Tác động tiềm tàng của thực vật phù du trong nuôi tôm thâm canh

Vai trò thực vật phù du trong ao nuôi tôm thâm canh

Thực vật phù du là các thực vật có kích thước rất nhỏ trôi nổi trong nước. Là yếu tố sinh học cơ bản của hệ sinh thái nuôi trồng thủy sản, thực vật phù du đóng một vai trò không thể thay thế trong dòng năng lượng và chu trình dinh dưỡng. Trong tự nhiên, hầu hết các động vật thủy sản sử dụng thức ăn tự nhiên bao gồm cả động vật và thực vật hiện diện trong môi trường sống và nguồn thức ăn ban đầu cho động vật thủy sản giai đoạn ấu trùng là thực vật phù du. 

Trong quá trình nuôi tôm, thức ăn dư thừa và các chất chuyển hóa từ tôm nuôi bị vi khuẩn phân hủy thành chất dinh dưỡng và được sử dụng bởi thực vật phù du. Sự phát triển của thực vật phù du tác động đến chất lượng nước môi nuôi (oxy hòa tan, khí độc) vừa là chỉ thị chất lượng nước nuôi tôm (xác định điều kiện hiện tại của tôm và nước nuôi bằng cách quan sát thực vật phù du trong ao). Các chất hữu cơ hòa tan (DOM) tạo từ thực vật phù du khỏe mạnh và từ sự phân hủy của những sinh vật già cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của các cộng đồng vi khuẩn.

Mỗi loài thực vật phù du yêu cầu các chất dinh dưỡng và điều kiện cụ thể để phát triển khỏe mạnh. Cùng với quá trình nuôi, các chất dinh dưỡng và điều kiện của nước nuôi thay đổi khiến thành phần của quần xã thực vật phù du cũng thay đổi linh hoạt. 

W. Yang và cộng sự đã lấy mẫu dày đặc trong quá trình nuôi tôm thâm canh và nghiên cứu quá trình diễn thế sinh thái (quá trình biến đổi) của quần xã thực vật phù du ở cấp độ quần xã và loài; tiết lộ mối quan hệ giữa sự thay đổi của quần xã của thực vật phù du và sự biến đổi môi trường nuôi và đánh giá tác động tiềm tàng của nó đến môi trường nuôi và năng suất của tôm.

Một số loài vi tảo trong ao nuôi tôm thuộc chi Bacillaria (A), Chaetoceros (B), Nitzschia (C, Heterokontophyta), Aphanothece (D), Oscillatoria (E, Ngành Cyanobacteria) và Gymnodinium (F, Dinophyta). Nguồn: aquaculturealliance.

Quá trình biến đổi của thực vật phù du trong quá trình nuôi tôm

Trong nghiên cứu này cho thấy, cộng đồng thực vật phù du đang trải qua những thay đổi nhanh chóng. Sự khác biệt giữa các cộng đồng thực vật phù du trong nước nuôi khá cao, ngay cả trong khoảng thời gian ngắn. Nói cách khác, cộng đồng thực vật phù du ở trong trạng thái không ổn định trong suốt thời gian canh tác.

Dự kiến, giai đoạn nuôi ban đầu cũng là giai đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi của quần xã thực vật phù du. Theo đó, các cộng đồng trong giai đoạn đầu bao gồm tảo cát Fragilaria và Cymbella phát triển nhanh. Ngoài ra, trong giai đoạn đầu, quần xã được đặc trưng bởi một môi trường giàu dinh dưỡng với ít áp lực cạnh tranh hơn dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng sinh khối thực vật phù du.

Trong hầu hết các môi trường nước, sau khi phát triển cộng đồng thực vật ban đầu, số lượng thực vật tăng mạnh sau đó là cạnh tranh tăng lên khi sự cạn kiệt nguồn dinh dưỡng dẫn đến cộng đồng suy giảm nhưng trong ao nuôi tôm thì ngược lại do nước nuôi tôm có chứa các chất dinh dưỡng tăng dần trong quá trình nuôi tôm. Tất cả những hiện tượng này đều thể hiện những dấu hiệu báo trước của sự bùng phát tảo cát. Tuy nhiên, vào cuối quá trình nuôi tôm thực vật phù du có thể đã bắt đầu cạnh tranh với nhau, thậm chí dẫn đến sự giảm mạnh và điều này không chỉ làm tăng áp lực lên hệ vi sinh vật để tiêu hóa DOM mà còn tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn cơ hội (chẳng hạn như vi khuẩn ngành Gammaproteobacteria).

