Bởi Dr. Arissara Sopawong và Amornrat Rangsiwiwat
Nuôi trồng thủy sản đã trở thành động lực quan trọng thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và hỗ trợ sinh kế toàn cầu (FAO 2020). Khi nhu cầu tiêu thụ thực phẩm của con người tiếp tục tăng cùng với dân số ngày càng gia tăng, sản lượng nuôi trồng thủy sản dự kiến sẽ tăng đáng kể. Tuy nhiên, vấn đề chi phí sản xuất ngày càng tăng đặt ra nhiều thách thức cho người nuôi nhằm duy trì lợi nhuận. Sử dụng tảo bám trong nuôi trồng thủy sản mang lại một giải pháp đầy hứa hẹn bằng cách giảm chi phí thức ăn, cung cấp môi trường sống tự nhiên cho vi sinh vật, đóng vai trò là nơi ương nuôi và trú ẩn cho động vật thủy sản. Ngoài ra, nó còn hoạt động như một cơ chế loại bỏ chất dinh dưỡng dư thừa, hỗ trợ quản lý chất lượng nước và có thể được sử dụng để cải tạo ao trong hệ thống nuôi trồng thủy sản.
Về Tảo bám (Periphyton)
Tảo bám (Periphyton) lần đầu tiên được định nghĩa vào năm 1928 (từ peri = xung quanh; và phyton = thực vật). Ngày nay, thuật ngữ tảo bám thường được sử dụng qua lại cho “màng sinh học ” hoặc “công đồng sinh vật – aufwuchs” để mô tả các sinh vật bám vào giá thể, bao gồm cả sinh vật trôi tự do và mùn bã hữu cơ (Azim 2005). Về mặt khoa học, tảo bám là một hệ sinh thái vi mô bao gồm một ma trận mucopolysaccharide phức tạp (chuỗi dài các phân tử đường) gắn kết bởi một cộng đồng vi sinh vật tự dưỡng (sinh vật tự sản xuất thức ăn, ví dụ như thực vật và tảo) và vi sinh vật dị dưỡng (sinh vật tiêu thụ sinh vật sản xuất thức ăn hoặc thức ăn được sản xuất, ví dụ như động vật không xương sống) (Carvalho 2018). Những cộng đồng này có sự đa dạng sinh học cao của các sinh vật, gồm thực vật phù du, tảo cát, vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, động vật phù du và động vật không xương sống nhỏ (Azim 2005; Sanli 2015).
Trong xử lý nước thải, màng sinh học thường đề cập đến vi khuẩn và động vật nguyên sinh hỗ trợ quá trình khoáng hóa và cải thiện chất lượng nước. Vì vậy, định nghĩa về tảo bám có thể được xác định là một phần quan trọng của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái thủy sinh. Cộng đồng tảo bám đóng vai trò quan trọng trong lưới thức ăn, vật chất hữu cơ và vòng đời vật chất chất dinh dưỡng (Battin 2003; Cantonati 2014).
Như đã đề cập ở trên, tảo bám thường sống bằng cách bám vào bề mặt hoặc giá thể trong cột nước. Những giá thể này cung cấp môi trường sống và nơi trú ẩn cho các sinh vật sống khác nhau, bao gồm vi sinh vật, cá, thực vật phù du, động vật phù du và các động vật không xương sống khác, có thể sử dụng những khu vực này để sinh sản và trú ẩn (Fontanarrosa 2019; Sopawong 2023). Ngoài ra, giá thể có thể đóng vai trò như chất bổ sung thức ăn cho động vật nuôi, cải thiện chất lượng nước, tăng cường loại bỏ chất dinh dưỡng và tăng sản lượng động vật thủy sản trong hệ thống (Wang 2014).
