I. Введение: благополучие рыб и производительность аквакультуры
1.1. Эволюция парадигмы рыбоводства
Современная аквакультура переживает парадигмальный сдвиг, смещая фокус с исключительно количественных показателей увеличения биомассы на концепцию устойчивого и этически оправданного производства, в центре которого находится благополучие животных. Эта трансформация обусловлена не только этическими соображениями, но и прямыми экономическими императивами. Установлено, что высокий уровень благополучия напрямую коррелирует с улучшенным иммунным статусом рыбы, оптимальной конверсией корма (Feed Conversion Ratio, FCR) и, как следствие, с более высоким качеством конечного продукта и снижением производственных потерь. Таким образом, оценка и обеспечение благополучия становится не второстепенной задачей, а фундаментальным элементом эффективного производственного менеджмента.
Двухмесячные мальки белуги готовы к посадке на откорм
Численность популяции Белуги (Huso huso Linnaeus, 1758) неуклонно сокращается, вид классифицируется как, находящийся под угрозой исчезновения в Черном и Азовском морях, и вымерший в некоторых регионах Адриатического моря. Рыба исчезла из верховий почти всех европейских рек, где ранее происходил нерест, например, Дуная, Днестра, Днепра, Дона, Кубани, Терека и Волги. Главным образом, это обусловлено чрезмерным отловом и строительством плотин, блокирующих маршруты миграции.
Некоторые виды имеют настолько сложную физиологию и выглядят настолько необычно, что бывает трудно поверить, что рыба могла так эволюционировать в ходе естественного отбора. К таким рыбам можно отнести Камбалообразных.
Немногим живым организмам доводится стать персонажами мира искусства Пабло Пикассо. В то же время, камбала весьма гармонично вписалась в него. Рыба относится к категории плоских рыб или Камбалообразных. Большую часть взрослой жизни они проводят на дне водоемов, охотясь на других обитателей.
Красноголовый геофагус (Геофагус Штайндахнера (Geophagus steindachneri), так же часто (и неверно) называемый Геофагус хондай (Geophagus hondae)) в последние годы стал распространенным объектом хобби. В природе вид обитает в северо-западной части Южной Америки, от Рио Магдалены в Колумбии и до бассейна Маракайбо в Венесуэле.
В продаже также можно встретить Шоколадноголового геофагуса, являющегося подвидом Красноголового. Как подсказывает название, для данного представителя характерен шоколадно-коричневый горб на голове у взрослых самцов, в противовес их красноголовым сородичам. Шоколадноголовых геофагусов иногда описывают как отдельный вид, но для того, чтобы точно определить правдивость этого утверждения, потребуется более глубокое изучение вопроса.
Геофагус Штайндахнера довольно легко разводится, при этом размножение проходит по аналогии с другими представителями рода. Максимальный зафиксированный размер для вида составляет 30,5 см (взрослый самец), однако в неволе рыбы редко достигают подобных размеров. Половозрелыми геофагусы становятся при длине тела 10 см.
На протяжении долгого времени аквакультура признается наиболее эффективным источником белка с коэффициентом перевода корма (FCR), намного превосходящим таковой для наземных животных. Тем не менее, выращенные морепродукты неизменно являются более дорогостоящими для потребителей.
Исторически, ряд факторов способствовал высоким ценам на продукцию аквакультуры, но два самых значительных из них, цены на корм и биологические затраты, подвергнуться корректировке, что положительно повлияет на цепочку добавленной стоимости. Об этом заявил Gorjan Nikolik, старший аналитик в Rabobank International, на конференции «GOAL 2017», проходившей в Дублине, Ирландии.
Большинство людей согласятся с тем, что водоросли непритягательные и незваные гости любого аквариума, особенно, растительного биотопа. За счет развития на листьях высших растений, водоросли затрудняют их дыхание и фотосинтез и, соответственно, снижают рост. Они легко осваивают недавно запущенный аквариум, по аналогии с наземными сорняками, которые заполняют очищенную и вспаханную почву. Непосредственно после наполнения емкости водой и посадки растений, последним требуется время для адаптации к новым условиям, укоренению и началу развития. В свою очередь, водоросли приспосабливаются гораздо быстрее и, как только они начинают впитывать питательные вещества из воды, происходит цветение. На данном этапе новички, как правило, сливают всю воду и повторяют все манипуляции. Это приводит к очередному водорослевому буму. Что связано с притоком новой воды и новых питательных веществ. Гораздо правильнее будет оставить емкость в покое и позволить природе самой наладить биологическое равновесие. Его достижение, предполагающее активное развитие высших растений и рыб, порой занимает месяцы.
