เพอริไฟตอน อาหารธรรมชาติสำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

โดย ดร.อริศรา โสภาวงค์ และ อมรรัตน์ รังสิวิวัฒน์

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการขับเคลื่อนการเติบโตทางเศรษฐกิจและสนับสนุนการดำรงชีวิตของประชากรทั่วโลก (FAO 2020) เมื่อการบริโภคของมนุษย์เพิ่มขึ้นตามจำนวนประชากรที่ขยายตัว ส่งผลให้การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเกิดพัฒนาการด้านการผลิตและการขยายตัวที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้นจากค่าใช้จ่ายด้านอาหาร หรือกระทั่งคุณภาพและราคาของวัตถุดิบสำหรับผลิตอาหารไม่คงที่ ได้สร้างความท้าทายให้กับเกษตรกรที่ต้องการลดต้นทุนและเพิ่มพูนกำไรจากฟาร์มเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การสร้างเพอริไฟตอน (Periphyton) ในระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำจึงเป็นทางเลือกที่ดี เนื่องจากสามารถลดต้นทุนค่าอาหาร ช่วยสร้างที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติสำหรับจุลินทรีย์ เป็นแหล่งอนุบาลและที่หลบภัยให้กับสัตว์น้ำ นอกจากนี้ เพอริไฟตอนยังมีบทบาทสำคัญในการกำจัดสารอาหารส่วนเกินในระบบ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำให้เหมาะสมต่อการเพาะเลี้ยง และยังสามารถนำไปใช้ในการบำบัดบ่อเลี้ยงในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำได้ ด้วยความสามารถเหล่านี้ เพอริไฟตอนจึงเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพในการสนับสนุนการผลิตอย่างยั่งยืนในอุตสาหกรรมเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

เพอริไฟตอน

คำว่า เพอริไฟตอน ถูกใช้เรียกตั้งแต่ปี ค.ศ. 1928 โดยคำว่า peri หมายถึงรอบๆ และ phyton หมายถึง พืช ปัจจุบัน คำนี้มักใช้แทนกันได้กับคำว่าไบโอฟิล์ม (Biofilm) หรือ aufwuchs เพื่ออธิบายกลุ่มสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เกาะติดบนวัสดุใต้น้ำ รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่ไม่เกาะติดและซากอินทรีย์ (Azim 2005) เพอริไฟตอนเป็นระบบนิเวศจุลภาคที่มีความซับซ้อน ประกอบด้วยเมทริกซ์ของมิวโคโพลีแซ็กคาไรด์ ซึ่งเป็นโครงสร้างโมเลกุลน้ำตาลสายยาว เมทริกซ์นี้เป็นที่อยู่อาศัยของชุมชนจุลินทรีย์หลากหลายชนิด ประกอบด้วยออโทโทรฟิก (autotrophic) (สิ่งมีชีวิตที่สามารถผลิตอาหารเองได้ เช่น พืชและสาหร่าย) และเฮเทอโรโทรฟิก (heterotrophic) (สิ่งมีชีวิตที่ต้องบริโภคอาหารจากผู้ผลิตหรือจากสิ่งที่ผลิตไว้แล้ว เช่น สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง) (Carvalho 2018) ในบริบทนี้ เพอริไฟตอนไม่ได้ประกอบด้วยเพียงกลุ่มสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแบคทีเรีย เชื้อรา โปรโตซัว แมลงน้ำขนาดเล็ก ซากอินทรีย์ และสัตว์น้ำไม่มีกระดูกสันหลังชนิดต่าง ๆ (Azim 2005; Sanli 2015)

