Phần 1: Vai Trò Của Vi Sinh Vật Trong Ao Nuôi Trồng Thủy Sản

Tóm tắt

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong ao nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là về năng suất, chu trình dinh dưỡng, dinh dưỡng của vật nuôi, chất lượng nước, kiểm soát dịch bệnh và tác động môi trường của nước thải. Tối ưu hóa sản xuất đỏi hỏi phải quản lý hoạt động của vi sinh vật trong lưới thức ăn và chu trình dinh dưỡng trong ao, nhưng mục tiêu sẽ khác nhau tùy theo loại hình nuôi trồng thủy sản, loài nuôi và điều kiện kinh tế. Không giống như những người chăn nuôi bón phân và gieo hạt cho đồng cỏ với những loài được chọn lọc, người nuôi cá chỉ bón phân cho ao nuôi và hy vọng rằng các loài tảo, vi khuẩn và vi sinh vật khác có ích sẽ phát triển. Các yếu tố kiểm soát thành phần và sự nở hoa của cả loài tảo và vi khuẩn mong muốn và không mong muốn cần được nghiên cứu. Phân tích lưới thức ăn phức tạp trong ao, kết hợp với các phép đo năng suất sơ cấp, chu trình C qua vi khuẩn, thay đổi sinh khối động vật phù du và meiofauna và chu trình nitơ sẽ cung cấp dữ liệu cơ bản để tạo ra mô hình mô tả và dự đoán năng suất cá trong ao. Tảo và vi khuẩn thường được các nhà sinh vật học dưới nước coi là các nhóm sinh vật đơn lẻ, nhưng mỗi loài có sự đa dạng lớn về loài, với vai trò và tương tác khác nhau trong hệ sinh thái của chúng. Thực tế này, cùng với nhiều biến số môi trường, gây khó khăn cho việc phát triển một mô hình dự đoán toàn diện duy nhất làm công cụ quản lý lưới thức ăn và chất lượng nước trong ao, nhưng có thể sẽ có các mô hình nhỏ dành riêng cho hệ thống ao hoặc giai đoạn nuôi thương phẩm nhất định để đạt thành công. © 1997 Khoa học Elsevier B.V.

1. Giới thiệu

Khi nhu cầu về cá, động vật giáp xác và các sinh vật thủy sinh khác tăng lên và nghề khai thác thủy sản tự nhiên đạt mức khai thác tối đa, nuôi trồng thủy sản sẽ được xem xét để có thêm nguồn cung. Lưới thức ăn vi sinh vật là một phần không thể thiếu trong tất cả các ao nuôi trồng thủy sản và có tác động trực tiếp đến năng suất, ngay cả khi áp dụng phương pháp cho ăn nhân tạo thâm canh. Có ba lý do chính cho việc này.

Thứ nhất, trong hầu hết hoặc tất cả các ao, hàm lượng oxy trong nước bị chi phối bởi hoạt động của tảo và vi khuẩn (ví dụ: xem Moriarty, 1986b). Tảo tạo ra oxy vào ban ngày. Hô hấp thường chủ yếu là do vi khuẩn. Các quá trình vi sinh vật, cả hiếu khí và kỵ khí, cũng ảnh hưởng đến các yếu tố chất lượng nước khác, ví dụ: pH và hàm lượng amoniac.

Thứ hai, trong tất cả các hệ thống nuôi trồng thủy sản quảng canh, bán thâm canh và thâm canh, vi khuẩn cũng đóng góp đáng kể vào lưới thức ăn. Các loài nuôi có thể ăn trực tiếp chúng (ví dụ: cá rô phi hoặc cá đối) hoặc bởi các động vật nhỏ mà loài nuôi ăn (ví dụ: trong nuôi tôm He).

Thứ ba, thông qua hoạt động của các chất phân hủy dị dưỡng, nitơ và phốt pho được tái chế để kích thích sản xuất sơ cấp.

Lưới thức ăn vi sinh vật từ lâu đã được các nhà nuôi trồng thủy sản sử dụng. Các hệ thống quảng canh hoặc bán thâm canh được sử dụng, trong đó có hai nguồn thức ăn cơ bản cho tất cả các sinh vật trong ao: năng suất sơ cấp từ vi tảo và chất hữu cơ bổ sung (ví dụ: cỏ, phân, ngũ cốc và các thức ăn nhân tạo khác). Khi chất hữu cơ được bổ sung, vi khuẩn trở thành thành phần thiết yếu của lưới thức ăn.

