حمایت از مدیریت بیولوژیکی استخر با “پروبیوتیک“
گزینههای زیادی برای مدیریت استخرها و حوضچهها وجود دارد، بنابراین تعیین روش مدیریت آب استخر در هنگام بروز مشکل کیفیت آب میتواند برای هر مزرعه متفاوت باشد. با این حال، همه منابع آبی می توانند از کاربردهای متنوع محصولات طبیعی و بیولوژیکی بهرهمند شوند. محصولات مبتنی بر باکتری های مفید را می توان به عنوان یک جایگزین برای سموم و روشهای سنتی برای افزایش کارایی درمان استفاده کرد.
باکتریها پایه و اساس اکثر فرآیندهای بیولوژیکی در یک منبع آبی هستند. باید بدانیم که میتوانیم آنها را به عنوان پروبیوتیک برای دریاچه، حوض یا مخزن خود استفاده کنیم، چراکه آنها مسئول تجزیه و پردازش مواد آلی در فرآیندی به نام تقویت موج بیولوژیکی هستند.
هنگامی که تقویت موج بیولوژیکی به درستی انجام شود، میتواند به محدود کردن تأثیر مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر کمک کند، که تمایل دارند همراه با کودها، فضولات حیوانی و سایر مواد آلی در کف آب تجمع کنند. بدون مدیریت صحیح، این مواد ممکن است به صورت لجن در کف استخر شما جمع شوند و باعث ایجاد بوی بد، جلبک های مزاحم و رشد علف های هرز و تسریع وقوع بیماری و کاهش عملکرد میگو شوند. هنگامی که باکتریهای مفید در محل قرار میگیرند، مواد مغذی موجود در محیط استخر را از طریق تخمیر و تجزیه به اشکالی تبدیل میکنند که مانع رشد جلبکها میشوند ، تجزیه کارآمد را تقویت میکنند و از تجمع مواد آلی جلوگیری میکنند. این به نوبه خود می تواند با تسهیل توسعه دیاتوم ها، زئوپلانکتون ها و ماهی های سالم به تنوع ساختار جامعه بیولوژیکی کمک کند و از بروز بیماری و وقوع تلفات در مزرعه جلوگیری کند.
استفاده منظم طبق فرمولاسیون پیشنهادی می تواند فوق العاده مطلوب باشد و به حفظ غلظت باکتری های مفید و فعالیت بیولوژیکی در کل دوره پرورش کمک کند. بسته به کیفیت آب یا مسائل مربوط به میزان آلودگی در دریاچه، حوضچه یا مخزن شما و همینطور جمعیت میگو موجود در هر هکتار استخر ممکن است میزان مصرف و فاصله بین هر دوره از مصرف پودر پروبیوتیک تا حدودی متفاوت باشد. مخلوط های سویه های باکتریایی با کارایی بالا می توانند به سرعت مواد مغذی را در آب تجزیه و تثبیت کنند. ترکیبی از سویه های منتخب در آکواران میتواند شفافیت و کیفیت آب را افزایش دهد و میزان اکسیژن محلول و در دسترس را برای حیوانات حاضر در حوضچه افزایش دهد. باکتری های مفید می توانند حاوی گونه های هوازی (برای زنده ماندن به اکسیژن نیاز دارند) و بی هوازی (زنده بدون اکسیژن) باشند که میتوانند با تجزیه و مصرف بخش آلی لجن میزان آن را در استخر کاهش دهند. که در مناطقی با آب و هوای معتدل یا گرم، کاهش رسوبات انباشته شده در کف استخر با افزودن پروبیوتیک به آب استخر می تواند قابل توجه باشد.
برخی از سویه های پروبیوتیک مبتنی بر ترشح آنزیم بکار رفته در آکواران به فرآیند تجزیه مواد آلی محرک رشد جلبکها غوطه ور و نوظهور کمک میکنند. آنزیمهای ترشحی توسط این سویه ها میتوانند ساختارهای سلولی و پروتئینهای موجود در مواد آلی پوسیده در کف استخر را تجزیه کنند تا آنها را برای جذب بیشتر در دسترس قرار دهند و از رشد باکتری های پاتوژن و افزایش میزان جلبک در استخر جلوگیری کنند.
