Ostrygi w sumpie?! Nowa definicja biofiltracji z małżami

[Gość]

Ostrygi w sumpie?! Nowa definicja biofiltracji z małżami

by Taras Pleskun

Małże (ostrygi, małże, sercówki, przegrzebki itp.) wyewoluowały jako jedne z najpotężniejszych czynników biofiltracji w ekosystemach słodkowodnych, przyujściowych i morskich. Ich wartość ekologiczna na wolności została dobrze udokumentowana jako gatunki takie jak ostryga wschodnia ( Cassostrea virginica ) i omułek jadalny ( Mytilus edulis ).) są dobrze znane ze swojej zdolności do tworzenia „raf”, które wspierają różnorodne skupiska powiązanych makroglonów, bezkręgowców, ryb i ssaków morskich. Te rafy ostryg i ławice omułków sprzyjają wyższym poziomom bioróżnorodności poprzez tworzenie struktur fizycznych, filtrowanie otaczającej wody i wytwarzanie bogatych w składniki odżywcze gamet, larw i osobników młodocianych, na które można żerować. Hodowcy wodni na całym świecie od dawna zdają sobie sprawę z potencjalnej wartości mięczaków hodowlanych, nie tylko do bezpośredniego spożycia, ale także do ograniczania marnotrawstwa/wspierania wzrostu innych gatunków (krewetki, ryby, kraby, morskie ogórki, koralowce, wodorosty itp.). Ze względu na tę użyteczność rola małży w globalnej akwakulturze stale się poszerza – to nasuwa oczywiste pytanie:

Dlaczego nie użyć do filtrowania akwariów?

Większość innowacji w przemyśle akwarystycznym opiera się na usuwaniu organicznych i nieorganicznych odpadów, które naturalnie gromadzą się w wyniku trzymania ryb i innych zwierząt heterotroficznych. Niektóre z tych odpadów, takie jak amoniak, azotyny i siarczki, mogą być bardzo toksyczne dla ryb i inwertów – zabijając je wprost. Inne odpady, takie jak azotany, fosforany i węgle odpadowe, gromadzą się z biegiem czasu – chronicznie destabilizując zdrowie wrażliwych ryb i koralowców, a jednocześnie napędzając wzrost glonów szkodników i bakterii chorobotwórczych. Tak więc akwarium z minimalną ilością środków biofiltracyjnych jest zawsze w trakcie akumulacji tych odpadów i dlatego wymaga rutynowych podmian wody i chemicznych środków filtracyjnych w celu osiągnięcia podstawowego poziomu stabilności. Czynniki biofiltracyjne, takie jak małże, oferują wzmocnione środki regulacji tych poziomów odpadów pomiędzy zmianami wody, umożliwiając w ten sposób dłuższe okresy trwałej stabilności biologiczno-chemicznej. Małże żywią się, filtrując otaczającą je wodę i usuwając z niej zawieszone cząstki. Mięsień przywodziciela pozwala małżowi kontrolować przepływ wody wokół niego, a także pozwala mu na zamknięcie skorupy i całkowite zaprzestanie filtracji. Szybkość filtracji różni się w zależności od gatunku/szczepu/wielkości oraz warunków środowiskowych (zasolenie, temperatura, pH itp.). Jednak ogólnie rzecz biorąc, gatunki małży można luźno opisać jako mające niski, umiarkowany lub wysoki współczynnik filtracji. 

Nazwa	Gatunek	Szybkość filtracji
Błękitny Omułek	Mytilus edulis	wysoki
Zielony Omułek	Perna canaliculus	wysoki
Przegrzebek morski	Placopecten magellanicus	wysoki
Ostryga Wschodnia	Crassostrea virginica	umiarkowany
Ostryga Pacyficzna	Crassostrea gigas	umiarkowany
Zatoka Przegrzebka	Argopecten irradiany	niski
Płomień Przegrzebek	scaber Ctenoides	niski
Olbrzymia Małża	Tridacna gigas	niski

