در استخرها یا سیستم‌های قفسی معمولی تقریباً 79 درصد از نیتروژن و 83 درصد از فسفر خوراک به محیط اطراف منتقل می‌شود که می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای باعث اتروفیکاسیون (ورود بیش از حد مواد مغذی مثل نیتروژن و فسفر به یک اکوسیستم آبی) و در نتیجه رشد انفجاری جلبک‌ها و کاهش شدید اکسیژن آب و زمینه بروز آلودگی در آبزیان شود، ولی در سیستم خودچرخشی فضولات، مواد دفعی و ضایعات در محل جمع‌آوری و تصفیه شده، در نتیجه تخلیه به محیط زیست به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.

 

سیستم‌های آبزی پرورشی چرخشی با افزایش تقاضای جهانی برای غذاهای دریایی و نیاز روزافزون به آبزی‌پروری پایدار همسو است. از طرفی می‌تواند به تأمین تقاضاهای آینده ماهی در یک محدوده زیست‌محیطی ایمن کمک کند. پذیرش جهانی سیستم‌های چرخشی، به ویژه برای گونه‌های با ارزش بالا و در مناطقی با منابع آبی محدود و یا مقررات زیست‌محیطی سختگیرانه در حال افزایش است.

 

برای حفظ کیفیت آب در عملیات پرورش متراکم، از مجموعه‌ای از فرآیندهای تصفیه استفاده می‌شود. این مراحل اغلب به ترتیب و پشت سر هم انجام می‌شوند. در ابتدا آب پس از خروج از مخزن نگهداری آبزیان از ذرات جامد پاکسازی، سپس وارد یک بیوفیلتر شده، بعد از آن فرآیند گاززدایی و اکسیژن‌رسانی انجام می‌شود هر یک از این فرآیندها را می‌توان با استفاده از روش‌ها و تجهیزات مختلف انجام داد.

 

سیستم‌های چرخشی برای تبدیل آمونیاک دفع شده به نیترات، به بیوفیلتراسیون متکی هستند. آمونیاک یک محصول زائد متابولیسم ماهی است و غلظت‌های بالای آن برای اکثر ماهی‌ها آسیب‌رسان است باکتری‌های نیتریفیکاسیون، شیمیو اتوتروف‌هایی هستند که آمونیاک را به نیتریت(NO2−)  و سپس نیترات  (NO3−)تبدیل می‌کنند. این باکتری‌ها شامل باکتری‌های جنس‌های نیتروباکتر، نیتروکوکوس، نیتروسپیرا و نیتروسپینا هستند. اگرچه نیتریت معمولاً به همان سرعتی که تولید می‌شود به نیترات تبدیل می‌شود ولی عدم اکسیداسیون بیولوژیکی نیتریت منجر به افزایش سطح نیتریت می‌شود و این می‌تواند برای ماهی سمی باشد.

 

حذف ذرات جامدات: علاوه بر تصفیه فضولات مایع دفع شده توسط ماهی، فضولات و ذرات جامد نیز باید پاکسازی شوند، حذف ذرات جامدات رشد باکتری‌ها، نیاز به اکسیژن و بروز بیماری را کاهش می‌دهد.

 

اکسیژن‌رسانی: اکسیژن‌رسانی مجدد به آب سیستم، بخش مهمی برای دستیابی به تراکم تولید بالا است. آبزیان برای متابولیسم غذا و رشد، به اکسیژن نیاز دارند. سطح اکسیژن محلول را می‌توان از طریق دو روش، هوادهی و اکسیژن‌رسانی افزایش داد.

 

کنترل pH: pH باید به دقت و مستمر کنترل و پایش شود. در اولین مرحله نیتریفیکاسیون در بیوفیلتر،pH  سیستم کاهش می‌‌یابد. نگه داشتن pH در محدوده مناسب (9-5 برای سیستم‌های آب شیرین) برای حفظ سلامت ماهی و بیوفیلتر بسیار مهم است.

 

کنترل دما: گونه‌های آب گرم مانند تیلاپیا و باراموندی آب 24 درجه سانتیگراد یا گرم‌تر را ترجیح می‌دهند، در حالی که گونه‌های آب سرد مانند قزل‌آلا و ماهی آزاد دمای آب زیر 16 درجه سانتیگراد را ترجیح می‌دهند. دما همچنین نقش مهمی در غلظت اکسیژن محلول (DO) ایفا می‌کند، به طوری که دمای بالاتر آب، مقادیر کمتری برای اشباع DO دارد.

 

امنیت زیستی: شیوع بیماری در ذخیره‌سازی با تراکم بالا که معمولاً در سیستم‌های آبزی‌پروری چرخشی فشرده وجود دارد، بیشتر اتفاق می‌افتد. با رعایت اصول امنیت زیستی از جمله ایزوله کردن آب، تجهیزات، پرسنل به میزان بسیار زیادی از بروز بیماری می‌توان جلوگیری کرد همچنین با استفاده از اشعه ماوراء بنفش (UV) یا ازن، می‌توان تعداد ویروس‌ها و باکتری‌های موجود در آب سیستم را کاهش داد.

 

مزایای سیستم آبزی‌پروری چرخشی

 

محیط کاملاً کنترل‌شده برای آبزیان، بهره‌وری بسیار زیاد آب، استفاده کارآمد از زمین، استراتژی مطلوب تغذیه، سورتینگ و برداشت آسان ماهی، افزایش چشمگیر امنیت زیستی، کنترل بیماری‌ها، حفاظت از محیط زیست و انعطاف‌پذیری مکان به طوری که می‌توان دور از مناطق ساحلی و در خشکی و یا نزدیک به بازارها احداث کرد.