پروبیوتیک ها: ابزاری ضروری در آبزی پروری فشرده میگو
با توسعه آبزی پروری، صنعت با چالش های متعددی در ارتباط با تاثیرات زیست محیطی آن مواجه است. استفاده از باکتری های مفید (پروبیوتیک ها) نه تنها در سلامت روده (پروبیوتیک های تغذیه) نقش دارند، بلکه به اصلاح زیستی محیط (آب و خاک) پرورش که حیوانات در آن زندگی میکنند کمک میکند. یک عامل کلیدی برای آبزی پروری موفق، درک تعاملات بین محیط میکروبی، فلور روده و سیستم ایمنی میگو و همچنین عواملی است که ماندگاری گونه های میکروبی را در اکوسیستم های میکروبی داخلی و خارجی تعیین می کند. در حالی که در اکوسیستم های طبیعی جمعیت میکروبی متعادل است، اما در محیط پرورش میگو از رشد میکروارگانیسم های مفید حمایت میشود، زیرا این محیط برخلاف اکوسیستم طبیعی سرشار از مواد مغذی، ضایعات خوراک و تراکم بالای میگو است.
این چالش محیطی تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله مدیریت مزرعه و روش های پرورش قرار دارد. عملیات آبزی پروری به طور کلی شامل ذخیره سازی و تغذیه میگو در سیستم های آبی باز یا نیمه بسته است. سیستمهای حوضچه نیمه بسته گردش آب کمی دارند و میتوانند مواد مغذی، متابولیتها و ضایعات را انباشت کنند که کیفیت آب را کاهش میدهد.
مدیریت حوضچه پرورش آب
تجمع ترکیبات زائد در استخر به نفع رشد میکروارگانیسم های بالقوه مضر است و در عین حال بر عملکرد گونه های پرورشی میگو تأثیر منفی می گذارد. مدیریت خوب استخر برای تولید بالا و محصول سالم بسیار مهم است. از آنجایی که کیفیت آب نقش مهمی در پرورش میگو ایفا می کند، درک فعل و انفعالات مختلف در حوضچه ها بسیار ارزشمند است. البته این فرآیندها کاملاً پیچیده هستند و مستقیماً به محیط استخر، زیست توده ذخیره شده، ورودی مواد مغذی و مدیریت استخر بستگی دارند.
تجمع و ته نشست زباله های آلی (مواد غذایی و سایر مواد آلی که مورد استفاده میگو قرار نگرفته) در حوضچه باعث افزایش مصرف اکسیژن (O2) و تولید ترکیبات زائد مانند آمونیاک (NH3)، نیتریت ها (NO2) و سولفید هیدروژن (H2S) می شود که می تواند منجر به شکوفایی (تولید بیش از حد) گروه خاصی از جلبکها می شود. رشد گسترده جلبک ها می توانند اکسیژن را در طول شب کاهش دهند و به سقوط جمعیت گروه فیتوپلانکتونها کمک کنند. همه این عوامل به آلودگی آب و خاک کمک می کند و شرایط مساعدی را برای رشد پاتوژن ها ایجاد می کند و بر وضعیت سلامت میگو تأثیر می گذارد. در چنین شرایط نامناسبی، میگوها با سطوح بالاتری از استرس مواجه می شوند و بیشتر مستعد ابتلا به بیماری هستند، که می تواند منجر به رشد ضعیف یا پرورش ناموفق از طریق شیوع بیماری شود.
