Микроводоросли, выращенные непосредственно на фермах, играют ключевую роль в качестве основного корма для ранних стадий личиночного развития креветок. Культивируемые водоросли чаще всего являются диатомовыми (Bacillariophyceae). Однако стабильное культивирование высококачественных диатомовых водорослей в достаточном количестве по-прежнему сложный процесс: «Даже на самых современных фермах культуры не растут и погибают, либо на них пагубно воздействуют конкурирующие микроорганизмы“ (Shoji & Ajithkumar 2013).

Среди возможных альтернатив ведения культуры микроводорослей на фермах, сотрудники Tomalgae (ведущая компания в отрасли), в соответствии с опытом и знаниями, решили производить высококачественные диатомовые водоросли, аналогичные тем, которые в настоящее время выращиваются в малявочниках. Они разработали методы обработки биомассы и производства продукта на основе диатомовых водорослей, Thalapure Shrimp, с длительным сроком хранения, эффективными методами регидратации и ресуспензии.

В недавней публикации, детально описывающей технологию и продукт(Chepurnov et al. 2017), авторы сделали следующее заявление: «Теоретически стабильность и продуктивность фермерских культур микроводорослей можно улучшить, однако одновременно это потребует существенно больше инвестиций в производство. В настоящее время для большинства креветочных малявочниках такое практически нереально.” В статье дана оценка этому утверждению. Различные литературные источники приводятся с цитатами, чтобы показать, что приведенные суждения не уникальны. Авторы надеются, что аргументы помогут владельцам ферм сделать более осознанный выбор между инвестированием в модификацию производства микроводорослей на фермах и изучением альтернативных вариантов.

Методы культивирования микроводорослей в малявочниках быстро развивались: от цветения фитопланктона в резервуарах для выращивания личинок до культивирования отобранных видов водорослей в специализированных помещениях, а затем транспортировки в бассейны с личинками или мальками (Muller-Feuga et al. 2003). Однако разработанные ранее методы культивирования практически не изменились (MullerFeuga et al. 2003, см. также De Pauw et al. 1984, Shields & Lupatsch 2012). Первичную культуру из стерильных пробирок помещают в большие стеклянные контейнеры и бутыли, затем в более крупные сосуды или полиэтиленовые пакеты и, наконец, в объемные внутренние или наружные бассейны (Dhert & Sorgeloos 1991).

Удалось быстро установить наиболее важные для роста водорослей абиотические параметры: количество и качество питательных веществ, свет, кислотность, турбулентность, соленость и температура воды (Coutteau 1996, см. также Muller-Feuga et al. 2003). Одновременно установили, что ни один из параметров нельзя идеально отрегулировать в условиях малявочника, даже расположенного в помещении, из-за затрат и технических ограничений. Обозначили также серьезные проблемы с биотическими факторами, которые, как правило, называют общим термином ‘загрязнение’ (травоядные обитатели, нежелательные водоросли, паразиты и т. д.). Однако на сегодняшний день нет эффективных практических решений этих проблем. Наиболее эффективные методы очистки воды, которые доступны для малявочников, могут только снизить начальную концентрацию загрязнений и, следовательно, отсрочить их неизбежное негативное воздействие на культуры микроводорослей. Более раннее обнаружение потенциальных проблем требует высококачественных микроскопов, отсутствующих на многих фермах. Например, культура водорослей, загрязненная некоторыми видами простейших (например, Monas spp.), вероятно, полностью погибнет в течение 12-18 часов после первого обнаружения. Даже после гибели 90% клеток водорослей, культура может сохранить коричневый оттенок, подобный здоровой культуре водорослей. Смерть водорослей, вызванная этими простейшими, делает культуру бесполезной в качестве пищи для личинок (Baptist 1993).

Некоторые статьи за последние двадцать лет рекламировали различные режимы «продвинутых» закрытых фотобиореакторов (PBRs) как эффективную защиту водорослевых культур от загрязнения. Обширный практический опыт авторов противоречит этому утверждению. Цитата из публикации, выпущенной ведущей компанией, производящей микроводоросли, Cyanotech, подтверждает это: «Многие ошибочно утверждают, что полностью закрытые системы эффективнее, потому что они защищают водоросли от загрязнения. Те, кто считает, что закрытая культура микроводорослей устраняет загрязнение, вызванное нежелательными организмами, заблуждаются. Закрытые культуры часто загрязняются нежелательными водорослями, грибами и простейшими. Когда это случается, устранение биологического загрязнения очень затруднительно из-за большой площади поверхности и значительного количества «закоулков и щелей» в таких системах» (Capelli & Cysewski 2007). Кроме того, «PBRs на один-два порядка более дорогостоящие, как при покупке, так и при эксплуатации, чем HRPs (высоконагружаемые пруды), не следует забывать и о серьезных проблемах проектирования и эксплуатации (газообмен, перегрев, загрязнение/очистка и т. д.)» (Benemann 2013). Существуют также потенциальные проблемы, связанные с продуктами метаболизма, выделяемыми водорослями из-за плотности культур. Эти вещества ингибируют рост и провоцируют развитие бактерий.

Наконец, существует группа деликатных биологических «внутриклеточных» факторов, которые до сих пор не рассматривали. Даже на самых передовых фермах и в научных учреждениях, занимающихся аквакультурными НИОКР, сотрудники не знакомы со сложностью жизненного цикла диатомовых водорослей. Размер клеток постоянно изменяется. При делении, они становятся все меньше и в конечном итоге погибают. Физиология клеток также зависит от их размера. Восстановление размера клетки происходит благодаря сложному способу полового размножения. Для сохранения культуры клеток требуется глубокое понимание структуры полового размножения, которые различаются у разных видов (Chepurnov et al. 2004, 2012). «Диатомовые водоросли являются одним из организмов на планете с наиболее развитым половым процессом; наша проблема в их понимании заключается в том, что мы часто не вторгаемся в их частную жизнь» (Mann 1999).

В качестве соответствующего примера давайте кратко рассмотрим диатомовые водоросли Thalassiosira (Conticribra) weissflogii. В настоящее время культуры этого вида являются самым популярным «живым кормом» на креветочных фермах. На сегодняшний день отсутствует достоверная информация об организации жизненного цикла водорослей, хотя о его сложности из-за обязательности полового процесса уже говорили ранее (например, von Dassow et al. 2006). Авторы детально изучили жизненный цикл и добились его планового контроля в ходе эксперимента. Изменение размера клеток (диаметр клапана) составляет от 4 до 32 мкм. Однако только клетки с размером 12 мкм и меньше могут быть легко проглочены личинками Зоя 1. Одновременно клетки в этом размерном диапазоне чаще других трансформируются и участвуют в реализации полового размножения (яйцеклетки и сперматозоиды). Такая трансформация резко снижает скорость роста культуры (размножение вегетативных клеток) или полностью останавливает рост. Регулярное субкультивирование культур weissflogii (через агаровое покрытие) для отбора клеток подходящего размера используется на некоторых фермах, но это происходит без понимания процессов и контроля причин таких изменений.

Авторы статьи надеются, что приведенные аргументы иллюстрируют, сколько параметров следует сначала критически проанализировать, а затем изменить, если у владельцев фермы существует потребность в улучшении производства микроводорослей.
——
Vikto Chepurnov,PhD.,Claas G.Steiguber, Philipp Siegel. Diatoms as hatchery feed on-site cultivation and alternatives, 23, Hatcheryfeed vol 6 issue 3 2018