КОРОТКА ІСТОРІЯ ІННОВАЦІЙ В АКВАКУЛЬТУРІ

Люди маніпулювали морськими та прісноводними оселищами протягом тисячоліть. Древні корінні народи в усьому світі виявляли винахідливість і гарну обізнаність щодо того, як працюють екосистеми, коли вони знаходили способи сприяти ще більшому врожаю усіх видів водних організмів. Але ми різко відійшли від простої елегантності саду молюсків або пасток для риб і рушили в бік промислових механізмів для одомашнення водних видів.

Культивування риби та молюсків бере початок із стародавнього Китаю, Єгипту та Риму, але темпи інновацій, особливо коли йдеться про вирощування морських видів, прискорилися в минулому столітті завдяки сучасним технологіям. У наші дні Продовольча та Сільськогосподарська організація ООН (FAO) говорить про те, що аквакультура зростає темпами багато більшими аніж решта основних секторів виробництва харчових продуктів.

Інновації надходять з різних напрямів — у результаті наукових досліджень, використанню нових матеріалів (які відмінності зробив пластик!), а також технологій використання виробництва на плавучих конструкціях та сажалках з сіток. Примітно, що індустрія вирощування лосося зробила багато проривів, що свідчить про те, що коли є гроші, які можна заробити на створенні та маркетингу високоякісного продукту, інвестиції в технології, як правило, надходять.

Тут наведено короткий огляд досліджень та розвитку технологій, які зробили можливою сучасну революцію на блакитній ниві.

Міжнародна рибогосподарська виставка 1883-го року у Лондоні, Англія, де зокрема була і експозиція із США, що показана на малюнку. Фото Historical Images Archive/Alamy Stock Photo

Міжнародна рибогосподарська виставка 1883-го року, що відбувалась у Лондоні з травня до жовтня, представила усі речі, що мали стосунок до рибальства та рибалок, а також підкреслила  інтерес, що стрімко зростав, до культивування видів, таких як сьомга, форель та устриці. Виставка виявилась неймовірно популярною—в один з травневих днів було зафіксовано 25,000 відвідувачів. Тоді як більша частина відвідувачів насолоджувалась простими акваріумами,  військовими оркестрами та рибними ресторанами, зацікавлені у тому, щоб дізнатися про важливіші цілі виставки, могли ознайомитися з майже 400-сторінковим офіційним каталогом. В одному з розділів зазначалось, що метою сучасного рибництва було, зокрема, відновлення вже виснажених рибальством вод. Письменник висловив сподівання, що інформація, зібрана та поширена на виставці, допоможе «зробити акр води ціннішим за акр землі». Призи виставки були доступні в ряді категорій, пов’язаних з рибництвом, наприклад, за найкращий опис будівництва та управління рибним ставком. Шотландський землевласник був серед учасників, які представили дослідження, пояснивши, що чиста вода та щурозахисні стоки були необхідністю для успіху його господарства. Рибництво, за його словами, передбачає не тільки штучне відтворення риби, але й виробництво продуктів харчування з риби та морепродуктів та доставку їх на ринок., “ так само, як під культивуванням кукурудзи розуміється не просто посів, а кожен крок від підготовки ріллі для посіву до маркетингу врожаю.”

1899

Oscar II, король Швеції та Норвегії, вітав делегатів на науковій конференції, присвяченій обговоренню питань океанів та рибальства 1899-го року. Ця та наступні конференції призвели до створення Міжнародної ради з дослідження моря (ICES. Фото public domain)

