Згідно з Комісією EAT–Lancet Commission, в умовах, коли провідні вчені визначають глобальні цілі щодо здорового та сталого виробництва продуктів харчування, аквакультура була визначена як один з найефективніших способів забезпечення населення планети білком. Щоб краще задовольнити попит, необхідні інновації, які б стимулювали розвиток аквакультури. Де ми знаходимося зараз і чого очікувати в майбутньому?
Аквакультура вже робить важливий внесок у забезпечення населення планети продуктами харчування. Однак для подальшого збільшення обсягів виробництва відповідно до попиту необхідно докласти значних зусиль і впровадити низку інновацій, а також здійснити значні інвестиції у всіх сферах. Класичні виробничі системи, такі як ставки, проточні басейни або загорожі та сажалки, повинні бути більш друдніми до довкілля та тварин, особливо з точки зору добробуту тварин. Очікується, що більша частка загального обсягу продукції буде вироблятися в рециркуляційних системах аквакультури (RAS) та інших наземних об’єктах, де вода циркулює, очищується і повторно використовується багато разів. Для підвищення їх економічної ефективності необхідно значно зменшити операційні витрати, а також розробити додаткові енергозберігаючі технології та процедури. Світова аквакультура все частіше стикається з проблемою нестачі рибного борошна та риб’ячого жиру. Кормова промисловість шукає альтернативні, доступні та недорогі джерела сировини, які можуть задовольнити потреби риб, що вирощуються, у поживних речовинах. Найголовніше, що існує постійний тиск на підвищення сталості. Необхідно зменшити викиди CO2 та екологічний слід, оптимізувати управління водними ресурсами, краще контролювати добробут тварин в аквакультурних об’єктах, а виробничі процеси повинні бути простежуваними та прозорими.
Однією з найбільш важливих інновацій є рециркуляційні системи аквакультури (RAS), які повторно використовують воду після її ретельного фільтрування від забруднень.
Лише ці кілька прикладів вже демонструють нам безліч і масштаб викликів, що стоять перед аквакультурною галуззю в усьому світі. Без цілеспрямованих інновацій це навряд чи можливо. Тим більше, що ці цілі полягають не лише в підвищенні ефективності, збільшенні виробництва та прибутковості, але й у заохоченні сталої та екологічно безпечної поведінки. Все це необхідно для того, щоб аквакультура продовжувала робити свій внесок у майбутню продовольчу безпеку людства. Звичайно, аквакультура вже досягла значного, дійсно вражаючого прогресу. Деякі речі відбуваються настільки швидко, що зміни та успіхи лише частково усвідомлюються громадськістю або навіть не усвідомлюються взагалі. Деякі аспекти свідомо замовчуються критиками аквакультури. Згадаймо хоча б такі поширені, але вже давно спростовані хибні твердження, як співвідношення 5 кг дикої риби до 1 кг вирощеного лосося, ідея про те, що лосося накачують антибіотиками, або ідея про те, що саме креветкові ферми найбільше винні у знищенні мангрових лісів. Незважаючи на те, що виробники рибних кормів використовують лише 6% світового врожаю сої, що значно менше, ніж птахівники (37%) і тваринники (20%), аквакультуру звинувачують у вирубці тропічних лісів для вирощування сої.
Системи рециркуляційної аквакультури є складними і вимагають кваліфікованого персоналу для управління ними, але вони дозволяють вносити корективи в усі параметри всередині системи (контролювати їх).
