Микроводоросли уже более четырёх десятилетий являются неотъемлемой частью современной аквакультуры. Благодаря высокой питательной ценности фотоавтотрофные штаммы микроводорослей играют важную роль в выращивании морских рыбных личинок, а также на ранних стадиях развития других водных организмов.

Спрос на микроводоросли уже велик и может ещё больше возрасти, поскольку их биомасса способна частично заменить рыбную муку. В 2020 году в аквакультуре по всему миру было произведено около 35,1 млн тонн водорослей и водных растений общей стоимостью 16,5 млрд долларов США. Однако почти всё это были макроводоросли (ламинария, вакамэ, грацилярия), которые в основном используются для производства агара и каррагинана.

Производство микроводорослей — микроскопических организмов, встречающихся как в пресной, так и в морской воде — гораздо меньше по масштабам. Но их биологическое значение огромно, так как они находятся в основании водных пищевых цепей и служат основой для зоопланктона и многих других форм жизни.

Значение микроводорослей для развития водных организмов

Науплии и личинки моллюсков, многощетинковых червей, улиток, ракообразных, иглокожих, а также некоторых рыб (даже тех, что позже становятся хищными) могут питаться микроводорослями на определённых стадиях развития.

Любой, кто хочет успешно выращивать молодь для аквакультуры (например, креветок, устриц или рыб), вынужден культивировать микроводоросли для кормления в инкубаториях. Поэтому, несмотря на относительно малые объёмы производства, микроводоросли незаменимы и во многом определяют успех мировой аквакультуры.

Выбор видов для аквакультуры

За последние десятилетия было протестировано несколько сотен видов микроводорослей, но широко используются лишь около двадцати.

Основные требования

- быстрые темпы роста и пригодность для массовых культур, - устойчивость к световым и температурным колебаниям, - подходящий питательный состав, вкус и усвояемость, - отсутствие токсинов, - соответствие размера частиц ротовому аппарату и возможностям потребления целевых видов (1–15 мкм для фильтраторов и 10–100 мкм для видов, пасущих микроводоросли с субстратов).

Основа водных пищевых цепей

Микроводоросли практически незаменимы в качестве первичного корма в морских пищевых цепях. Будучи фотоавтотрофными организмами, они преобразуют углекислый газ в сахара, липиды (в том числе омега-3 жирные кислоты EPA и DHA) и другие органические соединения.

Микроводоросли способствуют развитию микрофлоры в кишечнике личинок рыб, обладают антибактериальными свойствами и содержат широкий спектр биоактивных веществ: аминокислоты, витамины, минералы, пигменты с антиоксидантным действием.

Однако питательная ценность зависит от возраста клеток и структуры клеточной стенки. Например:

в фазе быстрого роста клетки содержат 30–40% белка, 10–20% липидов и 5–15% углеводов,

в стационарной фазе доля углеводов может удвоиться за счёт белка.

Применение микроводорослей в кормлении

Основное использование микроводорослей связано с питанием — как в целой форме, так и в виде фрагментов клеток.

Примеры использования

Каротиноиды из микроводорослей добавляют в корма, чтобы придать рыбе привлекательный цвет, - натуральный пигмент из Haematococcus pluvialis окрашивает филе лосося и креветок в насыщенный красный, - рыбы, получавшие корм с биомассой микроводорослей, демонстрировали лучшее здоровье, активность и качество мяса.

Микроводоросли также являются источниками витаминов. Например, содержание витамина С может различаться в 16 раз в зависимости от вида и времени года.

Методы выращивания микроводорослей

По всему миру тысячи инкубаториев культивируют микроводоросли для получения корма. Системы варьируются от открытых прудов и резервуаров до сложных биореакторов замкнутого цикла.

Форматы производства

- партиями (batch culture), - в непрерывном режиме (steady-state culture), позволяющем регулярно собирать биомассу.

Для массовых культур часто используют баллонные бутыли (10–20 л), полиэтиленовые мешки (100–500 л) и пластиковые бассейны (1 000–5 000 л).

Экономика производства

Стоимость производства микроводорослей колеблется от 50 до 200 долларов США за кг сухого веса и может составлять 20–50% всех расходов инкубатория. Наибольшие затраты характерны для небольших хозяйств.

В качестве альтернативы исследуются:

бактерии и дрожжи, выращиваемые без света в ферментёрах,

липидные эмульсии (менее питательны, чем микроводоросли).

Полноценных заменителей микроводорослей пока не найдено.

Микроводоросли в питании разных видов

- Все стадии развития мидий питаются микроводорослями, поэтому каждое хозяйство имеет собственные установки для их культивирования. - Личинки абалонов и морских ежей на ранних стадиях питаются внутренними запасами, но позже переходят на бентосные микроводоросли (Navicula, Nitzschia, Amphora). - Личинки креветок сначала потребляют микроводоросли, затем — живой зоопланктон.

Обогащение зоопланктона микроводорослями

Для личинок многих рыб микроводоросли незаменимы как стартовый и дополнительный корм. Однако большинство рыб предпочитает живой зоопланктон (ротаторий Brachionus, науплии артемии).

Ротаторий и артемию часто предварительно кормят микроводорослями. Таким образом они становятся «живыми транспортными средствами», доставляющими питательные вещества личинкам рыб. Этот процесс называется обогащением.

Благодаря этому рыбы получают дополнительные белки, жирные кислоты, витамины и минералы, необходимые для развития.

Перспективы микроводорослей

Хотя производство микроводорослей значительно уступает макроводорослям по объёмам, их значение в аквакультуре велико. Сегодня они востребованы в основном в инкубаториях и при производстве пигментов. Но в будущем, когда удастся использовать их биомассу как источник белка, роль микроводорослей в аквакультуре станет ещё более значимой.