Cần có thêm thông tin về hệ sinh thái của vi sinh vật trong ao để tối ưu hóa sản xuất và chuyển giao thành công kiến thức đến các khu vực khác để dự đoán được phản ứng của các loài khác nhau với cùng các yếu tố môi trường hoặc cùng một loài với các yếu tố môi trường khác nhau. Những tiến bộ lớn trong hệ sinh thái vi sinh vật, được thực hiện gần đây trong lĩnh vực hải dương học và hồ học đã giúp định lượng chính xác hơn về vai trò của vi khuẩn và các vi sinh vật khác trong chuỗi thức ăn và chu trình sinh địa hóa. Những phát triển này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện việc quản lý các ao nuôi trồng thủy sản nhằm tối ưu hóa năng suất và lợi nhuận kinh tế cho người nuôi trồng.

Mục tiêu và vấn đề quản lý khác nhau tùy thuộc vào tính chất của doanh nghiệp, ví dụ: dù là thâm canh, bán thâm canh, quảng canh và loài nuôi cũng như các yếu tố khí hậu và môi trường khác. Những điểm chính cần xem xét là:

Dinh dưỡng:
Cho động vật ăn các loại cây trồng tự nhiên như tảo, vi khuẩn và các vi sinh vật khác hoặc bằng các loài động vật nhỏ hơn.
Thay thế thức ăn nhân tạo bằng thức ăn tự nhiên, đặc biệt ở giai đoạn đầu nuôi thương phẩm.
Chất lượng nước:
Nồng độ oxy và amoniac, pH, v.v.
Kiểm soát dịch bệnh và mầm bệnh:
Quản lý thành phần loài vi sinh vật trong ao và trong hoặc trên cá nuôi.
Tác động môi trường của nước thải:
Ô nhiễm nguồn nước do dư thừa chất dinh dưỡng và cacbon hữu cơ.
Phát tán sinh vật gây bệnh.

2. Sản xuất vi khuẩn dị dưỡng

Vi khuẩn, vi tảo và động vật nguyên sinh đều có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái thủy sinh. Trong số các vi sinh vật này, vi tảo và tảo xanh lam, ngày nay hay được gọi là vi khuẩn lam, là những loại dễ nhìn thấy nhất và được biết đến nhiều nhất. Cho đến thập kỷ trước, vi khuẩn dị dưỡng thường bị bỏ qua, có thể do các phương pháp cũ được sử dụng để nghiên cứu chúng không phù hợp với môi trường tự nhiên. Các phương pháp cổ điển trong vi sinh lâm sàng, đặc biệt là đếm khuẩn lạc trên môi trường thạch giàu dinh dưỡng, được thiết kế để phân lập hoặc đếm vi khuẩn gây bệnh cụ thể. Mặc dù một số tiến bộ đã được thực hiện với các kỹ thuật này, nhưng mức độ vai trò của vi khuẩn và động vật nguyên sinh trong quá trình phân hủy chất hữu cơ và chu trình tuần hoàn của các nguyên tố quan trọng chỉ mới được công nhận đầy đủ gần đây.

Trong 15 năm qua, những tiến bộ lớn đã đạt được trong hệ sinh thái vi sinh vật với sự phát triển các phương pháp mới để nghiên cứu vi sinh vật thủy sinh và hoạt động của chúng. Kính hiển vi phát quang đã trở thành một công cụ mạnh mẽ để đếm tổng số vi khuẩn, ước tính sinh khối và xác định sự phân bố của chúng trong nước, trong trầm tích và trên bề mặt của thực vật ngập nước và các cấu trúc nhân tạo. Kỹ thuật này đã chỉ ra rằng vi khuẩn có số lượng nhiều hơn từ 10 đến 100.000 lần so với các kỹ thuật vi sinh cổ điển đã xác định.