Сталість стає керівним/провідним принципом діяльності
Хоча виробники аквакультури намагаються звести до мінімуму шкоду, яку вони завдають навколишньому середовищу, певних впливів на довкілля не завжди і не скрізь можна повністю уникнути – як і у випадку з будь-яким видом виробництва харчових продуктів. У цьому контексті, однак, часто не беруть до уваги, що завдяки інноваційним ідеям аквакультура іноді також сприяє відновленню пошкоджених екосистем і збереженню навколишнього середовища. Прикладом такої відновлювальної аквакультури є компанія Urchinomics, яка допомагає відновлювати ліси ламінарії біля узбережжя Каліфорнії, що були винищені морськими їжаками. Дайвери збирають морських їжаків, щоб їх можна було вирощувати в аквакультурних умовах на кормах без сої та кукурудзи. Завдяки такому високоенергетичному раціону голкошкірі розвивають свою повноцінну, стиглу ікру протягом 6-10 тижнів. Продукт виняткової якості, який високо цінується вибагливими гурманами. Ліси ламінарії мають набагато більше шансів відновитися і знову стати середовищем існування для різноманітних морських істот, якщо морських їжаків буде видалено. Open Blue і Forever Oceans, які перенесли свої сітчасті сажалки на 10-15 км від берега, щоб вирощувати кобію (Rachycentrum canadum) і великого жовтохвоста (Seriola dumerili) з мінімальним впливом на екосистеми морського дна, є одними із зростаючих компаній, які проводять інноваційну роботу для захисту чутливих прибережних екосистем. Іноді для цього переселення у відкриті, зазвичай незахищені морські райони потрібні абсолютно нові технології, і ці технології мають значний прогрес. Однак є також шанс відновити мангрові ліси та луки морської трави, які були знищені вздовж прибережної смуги. Вони борються з підкисленням океану, поглинають значну кількість CO2 з атмосфери і дозволяють сповільнити зміну клімату як “блакитно-вуглецеві екосистеми”. Слід пам’ятати, що приблизно 33 % всіх антропогенних викидів CO2 поглинаються океанами. Боротьба з підкисленням, тобто світовою тенденцією до зниження рівня pH, також опосередковано приносить користь самій аквакультурі, оскільки вугільна кислота у воді ускладнює формування захисних, міцних мушель для мідій, ракоподібних та інших організмів, що мають мушлі. Існує гострий попит на інновації у сфері добробуту тварин, а також контролю та профілактики захворювань. Однією з найбільших маркетингових перешкод для продукції аквакультури є занепокоєння багатьох споживачів щодо використання пестицидів, ліків та антибіотиків. Деякі проблеми, такі як використання антибіотиків при вирощуванні норвезького лосося, вже давно подолані, але громадська думка все ще вперто вважає їх важливими. Можливо, бракує ясності в тому, як досягнення в цій галузі доносяться до громадськості і як вона їх сприймає. Сучасні методи діагностики і терапії є складними, і їх розуміння вимагає певних базових наукових знань. Хто знає, як насправді працюють тести ДНК, гормональні тести або біомаркери крові, які часто використовуються для відстеження рівня стресу великої рогатої худоби та виявлення хвороб? Особливо, коли вони все частіше поєднуються з методами оцінки на основі штучного інтелекту. Потенціал для інновацій у цій галузі величезний. Вакцинація може запобігти спалаху небезпечних захворювань. Механічні, термічні та інші технічні засоби зараз використовуються замість хімікатів для знищення морських вошей в лососівництві.
Компанія Aquanzo виробляє морські інгредієнти кормів на суходолі з Артемії, яку відгодовують рисовими висівками та іншими побічними продуктами переробки сільськогосподарських ролслин. Це багато більш стала альтернатива рибному борошну.
Нові рішення для добробуту довкілля та тварин
Інноваційні рішення з’являються навіть у таких складних сферах, як безпечне для тварин оглушення креветок та інших ракоподібних, яке до цього часу вважалося надзвичайно складним і малоймовірним. Пристрій для оглушення креветок Ace Aquatec призначений для м’якого оглушення креветок менш ніж за секунду, без жодного стресу для тварини, що саме по собі є величезним стрибком у захисті тварин. Добробут тварин останнім часом став одним з найважливіших чинників інновацій в аквакультурі, що впливає майже на всі аспекти галузі. Наприклад, докладаються зусилля для інтеграції різних технологій вирощування з метою мінімізації викидів і відходів, одночасно замикаючи матеріальні та енергетичні цикли. У дослідженнях з культивування білоногих креветок (Litopenaeus vannamei) за технологією Біфлок поєднували з вирощуванням нільської тилапії (Oreochromis niloticus) в інтегрованій мультитрофічній системі аквакультури, ефективно утилізуючи зважені речовини, такі як нез’їдені корми та відходи метаболізму обох видів тварин. Це дозволило ефективно використовувати зважені речовини, такі як нез’їдені корми та метаболічні відходи обох видів тварин. Подібні вигідні комбінації можна також дослідити для інших видів тварин.