Введение: Аквакультура в контексте глобальной продовольственной безопасности и устойчивого развития
Аквакультура признана самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания в мире, что подчеркивает ее критическую роль в обеспечении глобальной продовольственной безопасности. Однако столь стремительный рост сопряжен со значительными экологическими рисками, обусловленными в первую очередь неадекватной практикой утилизации производственных отходов. Обеспечение устойчивого развития отрасли требует перехода от линейной модели «производство-сброс» к принципам циркулярной биоэкономики, где отходы рассматриваются как ценные ресурсы.
Раздел 1. Введение: императив технологической трансформации в сельском хозяйстве и аквакультуре
1.1. Глобальные вызовы и необходимость инноваций
Растущий спрос на продовольствие, обусловленный увеличением мирового населения, требует радикального пересмотра методов производства белка. Прогнозируется, что к 2050 году глобальное производство продовольствия должно быть значительно увеличено, что ставит под вопрос устойчивость традиционного сельского хозяйства и первичных методов аквакультуры. Эти секторы уже сталкиваются с серьезными ограничениями, включая дефицит пресной воды, загрязнение стоками и эвтрофикацию водоемов, вызванную избыточным накоплением питательных веществ.
Объемы вылова рыбы и продукции аквакультуры в мире (в млн. тонн) с 1950 по 2020-е годы. Он наглядно иллюстрирует, что после резкого роста в середине XX века вылов дикой рыбы (синяя линия) стабилизировался, в то время как объемы аквакультуры (зеленая линия) начали экспоненциально расти, что называют «Голубой революцией»
I. Роль аквакультуры в глобальной продовольственной системе
Аквакультура является критически важным сектором для обеспечения глобальной продовольственной безопасности в условиях растущего мирового населения и ограниченности природных ресурсов. На протяжении последних десятилетий наблюдается парадигмальная смена: традиционный промысел дикой рыбы (экстенсивный лов) постепенно замещается интенсивным культивированием водных организмов. Эта трансформация обусловлена необходимостью удовлетворения неуклонно растущего спроса на высококачественный белок при одновременном истощении мировых запасов диких рыб.
1. Введение: Фундаментальное значение питания в аквакультуре
Эффективное и научно обоснованное питание является краеугольным камнем современного рыбоводства и ключевым фактором, определяющим экономическую устойчивость и экологический след аквакультурного производства. В большинстве операций по выращиванию рыб затраты на корма составляют самую значительную часть операционных расходов, достигая, как правило, от 30% до 50% всех переменных затрат, а в некоторых интенсивных системах превышая 65%. Таким образом, повышение эффективности использования корма, измеряемое коэффициентом конверсии корма (FCR), имеет первостепенное значение. Понимание физиологических особенностей пищеварения различных видов рыб и разработка рационов, точно соответствующих их метаболическим потребностям на каждой стадии жизненного цикла, позволяет оптимизировать рост, минимизировать отходы и улучшить здоровье поголовья.
Процессе углеродного секвестрирования — улавливание и хранение CO₂ для борьбы с изменением климата. Существуют два основных метода: геологический (закачка CO₂ под землю) и биологический (поглощение растениями и водорослями). Водоросли особенно эффективны — они поглощают до 400 раз больше CO₂, чем деревья, и могут выращиваться в фотобиореакторах. Компания Algasol разработала такие реакторы, где 1 кг биомассы водорослей связывает 1,8 кг CO₂. Полученная биомасса используется для производства биопластика, косметики, кормов и других продуктов, делая промышленность углеродно-отрицательной
1. Введение. Микроводоросли как основа биоэкономики
1.1. Определение и глобальное экологическое значение
Микроводоросли представляют собой гетерогенную группу микроскопических одноклеточных организмов, способных к фотосинтезу. Эти организмы, обитающие как в пресной, так и в соленой воде, являются фундаментальным компонентом глобальной экосистемы. Они составляют основу морских и пресноводных пищевых цепей, а их совокупная биомасса производит значительную долю кислорода на планете.
Особенно велико значение микроводорослей в контексте управления климатом. Благодаря быстрому росту, они способны фиксировать углекислый газ (CO₂) из атмосферы со скоростью, которая, по оценкам, в 10–50 раз превышает скорость фиксации, достигаемую наземными растениями. Эта уникальная способность делает их ключевым объектом для разработки устойчивых промышленных технологий, направленных на снижение выбросов CO₂.