Các kỹ thuật sinh hóa sử dụng các hợp chất nhỏ được đánh dấu bằng nguyên tử phóng xạ (đặc biệt là tritium và ¹⁴C) đã được sử dụng để nghiên cứu hoạt động, tốc độ tăng trưởng và năng suất của vi sinh vật trong hệ sinh thái dưới nước (van Es và Meyer-Reil, 1982; Moriarty, 1986a). Xác định năng suất tảo và vi khuẩn lam bằng ¹⁴CO₂ là một kỹ thuật đã được áp dụng rộng rãi. Gần đây, các kỹ thuật đã được phát triển để xác định năng suất vi khuẩn dị dưỡng bằng cách đo tốc độ tổng hợp DNA của chúng bằng thymidine triti hóa, một trong những thành phần cơ bản của DNA. Hiện nay, vi khuẩn hoạt động được biết mạnh hơn và có vai trò quan trọng hơn ở hồ và biển so với những gì chúng ta nghĩ cách đây 20 năm.

Những phương pháp này cho phép các nhà sinh thái học vi sinh vật nghiên cứu chức năng của các nhóm vi khuẩn sinh thái trong môi trường tự nhiên. Các công cụ mới của nhà sinh thái học vi sinh vật có ứng dụng quan trọng trong nuôi trồng thủy sản (Moriarty và Pullin, 1987). Bằng cách định lượng năng suất của vi khuẩn, vai trò chức năng của vi khuẩn có thể được đánh giá dựa trên cơ sở khoa học, từ đó cải thiện việc quản lý ao nuôi để tối ưu hóa năng suất (Moriarty, 1987).

Vì việc giải thích các quá trình sinh thái phụ thuộc vào độ chính xác giả định của dữ liệu được thu thập nên một số phương pháp đo lường sự sản sinh vi khuẩn trong môi trường tự nhiên cần phải thảo luận ở đây. Trong số một số phương pháp khác nhau đã được phát triển để xác định sự sản sinh vi khuẩn trong môi trường nước, phương pháp thymidine và leucine hiện được ưa chuộng nhất. Độ chính xác phụ thuộc vào các vấn đề kỹ thuật và hệ số chuyển đổi đã được thảo luận bởi Moriarty (1990) và Riemann và Bell (1990). Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của việc xác định năng suất vi khuẩn và những yếu tố này cần được đánh giá trước khi áp dụng các giá trị vào mô hình bao gồm loại phương pháp được sử dụng, thành phần loài, tức là các biến đổi về sinh hóa, trạng thái sinh lý của vi khuẩn, ví dụ: chúng bị đói hay phát triển chậm hay nhanh. Các yếu tố chuyển đổi tốc độ tăng trưởng thành sản lượng hoặc dòng carbon phụ thuộc vào kích thước và hiệu quả tăng trưởng của vi khuẩn và những yếu tố này thay đổi theo thành phần loài của quần thể hoạt động (nhiều vi khuẩn trong các vùng nước tự nhiên ở trạng thái không phát triển).

Về nguyên tắc, phương pháp thymidine sẽ cho kết quả chính xác nhất với điều kiện phải chú ý đầy đủ đến các vấn đề kỹ thuật, bao gồm đo độ phóng xạ chỉ trong DNA chứ không phải tất cả các đại phân tử. Vì đây là phương pháp đánh dấu xung nên có thể rút ngắn thời gian ủ bệnh, đảm bảo rằng DNA là đại phân tử chính được đánh dấu và tốc độ tổng hợp không bị thay đổi do sự xáo trộn của trầm tích. Nếu thời gian ủ quá dài, các đại phân tử khác sẽ được dán nhãn, do đó cần phải tách hoặc tách DNA khỏi protein, lipid và carbohydrate. Nồng độ thymidine được thêm vào phải đủ cao để ngăn chặn sự pha loãng đồng vị do quá trình sinh tổng hợp trong tế bào.

Phương pháp leucine chính xác khi vi khuẩn phát triển nhanh chóng và tăng trưởng cân bằng, nhưng điều này không phải lúc nào cũng xảy ra trong các hệ thống tự nhiên, khi tốc độ tổng hợp protein có thể lớn hơn nhiều so với tốc độ tổng hợp DNA (Chin-Leo và Kirchman, 1990; Riemann và Bell, 1990; Moriarty và cộng sự, 1991).