Потенціал для інновацій у вдосконаленні відтворення риби з метою її “одомашнення” далеко не вичерпаний. З приблизно 450 видів риб, які регулярно вирощуються в аквакультурі в усьому світі, лише близько 100 зазнали впливу селекції таким чином, що можна говорити про одомашнення, хоча і в широкому сенсі. Окрім таких видів, як звичайний короп, райдужний пструг, тилапія, сьомга, лаврак і дорада, більшість видів, що вирощуються в аквакультурі, все ще дуже схожі на своїх диких побратимів. За оцінками, лише 10 % світового виробництва аквакультури припадає на генетично поліпшені запаси. Селективне відтворення пропонує високоефективний засіб підвищення врожайності. У результаті реалізації селекційних програм, спрямованих на покращення росту, досягаються в середньому на 10-20 % вищі темпи росту за покоління! Інші цілі селекції, такі як покращена конверсія корму (кормовий коефіцієнт), відстрочена статева зрілість, підвищена опірність до бактеріальних і вірусних захворювань, а також ознаки, пов’язані з якістю продукції (колір м’яса, вміст ліпідів у м’язах, ніжність, смак), мають значні перспективи. Досягнення геномної селекції прискорили та вдосконалили селекційні процеси. Нові інструменти, такі як аналізи SNP (однонуклеотидний поліморфізм), досягнення в області секвенування ДНК і біоінформатики дозволяють перейти від сімейної селекції до індивідуальної селекції. Це дозволяє цілеспрямовано модифікувати економічно цінні ознаки, що призводить до створення більш витривалих та ефективних особин за відносно короткий проміжок часу.
Забезпечення кормами не повинно стати обмежувальним фактором
Забезпечення адекватного постачання кормів має вирішальне значення. Інновації в галузі кормів є вкрай необхідними через дефіцит і дорожнечу морських ресурсів, таких як рибне борошно і риб’ячий жир, що зумовлює потребу в альтернативних джерелах, які є максимально схожими на них. Для досягнення прогнозованого зростання аквакультури до 2040 року знадобиться майже на 40 мільйонів тонн більше кормів, що спонукає до пошуку відповідних ресурсів. Перспективні альтернативи включають різні сільськогосподарські продукти, комашине борошно, екстракти мікроводоростей та ізоляти, такі як одноклітинні білки. Aquanzo, компанія, що займається сталим виробництвом морського білка, використовує рисові висівки та інші сільськогосподарські побічні продукти для годування артемії, які потім переробляються для виробництва морського інгредієнта, подібного до рибного борошна або крилевого борошна, але без загрози для океану, оскільки його виробляють на суходолі. Однією з головних переваг є те, що його можна масштабувати по всьому світу, пропонуючи сталу альтернативу рибному борошну, – каже Remi Gratacap, генеральний директор Aquanzo. Однак багато з цих сурогатів можна використовувати в аквакультурі лише після ретельної попередньої обробки. Як наслідок, ціни на такі інгредієнти часто занадто високі, або ж наявних обсягів недостатньо для задоволення попиту. З цієї причини соєві боби та соєві концентрати продовжують користуватися перевагою в кормовій промисловості, і хоча вони доступні у великих обсягах, вони є дуже суперечливими з екологічної точки зору. Таким чином, пошук альтернативної сировини триває. Корми стають все більш важливим питанням для зростання та комерційного успіху аквакультури. Однак інновації в галузі аквакормів стосуються не лише вибору та переробки альтернативної сировини, але й формул, рецептур, тобто оптимального складу кормів та поживних речовин. Галузь все більше адаптує продукцію до мінливих потреб окремих видів тварин і різних стадій життя. Вже існують здорові корми, які допомагають рибі пережити стресові періоди виробничого циклу, а також спеціалізовані раціони, які задовольняють її мінливі сезонні потреби в харчуванні. Не менш важливим, ніж корм, є режим годування. Коли, як часто і скільки годувати. Робляться спроби більш точно підібрати дозування кожного корму відповідно до апетиту та харчової поведінки риби, щоб уникнути відходів, підтримувати якість води та заощадити витрати. Наприклад, технологія CageEye використовує найсучаснішу гідроакустику для моніторингу зміни щільності та активності риб і аналізує отримані дані за допомогою алгоритмів машинного навчання. За допомогою штучного інтелекту система вчиться більш точно оцінювати поведінку риб і самостійно вирішувати, коли і скільки годувати, залежно від апетиту риб. Це покращує конверсію (перетворення корму в організмі риби, кормовий коефіцієнт) корму та забезпечує оптимальний ріст.