У країнах заходу, де зростала стурбованість щодо запасів риби, які зменшувались, почали створювати морські лабораторії та риборозвідні. Уряд Швеції запросив делегатів з низки країн до участі у науковій конференції, присвяченій дослідженню океанів та того, яким чином ці дослідження дотичні до рибальства як галузі. Ця та наступні конференції, зокрема і та, що відбулась у Христианії (зараз Осло), Норвегія, мали результатом те, що країни-учасниці цих заходів заснували Міжнародну раду з дослідження моря (ICES). Делегати конференції планували виконання як гідрографічних, так і біологічних досліджень з фіксацією показників солоності, течій та температури, а також дослідження життєвого циклу економічно важливих видів риб. Ці скоординовані зусилля дали плідні результати у тому, що стосувалось океанографічних досліджень, але наразились на труднощі у тому, що стосувалось риборозвідень—зокрема пов’язаними з механічними системами постачання проточності води та невдачами у розумінні харчових вимог личинок риб—і продемонстрований ентузіазм не призвів до великого імпульсу в галузь аквакультури.

1924

Тилапію було вперше культивовано у ставках у Кенії. Риба отримала прізвисько “водяне курча”—тому що, як і популярний птах, вона є економним джерелом масового виробництва тваринного білка з м’яким смаком—і тилапія опірна до захворювань, швидко росте та толерує воду низької якості, що робить її популярною як у кустарному виробництві (для потреб домогосподарств), так і виробництві у комерційних масштабах у багатьох країнах. Проблемою є те, що ця риба швидко стає статево зрілою (за маленького розміру та віку), часто нерестує, що призводить до надмірної щільності об’єктів аквакультури у водоймі, конкуренції за їжу та затримки росту. До початку 1970-х років дослідники знайшли рішення проблеми: застосування технології реверсії статі, що дозволило продукувати повністю самцеві популяції за допомогою гормональних маніпуляцій. (Самцям надають перевагу, тому що вони швидше зростають.) Це досягнення стало одним з низки результатів досліджень, які поліпшили темпи зростання тилапієвництва у світі. Згідно з інформацією ФАО, 2017-го року тилапія була серед найбільш популярних об’єктів рибництва у 127 країнах. І нільська тилапія була на той час на 9-му місці серед топ-10 об’єктів аквакультури у світі за обсягами виробництва (у живій вазі)—не так вже й погано для курчат.

1927

Ця устрична ферма у Chanthaburi, Таїланд, використовує технологію, яка зазнала мало змін за майже 100 років використання. Фото: Tanes Ngamsom/Alamy Stock Photo

У Японії Hidemi Seno та Juzo Hori опублікували статтю, де навели опис свого нового методу вирощування устриць шляхом прикріплення їх до мотузок  та підвішування їх у прямовисному стані з плаваючих плотів. Інноваційний метод замінив 300-річну традицію забивання бамбукові паль або гілок дерев у землю на мілководді, щоб забезпечити поверхню, на якій осідають личинки устриць. Прямовисне підвішування дозволяло устрицям вживати більше їжі та швидше рости, оскільки вони могли харчуватися навіть під час припливу. Устриці, вирощені над дном моря, також знаходились у безпеці від хижаків і давали м’ясо вищої якості. Населення швидко засвоїло цей новий  метод, і виробництво культивованих їстівних устриць у Японії за 10 років потроїлось. До 1958-го року, як повідомлялось, більш як 90% продукції устриць у Японії продукувалось з використанням методу вивішування.

1933

Реклама 1975-го року «морських мавпочок», знаних також як артемії. Хоча швидше за все це не було “мискою, повною щастя,” коли ці крихітні створіння вилуплювались у будинках тих, хто розщедрився на один долар для придбання “живого морського цирку,” вони були чудовим кормом для мальків риби. Фото M&N/Alamy Stock Photo