อย่างไรก็ตาม หากกล่าวถึงเรื่องการบำบัดคุณภาพน้ำ คำว่า “ไบโอฟิล์ม” มักใช้ในระบบบำบัดคุณภาพน้ำดังกล่าว ซึ่งจะหมายถึงแบคทีเรียและโปรโตซัวที่ช่วยเร่งกระบวนการย่อยสลายและปรับปรุงคุณภาพน้ำ จากคำจำกัดความเหล่านี้ เพอริไฟตอนจึงถือเป็นส่วนสำคัญของห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศน้ำ ดังนั้น เพอริไฟตอนจึงมีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศทางน้ำ โดยช่วยในการผลิตอาหารขั้นพื้นฐาน สร้างสายใยอาหาร เพิ่มอินทรียวัตถุและส่งเสริมการหมุนเวียนสารอาหาร (Battin 2003; Cantonati 2014)

ดังที่กล่าวมาแล้วในข้างต้น เพอริไฟตอนมักอาศัยอยู่โดยการยึดติดกับพื้นผิวหรือวัสดุในชั้นน้ำ วัสดุยึดเกาะเหล่านี้จึงทำหน้าที่เป็นเป็นที่อยู่อาศัยและที่หลบภัยสำหรับสิ่งมีชีวิตหลายชนิด อาทิจุลินทรีย์ ปลา แพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนสัตว์ และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ซึ่งสามารถใช้พื้นที่เหล่านี้เป็นแหล่งวางไข่และที่หลบภัย (Fontanarrosa 2019; Sopawong 2023) นอกจากนี้ วัสดุยึดเกาะสำหรับเพอริไฟตอนยังสามารถทำหน้าที่เป็นสารเสริมอาหารสำหรับสัตว์น้ำ รวมไปถึงช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำและเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดสารอาหารอีกทั้งยังเพิ่มผลผลิต ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ (Wang 2014)

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของเพอริไฟตอน

ความหลากหลายและองค์ประกอบของเพอริไฟตอนถูกกำหนดโดยปัจจัยหลายประการ เช่น ระยะเวลาที่จมอยู่ใต้น้ำ กระแสน้ำ ชนิดของพื้นผิว เคมีของน้ำ ปริมาณการใช้อาหารจากเพอริไฟตอนของสัตว์น้ำ ชนิดและปริมาณสารอาหาร อุณหภูมิและแสง (Lamprecht 2022; Nolan 2023) องค์ประกอบเหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยที่ส่งผลกระทบโดยแบ่งออกเป็นปัจจัยที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิต (abiotic) และปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต (biotic) ที่มีลักษณะการทำงานร่วมกัน ทั้งแบบส่งเสริมกันหรือขัดแย้งกัน จากงานวิจัยพบว่าสารอาหารและแสงเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดโครงสร้างของชุมชนเพอริไฟตอน โดยการเพิ่มปริมาณสารอาหารจะทำให้โครงสร้างชุมชนเปลี่ยนแปลงกลุ่มชนิดเด่นจากไดอะตอมเป็นสาหร่ายสีเขียว (Calvo 2022) การเข้าใจถึงปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของปัจจัยเหล่านี้จึงเป็นสิ่งสำคัญในการคาดการณ์และจัดการหน้าที่เชิงนิเวศของเพอริไฟตอน การวิจัยเชิงลึกเพิ่มขึ้น จะสามารถอธิบายความสัมพันธ์ละเอียดอ่อนที่ส่งผลต่อพลวัตของเพอริไฟตอนและวัฏจักรการหมุนเวียนของสารอาหารได้ดีขึ้น

ปัจจัยทางชีวภาพ เช่น แสง ความเป็นกรดเป็นด่าง อุณหภูมิและสารอาหารมีบทบาทสําคัญในการเกิดโครงสร้างของชุมชนเพอริไฟตอนบนวัสดุยึดเกาะ (Bisht 2023) ความเหมาะสมของแสงส่งผลต่ออุณหภูมิและมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตภายในชุมชนเพอริไฟตอน โดยสาหร่ายมักเป็นองค์ประกอบหลักของชุมชนเหล่านี้ (Huang 2023) การจัดการคุณภาพน้ำในบ่อที่ไม่ดี อาจทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชันหรือการเจริญเติบโตของสาหร่ายที่มากผิดปกติ โดยเฉพาะการเจริญเติบโตอย่างหนาแน่นของสาหร่ายสีเขียวแบบเส้นยาวซึ่งจะลดการแทรกซึมของแสง ส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของชุมชนเพอริไฟตอน (Wu 2011) การทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิต เช่น ระดับแสงและสารอาหาร จึงเป็นสิ่งสำคัญในการจัดการและรักษาเสถียรภาพของชุมชนเพอริไฟตอน