خلاصه روابط بین میگو و محیط پرورش در زمان استفاده پروبیوتیک اکواران در مقابل زمان عدم استفاده | ||
استفاده از اکواران | عدم استفاده | موثر بر |
کاهش در بستر استخر پرورش | انباشت در کف استخر | ضایعات خوراک، مدفوع، مواد آلی |
کاهش | افزایش | آمونیاک، نیتروژن،سولفید هیدروژن |
افزایش | کاهش | اکسیژن |
بهبود کیفیت آب استخر پرورش | افزایش آلودگی استخر و آب | رشد بیش از حد جلبک در مزرعه (اوتروفیکاسیون ) |
کاهش | افزایش | پاتوژن و عوامل بیماریزا |
افزایش | کاهش | رشد میگو |
با گنجاندن باکتری های مفید، مواد آلی به عنوان منبع مواد مغذی توسط باکتری های حاضر در محیط مورد استفاده قرار می گیرد. پروبیوتیک میزان زباله های انباشته شده در حوضچه را کاهش می دهد. باکتریهای خاص با انجام فرایند نیتریفیکاسیون و نیتراتزدایی NH3 و NO2 را به گاز نیتروژن تبدیل میکنند و سطح چنین ترکیبات سمی را کاهش میدهند. برخی از باکتریهای مفید نیز میتوانند H2S سمی را تخریب کنند و کیفیت و بوی آب را بهبود بخشند. ترکیب همه این عوامل کیفیت آب و وضعیت خاک حوضچه را بهبود می بخشد و در نتیجه محیطی بهتری برای رشد و سلامت بهتر میگو ایجاد می کنند.
باکتری های تولید کننده آنزیم در اکواران:
در فرآینده استفاده از پروبیوتیک در حوضچه پرورش میگوها، آنزیم های ترشح شده از باکتریها نقش کاتالیزورهایی را ایفا میکنند که واکنشهای بیوشیمیایی را در خاک و آب حوضچه تسریع میکنند. هنگامی که به آب پروبیوتیک آکواران اضافه می شود یا در بالای خاک حوضچه پخش می شود، آنزیم های تولید شده توسط سویه های موجود در این محصول می توانند اجزای اصلی آلی را که به طور معمول در استخرهای میگو و ماهی یافت می شوند، تجزیه کنند. این آنزیم ها به طور طبیعی توسط برخی باکتریها به عنوان مثال توسط برخی از گونه های باسیلوس، تولید می شوند، که شامل سلولاز، پروتئاز و آمیلاز میباشند. باسیلها معمولاً در رسوبات حوضچهها یافت میشوند و همچنین میتوانند برای اهداف مفسد زیستی به آب حوضچه اضافه شوند.
سویه های پروبیوتیک موجود در اکواران از جمله Bacillus sp قادر به تجزیه ترکیبات نیتروژنی هستند و تنوع زیاد آنزیم های دفع شده (برون سلولی) آنها نیز به تسریع تجزیه مواد آلی و ترکیبات سمی مانند آمونیاک کمک می کند. حذف موثر ترکیبات نیتروژنی را می توان با نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی باکتری هایی مانند مگاتریوم نیز انجام داد.
تکنولوژی تولید:
تولید محصولات بیولوژیک در صنعت آبزیپروری نیاز به تجهیزاتی مدرن و شرایط تولید صنعتی دارد. تولید محصولات پروبیوتیک نیز از این قاعده مستثنا نیست و برای تولید آن به تجهیزاتی مدرن و هایتک نیاز است. شرکت فن آوری زیستی طبیعتگرا (بایوران) با داشتن بروز ترین تجهیزات و همکاری با متخصصین تراز اول کشور و منطقه امکان تولید هرگونه ترکیب تخمیری با کمترین ریسک را دارد.
