Il professor Boyd discute di una variabile critica e causa di stress che può uccidere o causare scarso appetito, crescita lenta e maggiore suscettibilità alle malattie
È ben noto tra gli acquacoltori che la disponibilità di organismi alimentari naturali limita la produzione di gamberetti e della maggior parte delle specie ittiche negli stagni a circa 500 kg per ettaro per coltura (kg/ha/coltura). In un allevamento semi-intensivo con mangimi artificiali e ricambio idrico giornaliero ma senza aerazione, la produzione può solitamente raggiungere i 1.500-2.000 kg/ha/coltura, ma a rese maggiori, la quantità di mangime necessaria comporta un elevato rischio di bassa concentrazione di ossigeno disciolto (OD). Pertanto, l'ossigeno disciolto (OD) è una variabile critica nell'intensificazione della resa dell'acquacoltura in stagni.
L'aerazione meccanica può essere applicata per aumentare la quantità di foraggio in ingresso e consentire una maggiore resa. Ogni cavallo vapore per ettaro di aerazione consentirà circa 10-12 kg/ha di foraggio al giorno per la maggior parte delle specie coltivate. Una produzione di 10.000-12.000 kg/ha/coltura non è insolita con elevati tassi di aerazione. Rese ancora maggiori possono essere ottenute in stagni e vasche rivestite in plastica con elevati tassi di aerazione.
Si sente raramente parlare di soffocamento o stress da carenza di ossigeno nella produzione di polli, suini e bovini allevati ad alta densità, ma questi fenomeni sono piuttosto comuni in acquacoltura. Spiegheremo i motivi per cui l'ossigeno disciolto è così importante in acquacoltura.
L'aria vicino alla superficie terrestre contiene il 20,95% di ossigeno, il 78,08% di azoto e piccole percentuali di anidride carbonica e altri gas. La quantità di ossigeno molecolare necessaria per saturare l'acqua dolce a pressione atmosferica standard (760 millilitri di mercurio) e 30 °C è di 7,54 mg per litro (mg/L). Naturalmente, durante il giorno, quando la fotosintesi è in corso, l'acqua di uno stagno è solitamente sovrasatura di ossigeno disciolto (la concentrazione può essere di 10 mg/L o più nelle acque superficiali), poiché la produzione di ossigeno per fotosintesi è maggiore della perdita di ossigeno per respirazione e diffusione nell'aria. Di notte, quando la fotosintesi si interrompe, la concentrazione di ossigeno disciolto diminuisce: a volte meno di 3 mg/L è spesso considerata la concentrazione minima accettabile per la maggior parte delle specie acquatiche allevate.
Gli animali terrestri respirano aria per ottenere ossigeno molecolare, che viene assorbito attraverso gli alveoli polmonari. Pesci e gamberetti devono pompare acqua attraverso le branchie per assorbire ossigeno molecolare attraverso le lamelle branchiali. Lo sforzo di respirare o pompare acqua attraverso le branchie richiede energia proporzionale al peso dell'aria o dell'acqua coinvolta.
Verranno calcolati i pesi dell'aria e dell'acqua che devono essere respirate o pompate per esporre le superfici respiratorie a 1,0 mg di ossigeno molecolare. Poiché l'aria è composta per il 20,95% da ossigeno, circa 4,8 mg di aria conterranno 1,0 mg di ossigeno.
In uno stagno per gamberetti con acqua contenente 30 ppt di salinità a 30 gradi C (densità dell'acqua = 1,0180 g/L), la concentrazione di ossigeno disciolto a saturazione atmosferica è di 6,39 mg/L. Un volume di 0,156 L d'acqua conterrebbe 1,0 mg di ossigeno e peserebbe 159 grammi (159.000 mg). Questo è 33.125 volte maggiore del peso dell'aria contenente 1,0 mg di ossigeno.
