Il professor Boyd discute di una variabile critica, fonte di stress, che può causare la morte o provocare scarso appetito, crescita lenta e maggiore suscettibilità alle malattie.
È risaputo tra gli acquacoltori che la disponibilità di organismi alimentari naturali limita la produzione di gamberi e della maggior parte delle specie ittiche negli stagni a circa 500 kg per ettaro per ciclo (kg/ha/ciclo). Nell'allevamento semi-intensivo con mangimi artificiali e ricambio d'acqua giornaliero, ma senza aerazione, la produzione può solitamente raggiungere i 1.500-2.000 kg/ha/ciclo, ma con 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 mangime somministrato e consentire una maggiore resa. Ogni cavallo vapore per ettaro di aerazione permette di somministrare circa 10-12 kg/ha di mangime al giorno per la maggior parte delle specie allevate. Con elevati livelli di aerazione, non è insolito raggiungere una produzione di 10.000-12.000 kg/ha/raccolta. Rese ancora maggiori possono essere ottenute in vasche e bacini rivestiti in plastica con elevati livelli di aerazione.
Raramente si sente parlare di soffocamento o stress da carenza di ossigeno nell'allevamento intensivo di polli, suini e bovini, ma questi fenomeni sono piuttosto comuni nell'acquacoltura. Verranno spiegate le ragioni 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), perché la produzione di ossigeno tramite fotosintesi è maggiore della perdita di ossigeno dovuta alla respirazione e alla diffusione nell'aria. Di notte, quando la fotosintesi si arresta, la concentrazione di ossigeno disciolto diminuisce: a volte, una concentrazione inferiore a 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 nei polmoni. Pesci e gamberetti devono pompare acqua attraverso le branchie per assorbire ossigeno molecolare tramite 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 avente una salinità di 30 ppt a 30 °C (densità dell'acqua = 1,0180 g/L), la concentrazione di ossigeno disciolto a saturazione con l'atmosfera è di 6,39 mg/L. Un volume di 0,156 L di 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 dispendio energetico da parte degli animali acquatici
Un gamberetto o un pesce devono spendere molta più energia per ottenere la stessa quantità di ossigeno rispetto a un animale terrestre. Il problema si aggrava ulteriormente 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 assorbono ossigeno dall'aria, questo viene facilmente ripristinato 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 assorbito da pesci o gamberetti deve essere reintegrato dalla diffusione dell'ossigeno atmosferico nell'acqua, e la circolazione dell'acqua è necessaria per spostare l'ossigeno disciolto dalla superficie alla colonna d'acqua per i pesci o al fondo per i gamberetti. L'acqua è più pesante dell'aria e circola più lentamente dell'aria, anche quando la circolazione è facilitata da mezzi meccanici come gli aeratori.
L'acqua contiene una quantità di ossigeno molto inferiore rispetto all'aria: a saturazione e a 30 °C, l'acqua dolce contiene lo 0,000754% di ossigeno (l'aria ne contiene il 20,95%). 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 con la 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 gamberetti può essere illustrata come segue. Gli standard governativi consentono circa 4,7 persone per metro quadrato durante gli eventi all'aperto. Ipotizzando che ogni persona pesi la media globale di 62 kg, si avrebbero 2.914.000 kg/ha di biomassa umana. Pesci e gamberetti 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 d'allevamento soffocherebbero. Quarantasettemila persone per ettaro a un evento all'aperto non avrebbero alcuna difficoltà a respirare dopo diverse ore.
L'ossigeno disciolto è una variabile critica perché può uccidere direttamente gli animali d'allevamento, ma se mantenuto a livelli bassi, una concentrazione cronica di ossigeno disciolto stressa gli animali acquatici, causando scarso appetito, crescita lenta e maggiore suscettibilità alle malattie.
Bilanciare la densità degli animali e l'apporto di mangimi
Bassi livelli di ossigeno disciolto sono associati anche alla presenza di metaboliti potenzialmente tossici nell'acqua. Queste tossine includono anidride carbonica, ammoniaca, nitriti e solfuri. In generale, negli stagni in cui le caratteristiche di base della qualità dell'acqua della fonte sono adatte all'allevamento di pesci e gamberi, i problemi di qualità dell'acqua saranno rari, a condizione che venga garantita un'adeguata concentrazione di ossigeno disciolto. Ciò richiede un equilibrio tra densità di allevamento e alimentazione, tenendo conto della disponibilità di ossigeno disciolto proveniente da fonti naturali o integrato tramite l'aerazione del sistema di allevamento.
Nella coltura in acque verdi in stagni, la concentrazione di ossigeno disciolto è più critica durante la notte. Tuttavia, nei nuovi tipi di coltura più intensivi, la richiesta di ossigeno disciolto è elevata e la sua concentrazione deve essere mantenuta costantemente mediante aerazione meccanica.
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Data di pubblicazione: 30 settembre 2024