در این رابطه باید خاطرنشان کرد که برای تولید محصول آکواران مراحل مختلفی جهت بهبود کیفیت و کاهش فرآینده ها فراوری در مزرعه طی شده که شامل:
- پایش و جستجو سویه های مناسب از مزارع مختلف پرورش میگو در نقاط مختلف کشور شامل نمونه برداری از آب، خاک و محتویات دستگاه گوارش میگو
- بررسی و تعیین توالی ژنتیکی سویه ها و انتخاب بهترین سویه ها به لحاظ داشتن خواص پروبیوتیکی
- انتخاب چند فرمولاسیون و تست و پایش آن در آزمایشگاه و سپس مزرعه جهت دستیابی به بهترین فرمولاسیون
- تولید محصول در شرایط صنعتی با بروزترین تجهیزات و ارائه آن به مصرف کنندگان
- عدم نیاز به کشت اولیه محصول در استخر با توجه به تکنیکهای خشک کردن و غلظت محصول در هر گرم
آکواران و بیماری نکروز حاد هپاتوپانکراس (AHPND)
بیماری نکروز حاد کبدی پانکراس (AHPND)، یا سندرم مرگ زودرس (EMS)، توسط یک عامل باکتریایی ایجاد می شود و یکی از مهم ترین بیماری های استخر میگو است. از راه دهان منتقل می شود، دستگاه گوارش میگو را کلونیزه می کند و سمی تولید می کند که باعث تخریب بافت و اختلال در عملکرد اندام گوارشی میگو به نام هپاتوپانکراس می شود.EMS زمانی در حوضچه های پرورش میگو ظاهر می شود که pH به 8.5-8/8 افزایش یابد. رخداد نکروز حاد هپاتوپانکراس در آب هایی با شوری کم (زیر ۲۰ ppt) کمتر است اما عواملی نظیر بیش از حد غذا دادن، کیفیت پایین خوراک و آب و رشد و تکثیر بیش از حد جلبک ها می توانند سبب افزایش احتمال رخداد بیماری شوند.
عوامل استرسزا طی دوره پرورش میگو شامل افت طولانی مدت اکسیژن محلول ، آمونیاک (TAN) بیش از حد، نیتریت (NO2) بالا به دلیل تغذیه بیش از حد، کنترل ضعیف حد مجاز نیتروژن، نوسان pH، شوری و دما، انباشت خاک سیاه کف استخر و تجمع H2S ، افزایش استرس اکسیداتیو CO2 به دلیل تراکم ذخیره سازی بیش از حد موجب آزاد شدن پروتئین شوک حرارتی (HSP70) در هر یک از بافت های بدن میگو شده و پاسخ ایمنی میگو به مواد سمی و فلزات سنگین حاصل از شکوفایی جلبکی و سپس مرگ پلانکتون ها را در پی دارد. تمام این عوامل در کنار هم موجب بروز استرس و افزایش احتمال درگیری میگو به بیماری نکروز حاد کبدی پانکراس میشود.
آکواران یک راهکار کاملا طبیعی برای حفظ کیفیت آب استخرهای پرورشی و افزایش بازده تولید در طول دوره با کاهش ریسک بیماری AHPND و افزایش سود پرورش است. در واقع مدیریت محیط زندگی میگو و ماهی و کنترل جوامع میکروبی موجود در حوضچه ها یا مخازن، کلید تضمین سلامت حیوانات و پرورش موفق می باشد.
مکانیسم اثر آکواران بر عوامل مختلف و بهبود عملکرد میگو:
- تحریک سیستم ایمنی
تقویت پاسخ ایمنی از طریق محرکهای ایمنی همچون پروبیوتیکها با ترشح ترکیبات شیمیایی، سیستم ایمنی حیوانات را فعال میکند و مقاومت بیشتری در برابر عفونتهای ناشی از حضور ویروسها، باکتریها، قارچها و انگلها ایجاد میکند. لاروهای ماهی، میگوها و سایر بی مهرگان سیستم ایمنی ضعیفتری نسبت به ماهیان بالغ دارند و در درجه اول برای مقاومت در برابر عفونت به پاسخ های ایمنی غیراختصاصی وابسته هستند. مشاهدات بهدستآمده در آزمایشهای مختلف با حیوانات حاضر در حوضچه های پرورش نشان میدهد که باکتریهای پروبیوتیک که به صورت خوراکی یا محلول در آب استخر تجویز میشوند ممکن است باعث افزایش مقاومت در برابر عفونتها شوند. همچنین پیشنهاد شده است که بلع باکتری پروبیوتیک حاضر در محیط استخر توسط لاروهای ماهی و میگو در تحریک سیستم ایمنی نقش دارد.
