Фосфор - ключевой нутриент в кормах рыб, напрямую влияет на их рост и состояние. Но, поскольку рыбы усваивают не более 40% внесенного с кормом фосфора, отходы предприятий аквакультуры в большей, чем принято думать, мере влияют на окружающую среду.
Представляем шорт-версию научной статьи Shozo H. Sugiura. Phosphorus, Aquaculture, and the Environment. Reviews in Fisheries Science & Aquaculture. 2018. 515-521.
Интенсивное выращивание рыбы проточных каналах, садках и УЗВ сопровождаются выбросом большого количества фосфора в окружающую среду, что напрямую стимулирует рост водорослей и эвтрофикацию, ухудшает водную экосистему, снижает качество воды и делает ее непригодной для использования человеком.
Загрязнения аквакультуры попадают непосредственно в воду, их сложно удерживать. Некоторую часть фосфора, в составе фекалий и твердых загрязнений, можно собирать в УЗВ-системах, в прудах-отстойниках. В свою очередь, растворимый фосфор, с мочей и фекалиями, необратимо попадает в окружающую среду. Соответственно,
Интенсивная аквакультура более опасна для окружающей среды, чем другие сферы животноводства. Основным источником "сбрасываемого" фосфора в аквакультуре являются экскременты рыб и не съеденный корм.
Таблица 1. Поступление фосфора в систему интенсивной аквакультуры. 1. P в скелетной ткани – в рыбной муке, животных субпродуктах и т.д., 2. Фосфаты кальция, натрия и калия, 3. АТФ, глюкозо-6-фосфат фосфорилированные белки, 4. В просвете кишечника осаждаются двухвалентные и трехвалентные катионы солей с фосфором, с кормом или посредством секреции, 5. Растворимый P в составе фекалий происходит от бактериального гниения и путем эндогенной секреции.
Фундаментальная дилемма аквакультуры сегодня - развитие производства и минимизация влияния на окружающую среду.
Ряд текущих исследований направлены на снижение содержания фосфора в корме до минимально необходимого для роста рыб уровня. При этом,
Недостаток фосфора в пище не вызывает подавление роста рыб, усвоение корма или других важных функций до момента, пока этот дефицит не перейдет в прогрессирующую фазу. Умеренный дефицит фосфора обратим и поддается лечению.
Когда насыщение фосфором падает ниже порогового значения (менее 75% от нормы), происходит замедление роста. Индикаторами насыщения фосфором является содержание золы, кальция и, собственно, фосфора в его основных резервуарах, костях и чешуе (Рисунки 1 и 2).
Рисунок 1. Нормальный диапазон содержания злы в костях (%, свободные от жира сухие позвонки). Каждый столбец представляет данные (нормальный диапазон), полученные в независимых экспериментах (данные из таблицы 2, Sugiura, 2018). Звездами показаны данные, где материал позвонков мог быть не обезжирен.
Рисунок 2. Нормальный диапазон содержания кальция (%, сырой массы тела). Каждый столбец представляет данные (нормальный диапазон), полученные в независимых экспериментах (данные из таблицы 2, Sugiura, 2018). На рисунке также показано, что «compressiform» рыбы более костистые, чем «fusiform» виды (содержания кальция соответствует костистости).
Отмечается, что
В отличие от легко усвояемых ингредиентов (рыбная мука, животные субпродукты, очищенные рационы), растительные компоненты в кормах часто содержат высокую долю неперевариваемых волокон.
Когда рацион разбавлен определенным количеством целлюлозы, рыбы могут регулировать объем потребления пищи независимо от общей массы. Поэтому усвоение ими корма в течение дня остается постоянным в определенных пределах. Иными словами,
Для нормального роста рыбы показаны более богатые волокнами, чем богатые энергией корма.
Деформация костей наблюдается при недостатке кальцификации коллагена. Молодь рыб на стадии личинок особенно уязвима к этому недугу, потому что матрикс коллагена лишь отчасти кальфицирован и стабилизирован. Коллагены являются видоспецифичными веществами с низкой температурой плавления. Поэтому
У молоди рыб даже небольшое увеличение температуры может привести к деформации костей, особенно при недостаточной минерализации коллагена. Повышенная температура, низкое содержание фосфора и кальция однозначно ведут к деформации костей.