3. Quy trình vi sinh vật

Lưới thức ăn trong ao rất phức tạp, với lượng thức ăn viên đầu vào và tương tác trầm tích-nước ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo nở hoa, chất lượng nước và cuối cùng là tốc độ tăng trưởng của cá/tôm. Ví dụ, trong ao nuôi tôm, vi khuẩn cạnh tranh với tôm để lấy thức ăn viên và oxy trong ao và tôm thích chọn các loại thức ăn tự nhiên hơn (Moriarty và cộng sự, 1983; Moriarty, 1986b). Vì vậy, việc điều tra những gì thực sự xảy ra là cần thiết để lập kế hoạch tốt hơn về chế độ cho ăn. Không giống như những người chăn nuôi bón phân và gieo hạt trên đồng cỏ bằng các loài cỏ và cỏ ba lá cụ thể, người nuôi cá chỉ đơn giản bón phân cho ao và hy vọng rằng các loài tảo có lợi sẽ phát triển. Các yếu tố kiểm soát sự phát triển nở hoa của cả loài tảo và vi khuẩn mong muốn và không mong muốn cần được nghiên cứu.

Sự tương tác giữa tảo và vi khuẩn cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của chúng được mô tả trong Hình 1. Trong phần thảo luận dưới đây, thuật ngữ tảo sẽ được sử dụng để bao gồm tất cả các loài quang tự dưỡng oxy: tức là tảo nhân chuẩn và vi khuẩn lam (tảo xanh lục), như đây là những sinh vật sản xuất chính trong ao. Trong vùng ánh sáng, lượng oxy tạo ra trong quá trình quang hợp bằng hoặc lớn hơn lượng oxy tiêu thụ trong quá trình hô hấp. Ánh sáng xuyên vào ao được quyết định bởi độ đục và sinh khối của tảo; nơi sinh khối cao hoặc nước đục, vùng sáng sẽ nông và do đó chỉ một tỷ lệ nhỏ tảo sẽ tạo ra oxy trong ngày. Oxy đi vào ao thông qua quá trình khuếch tán, được hỗ trợ bởi sự chuyển động của gió hoặc tác động cơ học và hoạt động quang hợp của tảo. Bên dưới vùng ánh sáng, tảo cũng như các sinh vật khác hô hấp oxy, do đó quá trình hô hấp này phải ít hơn lượng oxy đưa vào. Do đó, lý tưởng nhất là vùng sáng phải trải rộng trên hầu hết cột nước.

Hình 1. Dòng oxy, carbon dioxide và một số chất dinh dưỡng giữa các vi sinh vật chính trong ao. Trong vùng ánh sáng, thường là nơi cường độ ánh sáng lớn hơn 1% cường độ bề mặt, oxy được thực vật phù du tạo ra với tốc độ lớn hơn lượng oxy được tiêu thụ trong quá trình hô hấp. Sự khoáng hóa thuần nitơ dưới dạng amoni của vi khuẩn chỉ lớn hơn mức hấp thu nếu tỷ lệ C:N của mảnh vụn nhỏ hơn 10:1. Khi tỷ lệ C:N lớn hơn, vi khuẩn sẽ là những chất cố định nitơ và cạnh tranh với tảo về Nó; vi sinh vật phù du khoáng hóa nitơ khi chúng ăn vi khuẩn.

Vi khuẩn dị dưỡng tiêu thụ oxy và giải phóng carbon dioxide trong khi oxy hóa chất hữu cơ, trong khi vi khuẩn nitrat hóa và lưu huỳnh tự dưỡng tiêu thụ oxy và carbon dioxide trong khi oxy hóa amoni, nitrit hoặc sunfua. Trong mảnh vụn hữu cơ ở đáy ao, sự khuếch tán oxy bị hạn chế, từ đó oxy bị cạn kiệt nhanh chóng. Khi điều này xảy ra, vi khuẩn lên men trở nên hoạt động, giải phóng axit, rượu, carbon dioxide và hydro, sau đó được vi khuẩn sinh metan sử dụng trong nước ngọt hoặc vi khuẩn khử sunfat trong ao biển. Ngoài ra, nếu nitrat có trong nước hoặc trầm tích bề mặt, sẽ bị vi khuẩn khử nitrat khử thành nitơ và khí oxit nitơ hoặc amoni. “Nợ” oxy được tích tụ, có thể không được cân bằng trong giai đoạn nuôi thương phẩm, dẫn đến sự gia tăng lượng trầm tích dưới đáy ao; điều này sẽ phải được loại bỏ bằng máy móc. Amoniac và sunfua được tạo ra có thể bị oxy hóa lại trong nước hoặc trầm tích oxi bởi vi khuẩn tự dưỡng.