- نیتریفیکاسیون
افزایش سطح مواد آلی و ضایعات نیتروژن دار، از جمله آمونیوم NH4 و آمونیاک NH3 یک نگرانی جدی در آبزی پروری است. باکتری های اکسید کننده آمونیاک (اکسید آمونیاک به نیتریت NO2-) و باکتری های اکسید کننده نیتریت (اکسید نیتریت به نیترات NO3-) از طریق فرآیند نیتریفیکاسیون یک راهکار مطمئن جهت کاهش آلودگی آمونیاک آب استخر پرورش است. این راهکار از تجمع آمونیاک سمی در مراکز پرورش میگو جلوگیری میکند. در همین رابطه نتایج مطالعات ما نشان داد که استفاده از سویه Bacillus sp در فرمولاسیون آکواران کیفیت آب، بقا، نرخ رشد و سلامت میگو را در برابر ویبریوهای بیماری زا بهبود می بخشد. تبدیل آمونیاک (NH3) به نیتریت (NO2) و نیترات (NO3) با نیتریفیه کردن باکتریها به طور قابل توجهی سطح ترکیبات سمی را به سطوح ایمن تر برای آبزی پروری در مزارع میگو کاهش میدهد. پروبیوتیک ها همچنین سولفید هیدروژن سمی (H2S) را تجزیه میکنند و کیفیت و بوی آب را بهبود می بخشند. بنابراین، استخرهای پرورش را میتوان با استفاده از پروبیوتیک در زمانی که سطح آمونیاک بالا است حمایت کرد. در واقع استفاده از پروبیوتیک ها در آبزی پروری موجب افزایش تجزیه مواد آلی، کاهش غلظت نیتروژن و فسفر، بهبود در دسترس بودن اکسیژن محلول، سرکوب رشد و کلونیزه شدن سیانوباکتری ها، کنترل غلظت آمونیاک، نیتریت و سولفید هیدروژن، بروز کمتر بیماری، بقای بیشتر و بهبود تولید میشود.
- کوروم سنسینگ
شیوع بیماری نکروز حاد کبدی پانکراس (AHPND)، یا سندرم مرگ زودرس (EMS)، یک مشکل بزرگ برای آبزی پروری میگو در جنوب ایران بوده است. توانایی های کوروم سنسینگ در باکتریهای بکار رفته در آکواران به عنوان عوامل بالقوه کنترل زیستی در سیستم های آبزی پروری برای مبارزه با عامل ایجاد کننده EMS، Vibrio بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این بیماری باکتری ویبریو زمانی که در محیط روده شروع به تکثیر و کلونیزاسیون میکند به محض اینکه جمعیت باکتری به حد نصاب مد نظر برسد با ایجاد پیامهایی شیمیایی (سیگنال) در بین کلونیها مجاور شروع به فعالیت تهاجمی و تولید توکسین میکند. در واقع هنگامی که تراکم جمعیت افزایش مییابد، این مولکولها در محیط خارج سلولی تجمع مییابند و در نتیجه وسیلهای برای باکتریها فراهم میکنند تا حضور باکتریهای دیگر را به صورت کمی کنترل کنند. هنگامی که این مولکولهای سیگنالدهنده به غلظت آستانه معینی میرسند، سیگنالدهی درون باکتریایی را آغاز میکنند که با فعال شدن ژنهای خاص در تولید توکسین به اوج فعالیت خود میرسند.
تحقیقات ما در گروه بایوران نشان داده است که ترکیبات ترشح شده از سویه های پروبیوتیک حاضر در آکواران میتوانند به عنوان قطع کننده های قدرتمند سیگنال (پیامهایی شیمیایی) حد نصاب باکتریهای پاتوژن مانند Vibrio harveyi را در غلظت های بسیار کمتر از غلظت های بازدارنده نگهدارند و از تولید توکسین توسط این گروه پاتوژن جلوگیری کنند.