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Sự Hình Thành Tảo Bám
Đa dạng và thành phần của tảo bám chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như thời gian ngập nước, dòng chảy nước, loại giá thể, hóa học nước, áp lực chăn thả, nguồn dinh dưỡng sẵn có, nhiệt độ và ánh sáng (Lamprecht 2022; Nolan 2023). Những thành phần này có thể bị ảnh hưởng bởi cả các yếu tố vô sinh và hữu sinh, có thể tương tác hiệp đồng hoặc đối kháng. Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng cung cấp chất dinh dưỡng và ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong việc định hình cộng đồng tảo bám, với sự bón phân làm thay đổi thành phần cộng đồng từ sự thống trị của tảo cát sang sự thống trị của tảo lục (Calvo 2022). Việc hiểu sự tương tác phức tạp của các yếu tố này là rất cần thiết để dự đoán và quản lý các chức năng sinh thái của tảo bám trong hệ sinh thái thủy sinh, và nhấn mạnh sự cần thiết của nghiên cứu toàn diện để làm sáng tỏ mối quan hệ phức tạp chi phối động lực học của tảo bám và chu trình dinh dưỡng.
Các yếu tố vô sinh như ánh sáng, pH, nhiệt độ và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng trong ảnh hưởng đến sự hình thành và cấu trúc của cộng đồng tảo bám trên giá thể (Bisht 2023). Khả năng cung cấp ánh sáng ảnh hưởng đến nhiệt độ và tác động đến sự phát triển của sinh vật trong tảo bám, với tảo thường là thành phần chủ yếu của những cộng đồng này (Huang 2023). Quản lý nước ao kém dẫn đến hiện tượng phú dưỡng có thể dẫn đến sự phát triển của tảo lục sợi dày đặc, làm giảm độ xuyên sáng cho sự hình thành tảo bám trên giá thể chìm và rễ cây, cuối cùng ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cộng đồng tảo bám (Wu 2011). Việc hiểu sự tương tác giữa các yếu tố vô sinh như ánh sáng và mức độ chất dinh dưỡng là rất cần thiết để quản lý và bảo tồn sự ổn định của cộng đồng tảo bám trong môi trường thủy sinh.
Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong các quá trình trao đổi chất khác nhau ở sinh vật sống, bao gồm hoạt động của men (enzyme), hô hấp và quang hợp, từ đó có thể tác động đến sự hình thành tảo bám (Sun 2022; Liu 2023). Nhiệt độ cao có thể gây ra căng thẳng nhiệt cho tảo đáy, dẫn đến suy thoái của cộng đồng tảo bám (Marasco 2023). Ngoài ra, khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, đặc biệt là ni-tơ và phốt-pho, trong cột nước là rất cần thiết để tăng cường sinh khối và đa dạng sinh học của tảo bám trên giá thể chìm, từ đó ảnh hưởng đến cộng đồng tảo bám (Zhang 2023). Việc hiểu mối quan hệ phức tạp giữa nhiệt độ, mức độ chất dinh dưỡng và hoạt động trao đổi chất là rất cần thiết để dự đoán và quản lý động lực học của sự hình thành tảo bám trong hệ sinh thái thủy sinh.
Dòng chảy của nước có thể ảnh hưởng đến cộng đồng tảo bám. Tốc độ dòng chảy cao như lũ lụt hoặc sục khí mạnh có thể ảnh hưởng đến độ dày của lớp tảo bám (Han 2018). Sự lắng đọng có thể làm tăng độ đục trong cột nước, làm giảm quang hợp cho sinh vật sản xuất sơ cấp.
Sự tiêu thụ thức ăn (Grazing), một yếu tố hữu sinh phổ biến, ảnh hưởng đáng kể đến cộng đồng thực vật và tảo bám. Nghiên cứu chỉ ra rằng áp lực sử dụng khác nhau có thể thay đổi thành phần của cộng đồng vi sinh vật trong việc duy trì cân bằng hệ sinh thái (rhizosphere), làm giàu các vi sinh vật có lợi như nấm cộng sinh rễ và tạo cân bằng hệ sinh thái (rhizosphere), vốn tự chúng có tương quan thuận với các chất chuyển hóa của rễ như axit-amin và axit hữu cơ (Yuan 2023).