3.1. Mảnh vụn

Mảnh vụn là thuật ngữ thường được sử dụng trong sinh thái dưới nước để chỉ chất hữu cơ không sống; nó bao gồm cả vật chất hạt cũng như chất hòa tan. Nó liên quan chặt chẽ với các vi sinh vật, thường chiếm khoảng 5-10% khối lượng. Trong các ao nuôi trồng thủy sản, vai trò dinh dưỡng của mảnh vụn được quan tâm, vốn là nguồn thức ăn quan trọng đối với một số động vật (Bowen, 1987; Schroeder, 1987). Ở bề mặt trầm tích, nơi xảy ra các quá trình kỵ khí, mảnh vụn đó rất quan trọng làm thức ăn cho động vật. Như Schroeder (1987) cho thấy, vi khuẩn kỵ khí giải phóng các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, liên kết với mảnh vụn; điều này tương tự như sự hình thành thức ăn ủ chua và quá trình lên men cellulose ở động vật nhai lại. Ngoài ra, chất nhờn và các đại phân tử ngoại bào khác được tiết ra bởi vi khuẩn và các sinh vật khác, cũng như các chất hữu cơ được giải phóng sau quá trình phân giải tế bào như protein, DNA và lipid, sẽ bị liên kết với các mảnh vụn. Do đó, thành phần của mảnh vụn rất khác nhau và có thể có giá trị dinh dưỡng đối với động vật.

Quá trình kỵ khí rất quan trọng trong việc phân hủy mảnh vụn trong trầm tích ao, nơi oxy có thể bị cạn kiệt hoàn toàn trong phạm vi 1 mm trên cùng, do vi khuẩn phát triển rất nhanh và khả năng khuếch tán oxy kém. Về mặt sinh thái, động vật sử dụng các sản phẩm của quá trình vi khuẩn kỵ khí sẽ hiệu quả hơn hiếu khí, bởi vì vi khuẩn hiếu khí chuyển đổi một tỷ lệ lớn hơn các chất hữu cơ trực tiếp thành CO₂, dẫn đến nhiều chất bị mất đi khỏi lưới thức ăn. Tuy nhiên, vi khuẩn lên men kỵ khí kém hiệu quả hơn và động vật ngăn chặn chất hữu cơ trước khi nó bị oxy hóa hoàn toàn bởi vi khuẩn cuối cùng, ví dụ như vi khuẩn khử sunfat sẽ có khả năng tiếp cận các chất hữu cơ dễ tiêu hóa. Nơi nào có lượng lớn mảnh vụn trong ao, đó sẽ là nguồn thức ăn chính (Schroeder, 1987).

4. Mô hình hóa con đường dinh dưỡng

Mục tiêu cuối cùng của các nghiên cứu về năng suất vi sinh vật (bao gồm cả năng suất vi tảo) là có thể dự đoán quy mô thu hoạch. Một mô hình rất hữu ích trong việc giúp thiết kế các thí nghiệm để đạt được mục tiêu này. Nó có thể hữu ích bằng cách sử dụng kiến thức hiện tại để dự đoán kết quả sau đó có thể so sánh với kết quả thực tế.

4.1. Các khái niệm của mô hình chu trình carbon

Một ví dụ đơn giản về mô hình khái niệm về chu trình carbon trong ao nước biển hoặc nước lợ được trình bày trong Hình 2. Trong ao nước ngọt, vi khuẩn khử sunfat không quan trọng vì nồng độ sunfat thấp hơn nhiều so với trong nước lợ. Chu trình carbon rất quan trọng vì nó liên quan đến chất hữu cơ, hay nói cách khác là thức ăn và sinh khối; việc sản xuất các sinh vật trong hệ thống thủy sinh thường được đo dưới dạng carbon và được biểu thị bằng lượng carbon hữu cơ được tạo ra trên một đơn vị diện tích (thường là một m²) mỗi ngày.

Hình 2. Một số nhóm vi khuẩn sinh thái quan trọng trong ao biển, nước lợ. Mảnh vụn bị các vi sinh vật dị dưỡng hiếu khí hoặc lên men trong điều kiện thiếu khí oxy hóa thành CO₂. Cả hai nhóm này bao gồm nhiều chi khác nhau với các hoạt động khác nhau. Axit béo và các sản phẩm khác của quá trình lên men bị oxy hóa thành CO₂ bởi vi khuẩn kỵ khí khử sunfat thành sunfua. Sunfua có thể được tái oxy hóa về mặt hóa học hoặc do hoạt động của vi khuẩn tự dưỡng tạo thành sinh khối mới từ CO₂.