- تولید ترکیبات شبه آنتی بیوتیک
ترکیبات آنتاگونیست و شبه آنتیبیوتیکی، مواد تولید شده توسط باکتری ها هستند که بطور طبیعی به عنوان مهار کننده سایر میکروارگانیسم ها شناخته میشوند. این مواد ممکن است به عنوان متابولیت های اولیه یا ثانویه تولید شوند و حالت های مهارکنندگی متفاوتی دارند. جمعیتهای میکروبی حاصل از افزودن پروبیوتیک به آب استخر ممکن است مواد مختلفی را تولید کنند که دارای اثر باکتریکشی یا باکتریواستاتیکی بر روی سایر جمعیتهای میکروبی پاتوژن باشد، که میتواند با تأثیرگذاری بر رقابت برای مواد غذایی موجود، روابط بین جمعیت میکروبی را تغییر دهد. وجود باکتری های پروبیوتیک تولید کننده مواد بازدارنده با تولید متابولیتهای ثانویه در محیط استخر از تکثیر پاتوژنهای فرصت طلب جلوگیری میکند. به طور کلی، اثر بازدارندگی باکتریها به دلیل عوامل متعددی به تنهایی یا در ترکیب با عوامل دیگر است. اینها شامل تولید آنتی بیوتیک ها، باکتریوسین ها، سیدروفورها، لیزوزیم ها، پروتئازها، و پراکسید هیدروژن و همچنین تغییر مقادیر pH با تولید اسیدهای آلی است.
باکتریوسین ها: باکتری های اسیدلاکتیک به تولید ترکیباتی مانند باکتریوسین ها که رشد سایر میکروارگانیسم ها را مهار می کنند، معروف هستند. گزارش های زیادی از فعالیت مهاری باکتری های اسید لاکتیک به واسطه تولید باکتریوسینها وجود دارد. باکتریوسین ها عوامل پروتئینی هستند که توسط باکتری ها برای مهار یا کشتن سایر باکتری های پاتوژن تولید میشوند.
آنزیم های باکتریولیتیک: مطالعات نشان داد که نسبت زیادی از باکتری ها، آنزیم های باکتریولیتیک علیه ویبریو پاراهمولیتیکوس تولید می کنند از جمله این گونه ها میتوان به خانواده باسیلوس ها اشاره کرد.
سیدروفورها: سیدروفورها مواد شیمیایی کمپلکس کننده آهن هستند که توسط باکتری ها و قارچ ها ترشح می شوند. باکتری های تولید کننده سیدروفور می توانند در محیط های فقیر از مواد مغذی زنده بمانند.
سایر ترکیبات بازدارنده: این ترکیبات تولید شده توسط باکتری ها عبارتند از اسیدهای آلی، پراکسید هیدروژن و کربن دی اکسید. در رابطه با بحث اسیدهای آلی باید این نکته را در نظر بگیریم که استفاده از باکتریهای اسیدی لاکتیک با کاهش اسیدیته استخر از رشد و کولونیزه شدن باکتری ویبریو پاراهمولیتیکوس به عنوان عامل اصلی بیماری نکروز حاد کبدی پانکراس (AHPND)در محیط استخر جلوگیری میکنند.
- کاهش سطح جلبک در استخرها
کیفیت آب در چندین مطالعه با افزودن پروبیوتیکها بهبود یافت، زیرا پروبیوتیکها در تبدیل مواد آلی حاضر در محیط استخر به CO2 کارآمدتر هستند و با حفظ سطوح مناسب پروبیوتیکها در محیط استخر، درصد بیشتری از کربن آلی برای تولید بیوماس باکتریایی (زیست توده) مصرف میشود. با حفظ جمعیت استاندارد باکتریهای موجود در حوضچه تولید، میتوان در طول چرخه پرورش، تجمع کربن آلی محلول و ذرات مواد آلی را به حداقل رساند و در عین حال شکوفایی فیتوپلانکتونها را از طریق افزایش تولید CO2 افزایش داد. بسیاری از گونههای باکتری ممکن است با تعامل با فیتوپلانکتونها اثر آلژیکی قابل توجهی روی بسیاری از گونهها جلبکی داشته باشند. برخی از سویههای باکتریایی رشد جلبکها با مصرف مواد آلی در سطوح مختلفی مهار میکنند. می توان تصور کرد که باکتری ها می توانند به طور غیرمستقیم بر سلامت و عملکرد حیوانات آبزی از طریق تأثیر بر کاهش سطح آلودگی آب و کاهش سطح جلبک استخرها موثر باشند.