Hơn nữa, việc lựa chọn giá thể để ức chế mầm bệnh có thể là một cách thay thế để kiểm soát các loài gây hại. Cai (2017) và Trentin (2013) nhận thấy rằng việc sử dụng tre làm giá thể có thể ức chế sự hình thành của vi khuẩn Flavobacterium columnare và Pseudomonas aeruginosa do tannin trong tre có thể ức chế sự hình thành tảo bám của các loài vi khuẩn này. Vì vậy, một số người nuôi cá sử dụng tre trong ao của họ để giảm bùng phát bệnh.
Vì vậy, tảo bám là một phương pháp thân thiện với môi trường và là giải pháp thay thế hiệu quả cho người nuôi muốn thực hành nuôi trồng thủy sản bền vững.
Ứng Dụng của Tảo Bám trong Nuôi trồng Thủy sản
Tảo bám đóng vai trò quan trọng trong nuôi trồng thủy sản do khả năng hình thành trong các môi trường khác nhau bằng cách sử dụng công nghệ chi phí thấp và bảo trì đơn giản. Tảm bám góp phần vào sự sẵn có của thức ăn và tạo nền tảng cho chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái thủy sinh qua việc cải thiện chất lượng nước (Kumar 2017), cách cung cấp môi trường sống cho vi sinh vật và động vật không xương sống (Fontanarrosa 2019), và tăng sản lượng động vật thủy sản (Kumar 2017; Jha 2018).
Ngoài ra, khả năng lọc của tảo bám được xem là một công nghệ sinh học hiệu quả trong việc xử lý nước bị ô nhiễm (Shabbir 2017). Tảo bám có thể là một phương pháp thay thế để cải thiện chất lượng nước và tăng năng suất các loài thủy sản nuôi. Tảo bám đã được chứng minh có sự hỗ trợ sự tốt hơn cho cá và tôm (Keshavanath 2017; Kumar 2017) và được xem là một nguồn thức ăn dinh dưỡng tự nhiên, chứa 23-30% chất đạm, 2-9% chất béo, 25-28% chất bột đường, và 16-42% tro (Dam 2002; Thompson 2002). Bên cạnh, còn có các axit béo như axit béo không no bão hòa đa (PUFA) có trong các thức tự nhiên như tảo và động vật nổi có trong các cộng đồng sinh vật bám (Parrish 2009). Vì vậy, cộng đồng các sinh vật bám có thể được sử dụng như một chất bổ sung dinh dưỡng trong nuôi cá và tôm.
Các Ví Dụ Về Cách Hỗ Trợ Phát Triển Sinh Vật Bám
Garcia (2016) đã nghiên cứu phương pháp nuôi cá rô phi vằn trong lồng dựa vào tảo bám trong một hồ chứa ở Brazil, sử dụng lồng 6 m3 có và không có vật bám bằng tre, nuôi với mật độ và chế độ cho ăn khác nhau. Kết quả cho thấy, khi có giá thể bằng tre giảm 32% lượng thức ăn sử dụng, rút ngắn thời gian nuôi 20%, và cải thiện được hàm lượng oxy hòa tan. Tuy nhiên, sử dụng giá thể bằng tre làm giảm thể tích lồng, hạn chế khả năng phát triển của cá lớn, và tăng tỷ lệ nhiễm ký sinh trùng. Nghiên cứu cho rằng, mặc dù phương pháp nuôi cá trong lồng dựa vào tảo bám có tiềm năng giúp tăng trưởng của cá và giảm chi phí, nhưng cần có thêm nghiên cứu để tối ưu hóa hệ thống và đánh giá khả năng ứng dụng của nó trong các môi trường nuôi trồng thủy sản khác nhau.