Określone współczynniki filtracji mogą być trudne do określenia ilościowego i porównania między taksonami. Jednak „umiarkowanie” potężny gatunek, taki jak ostryga wschodnia ( Crassostrea virginica) może z łatwością wykazywać szybkość filtracji 5-10 galonów dziennie, podczas gdy gatunki oceaniczne, takie jak omułek jadalny i przegrzebek morski, mogą filtrować znacznie powyżej 2 galonów na godzinę! Przy takich szybkościach filtracji w kontekście nawet umiarkowanie silne gatunki mogą przetwarzać całkowitą objętość przeciętnego akwarium kilka razy dziennie. Woda, która dostaje się do małży, jest poddawana ekstremalnemu stopniowi ultrafiltracji. Palpy wargowe to wyspecjalizowany narząd filtrujący, który umożliwia małżom rozróżnianie cząstek. Pomyśl o tym organie jako o elitarnej sortującej, tasującej linii montażowej – takiej, która pozwala małżom obżerać się u samej podstawy łańcucha pokarmowego. Palpy wargowe umożliwiają ostrygom i innym małżom identyfikację i rozróżnianie komórek fitoplanktonu, komórek bakterii, wolnych aminokwasów i drobnej materii organicznej (śnieg morski). Niestrawne cząstki, takie jak cysty, piasek i inne substancje nieorganiczne są identyfikowane i odrzucane przez wargowe palpy. Zamiast wypuszczać te niestrawne z powrotem do wody, małże wykształciły różne sposoby pakowania ich w „pseudokał”. Rzekome odchody są często pakowane w śluz i zatapiają się w podłożu poniżej. W akwarium byłby to nowy sposób oczyszczania zbiorników z rozpuszczonych nieorganicznych substancji stałych, ponieważ pseudoodchody można łatwo usunąć z żwirem. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że pseudoodchody gatunków takich jak Crassostrea virginica to miejsca koncentracji bakterii nitryfikacyjnych i denitryfikacyjnych.

Pomimo tego, jak użyteczne mogą być pseudoodchody… drobiny, które małże faktycznie trawią, mają wielką wartość. W naturze rafy skorupiaków są głównymi konsumentami mikroalg, zawieszonych bakterii, śniegu morskiego, detrytusu i wolnych aminokwasów. Dzięki temu są biologiczno-funkcjonalnym odpowiednikiem filtra cząstek stałych, odpieniacza białek i sterylizatora UV w jednym! Każda cząsteczka spożywana przez małż zmniejsza obciążenie tych jednostek filtrujących – zwiększając ich rzeczywistą skuteczność. Co więcej, im więcej małży spożywa, tym większa staje się jego szybkość filtracji. Połączenie konwencjonalnej filtracji z filtracją małżową ma wiele korzystnych możliwości do zaoferowania akwarystom. Po pierwsze, zwalczy/zminimalizuje występowanie „zielonej” wody, ponieważ zawieszony fitoplankton będzie miał trudności z kwitnieniem, gdy będzie podlegał ciągłej presji wypasu. Obieg wody przez filtrację małży będzie podlegał mikrobiomowi zdolnemu do przetwarzania odpadowego amoniaku, azotynów, azotanów, fosforanów, siarczków i węgla. Bakterie chorobotwórcze, takie jakVibrio corallilyticus , a także wirusy specyficzne dla koralowców muszą zainfekować koralowce minimalną ilością czynników zakaźnych, aby ujawnić chorobę. Jeśli występuje ciągłe wypasanie małży, zmniejsza to szansę, że ten próg zostanie kiedykolwiek spełniony. To samo dotyczy patogenów ryb, takich jak pasożytniczy pierwotniak morski ( Cryptocaryon irritans ) i pasożytniczy bruzdnica ( Amyloodinium ocellatum ), które infekują nowych żywicieli na etapie swobodnego pływania (teronty/dinospory). Te zakaźne komórki mogą być przechwycone przy wystarczającej filtracji przez małże, aby zmniejszyć ryzyko infekcji ryb. Jest to szczególnie cenne w przypadku tych pasożytów, na które jak dotąd nie ma skutecznego, „bezpiecznego dla rafy” lekarstwa.