Alvin Seale, наглядач у Steinhart Aquarium’і у Сан Франциско, Каліфорнія, з’ясував, що артемії є чудовим джерелом їжі для личинок риб. Молодь морських риб в акваріумах зазвичай вживають живий корм такий як планктон, який неможливо продукувати у великих обсягах. Seale помітив, що рибки процвітали, коли годувались крихітними ракоподібними, яких він збирав у розташованих неподалік солоних ставках. Artemia— гібриди яких пізніше йшли у продаж як нові корми для домашніх тварин миттєвого приготування під назвою Sea-Monkeys — незабаром стали основним продуктом харчування для мешканців акваріумів. Але взимку їх було важко збирати, тому Seale відвідав солоні ставки з метою збору яєць артемії розміром з піщинку і почав експериментувати. Коли такі умови, як температура або рівень солоності, несприятливі, самки інкапсулюють яйця, які можуть залишатися бездіяльними (сплячими), поки умови не покращаться. Seal писав, що ці цисти можуть залишатися життєздатними майже невизначений час, і зробив висновок, що можна отримати хороший запас живої їжі, просто створюючи умови для вилуплення яєць, коли це необхідно. Сушений і консервований цей корм був доступний цілий рік, його було легко зберігати та готувати, а також він мав тривалий термін зберігання. Artemia лишається важливим джерелом корму для личинкових стадій розвитку культивованих у комерційних масштабах морських риб та тварин із зовнішнім скелетом.

1950

До 1950-х років відбулись серйозні зміни в аквакультурі, оскільки пластмаси революціонізували конструкції та виробництво багатьох засобів виробництва в галузі аквакультури. Солона вода є поганою новиною для рибницьких операцій—вона кородує труби та клапани, вимиває важкі метали у воду, що може призводити до отруєння риб, і робить утримання механічних систем занадто витратним та таким, що вимагає часу. Хоча повністю синтетичні пластмаси було розроблено ще 1907-го року, масштабне виробництво пластмас розпочалось лише після Другої світової. У своїй статті від 1963-го року щодо вирощування двостулкових молюсків, Victor Loosanoff та Harry Davis з Milford Laboratory у Конектікуті відзначили усе більш часте використання пластикових насосів і труб, хоча вони зазначили, що пластик може бути забруднений хімічними речовинами, включаючи інсектициди. Крім на властиві пластикам недоліки, розвиток аквакультури став залежати від використання таких матеріялів. Сьогодні пластмаси можна знайти в багатьох предметах, зокрема сажалках для риб, вистілці дна ставків і упаковках для морепродуктів.

1954

Дослідники з Орегонської рибної комісії та тієї установи, що зараз є Університетом штату Орегон, розробили корм для риб у формі вологих, м’яких гранул як заміну більш традиційної дієти з сухого зерна і м’яса. Формула гранул змінювалася з роками. У 1956 році серед інгредієнтів були заморожені нутрощі тунця, борошно оселедця, борошно з бавовняної олії, кукурудзяна олія, фолієва кислота та ніацин. До гранул також можна було додати антибіотики та додаткові вітаміни. На конференції 1960-го року Wallace F. Hublou з Рибної комісії висловив думку, що гранулами можна годувати сталевоголового лосося та інші види лососевих. Після майже двох років виробничого використання гранули виправдали очікування — і це не дивно, оскільки вартість виробництва кілограма риби була на 41 % меншою, ніж у 1958 році до початку використання гранул як корму. Вартість була не єдиною перевагою: Hublou повідомила, що гранули займають менше місця для зберігання, усувають необхідність приготування їжі у риборозвідні та менше забруднюють воду, ніж традиційні корми, що також скорочує потребу у робочій силі, оскільки потрібно докладати менше зусиль до очищення водойми. Хоча рецептури продовжують розвиватися, гранульовані корми залишаються основним продуктом аквакультури.

1958

Японський науковець Motosaku Fujinaga, якому вперше вдалось отримати штучний нерест японської креветки (Marsupenaeus japonicus ) та її вилуплювання у резервуарах ще 1933-го року, продовжував розвивати свій успіх та виробив 10 кг креветки, достатньо великої за розміром для продажу на ринку. Обсяги, можливо, можна називати доволі помірними, але вичерпне дослідження, на підставі якого вдалось досягти такого результату, було вражаючим. Станом на 1967-ий рік, Fujinaga був здатен продукувати 1.5 млн. личинок у бетонному резервуарі розміром 10х10 метрів, і він повідомляв про створення в Японії 11 господарств з культивування японської креветки, які виробляли тоді 200 тонн креветки на рік. На науковій конференції у Мексиці він пояснював, що масштаб операцій може бути значно збільшеним, і собівартість виробництва знижується за використання великих резервуарів, розташованих назовні, та у яких використовується морська вода. Його технології, зокрема використання Artemia як корму, призвели до появи сучасної індустрії креветківництва. Fujinaga, якого часто називають батьком креветківництва, вважав, що галузь креветківництва може сприяти вирішенню того, що він назвав зростаючою проблемою дефіциту білка.