Штучний інтелект оптимізує системи управління
Зростає значення віртуальної реальності. Наприклад, інноваційними є симулятори аквакультури, які дозволяють фермерам “піти під воду” разом з рибою і отримати тривимірну картину для конкретних ситуацій на місці, наприклад, під час годування. Однією з найважливіших інновацій в аквакультурі є наземні системи рециркуляційної аквакультури (RAS), обсяги виробництва у яких наразі дуже низьке порівняно з традиційними методами в усьому світі, але очікується, що значення RAS в майбутньому зростатиме. Вони покликані зробити деякі проблеми традиційного вирощування у ставках та сітчастих вольєрах, такі як забруднення води, спалахи хвороб, втечі та екологічні ризики для місцевих екосистем, більш керованими. Однак за ці переваги доводиться платити непомірно високими інвестиційними та операційними витратами. Складна система RAS вимагає багато ноу-хау (знань з технологій виробництва)і значних технічних зусиль, а також висуває дуже високі вимоги до підготовки персоналу, що робить її використання досить складним у деяких частинах світу на даний момент. Однак незабаром це може змінитися, оскільки інноваційні програмні рішення та ШІ візьмуть на себе оптимізацію та автоматизацію управління RAS і тут. Початкові технічні недоліки деяких концепцій установок “під ключ”, схоже, вже значною мірою усунуті, тож після необхідних інновацій у сфері енергопостачання ніщо не зможе стати на заваді їх ширшому застосуванню, окрім, можливо, потенційного подальшого зростання вартості. Тепер, коли фаза підтвердження концепції цієї складної технології, здається, досягнута, галузь повинна дозріти і довести, що вона є не тільки продуктивною (тобто виробничими потужностями), але й прибутковою. Червоні числа мають стати чорними, тобто звичайними. На цю інноваційну технологію покладаються великі сподівання, як це видно на прикладі Канади, яка наразі працює над перенесенням лососівництва з моря на суходіл.
Підводні камери, системи розпізнавання зображень та високочутливі сенсорні технології дозволяють здійснювати індивідуальний моніторинг риби, забезпечуючи кращий добробут зарибку/населення сажалок
Однак найважливішим рушієм інновацій для подальшого розвитку світової аквакультури вважаються технології штучного інтелекту та машинного навчання, які зараз проникають майже в усі сфери життя в усьому світі. Наприклад, штучний інтелект відкриває для операторів захоплюючі можливості моніторингу та дистанційного керування сучасними хмарними платформами аквакультури в режимі реального часу, цілодобово та з урахуванням певних умов навколишнього середовища. Те ж саме стосується і ферм у віддалених районах. Це відкриє абсолютно нові можливості та стане важливим кроком до підвищення врожайності та прибутковості в аквакультурі. Таке бачення базується на інноваційних технологіях, таких як надводні та підводні дрони, супутникові знімки та сенсорний моніторинг, де дані можуть бути змістовно об’єднані в мережу, що призведе до високотехнологічних технологій управління та менших фінансових витрат. Це вже не чиста наукова фантастика. Вже існують надійні системи управління, які постійно контролюють ключові параметри якості води і роблять значний внесок у захист рибних запасів від таких небезпек, як екстремальні коливання температури, нестача кисню і шкідливе цвітіння водоростей. Але це лише перший крок на шляху до мети – зменшити людський фактор у моніторингу виробництва аквакультури, зробити ріст риби ефективнішим, а врожайність – стабільнішою та ще кращою.
Інтелектуальне, технологічне управління все більше залежить від передових ідей, таких як точне фермерство, розумне фермерство та цифрове фермерство, які часто використовуються як взаємозамінні, але означають різні речі. Перехід від масового контролю до індивідуального моніторингу та підняття добробуту риб на новий рівень стали можливими завдяки підводним камерам, системам розпізнавання зображень та високочутливим сенсорним технологіям. Це дозволяє рибоводам вживати превентивних заходів у випадках, коли ситуація на підприємстві виходить з-під контролю і може стати критичною. Інновації в аквакультурі постійно розвиваються. Інтернет речей (IoT), в якому багато даних та інформації об’єднано в мережу і який дозволяє краще бачити всю систему, варіюється від кращої переробки застарілого обладнання та пристроїв (утилізації) до більш енергоефективних насосів та екологічно чистих швартовних систем (Marine Flex, наприклад, використовує еластичні мотузки («тарзанки») замість важких металевих ланцюгів, які проносяться по морському дну і завдають шкоди місцевому середовищу проживання). Загальний поштовх до оцифрування, покращення покриття мережі G, а також численні нові технології збору та аналізу даних означають, що ми перебуваємо лише на початку процесу, який відкриває величезні перспективи в майбутньому.
Dr Manfred Klinkhardt