Tác động của sự thay đổi thực vật phù du đến môi trường nước và tôm nuôi

Như chúng ta biết, sự nở hoa của một số loài tảo như tảo lam (Phormidiumtenue và Synechocystis diplococcus) và tảo hai roi (Alexandrium tamarense và Prorocentrum Minimum) có thể gây chết tôm hoặc giảm tốc độ tăng trưởng. Các nghiên cứu trước đây cho rằng sự xuất hiện của những loài này là do hiện tượng phú dưỡng trong ao. Bởi một môi trường giàu dinh dưỡng có thể sản sinh ra các loài có hại chủ yếu là sinh vật cơ hội, nhưng đây không phải là nguyên nhân sâu xa. Nguyên nhân sâu xa của hiện tượng này là do hiện tượng phú dưỡng phá vỡ sự ổn định của cộng đồng và do đó tạo cơ hội cho các loài này sinh trưởng nhanh. Vì vậy, sự ổn định của cộng đồng thực vật phù du cần được quan tâm nhiều hơn trong quá trình nuôi tôm.

Thực vật phù du là những tế bào cực nhỏ bắt đầu chuỗi thức ăn.

Ngoài ra, loài chiếm ưu thế trong ao nuôi tôm thẻ thâm canh của nghiên cứu này là Bacillariophyta (ngành tảo cát) bao gồm các loài tảo có lợi. Tuy nhiên, bệnh vẫn bùng phát vào cuối giai đoạn nghiên cứu bởi sự sụp đổ đột ngột của quần thể thực vật phù du. Được kích thích bởi chất dinh dưỡng cao, tảo cát Coscinodiscus bắt đầu tích tụ và nở hoa sau đó là sụp tảo. Do không giống như hệ thống nước trao đổi nước, không gian sống hạn chế trong các ao nuôi tôm không chỉ hạn chế khả năng mang của cộng đồng thực vật phù du gây ra sự sụp tảo.

Một số vi khuẩn cụ thể tăng lên cùng với sự suy giảm của thực vật phù du do sự phụ thuộc của chúng vào chất hữu cơ hòa tan DOM từ các tế bào tảo, sự sụp đổ của Coscinodiscus cho thấy sự gia tăng nhanh chóng của vi khuẩn Gammaproteobacteria cơ hội. Tương tự, sự giảm Cyclotella, Fragilaria và Cymbella cũng có tương quan thuận với sự gia tăng số lượng của vi khuẩn thuộc ngành Gammaproteobacteria. Các vi khuẩn ngành Gammaproteobacteria hầu hết là vi khuẩn gây bệnh liên quan đến chi Photobacterium và bộ Vibrionales. Hơn nữa, tảo tàn hay sụp tảo có thể gây ra tình trạng thiếu oxy và giải phóng đáng kể khí sulfua và thậm chí tạo ra độc tố. Những điều kiện như vậy có thể tạo ra căng thẳng đối với phản ứng miễn dịch của tôm, do đó khiến tôm nuôi dễ bị nhiễm vi khuẩn gây bệnh hơn. 

Kết hợp với những kết quả này có thể xác định rằng sụp tảo và sự sinh sôi của mầm bệnh do sự không ổn định của cộng đồng thực vật phù du là nguyên nhân chính dẫn đến bùng phát dịch bệnh trên tôm. Do đó, khi điều chỉnh cộng đồng thực vật phù du trong quá trình nuôi tôm, các nhà khoa học đề xuất một chiến lược quản lý vận dụng đồng bộ thành phần và sinh khối để duy trì một môi trường nuôi tôm ổn định và khỏe mạnh.

Báo cáo gốc: Succession of phytoplankton community during intensive shrimp (Litopenaeus vannamei) cultivation and its effects on cultivation systems by Wen Yang, Jinyong Zhu, Cheng Zheng, Betina Lukwambe, Regan Nicholaus, Kaihong Lu, Zhongming Zheng.