1959

Норвежці, брати Karstein та Olav Vik, побудували дерев’яні плавучі сажалки з підвішеними сітками для утримання сьомги і цим самим дали поштовх руху у напрямі створення океанічного рибництва. Брати Viks почали свої експерименти з прісноводним пстругом декількома роками раніше, намагаючись з’ясувати, чи зможе риба акліматизуватися до життя у солоній воді, оселищі, яке, як вважалося, сприяє більш швидкому росту та зниженню ризику захворювань. Вони довели можливість цього і почали експериментувати з сьомгою, анадромним видом, який здійснює міграції між прісною та морською водою. Шляхом маніпулювання рівнем солоності та використання своїх плавучих сажалок в океані, вони спромоглись виростити сьомгу від ікринки до дорослої особини повністю в умовах неволі. Американський патент на їх метод  розведення риби— що, за їхніми словами, може майже подвоїти темп росту риби —було надано 1968-го року. Оскільки запаси «дикої» риби Норвегії почали колапсувати в 1960-х роках, країна охоче скористалася можливостями цієї нової галузі, і сьогодні Норвегія є найбільшим у світі виробником культивованої сьомги.

1963

Victor Loosanoff та його колеги з лабораторії Milford у Конектікуті зробили великий внесок у розуміння біології та відтворення молюсків. Їх досягнення включають опрацювання методів нересту двостулкових молюсків протягом майже цілого року. Фото надано NOAA Fisheries

Victor Loosanoff та його колеги з лабораторії Milford опрацювали технологію чи не цілорічного нересту двостулкових молюсків, що дозволило дослідникам за сезонності клімату північної півкулі експериментувати з вирощуванням молюсків поза короткими періодами природного відтворення. Вони стимулювали нормальний розвиток статевих залоз двостулкових та індукували нерест, збираючи молюсків з природного середовища, де температура води була близька до температури замерзання, та розміщували їх у теплішій воді, поступово підвищуючи температуру. Використовуючи методи адаптації та вирощування, науковці успішно культивували близько 20 видів двостулкових молюсків у лабораторії Milford. Loosanoff опублікував стоні наукових статей та отримав визнання за свою допомогу у рятуванні вмираючої галузі малакокультури Північної Америки, відомим як батько американських розвідень молюсків, і на його честь названо дослідницьке судно. Технології, створені Loosanoff’им та його колегами, стали відомими як методи  Milford’у і досі використовуються в аквакультурі молюсків (малакокультурі).

1970

Біля острову Hitra у Норвегії брати Ove та Sivert Grøntvedt зарибили 20,000 смолтів сьомги до великої плавучої октагональної сажалки, яку вони самі спроєктували та побудували. Недорога, міцна та проста у складанні сажалка полегшує годівлю сьомги та створює захисний бар’єр від хижаків. Сміливе підприємство братів розцінюють як перше у світі успішне лососеве господарство/ферму. Їхня конструкція сажалки в поєднанні з державною підтримкою та природою Норвегії — довга берегова лінія, захищені води, стабільна температура води — сприяли розвитку норвезької галузі аквакультури. Норвегія експортувала 1971-го року  886 тонн сьомги; 2018-го року країна виробила більш як 1.3 млн. тонн сьомги. Згідно з інформацією Норвезької ради з морепродуктів,  щодня у всьому світі з’їдається 14 мільйонів страв з норвезької сьомги.