Muthoka (2021) đã nghiên ảnh hưởng của công nghệ tảo bám đối với sự tăng trưởng và tập tính sinh sản của cá rô phi vằn trong ao đất tại KMFRI’s (Viện Nghiên cứu Hải dương và Nghề cá Kenya), Trung tâm Nuôi trồng Thủy sản Sangoro. Các ao được điều chỉnh bằng vôi, bón phân gà, và lắp đặt các cọc bằng cây bạch đàn làm giá thể. Các nhà nghiên cứu ghi nhận các ao có tăng cường sinh vật bám thì cải thiện tỷ lệ sống cao hơn, tăng trưởng tốt hơn và hệ số thức ăn hiệu quả hơn so với các ao đối chứng. Bên cạnh, công nghệ tảo bám làm cá sinh sản chậm hơn và tăng sức sinh sinh sản. Nghiên cứu cho rằng phương pháp này có thể thúc đẩy tăng trưởng của cá rô phi, giảm thấp nhất nhu cầu hormone tổng hợp, cung cấp sự lựa chọn bền vững cho nuôi cá rô phi. Nên nghiên cứu tiếp để tìm ra công nghệ tảo bám như một sự thay thế cho hormone tổng hợp trong các trại giống cá rô phi.
Santhiya (2024) đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tự nhiên khác nhau như vỏ dừa, xơ dừa và cọc tre cắt đôi đối với sự phát triển tảo báo trong các ao đất nước mặn. Các giá thể được ngâm theo chiều dọc ở các độ sâu khác nhau (0-40 cm, 40-80 cm và 80-120 cm) trong 45 ngày, các mẫu tảo bám được thu định kỳ. Nghiên cứu cho thấy xơ dừa vượt trội so với các giá thể khác về sinh khối và hàm lượng chlorophyll a (diệp lục tố), đặc biệt là ở độ sâu ít nhất. Các giá thể tự nhiên cũng giúp cải thiện chất lượng nước, giảm hàm lượng nitrate, tăng oxy hòa tan và cung cấp nguồn thức ăn tự nhiên cho sinh vật nuôi, qua đó sinh trưởng và tỷ lệ sống tốt hơn trong khi chi phí sản xuất giảm.
Một vài mặt hạn chế
Một số hạn chế cần xem xét bao gồm độ bền của các giá thể tự nhiên, có thể phải thay thế và bảo trì định kỳ. Việc đặt và quản lý các nền này có thể tốn nhiều công và có thể có thêm kỹ năng, tạo ra thách thức đối với các trang trại có nguồn lực hạn chế. Hơn nữa, tác động sinh thái lâu dài, chẳng hạn như sự tích tụ của các vật liệu phân hủy hoặc hóa chất sử dụng trong việc chuẩn bị ao, cũng cần được xem xét.
Kết luận
Nhằm nâng cao hiệu quả và khắc phục những hạn chế khi sử dụng giá thể nhiên, các nghiên cứu tiếp theo nên lưu ý phản ứng chất xơ (cellulose) – nước và phát triển các vật liệu bền vững thuận lợi cho sự phát triển của tảm bám trong khi ít tạo ra (phóng thích) hóa chất vào hệ sinh thái. Thêm vào đó, cải thiện các kỹ thuật lắp đặt để thuận tiện và hiệu quả hơn, đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế của giá thể cho tảo bám, và nên khám phá ứng dụng của chúng trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản. Những tiến bộ này sẽ tăng cường hiệu quả và sự áp dụng của các giá thể, từ đó thúc đẩy các phương thức nuôi trồng thủy sản bền vững và thân thiện với môi trường. Tối ưu hóa vật liệu, cải tiến phương pháp lắp đặt và đánh giá tính khả thi về kinh tế, việc sử dụng tảo vào các hệ thống nuôi trồng thủy sản có thể được tối đa hóa. Cuối cùng, việc áp dụng các giá thể này trong các mô hình nuôi trồng thủy sản khác nhau sẽ mang lại lợi ích cho nuôi trồng thủy sản bền vững và giúp các trang trại quy mô nhỏ áp dụng các phương pháp này một cách hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
AQUADAPT 