26 вересня 2022
Claude E. Boyd, Ph.D.
Професор Boyd обговорює критичну змінну, що викликає стрес, яка може вбити або спричинити поганий апетит, уповільнення росту та більшу сприйнятливість до хвороб
Рибоводам добре відомо, що наявність природних харчових організмів обмежує виробництво креветок і більшості видів риб у ставках приблизно рівнем до 500 кг на гектар на культуру (об’єкт аквакультури) (кг/га/культуру). У напівінтенсивному вирощуванні з промисловими кормами та щоденним обміном води, але без аерації, виробництво зазвичай може досягати 1500–2000 кг/га/культуру, але при більшій врожайності необхідна кількість корму викликає високий ризик низької концентрації DO. Таким чином, розчинений кисень (DO) є критичною змінною в інтенсифікації продуктивності ставкової аквакультури.
Можна застосувати механічну аерацію, щоб збільшити можливу кількість корму та забезпечити більший урожай. Кожна кінська сила на гектар аерації забезпечить приблизно 10–12 кг/га корму щодня для більшості об’єктів аквакультури. Виробництво 10 000–12 000 кг/га/об’єкт не є незвичайним при високій швидкості аерації. Ще більшого врожаю можна досягти в ставках і резервуарах із пластиковим покриттям із високим рівнем аерації.
Рідко можна почути про задуху або пов’язаний із киснем стрес під час виробництва курчат, свиней і великої рогатої худоби, які вирощуються у високій щільності, але ці явища досить поширені в аквакультурі. Тож є сенс пояснити причини, чому розчинений кисень такий важливий в аквакультурі.
Повітря біля земної поверхні містить 20,95% кисню, 78,08% азоту та невеликі відсотки двоокису вуглецю та інших газів. Кількість молекулярного кисню, необхідного для насичення прісної води за стандартного атмосферного тиску (760 мілілітрів ртутного стовпа) і 300 С, становить 7,54 мг на літр (мг/л). Звичайно, в денний час, коли триває фотосинтез, вода у ставку зазвичай перенасичена DO (концентрація може становити 10 мг/л або більше в поверхневих водах), тому що виробництво кисню в результаті фотосинтезу перевищує втрату кисню при диханні та дифузії в повітрі. Вночі, коли фотосинтез припиняється, концентрація розчиненого кисню зменшується – іноді менше ніж 3 мг/л часто вважається мінімально прийнятною концентрацією для більшості об’єктів аквакультури. Наземні тварини вдихають повітря, щоб отримати молекулярний кисень, який поглинається легенями через альвеоли. Риби та креветки повинні прокачувати воду через свої зябра, щоб поглинати молекулярний кисень через зяброві пластини. Зусилля для дихання або прокачування води через зябра вимагають енергії пропорційно вазі повітря або води.
Можна обчислити вагу повітря та води, які необхідно вдихнути або пропомпувати через зябри, щоб піддати дихальні поверхні впливу 1,0 мг молекулярного кисню. Оскільки повітря складається з 20,95% кисню, приблизно 4,8 мг повітря міститиме 1,0 мг кисню. У ставку для культивування креветок із солоністю води 30 ppt при 300С (щільність води = 1,0180 г/л) концентрація розчиненого кисню при насиченні атмосферою становить 6,39 мг/л. Вода об’ємом 0,156 л містила б 1,0 мг кисню, а її вага мала б становити 159 грамів (159 000 мг). Це в 33 125 разів більше, ніж вага повітря, що містить 1,0 мг кисню.
Прісноводний ставок при 300С (щільність води = 0,99565 г/л) містив би 7,54 мг/л. Таким чином, 1,0 мг кисню міститься в 0,133 л або 132 000 мг (що в 27 000 разів перевищує вагу води, ніж повітря для 1,0 мг кисню).