อุณหภูมิมีบทบาทสําคัญในกระบวนการเผาผลาญต่างๆ ในสิ่งมีชีวิต รวมถึงกิจกรรมของเอนไซม์ การหายใจ และการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งอาจส่งผลต่อชุมชนเพอริไฟตอน (Sun 2022; Liu 2023) อุณหภูมิสูงสามารถทําให้เกิดความเครียดจากความร้อนในสาหร่ายหน้าดิน ซึ่งนําไปสู่การเสื่อมสภาพของชุมชนเพอริไฟตอน (Marasco 2023) นอกจากนี้ ความพร้อมของสารอาหาร โดยเฉพาะไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในคอลัมน์น้ำเป็นสิ่งสําคัญในการเพิ่มชีวมวลและความหลากหลายของ เพอริไฟตอนบนพื้นผิวที่จมอยู่ใต้น้ำ (Zhang 2023) การทําความเข้าใจความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างอุณหภูมิ ระดับสารอาหาร และกิจกรรมการเผาผลาญเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการคาดการณ์และจัดการพลวัตของการก่อตัวของเพอริไฟตอนในระบบนิเวศทางน้ำได้เป็นอย่างดี

การไหลของน้ำอาจส่งผลกระทบต่อการสร้างเพอริไฟตอน ความเร็วการไหลสูง เช่น น้ำท่วมหรือการเติมอากาศที่แรงสามารถส่งผลต่อความหนาของชั้นขอบเขตของไบโอฟิล์ม (Han 2018) นอกจากนี้ตะกอนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มความขุ่นในคอลัมน์น้ำซึ่งจะช่วยลดการสังเคราะห์แสงสําหรับผู้ผลิตหลัก

พฤติกรรมการกินพืชของสัตว์น้ำ ( grazing herbivore) เป็นปัจจัยทางชีวภาพทั่วไป มีผลต่อโครงสร้างเพอริไฟตอน งานวิจัยพบว่า พฤติกรรมการแทะเล็มหรือตอดกินอาหารบริเวณพื้นผิววัสดุยึดเกาะที่ต่างกันสามารถเปลี่ยนแปลงชนิดของจุลินทรีย์ที่อาศัยบริเวณรากพืช (rhizosphere) โดยช่วยเพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ เช่น เชื้อราไมคอร์ไรซาและไรโซแบคทีเรีย ซึ่งจุลินทรีย์เหล่านี้มีความสัมพันธ์กับสารอาหารในรากพืช เช่น กรดอะมิโนและกรดอินทรีย์ (Yuan 2023)

การเลือกใช้วัสดุยึดเกาะที่สามารถยับยั้งเชื้อก่อโรคอาจเป็นวิธีทางเลือกในการควบคุมชนิดของจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย จากการศึกษาของ Cai (2017) และ Trentin (2013) พบว่าการใช้ไม้ไผ่เป็นวัสดุสำหรับยึดเกาะสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย Flavobacterium columnare และ Pseudomonas aeruginosa เนื่องจากแทนนินในไม้ไผ่สามารถยับยั้งการก่อตัวของจุลินทรีย์เหล่านี้ได้ ดังนั้น เกษตรกรบางรายจึงใช้ไม้ไผ่ในบ่อปลาเพื่อลดการระบาดของโรค

เพอริไฟตอนจึงเป็นทางอีกหนึ่งทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพสำหรับเกษตรกรที่ต้องการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำอย่างยั่งยืน