1971

Норвезький учений Trygve Gjedrem вважав, що основні елементи теорії відтворення риб і молюсків такі самі, як і сільськогосподарських тварин. Після дослідження таких тем, як вага овечого руна та якість вовни, він звернув свою увагу на сьомгу, допомагаючи розробити першу в світі програму з селекційно-племінної роботи для риб. Програму було розроблено з метою виробництва високоякісної та такої, що швидко росте, та з високим ступенем опірності до захворювань сьомги. Селекційно-племінна робота стала вагомим внеском в успіх норвезької галузі лососівництва: до 2010-го року приблизно 97 % світового обсягу виробництва сьомги грунтувалось на генетично вдосконалених запасах. Gjedrem пізніше успішно працював над проєктом з генетичного вдосконалення культивованої тилапії, який було започатковано на Філіппінах та у результаті якого було створено запаси нільської тилапії, яка швидко зростала, і успішно використовувалась у культивуванні як дрібними фермерами, так і великими комерційними операторами.

1980s

Риборозплідник акваріумних рибок в Азії використовує рециркуляційну систему аквакультури. Фото: Roman Diachkin/Alamy Stock Photo

Данія була серед перших країн, які почали використовувати технології рециркуляційних систем аквакультури (RAS) для комерційної аквакультури європейського вугра. Рециркуляційні системи зараз використовуються для виробництва як прісноводних, так і морських риб, зокрема райдужного пструга, білоногої креветки та тюрбо. Застосування RAS дозволяє вирощувати рибу на суходолі у закритих приміщеннях, і у яких вода рециркулює та фільтрується, тобто вона може бути використана повторно. Хоча використання RAS потребує високих початкових та експлуатаційних витрат, а також висококваліфікованого персоналу, що дещо перешкоджає поширенню технології, переваги таких систем включають виключення можливості втечі культивованих тварин у дику природу та здатність підтримувати прийнятні для тварин умови оселища, такі як стабільна температура води, стабільною, що має результатом стале зростання. Список “найліпшого вибору” Monterey Bay Aquarium Seafood Watch включає декілька видів, культивованих у рециркуляційних резервуарах, з використанням методів, які можуть мінімізувати ступінь захворюваності та зменшити вміст забруднюючих речовин у скидних водах. Charoen Pokphand Foods з Таїланду ставить за мету вже до 2023-го року виробляти усю свою білоногу креветку у RAS, розташованих у приміщеннях. До інших підприємств RAS, які плануються до будівництва або вже будуються, входять господарство з вирощування сьомги у штаті Мен вартістю у $500 млн. дол. США, яка, як очікується, вироблятиме близько 30,000 тонн риби щороку, та господарство з виробництва сьомги у Японії вартістю $152 млн. дол. США з орієнтовною виробничою потужністю у 10,000 тонн щорічно.

1999

В експериментальному рибницькому господарстві у Франції  дослідники застосували aкустичну телеметрію для вивчення плавальної поведінки риби. Вони оснастили райдужного пструга мініатюрними ультразвуковими передавачами, а також використовували гідрофони та спеціально розроблене програмне забезпечення, щоб показати, що моніторинг активності риби можливий в умовах високої щільності вирощування. Сьогодні, оскільки аквакультура має за мету годування та догляд за постійно зростаючою кількістю риби (одна норвезька сажалка може вміщувати до 200 000 особин сьомги), традиційні методи вимірювання параметрів, таких як розмір, на око або вручну, можуть зайняти багато часу і є недостатньо точними. Крім акустичної телеметрії, до методів з моніторингу риб зараз входять сонари та технології з автоматичного аналізу відеоінформації, у яких для вимірювання таких змінних як розмір особини та наявність інфікування морськими вошами використовуються підводні камери та алгоритми автоматичного аналізу відеоінформації.

