلی و ... مؤثر می باشد و با توجه به اینکه در استخرهای بزرگ ، کنترل دما از طریق سرمایش و گرمایش کمتر دارای توجیه اقتصادی است ، به این ترتیب اهمیت دما در تعیین گونه و دوره پرورش دوچندان می گردد .
اگرچه معمولاً دامنه تحمل دمایی آبزیان مختلف، بسیار گسترده تعریف می شود اما ، به منظور موفقیت در پرورش گونه مشخص آبزی ، توجه پرورش دهنده می بایست به دامنه دمای مطلوب ( اپتیموم ) برای گونه مورد نظر معطوف باشد .
از جمله اثرات سوء نوسانات شدید دما بر میگوهای پرورشی می توان به موارد زیر اشاره نمود :
- کاهش اشتها در دامنه های پائین و بالای محدوده تحمل موجود ( به عنوان مثال میگوی وانامی در دمای پائینتر از 18 و بالاتر از 35 درجه سانتیگرد )
- افزایش ریسک بیماری
- افزایش سرعت تجزیه مواد آلی و تولید ترکیبات مضر در دمای بالا
- افزایش ریسک غلبه جلبک های مضر همچون جلبک های سبز- آبی در دمای بالا
- کاهش حلالیت اکسیژن در آب استخر در دمای بالا
- افزایش سمّیت آمونیاک در آب استخر و تحریک به پوست اندازی در دمای بالا
- تشدید مصرف اکسیژن توسط رسوبات ، پلانکتون ها و میگو در دمای بالا
- افزایش ریسک بروز بیماری های خطرناکی همچون لکه سفید ویروسی در اثر نوسانات شدید دمای آب
- لایه بندی دمایی آب و احتباس آب دارای اکسیژن کم در لایه تحتانی و سردتر ( محل استقرار میگو ها ) در ساعات گرم روز
- کاهش جمعیت پلانکتونی بر اثر افزایش شدید دما در لایه های سطحی ( محل نفوذ خورشید )
- کاهش جذب مواد غذایی به دلیل افزایش سرعت دفع میگو ها در دمای بالا
در این خصوص به منظور مقابله با اثرات سوء به ویژه افزایش دما ، افزایش ارتفاع آبگیری ، هوادهی جهت برهم زدن لایه بندی دمایی ، تعویض آب به شیوه Flow Through ( سرریز ) ، تنظیم میزان غذا و درصد غذادهی روزانه با توجه به دمای آب ، استفاده از نهاده های غذایی مطلوب و دارای جذب مناسب ، رعایت اصول ایمنی زیستی ، استفاده از مواد بهبود دهنده کیفی آب و خاک در دماهای بحرانی ، استفاده از پروبیوتیک مناسب و پاکسازی محیط بستر با استفاده از روش تعویض آب شدید در ساعات خنک تر روز و ایجاد تلاطم و رانش ذرات لجنی بستر به سمت خروجی ( از طریق لگدکوب و ...) توصیه شده است .
غذا ، گرانترین نهاده دوره پرورش میگو است . از طرفی ، مهمترین عامل آلوده کننده محیط استخر پرورش ، مواد دفعی حاصل از تغذیه و نیز غذای خورده نشده می باشد . این دلایل ، مبحث مدیریت تغذیه را به یکی از چالش برانگیز ترین و در عین حال ، جذّاب ترین موضوع مورد توجه محققین و بهره برداران صنعت آبزی پروری تبدیل نموده است . فایلی که لینک آن در ذیل آورده شده ، مواردی را در این خصوص برای یادآوری بعضی نکات کلیدی تغذیه ارائه نموده و در کارگاه های آموزشی جهت پرورش دهندگان تدریس گردیده است .