Sản xuất sơ cấp của vi tảo là nguồn cung cấp chất hữu cơ chính trong ao; phân và thức ăn viên còn cung cấp nguồn chất hữu cơ cho vi khuẩn. Động vật ăn cỏ ăn tảo; chất bài tiết của chúng, cộng với bất kỳ loài tảo nào chết, sẽ đi vào bể chứa mảnh vụn (chất hữu cơ không sống, cả hợp chất hòa tan và hạt). Vi khuẩn dị dưỡng phân hủy các mảnh vụn. Hầu hết các vi khuẩn trong ao đều là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, chúng lấy chất hữu cơ để phát triển và cung cấp năng lượng bằng cách phân hủy mảnh vụn. (Các vi khuẩn dị dưỡng khác được quan tâm là mầm bệnh tấn công các sinh vật sống).

Rất khó để định lượng kích thước của bể chứa cacbon có hại hoặc tốc độ chuyển hóa và định lượng được sự đóng góp vào chu trình cacbon. Tuy nhiên, hiện nay năng suất của vi khuẩn có thể xác định và ước tính lượng chất hữu cơ cần thiết để duy trì vi khuẩn. Điều này giúp ước tính về quy mô và tốc độ luân chuyển của phần quan trọng nhất của mảnh vụn và dòng cacbon đi qua các con đường mảnh vụn.

Tốc độ của các quá trình khác như giải phóng amoniac, khử sunfat, hấp thụ oxy hoặc thải ra carbon dioxide cung cấp các ước tính thay thế để kiểm tra tốc độ vận chuyển qua ngăn vi khuẩn trong lưới thức ăn mô hình. Dòng carbon dioxide từ trầm tích có lẽ là thước đo thích hợp nhất cho quá trình khoáng hóa carbon, bởi vì nó làm giảm các chất nhận điện tử vô quan trọng như O₂, SO₄²^– và NO₃^–. Nhưng tỷ lệ thực tế khi các chất nền không thể khuếch tán bị giảm đi và tồn tại trong trầm tích có thể bị đánh giá thấp, ví dụ: sắt và pyrit (Blackbum, 1986). Cuối cùng, S²^– và Fe²⁺ sẽ bị oxy hóa bởi oxy, nhưng điều này có thể không xảy ra cùng lúc với quá trình oxy hóa carbon và cuối cùng là sản xuất cá; tức là đáy ao sẽ thiếu oxy trong giai đoạn nuôi thương phẩm.

Nồng độ và dòng oxy dễ dàng được xác định trong các ao nuôi trồng thủy sản và được coi là cách đơn giản nhất để xác định ước tính sơ bộ về sự góp phần của vi khuẩn vào quá trình phân hủy chất hữu cơ hoặc lưới thức ăn. Sự hấp thụ oxy trong các thí nghiệm ngắn hạn với trầm tích đã chỉ ra rằng phương pháp thymidine mang lại các giá trị tương đương cho dòng C qua vi khuẩn (Fallon và cộng sự, 1983). Trong trầm tích ở vùng biển khơi, tốc độ oxy hóa carbon được tính toán từ mô hình địa hóa về sự hấp thụ oxy của trầm tích, được xác định từ dữ liệu nồng độ oxy được đo bằng vi điện cực, rất phù hợp với ước tính thu được từ việc xác định năng suất vi khuẩn (Moriarty và cộng sự, 1991). Vì vậy, trừ khi tảo đáy có sinh khối lớn, vi khuẩn là sinh vật tiêu thụ oxy chính trong trầm tích. Nếu có tảo đáy thì chúng phải có cơ hội hô hấp và khi thực hiện điều này, có mối tương quan chặt chẽ giữa tốc độ tiêu thụ oxy và năng suất vi khuẩn được xác định bằng phương pháp thymidine (Bell và Ahlgren, 1987). Tỷ lệ tương đối của quá trình oxy hóa carbon ở đáy và sự hấp thụ oxy cũng bị thay đổi bởi hoạt động của động vật đáy và điều này sẽ cần phải được tính đến khi liên quan đến việc tiêu thụ oxy và sản xuất vi khuẩn (Blackbum, 1986, 1987). Các nghiên cứu sâu hơn về mối quan hệ giữa năng suất vi khuẩn và sự hấp thụ oxy trong ao có thể cung cấp thông tin cần thiết để mô hình hóa năng suất vi khuẩn dị dưỡng và vai trò dinh dưỡng từ dữ liệu về sinh khối vi khuẩn, năng suất sơ cấp và sinh khối tảo.

