Professor Boyd erörtert eine entscheidende, stressauslösende Variable, die zum Tod führen oder Appetitlosigkeit, verlangsamtes Wachstum und eine erhöhte Krankheitsanfälligkeit verursachen kann.
Es ist unter Aquakulturisten bekannt, dass die Verfügbarkeit natürlicher Nahrungsorganismen die Produktion von Garnelen und den meisten Fischarten in Teichen auf etwa 500 kg pro Hektar und Ernte (kg/ha/Ernte) begrenzt. In semi-intensiver Kultur mit industriell hergestelltem Futter und täglichem Wasseraustausch, aber ohne Belüftung, kann die Produktion üblicherweise 1.500–2.000 kg/ha/Ernte erreichen. Bei höheren Erträgen birgt die notwendige Futtermenge jedoch ein hohes Risiko für niedrige Sauerstoffkonzentrationen. Daher ist gelöster Sauerstoff (DO) eine entscheidende Variable für die Ertragssteigerung in der Teichwirtschaft.
Durch mechanische Belüftung lässt sich die Futtermenge erhöhen und somit der Ertrag steigern. Pro PS Belüftungsleistung pro Hektar ermöglicht man für die meisten Kulturpflanzen etwa 10–12 kg Futter pro Hektar und Tag. Erträge von 10.000–12.000 kg pro Hektar und Kultur sind bei hoher Belüftung keine Seltenheit. In mit Kunststoff ausgekleideten Teichen und Becken lassen sich durch intensive Belüftung sogar noch höhere Erträge erzielen.
Von Erstickung oder sauerstoffbedingtem Stress bei der Massentierhaltung von Hühnern, Schweinen und Rindern hört man selten, doch in der Aquakultur treten diese Phänomene häufig auf. Die Gründe für die große Bedeutung von gelöstem Sauerstoff in der Aquakultur werden erläutert.
Die Luft in Bodennähe enthält 20,95 Prozent Sauerstoff, 78,08 Prozent Stickstoff sowie geringe Anteile an Kohlendioxid und anderen Gasen. Die Menge an molekularem Sauerstoff, die zur Sättigung von Süßwasser bei Standardatmosphärendruck (760 Milliliter Quecksilbersäule) und 30 °C erforderlich ist, beträgt 7,54 mg pro Liter (mg/L). Tagsüber, wenn die Photosynthese stattfindet, ist das Wasser in einem Teich üblicherweise mit gelöstem Sauerstoff übersättigt (die Konzentration kann im Oberflächenwasser 10 mg/L oder mehr betragen), da die Sauerstoffproduktion durch Photosynthese den Sauerstoffverlust durch Atmung und Diffusion in die Luft übersteigt. Nachts, wenn die Photosynthese ruht, sinkt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff – oft gelten weniger als 3 mg/L als minimal akzeptable Konzentration für die meisten in Aquakultur gehaltenen Wassertiere.
Landtiere atmen Luft ein, um molekularen Sauerstoff aufzunehmen, der über die Lungenbläschen (Alveolen) absorbiert wird. Fische und Garnelen müssen Wasser über ihre Kiemen pumpen, um molekularen Sauerstoff über die Kiemenlamellen aufzunehmen. Der Aufwand für das Atmen bzw. Pumpen von Wasser durch die Kiemen ist proportional zum Gewicht der jeweiligen Luft- oder Wassermenge.
Es werden die Gewichte der Luft und des Wassers berechnet, die eingeatmet oder gepumpt werden müssen, um die Atemwege mit 1,0 mg molekularem Sauerstoff zu versorgen. Da Luft zu 20,95 Prozent aus Sauerstoff besteht, enthalten etwa 4,8 mg Luft 1,0 mg Sauerstoff.
In einem Garnelenteich mit Wasser, das bei 30 °C einen Salzgehalt von 30 ppt aufweist (Wasserdichte = 1,0180 g/L), beträgt die Sauerstoffkonzentration bei Sättigung mit der Atmosphäre 6,39 mg/L. Ein Wasservolumen von 0,156 L enthält 1,0 mg Sauerstoff und wiegt 159 Gramm (159.000 mg). Dies ist 33.125-mal größer als das Gewicht von Luft, die 1,0 mg Sauerstoff enthält.