Гідробіонтами витрачається багато більше енергії
Креветки або риби мусять витрачати значно більше енергії, щоб отримати ту саму кількість кисню, що наземна тварина. Проблема стає ще більшою, коли концентрація розчиненого кисню у воді знижується, оскільки через зябра потрібно перекачувати більше води, щоб піддати їх дії 1,0 мг кисню. Коли наземні тварини вилучають кисень з повітря, кисень легко відновлюється, оскільки повітря вільно циркулює, оскільки воно набагато менш щільне, ніж вода; наприклад, щільність повітря при 250С становить 1,18 г/л порівняно з 995,65 г /л для прісної води тієї ж температури. У рибницьких системах розчинений кисень, вилучений рибою або креветками, повинен бути замінений дифузією атмосферного кисню у воду, а циркуляція води необхідна для переміщення розчиненого кисню з поверхні води в товщу води (для риб) або у придонні шари (для креветок). Вода важча за повітря і циркулює повільніше, ніж повітря, навіть якщо циркуляції сприяють механічні засоби, такі як аератори.
Вода містить набагато меншу кількість кисню порівняно з повітрям – при насиченні й температурі 300С прісна вода містить 0,000754% кисню (повітря – 20,95% кисню). Хоча молекулярний кисень може швидко потрапити в поверхневий шар водної маси, рух розчиненого кисню через всю водну масу залежить від швидкості, з якою насичена киснем вода на поверхні змішується з водною масою нижчих шарів шляхом конвекції. Велика біомаса риби або креветок у ставку може швидко виснажити розчинений кисень.
Постачання кисню ускладнено
Труднощі постачання риби або креветок киснем можна проілюструвати наступним чином. Державні стандарти дозволяють розміщення близько 4,7 людини на квадратний метр під час заходів просто неба. Припустимо, що кожна людина важить у середньому 62 кг, тоді людська біомаса становитиме 2 914 000 кг/га. Риби та креветки зазвичай потребують кисню для дихання близько 300 мг кисню/кг маси тіла на годину. Така вага рибної біомаси може зменшити розчинений кисень у прісноводному ставку об’ємом 10 000 м3, спочатку насиченому киснем при 300С, приблизно за 5 хвилин, і культивовані тварини задихнуться. Сорок сім тисяч людей на гектар під час заходу на відкритому повітрі не відчуватимуть труднощів з диханням через кілька годин.
Розчинений кисень є критично важливою змінною/параметром середовища, оскільки його брак може безпосередньо вбивати об’єкти аквакультури; але, крім цього, хронічно низька концентрація розчиненого кисню створює стрес для водних тварин, що призводить до поганого апетиту, уповільнення росту та більшої сприйнятливості до хвороб.
Збалансування щільності тварин і витратами корму
Низький вміст розчиненого кисню також пов’язаний з наявністю у воді потенційно токсичних метаболітів. Ці токсини включають вуглекислий газ, аміак, нітрити та сульфіди. Як правило, у ставках, де основні характеристики якості джерела води придатні для розведення риби та креветок, проблеми з якістю води будуть незвичним явищем, доки забезпечується адекватна концентрація розчиненого кисню. Для цього потрібно збалансувати норми щільності поголів’я та норми годівлі (темп годівлі) з доступністю розчиненого кисню через природні джерела або доповнювати аерацією в системі культивування.
У культурі зеленої води в ставках (екстенсивна культура) концентрація розчиненого кисню є найбільш критичною вночі. Але в нових, більш інтенсивних типах культури, потреба в розчиненому кисні велика, і концентрацію розчиненого кисню необхідно постійно підтримувати за допомогою механічної аерації.
Оригінал статті: https://www.globalseafood.org/advocate/dissolved-oxygen-is-a-major-concern-in-aquaculture-heres-why/?utm_campaign=The%20Advocate&utm_medium=email&_hsmi=227404769&_hsenc=p2ANqtz–gQLfmtWkWZg1YMhr4DoFuA_PECBZ3nf350xJ5QnjUYuE2i71X-iy7_iZqS2WEyuct4qkZHcqYMY__JmLxqXOETthJTQ&utm_content=227404769&utm_source=hs_email