Maggiore energia spesa dagli animali acquatici
Un gambero o un pesce deve spendere molta più energia per ottenere la stessa quantità di ossigeno rispetto a un animale terrestre. Il problema diventa ancora più grave quando la concentrazione di ossigeno disciolto nell'acqua diminuisce, perché è necessario pompare più acqua attraverso le branchie per esporle a 1,0 mg di ossigeno.
Quando gli animali terrestri rimuovono l'ossigeno dall'aria, l'ossigeno viene ripristinato facilmente, perché l'aria circola liberamente essendo molto meno densa dell'acqua; ad esempio, la densità dell'aria a 25 °C è di 1,18 g/L rispetto ai 995,65 g/L dell'acqua dolce alla stessa temperatura. In un sistema di acquacoltura, l'ossigeno disciolto rimosso da pesci o gamberi deve essere sostituito dalla diffusione dell'ossigeno atmosferico nell'acqua, e la circolazione dell'acqua è necessaria per spostare l'ossigeno disciolto dalla superficie dell'acqua alla colonna d'acqua per i pesci o al fondo per i gamberi. L'acqua è più pesante dell'aria e circola più lentamente dell'aria, anche quando la circolazione è agevolata da mezzi meccanici come gli aeratori.
L'acqua contiene una quantità di ossigeno molto inferiore rispetto all'aria: a saturazione e a 30 gradi Celsius, l'acqua dolce contiene lo 0,000754% di ossigeno (l'aria contiene il 20,95% di ossigeno). Sebbene l'ossigeno molecolare possa penetrare rapidamente nello strato superficiale di una massa d'acqua, il movimento dell'ossigeno disciolto attraverso l'intera massa dipende dalla velocità con cui l'acqua satura di ossigeno in superficie si mescola alla massa d'acqua per convezione. Una grande biomassa di pesci o gamberetti in uno stagno può esaurire rapidamente l'ossigeno disciolto.
Fornire ossigeno è difficile
La difficoltà di fornire ossigeno a pesci o gamberi può essere illustrata come segue. Gli standard governativi consentono circa 4,7 persone per metro quadrato durante gli eventi all'aperto. Supponiamo che ogni persona pesi la media globale di 62 kg, quindi ci sarebbero 2.914.000 kg/ha di biomassa umana. Pesci e gamberi hanno in genere un fabbisogno di ossigeno per la respirazione di circa 300 mg di ossigeno/kg di peso corporeo all'ora. Questo peso di biomassa ittica potrebbe esaurire l'ossigeno disciolto in uno stagno di acqua dolce di 10.000 metri cubi inizialmente saturo di ossigeno a 30 °C in circa 5 minuti, e gli animali da allevamento soffocherebbero. Quarantasettemila persone per ettaro in un evento all'aperto non avrebbero alcuna difficoltà respiratoria dopo diverse ore.
L'ossigeno disciolto è una variabile critica perché può uccidere direttamente gli animali d'acquacoltura, ma cronicamente una bassa concentrazione di ossigeno disciolto stressa gli animali acquatici, provocando scarso appetito, crescita lenta e maggiore suscettibilità alle malattie.
Bilanciamento della densità animale e degli input di mangime
Un basso livello di ossigeno disciolto è anche associato alla presenza di metaboliti potenzialmente tossici nell'acqua. Queste tossine includono anidride carbonica, ammoniaca, nitriti e solfuri. Come regola generale, negli stagni in cui le caratteristiche qualitative di base della fonte idrica sono idonee all'allevamento di pesci e gamberi, i problemi di qualità dell'acqua saranno rari, purché sia garantita un'adeguata concentrazione di ossigeno disciolto. Ciò richiede il bilanciamento del regime di allevamento e di alimentazione con la disponibilità di ossigeno disciolto tramite fonti naturali o integrato con l'aerazione del sistema di allevamento.
Nella coltura in acqua verde in stagni, la concentrazione di ossigeno disciolto è più critica di notte. Ma nei nuovi tipi di coltura più intensivi, la richiesta di ossigeno disciolto è elevata e la concentrazione di ossigeno disciolto deve essere costantemente mantenuta tramite aerazione meccanica.
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Data di pubblicazione: 30-09-2024