Ostrygi i inne małże mają wiele uznanych zastosowań w przemyśle akwarystycznym, wykraczających poza sferę biofiltracji. Jaja ostryg, plemniki i zmacerowana tkanka są wykorzystywane do wytwarzania wysokiej jakości pokarmów dla koralowców niefotosyntezujących, meduz, sabelidów i innych wybrednych filtrów filtrujących. Na dużą skalę tkankę skorupiaków można włączyć do ogromnej gamy granulowanych i mrożonych produktów spożywczych dla ryb rafowych i bezkręgowców. Nowo wyklute larwy skorupiaków również okazały się cennym pierwszym pokarmem w akwakulturze larw ryb morskich. Wskazuje to na pełną gamę możliwości dla przemysłu akwarystycznego w celu ponownego wykorzystania nadwyżek skorupiaków wyprodukowanych w wyniku biofiltracji. W naturze ostrygi i inne gatunki małży działają jako organizmy kluczowe. Kiedy się rozwijają, tworzą rafy, które zapewniają bioaktywną strukturę i filtrację wody niezbędną do rozwoju milionów gatunków. Biofiltracja dostarczana przez małże jest głęboka, ponieważ działa na poziomie mechanicznym i bioaktywnym. Niestrawne cząstki są pakowane i usuwane z kolumny wody, co zwiększa dostępność światła dla koralowców, roślin i innych organizmów fotosyntetycznych. Zawieszone drobnoustroje, takie jak mikroalgi, bakterie i grzyby, są wypasane przez małże, pomagając w przejrzystości wody, zmniejszając koszty filtrów UV/odpieniaczy białkowych i zmniejszając ogólną zdolność tych drobnoustrojów do wykazywania uciążliwości/choroby. Nawet rozpuszczone odpady, takie jak amoniak, azotyny, azotany i fosforany, mogą być skutecznie przetwarzane przez mikrobiom bakteryjny związany z małżami. Dzięki głębokim zaletom montażu filtracyjnego opartego na małżach,

 

 