Трихом цианобактерии Arthrospira platensis. Диаметр трихома примерно 12 мкм (Courtesy of Dr. Amha Belay)
1. Введение: Arthrospira platensis в мировой биоэкономике
Arthrospira platensis, широко известная под торговым названием Спирулина, является фотосинтезирующей нитчатой цианобактерией, относящейся к классу сине-зеленых микроводорослей. История ее использования в качестве источника пищи насчитывает тысячелетия, однако в последние десятилетия она приобрела значительную популярность как диетическая добавка и ключевой игрок в развивающейся мировой биоэкономике.
Спирулина занимает лидирующую позицию по годовому мировому объему производства микроводорослей, ежегодно производя около 10 000 тонн, что значительно превышает показатели ее главного конкурента, Хлореллы (4 000 тонн). В совокупности, Arthrospira и Chlorella обеспечивают более 90% глобальной биомассы микроводорослей. Быстро растущий спрос на рынке нутрицевтиков и пищевых добавок указывает на значительные экономические перспективы: по прогнозам, спрос на Спирулину достигнет $897,61 млн к 2027 году.
1. Биология хлореллы: Фундаментальный биохимический потенциал
Хлорелла (Chlorella) представляет собой род одноклеточных зеленых микроводорослей, принадлежащих к типу Chlorophyta. Наиболее изученным и широко используемым видом является Chlorella vulgaris. Эти организмы обладают исключительно высоким потенциалом для промышленного культивирования благодаря их способности к быстрому росту и высокой концентрации ценных питательных веществ. Скорость деления клеток Chlorella позволяет им удваивать биомассу в течение нескольких часов в оптимальных условиях, что обеспечивает высокую масштабируемость производства.
Астаксантин — это природный пигмент из группы каротиноидов, относящийся к ксантофиллам. Он придаёт розово-оранжевую окраску многим морским организмам, таким как лосось, креветки, фламинго и некоторые водоросли
1. Введение. Фундаментальное значение астаксантина в рыбоводстве
1.1. Астаксантин как ключевой питательный компонент и экономический драйвер
Астаксантин (Ax) представляет собой ксантофильный каротиноид (3,3′-дигидрокси-β,β′-каротин-4,4′-дион), являющийся жирорастворимым красным пигментом. В отличие от некоторых других каротиноидов, Ax не обладает провитаминной активностью A в организме человека. На протяжении более двух десятилетий этот пигмент занимает центральное место в индустрии аквакультуры, в частности, в питании лососевых (лосося и форели) и ракообразных, поскольку он придает мясу и панцирю характерный розовый или красный цвет. Эта эстетическая функция традиционно служила основным рыночным драйвером для Ax.
Обозначения E6, E18, E25 и E40 относятся к степени очистки фикоцианина, извлекаемого из спирулины. Буква E показывает оптическую чистоту пигмента, то есть соотношение его основного светопоглощения при 615 нм к поглощению белковых примесей при 280 нм. Чем выше число после E, тем чище и интенсивнее окрашен фикоцианин. Продукт с показателем E6 имеет низкую чистоту и используется как пищевой или косметический краситель, E18 — более чистый, ярко-синий, подходит для пищевых и косметических целей, E25 — высокоочищенный, применяется в косметике и фармацевтике, а E40 — лабораторного качества, с очень чистым голубым цветом, используется в биотехнологиях и как флуоресцентный маркер
I. Введение. Глобальная актуальность применения функциональных питательных соединений в аквакультуре
1.1. Аквакультура в XXI веке: вызовы и потребность в устойчивых решениях
Интенсификация аквакультурного производства, вызванная глобальным ростом спроса на водные биоресурсы, неизбежно приводит к созданию хронических стрессовых условий для гидробионтов. Такие факторы, как высокая плотность посадки, регулярные манипуляции, транспортировка, а также изменения абиотических факторов (температура, соленость, качество воды), вызывают значительный физиологический стресс.
Первичная реакция организма на стресс включает активацию гипоталамо-гипофизарно-интерренальной оси, что приводит к гормональному ответу и выбросу кортизола и катехоламинов. В свою очередь, эти вторичные и третичные ответы характеризуются метаболическими изменениями, гематологическими нарушениями и, что наиболее критично для промышленного производства, иммуносупрессией. В условиях стресса также активно генерируются реактивные формы кислорода (АФК), которые вызывают окислительное повреждение ДНК, белков и липидов. На уровне всего организма это проявляется в замедлении роста, нарушении репродуктивной функции и повышенной восприимчивости к заболеваниям.