 

محدودیت‌های سیستم‌ آبزی‌پروری چرخشی

 

محدودیت‌هایی در رابطه با زیرساخت‌ها، خوراک و کارکنان وجود دارد از جمله می‌توان به؛ نیاز به برق و انرژی مستمر؛ منبع آب خوب، ترجیحاً چاه؛ کیفیت خوب خوراک، ترجیحاً جیره‌های اکسترود شده با پروتئین و چربی بالا با قابلیت هضم بالا؛ و نیروی کار فنی ماهر که قادر به کار در محیطی با فناوری متوسط باشند.

 

مدیریت فضولات آبزیان در سیستم آبزی‌پروری چرخشی

 

یکی از مهمترین جنبه‌های فناوری سیستم آبزی‌پروری چرخشی، مدیریت مؤثر فضولات آبزیان است. فضولات جامد، از جمله مدفوع و غذای خورده نشده، باید به طور مداوم حذف شوند تا از افت کیفیت آب جلوگیری شود. تبدیل آمونیاک به نیترات یکی دیگر از عملکردهای حیاتی است که از طریق یک بیوفیلتر با نگهداری مناسب حاصل می‌شود.

 

سلامت ماهی و تراکم ذخیره‌سازی

 

از آنجایی که RAS در یک محیط آبی کنترل‌شده عمل می‌کند، امکان مدیریت دقیق تراکم ذخیره‌سازی، دمای آب و کنترل بیماری را فراهم می‌کند. سلامت ماهی به طور مداوم از طریق حسگرهای خودکار و بررسی‌های دستی پایش می‌شود. این شرایط باعث رشد سریع‌تر آبزیان شده و تلفات ناشی از شیوع بیماری ها را کاهش می‌دهد.

 

ملاحظات اقتصادی و گسترش سیستم آبزی‌پروری چرخشی

 

گرچه مزارع RAS به سرمایه‌گذاری بالایی نیاز دارند لیکن مزایای اقتصادی بلندمدت آن شامل مواردی همچون؛ نزدیکی به بازارهای مصرف و کاهش هزینه‌های لجستیک؛ چرخه‌های تولید و حجم برداشت قابل پیش‌بینی؛ و موقعیت‌یابی برتر بازار برای ماهی‌های تولیدی و پایدار از نظر زیست‌محیطی است.

 

ادغام سیستم‌های آکواپونیک و چرخشی

 

در مدل‌های اقتصادی، سیستم‌های آبزی‌پروری چرخشی اغلب با فرآیندها و سیستم‌های دیگری همانند سیستم آکواپونیک ترکیب می‌شوند.

در مدل‌های آکواپونیک، پرورش ماهی را با کشت هیدروپونیک گیاهان ترکیب می‌کنند و در این سیستم فضولات ناشی از ماهی به عنوان منبع اولیه مواد مغذی  برای محصولات بوده لذا نیاز به کودهای مصنوعی کاهش می‌یابد، بنابراین ترکیب دو سیستم استفاده کلی از منابع و میزان پایداری را افزایش می‌دهد.

یکی از هیجان‌انگیزترین روندها در تحقیقات اخیر سیستم آبزی‌پروری چرخشی، ادغام ریزجلبک‌ها و سایر موجودات زنده برای ایجاد سیستم‌های چندغذایی است که ضایعات را به عنوان ورودی برای تولید بیشتر بازیافت می‌کنند و هدف از آن، ایجاد حلقه مواد مغذی با استفاده از ضایعات مشتق شده از ماهی مانند مواد مغذی معدنی،CO₂  و مواد آلی برای رشد جلبک یا گیاهان است.

 

کاربردهای هوش مصنوعی در سیستم آبزی‌پروری چرخشی

 

در حال حاضر هوش مصنوعی بخشی جدایی‌ناپذیر از سیستم‌های مدرن آبزی‌پروری چرخشی به شمار می‌رود با استفاده از فناوری هوش مصنوعی، امکان پایش و نظارت بر رفتار آبزیان در زمان واقعی، بهینه‌سازی تغذیه، تنظیم کیفیت آب و تشخیص زودهنگام ناهنجاری‌های سیستم فراهم می‌شود.

 

چشم‌انداز آینده

 

موفقیت در نوآوری‌های آبزی‌پروری با تأثیر آنها بر عملکرد تولید و سودآوری سنجیده می‌شود. شاخص‌های کلیدی شامل نرخ رشد، راندمان خوراک، بقا و بازده اقتصادی هستند . تحقیقات روی RAS نشان می‌دهد که تغذیه دقیق و محیط‌های کنترل‌شده اغلب رشد را تسریع و چرخه‌های تولید را کوتاه می‌کنند

برای تثبیت کامل RAS به عنوان یک مدل آبزی‌پروری پایدار و رقابتی، باید به این موانع رسیدگی شود. محدودیت‌های فعلی را می‌توان در حوزه‌های فنی، اقتصادی و بیولوژیکی دسته‌بندی کرد. بایستی مهم‌ترین موانع و اولویت‌های تحقیق و توسعه آینده را شناسایی کرد.

 

یادداشت از:

رضا اسدی

مدیرکل دفتر بهداشت و مدیریت بیماری‌های آبزیان سازمان دامپزشکی کشور