Hai yếu tố quan trọng nhất kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn trong ao là nồng độ chất hữu cơ sẵn có và nhiệt độ. Ảnh hưởng của nồng độ chất nền được điều chỉnh bởi thành phần sinh hóa của chất hữu cơ; đặc biệt, axit amin được cho là có tác dụng kích thích sự phát triển của quần thể vi khuẩn biển trung bình (Kirchman, 1990). Chất lượng của chất hữu cơ làm nguồn thức ăn thay đổi tùy thuộc vào loài vi khuẩn cụ thể sử dụng, nhưng có rất ít nghiên cứu được thực hiện về thành phần loài của vi khuẩn hoạt động trong quá trình phân hủy chất hữu cơ tại bất kỳ thời điểm hoặc địa điểm cụ thể nào ở biển (Painting và cộng sự, 1989). Những cách chính có thể quan sát phản ứng của vi khuẩn với nồng độ và chất lượng cơ chất trong cộng đồng tự nhiên là kiểm tra sự thay đổi về số lượng, kích thước hoặc sinh khối, tốc độ tăng trưởng và năng suất của vi khuẩn. Năng suất, tức là tốc độ sản xuất sinh khối tế bào, là một chỉ số tốt về tình trạng dinh dưỡng của vi khuẩn, ví dụ như chúng có được cho ăn đầy đủ bằng thức ăn dạng viên trong ao hay không, vì nó liên quan trực tiếp đến dòng cacbon hữu cơ thông qua vi khuẩn dị dưỡng.

Có nhiều nhóm vi khuẩn có chức năng khác nhau và tất cả chúng đều tương tác với nhau (Blackbum, 1987; Fry, 1987). Để hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong ao, cần nghiên cứu hoạt động và năng suất của từng nhóm vi khuẩn chức năng. Một số nhóm này được thể hiện trong Hình 2. Mảnh vụn bị phân hủy bởi vi khuẩn dị dưỡng. Mảnh vụn chủ yếu được các động vật nguyên sinh tiêu thụ, sau đó chúng lại bị động vật phù du và/hoặc hệ động vật meiofauna ăn.

Nhiều chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí trong cột nước và bề mặt trầm tích. Chất hữu cơ còn lại bị phân hủy ở vùng anoxic của trầm tích chủ yếu do vi khuẩn lên men. Năng suất của cả hai nhóm vi khuẩn chính này có thể dễ dàng xác định bằng phương pháp thymidine. Các axit béo chuỗi ngắn là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men được hô hấp thành CO₂ bởi vi khuẩn khử sunfat. Hầu hết các chất hữu cơ đi vào trầm tích cuối cùng sẽ được các vi khuẩn này chuyển hóa thành carbon dioxide nếu nó không bị oxy hóa trong các quá trình trước đó. Hydro sunfua là sản phẩm chính khác của quá trình này.

Thức ăn nhân tạo và tảo có thể có các tỷ lệ đồng vị ổn định khác nhau (δ¹³C, ³⁴S, ¹⁵N), sau đó có thể được sử dụng làm chất đánh dấu lưới thức ăn trong ao. Khi thông tin từ nguồn này được kết hợp với các phép đo năng suất sơ cấp, chu trình cacbon qua vi khuẩn, sự thay đổi sinh khối động vật phù du và động vật ăn thịt, chu trình nitơ và sinh khối trong các nhóm sinh vật chính, dữ liệu cơ bản sẽ được cung cấp để tạo ra một mô hình để mô tả và dự đoán năng suất cá trong ao.

Theo David J.W. Moriarty

Nguồn: https://www.academia.edu/2093774/The_role_of_microorganisms_in_aquaculture_ponds?sm=b

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

H	B	T	N	S	B	C
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Kỹ Thuật Nuôi, Tin Tức