การประยุกต์ใช้เพอริไฟตอนในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

เพอริไฟตอนมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เนื่องจากสามารถเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมหลากหลายประเภท ด้วยเทคโนโลยีที่มีต้นทุนต่ำและการดูแลรักษาที่ง่าย ช่วยเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของอาหารและทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตขั้นต้นของสายใยอาหารในระบบนิเวศทางน้ำ อีกทั้งยังมีส่วนในการปรับปรุงคุณภาพน้ำ (Kumar 2017) ช่วยสร้างที่อยู่อาศัยให้กับจุลินทรีย์และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง (Fontanarrosa 2019) และยังช่วยเพิ่มผลผลิตของสัตว์น้ำ (Kumar 2017; Jha 2018)

เทคโนโลยีชีวภาพในการบำบัดน้ำที่ปนเปื้อน ด้วยระบบกรองโดยเพอริไฟตอน ยังได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพ (Shabbir 2017) นอกจากความสามารถในการปรับปรุงคุณภาพน้ำ เพอริไฟตอนยังสามารถช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของปลาและกุ้งได้เป็นอย่างดี (Keshavanath 2017; Kumar 2017) อีกทั้งยังถือได้ว่าชุมชนเพอริไฟตอนเป็นอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการตามธรรมชาติ โดยประกอบด้วยโปรตีน 23-30% ไขมัน 2-9% คาร์โบไฮเดรตที่ย่อยได้ง่าย (Nitrogen free extract : NFE) 25-28% และเถ้า 16-42% (Dam 2002; Thompson 2002) นอกจากนี้ กรดไขมัน เช่น กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (PUFA) ยังพบได้ในแพลงก์ตอนพืชและแพลงก์ตอนสัตว์ที่อยู่ในชุมชนเพอริไฟตอน (Parrish 2009) ดังนั้น เพอริไฟตอนจึงสามารถนำมาใช้เป็นอาหารเสริมในระบบการเพาะเลี้ยงปลาและกุ้งได้

ตัวอย่างวิธีช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของเพอริไฟตอน

Garcia (2016) ศึกษาการเลี้ยงปลานิล ในกระชัง โดยใช้เพอริไฟตอนที่ยึดเกาะบนไม้ไผ่ บริเวณอ่างเก็บน้ำในประเทศบราซิล โดยใช้กระชังขนาด 6 ลูกบาศก์เมตร เพื่อเปรียบเทียบการเจริญเติบโตและการใช้อาหารของปลานิลในกระชังที่มีและไม่มีไม้ไผ่สำหรับการเจริญเติบโตของเพอริไฟตอน ทั้งนี้ได้มีการปรับเปลี่ยนความหนาแน่นของการเลี้ยงและรูปแบบการให้อาหาร พบว่า การใช้ไม้ไผ่เป็นพื้นผิวยึดเกาะช่วยลดปริมาณการใช้อาหารลงได้ถึง 32% ลดระยะเวลาการเจริญเติบโตลง 20% และปรับปรุงระดับออกซิเจนละลายน้ำให้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม การใช้ไม้ไผ่ลดปริมาตรภายในกระชังและเพิ่มความเสี่ยงต่อการติดเชื้อปรสิตมากขึ้น การศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่า แม้ว่าการเลี้ยงปลานิลในกรงที่มีเพอริไฟตอนจะช่วยส่งเสริมการเติบโตและลดต้นทุนได้ แต่ยังคงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงระบบให้เหมาะสมและประเมินความเป็นไปได้ในสภาพแวดล้อมการเพาะเลี้ยงที่หลากหลาย