Literatura konsultowana Azevedo, RVD, Tonini, WCT, Santos, MJMD i Braga, LGT (2015). Biofiltracja, wzrost i skład ciała ostryg Crassostrea rhizophorae w ściekach z krewetek Litopenaeus vannamei1. Revista ciência agronômica , 46(1), 193-203. Basford, AJ, Mos, B., Mishina, T. i Dworjanyn, SA (2019). Larwy ostryg jako potencjalny pierwszy pokarm dla larw ozdobnych małych pyszczków . Interakcje ze środowiskiem akwakultury, 11, 657-669. Braley, RD (2011). Hodowane w akwakulturze małże olbrzymie, Tridacna gigas i Hippopus hippopus, stosowane jako główny biofiltr w systemie recyrkulacji akwarium morskiego. Biuletyn Informacyjny Trochus SPC, 8,24-27. Buzin F., Dupuy B., Lefebvre S., Barillé L. i Haure J. (2015). Przechowywanie ostryg pacyficznych Crassostrea gigas w zbiorniku recyrkulacyjnym: wydalanie amoniaku i potencjalne wskaźniki nitryfikacji. Inżynieria akwakultury, 64 , 8-14. Caffrey, JM, Hollibaugh, JT i Mortazavi, B. (2016). Żywe ostrygi i ich muszle jako miejsca nitryfikacji i denitryfikacji. Biuletyn o zanieczyszczeniu morza, 112(1-2), 86-90. Chang, GOJL, Inn, LV, Hwai, ATS, & Yasin, Z. (2016). Wpływ zasolenia na współczynnik filtracji młodych ostryg tropikalnych Crassostrea iredalei. Badania nauk przyrodniczych w tropikach, 27(supp1),45. Cohen, FP, Cabral, AE, Lillebø, AI i Calado, R. (2021). Odciążenie raf koralowych: sztuczne skały ostryg mogą zastąpić skały rafowe używane do filtracji biologicznej w akwariach morskich. Journal of Cleaner Production, 325 , 129326. Dukeman, AK, Blake, NJ i Arnold, WS (2005). Cykl reprodukcyjny przegrzebka płomiennego, Ctenoides scaber (ur. 1778), z dolnego Florida Keys i jego związek z warunkami środowiskowymi. Journal of Shellfish Research, 24(2) , 341-351. Fonseca, T., David, FS, Ribeiro, FA, Wainberg, AA i Valenti, WC (2017). Możliwość techniczno-ekonomiczna integracji hodowli konika morskiego na farmach krewetek/ostryg. Badania akwakultury, 48(2),655-664. Forsman, ZH, Kimokeo, BK, Bird, CE, Hunter, CL i Toonen, RJ (2012). Hodowla koralowców: wpływ światła, ruchu wody i sztucznych pokarmów. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 92(4) , 721-729. Han, Z., Li, C., Fan, R., Lin, X., Liu, D., Wang, S., … i Ye, Z. (2017). Usuwanie azotu amonowego przy użyciu muszli ostrygowej jako środka uwalniającego alkaliczność w biologicznym systemie nitryfikacji. Transakcje ASABE, 60(5) , 1721-1728. Hoellein, TJ i Zarnoch, CB (2014). Wpływ ostryg wschodnich (Crassostrea virginica) na dynamikę węgla i azotu osadów w estuarium miejskim. Zastosowania ekologiczne, 24(2), 271-286. Iwanow, V., Stabnikova, O., Sihanonth, P. i Menasveta, P. (2006). Agregacja bakterii utleniających amoniak w biofilmie mikrobiologicznym na powierzchni muszli ostryg. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 22(8) , 807-812. Jones, AB, Preston, NP i Dennison, WC (2002). Wydajność i stan ostryg i makroglonów stosowanych jako biologiczne filtry ścieków krewetkowych. Badania akwakultury, 33(1), 1-19. Kellogg, ML, Cornwell, JC, Owens, MS i Paynter, KT (2013). Denitryfikacja i asymilacja składników odżywczych na odrestaurowanej rafie ostryg. Seria postępu ekologii morskiej, 480, 1-19. Kuhn, DD, Angier, MW, Barbour, SL, Smith, SA i Flick Jr, GJ (2013). Możliwość hodowli ostryg wschodnich (Crassostrea virginica) w systemach akwakultury z zerową wymianą wody z recyrkulacją przy użyciu syntetycznej wody morskiej i żywych pasz. Inżynieria akwakultury, 54 , 45-48. Lu, M., Ouyang, T., Ye, Z. i Liu, Y. (2010, czerwiec). Surowe muszle ostryg jako nośnik biofilmu nitryfikacyjnego w biofiltrze napowietrzanym. W 2010 IV Międzynarodowa Konferencja Bioinformatyki i Inżynierii Biomedycznej (s. 1-4). IEEE. Lunstrum, A., McGlathery, K. i Smyth, A. (2018). Akwakultura ostryg (Crassostrea virginica) przesuwa procesy azotu w osadach w kierunku mineralizacji, a nie denitryfikacji. Ujścia i wybrzeża, 41(4), 1130-1146. Martins, MC, Santos, EB i Marques, CR (2017). Pierwsze badanie dotyczące usuwania fosforu z muszli ostryg w słonej wodzie — wskaźnik zastępczy bioremediacji ścieków z akwakultury morskiej. Nauka o całkowitym środowisku, 574 , 605-615. Ogunlela, AO i Ogunlana, AS (2011). Zastosowanie kamieni lawowych i muszli ostryg jako substratów do biofiltrów w recyrkulacyjnym systemie akwakultury. Journal of Applied Sciences Research, (luty),88-90. Profita E. (2014). Wykorzystanie ścieków z hodowli krewetek morskich do hodowli mikroalg w celu wsparcia wzrostu ostryg w symulowanym zamkniętym systemie akwakultury z recyrkulacją mikrokosmosu. Ray, NE, Henning, MC i Fulweiler, RW (2019). Obieg azotu i fosforu w układzie pokarmowym i biofilmie muszli ostrygi wschodniej Crassostrea virginica. Seria Marine Ecology Progress, 621 , 95-105. Shpigel, M. i Blaylock, RA (1991). Ostryga pacyficzna Crassostrea gigas jako filtr biologiczny w stawie akwakultury ryb morskich. Akwakultura, 92 , 187-197. Smyth, AR, Piehler, MF i Grabowski, JH (2015). Kontekst siedliska wpływa na usuwanie azotu przez odtworzone rafy ostryg. Dziennik Ekologii Stosowanej, 52(3), 716-725. Tolley, SG i Volety, AK (2005). Rola ostryg w siedliskowym użytkowaniu raf ostryg przez osiadłe ryby i skorupiaki z dziesięcionogów. Journal of Shellfish Research, 24(4) , 1007-1012. Westbrook, P., Heffner, L. i La Peyre, MK (2019). Pomiar udziału bioasymilacji węgla i azotu, pogrzebania i denitryfikacji raf ostryg w estuariach wybrzeża Zatoki Perskiej. Biologia morska, 166(1) , 1-14 Wijgerde, T. (2015). Eksperymentalna akwakultura koralowców Dendronephthya. Przysł. Akwarysta, 16. Yen, HY i Chou, JH (2016). Oczyszczanie wody bio-medium z muszli ostryg w recyrkulacyjnym systemie akwaponicznym. Inżynieria ekologiczna, 95 , 229-236

Edytowane 19 Październik 2022 przez Gość