Необходимый для формирования коллагена витамин C также вовлечен в нарушение развития костей на стадиях эмбриогенеза и личинки. Это особенно заметно при плохом кормлении самок, частой дезинфекции икры, когда витамин C пропадает из икры. Так как молодая рыба вносит незначительный вклад в утечку фосфора в среду, дефицита этого элемента на ранней стадии развития рыб необходимо избегать.
На личиночной стадии различных видов рыб могут отмечаться деформации всего скелета, включая позвонки и челюсти, и эти деформации становятся сильнее с ростом рыб. Поле выхода из стадии малька, однако, деформации от дефицита фосфора наблюдаются в конце роста, особенно на концах тонких костей, плевральных ребрах, где коллаген слабо кальцифицирован. Поэтому на этой стадии развития индикатором недостатка фосфора является состояние ребер.
Рисунок 4. Плевральные ребра радужной форели при достаточном уровне фосфора и его недостатке. Диагностическая проверка ребер простейший способ определения дефицита фосфора у рыб
Так как в рыбных кормах традиционную рыбную муку постепенно заменяют на растительные компоненты, растет интерес к усвояемости этих компонентов. Большинство ингредиентов растительного происхождения имеют более низкое содержание фосфора, чем рыбная мука и мука из животных субпродуктов. Соответственно,
Современные рыбные корма на растительной основе содержат меньше фосфора, чем традиционные на основе рыбной муки.
Это существенно снижает выделение фосфора в среду. Тем не менее, примерно 2/3 всего фосфора в растительной пище составляют фитаты-P, которые плохо перевариваются рыбами. Поэтому, критически важно использовать фитазу для повышения усвоения фосфора. В качестве пищевых добавок доступны различные типы коммерческих фитаз. Некоторые растительные компоненты содержат значительное количество эндогенной фитазы.
Полной усвояемости растительного фосфора можно добиться инкубацией закваски растительного материала с фитазой и подкислителем.
Производство современных рыбных кормов, в составе которых имеются растительные ингредиенты, должно включать такие предварительные этапы.
Рисунок 6. Рапсовый шрот (включая шрот канолы) и усвояемость P различными видами. Каждая точка представляет данные из независимых экспериментов (данные выбраны из таблицы 3, Sugiura, 2018). Звездой показана истинная усвояемость. Знаком волны показана относительная биодоступность фосфора, основанная на зольности костей, прочности костей на излом, росте животного.
Рисунок 7. Соевая мука (экстракция растворителем) и усвояемость P различными видами. Каждая точка представляет данные из независимых экспериментов (данные выбраны из таблицы 3, Sugiura, 2018). Звездой показана истинная усвояемость. Знаком волны показана относительная биодоступность фосфора, основанная на зольности костей, прочности костей на излом, росте животного.
Таким образом, усвояемость фосфора - вариативная величина, даже у одного вида рыб и при одинаковом рационе. Соответственно, в отличие от макронутриентов, усвоение фосфора для каждого ингредиента корма не должно рассматриваться как фиксированное значение в составе смеси. Его усвояемость зависит от множества факторов - pH кишечника, взаимодействия с растворенными кальцием, железом (III), алюминием, бикарбонатами, хелатными агентами, пищевыми жирами и другими натуральными и синтетическими веществами.
В целом, с точки зрения науки, создавать экологичные корма - просто. Однако, касаемо индустриальной аквакультуры, корма должны не только быть экологичными, но также дешевыми и обеспечивать рост рыбы. Рыбные корма - главная статья расходов в интенсивной аквакультуре, и в зависимости от страны и типа производства составляют 30-90% всех затрат. Более высокая стоимость экологичных кормов ограничивает их использование в коммерческой аквакультуре. Соответственно, снижение стоимости кормов с низким уровнем загрязнения среды поможет их внедрению в аквакультуру, что приведет к повышению экологической безопасности ферм.
Источник: aquavitro.org