Muthoka (2021) ศึกษาผลของเทคโนโลยีเพอริไฟตอนต่อการเจริญเติบโตและพฤติกรรมการสืบพันธุ์ของปลานิลที่ศูนย์เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ Sangoro ของสถาบันวิจัยทางทะเลและการประมงเคนยา (KMFRI) ในบ่อดิน โดยบ่อได้ผ่านการปรับสภาพด้วยปูนขาว ใส่ปุ๋ยด้วยมูลไก่ และติดตั้งเสาไม้ยูคาลิปตัสเป็นพื้นผิวสำหรับเพอริไฟตอน ผลการวิจัยพบว่า บ่อที่เสริมเพอริไฟตอนมีอัตราการรอดสูงขึ้น การเจริญเติบโตดีขึ้นและมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนอาหารดีกว่าบ่อควบคุม นอกจากนี้ เทคโนโลยีเพอริไฟตอนยังช่วยชะลอพฤติกรรมการสืบพันธุ์และเพิ่มอัตราการวางไข่ การศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าแนวทางดังกล่าวสามารถส่งเสริมการเติบโตของปลานิล ลดการสืบพันธุ์เกินควรและลดความจำเป็นในการใช้ฮอร์โมนสังเคราะห์ ซึ่งเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนสำหรับการเพาะเลี้ยงปลานิล แนะนำให้มีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อสำรวจการใช้เทคโนโลยีเพอริไฟตอนทดแทนฮอร์โมนสังเคราะห์ในโรงฟักปลานิล

Santhiya (2024) ศึกษาผลของวัสดุธรรมชาติต่าง ๆ เช่น เปลือกมะพร้าว กาบมะพร้าว และเสาไม้ไผ่ผ่าซีกต่อการผลิตเพอริไฟตอนในบ่อดินที่ใช้น้ำทะเล โดยวัสดุเหล่านี้ถูกจุ่มลงในน้ำตามความลึกที่แตกต่างกัน (0-40 ซม., 40-80 ซม., และ 80-120 ซม.) เป็นเวลา 45 วัน และเก็บตัวอย่างเพอริไฟตอนเป็นระยะ ผลการวิจัยพบว่า กาบมะพร้าวให้ผลดีที่สุดในด้านชีวมวลและปริมาณคลอโรฟิลล์เอ โดยเฉพาะที่ระดับตื้นที่สุด นอกจากนี้ วัสดุธรรมชาติยังช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำ ลดระดับไนเตรต เพิ่มปริมาณออกซิเจนละลายน้ำและเป็นแหล่งอาหารธรรมชาติสำหรับสัตว์น้ำ ส่งผลให้สัตว์น้ำมีการเจริญเติบโตและอัตราการรอดสูงขึ้น พร้อมทั้งลดต้นทุนการผลิต

ข้อจำกัด

ข้อจำกัดบางประการที่ควรพิจารณา ได้แก่ ความทนทานของวัสดุธรรมชาติ ซึ่งอาจต้องมีการเปลี่ยนและบำรุงรักษาเป็นระยะ การติดตั้งและการจัดการวัสดุเหล่านี้อาจต้องใช้แรงงานมากและทักษะเพิ่มเติม ซึ่งอาจเป็นความท้าทายสำหรับฟาร์มที่มีทรัพยากรจำกัด นอกจากนี้ ควรคำนึงถึงผลกระทบทางนิเวศวิทยาระยะยาว เช่น การสะสมของวัสดุเสื่อมสภาพหรือสารเคมีที่ใช้ในการเตรียมบ่อ

บทสรุป

การใช้เพอริไฟตอนในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นวิธีการที่มีศักยภาพในการสนับสนุนการเจริญเติบโตของสัตว์น้ำและการปรับปรุงคุณภาพน้ำ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบยั่งยืน เพอริไฟตอนสามารถทำหน้าที่เป็นอาหารธรรมชาติสำหรับสัตว์น้ำ ช่วยลดการพึ่งพาอาหารสำเร็จรูป และเพิ่มความสามารถในการบำบัดน้ำในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ โดยการเลือกใช้วัสดุธรรมชาติเป็นพื้นผิวสำหรับการยึดเกาะเพอริไฟตอนสามารถส่งเสริมการเติบโตและสร้างแหล่งที่อยู่อาศัยให้กับจุลินทรีย์และสัตว์น้ำ อีกทั้งยังสามารถยับยั้งการเกิดแบคทีเรียบางชนิดในบริเวณที่ทำการเลี้ยงสัตว์น้ำได้ การการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ยังสามารถช่วยให้ฟาร์มขนาดเล็กปรับใช้แนวทางที่ยั่งยืนได้อย่างมีประสิทธิภาพ