Mehr Energie wird von Wassertieren verbraucht
Eine Garnele oder ein Fisch muss deutlich mehr Energie aufwenden, um die gleiche Menge Sauerstoff aufzunehmen als ein Landtier. Das Problem verschärft sich noch, wenn die Sauerstoffkonzentration im Wasser sinkt, da dann mehr Wasser über die Kiemen gepumpt werden muss, um sie mit 1,0 mg Sauerstoff zu versorgen.
Wenn Landtiere Sauerstoff aus der Luft aufnehmen, wird dieser leicht wiederhergestellt, da Luft aufgrund ihrer deutlich geringeren Dichte im Vergleich zu Wasser frei zirkuliert. Beispielsweise beträgt die Dichte von Luft bei 25 °C 1,18 g/L, während Süßwasser bei derselben Temperatur 995,65 g/L aufweist. In Aquakultursystemen muss der von Fischen oder Garnelen verbrauchte gelöste Sauerstoff durch Diffusion von atmosphärischem Sauerstoff ins Wasser ersetzt werden. Die Wasserzirkulation ist notwendig, um den gelösten Sauerstoff von der Wasseroberfläche in die Wassersäule (für Fische) bzw. zum Boden (für Garnelen) zu transportieren. Wasser ist schwerer als Luft und zirkuliert langsamer, selbst wenn die Zirkulation durch mechanische Hilfsmittel wie Belüfter unterstützt wird.
Wasser enthält deutlich weniger Sauerstoff als Luft – bei Sättigung und 30 °C besteht Süßwasser zu 0,000754 Prozent aus Sauerstoff (Luft enthält 20,95 Prozent). Obwohl molekularer Sauerstoff schnell in die Oberflächenschicht einer Wassermasse eindringen kann, hängt die Verteilung des gelösten Sauerstoffs in der gesamten Masse davon ab, wie schnell sauerstoffreiches Oberflächenwasser durch Konvektion mit der restlichen Wassermasse vermischt wird. Eine große Fisch- oder Garnelenbiomasse in einem Teich kann den gelösten Sauerstoff schnell verbrauchen.
Die Sauerstoffversorgung ist schwierig
Die Schwierigkeit, Fische oder Garnelen mit Sauerstoff zu versorgen, lässt sich wie folgt veranschaulichen. Laut staatlichen Vorgaben sind bei Veranstaltungen im Freien etwa 4,7 Personen pro Quadratmeter zulässig. Geht man von einem durchschnittlichen Personengewicht von 62 kg aus, ergibt sich eine menschliche Biomasse von 2.914.000 kg/ha. Fische und Garnelen benötigen für ihre Atmung typischerweise etwa 300 mg Sauerstoff pro kg Körpergewicht und Stunde. Diese Fischbiomasse könnte den gelösten Sauerstoff in einem 10.000 Kubikmeter großen Süßwasserteich, der anfänglich bei 30 °C mit Sauerstoff gesättigt ist, innerhalb von etwa 5 Minuten verbrauchen, sodass die Tiere ersticken würden. 47.000 Menschen pro Hektar bei einer Freiluftveranstaltung hätten hingegen nach mehreren Stunden keine Atemprobleme.
Gelöster Sauerstoff ist ein entscheidender Faktor, da er Aquakulturtiere direkt töten kann, aber chronisch niedrige Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff Stress bei Wassertieren verursachen, der zu Appetitlosigkeit, verlangsamtem Wachstum und erhöhter Krankheitsanfälligkeit führt.
Ausgewogene Tierdichte und Futterzufuhr
Niedrige Sauerstoffkonzentrationen im Wasser gehen auch mit dem Auftreten potenziell toxischer Stoffwechselprodukte einher. Zu diesen Toxinen zählen Kohlendioxid, Ammoniak, Nitrit und Sulfid. In Teichen, deren Wasserqualität grundsätzlich für die Fisch- und Garnelenzucht geeignet ist, treten in der Regel keine Probleme mit der Wasserqualität auf, solange eine ausreichende Sauerstoffkonzentration gewährleistet ist. Dies erfordert ein Gleichgewicht zwischen Besatzdichte und Fütterungsrate sowie der Sauerstoffverfügbarkeit aus natürlichen Quellen oder durch Belüftung im Zuchtsystem.
Bei der Grünalgenzucht in Teichen ist die Sauerstoffkonzentration nachts am kritischsten. In den neuen, intensiveren Zuchtformen ist der Bedarf an gelöstem Sauerstoff jedoch hoch, sodass die Sauerstoffkonzentration durch mechanische Belüftung kontinuierlich aufrechterhalten werden muss.
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Veröffentlichungsdatum: 30. September 2024