2018

Ocean Farm 1 є рибницьким господарством, оперованим норвезькою компанією. Фото Imaginechina Limited/Alamy Stock Photo

Оскільки виробничі компанії усе більше схиляють до визнання потенціялу аквакультури віддалік від берегів, чилійське підприємство Ocean Arks Tech отримало патент на самохідну рибницьку ферму—фактично 170-метрове судно, яке може виробляти 3,900 тонн комерційних видів риб, таких як сьомга, тунці та лакедра. Заявлений як приклад “аквакультури без кордонів,” цей плавучий завод-рибницьке господарство буде працювати у відкритому океані, де він може шукати найбільш оптимальні умови водного середовища для виробництва риби та уникати місць цвітінні водоростей та районів з низьким вмістом кисню. Хоча цілком можливо, що ця ідея автономної океанської аквакультури буде похованою — на момент написання статті в акаунті компанії в Twitter було 22 фоловери, інші вже вирушили у відкрите море: 2017-го року норвезька компанія SalMar почала використання Ocean Farm 1, яку називають першою у світі рибницькою фермою у віддалених від берегів районах океану. Пілотні потужності—68 метрів заввишки та 110 метрів завширшки—було обладнано 20,000 сенсорів для моніторингу та відгодівлі до 1.5 млн. особин сьомги. У той же час, у Жовтому морі, 2018-го року запрацювала перша китайська глибоководна ферма. Її було розташовано на відстані 240 км від берегів, і вона є структурою у 35 метрів заввишки та може занурюватись до глибини у 50 метрів у пошуках найліпшої для культивування температури води з метою утримання на фермі до 300,000 особин живої сьомги. У звіті від 2019-го року Nature Conservancy та Encourage Capital (Towards a Blue Revolution: Catalyzing Private Investment in Sustainable Aquaculture Production Systems; 2019), написаного з метою привабити більші інвестиції в сталу аквакультуру, рибництво у віддалених від берегів районах за результатами аналізу та моделювання визначено як один з трьох методів культивування (два інші – РАС-системи на суходолі та вирощування двостулкових молюсків та водоростей) з найбільшим потенціалом фінансової віддачі та покращеної екологічної стійкості.

2020

Cermaq, норвезький рибницький гігант, планував дати старт $63.7-мільйонному проєкту iFarm з метою започаткувати моніторинг не лише цілої сажалки з сьомгою, а кожної окремої рибини. Cermaq стверджує, що датчики iFarm розпізнають окремих особин сьомги за особливостями малюнку на шкірі, що дає змогу відстежувати кількість риби, розмір риби, кількість морських вошей та можливі ознаки захворювання. Тим часом Norway Royal Salmon, Microsoft і технологічна компанія ABB запустили систему штучного інтелекту для моніторингу лосося в сажалках у районах віддалік від берегів. Компанії стверджують, що дистанційний моніторинг означатиме, що працівники будуть почуватись у більшій безпеці, оскільки вони не будуть так часто на відкритій воді, і що такі технології матимуть екологічну перевагу, оскільки потребуватиме менше візитів човном до морських сажалок з метою перевірки стану сьомги вручну, що призведе до зменшення емісії двоокису вуглецю. У статті 2018-го року у часописі Biosystems Engineering, автори-дослідники висловились у тому сенсі, що оскільки такі змінні, як кількість риби та розмір риби, впливають на ключові рішення — наприклад, скільки потрібно їжі та ліків — можливість передбачити та кількісно оцінити ці змінні стала “священним Граалем у галузі вирощування лосося”. Оскільки оперування рибницькими потужностями має за мету продукування усе більших обсягів риби з одночасним подоланням таких викликів як забезпечення адекватними та екологічно сталими кормами та конкуренцію за простір з іншими видами індустрії, автори стверджують, що майбутні методи рибництва мають стати більш розумними. Іншими словами, потрібно більше думати за межами лише рибництва у сажалках – щоб рухати галузь уперед до наступної ери.

Посилання на оригінал статті: https://hakaimagazine.com/features/a-short-history-of-aquaculture-innovation