Professor Boyd diskutiert eine kritische, stressverursachende Variable, die töten oder Appetitlosigkeit, langsames Wachstum und eine größere Anfälligkeit für Krankheiten verursachen kann
Aquakulturexperten wissen, dass die Verfügbarkeit natürlicher Futterorganismen die Produktion von Garnelen und den meisten Fischarten in Teichen auf etwa 500 kg pro Hektar und Ernte (kg/ha/Ernte) begrenzt. In semiintensiver Kultur mit Fertigfutter und täglichem Wasseraustausch, aber ohne Belüftung, kann die Produktion in der Regel 1.500–2.000 kg/ha/Ernte erreichen. Bei höheren Erträgen birgt die benötigte Futtermenge jedoch ein hohes Risiko einer niedrigen Sauerstoffkonzentration. Daher ist gelöster Sauerstoff (DO) eine entscheidende Variable für die Ertragssteigerung in der Teichaquakultur.
Mechanische Belüftung kann die Futtermenge erhöhen und so höhere Erträge erzielen. Jede PS-Stärke pro Hektar Belüftung ermöglicht für die meisten Kulturpflanzen täglich etwa 10–12 kg Futter pro Hektar. Bei hohen Belüftungsraten sind Erträge von 10.000–12.000 kg pro Hektar und Ernte keine Seltenheit. In folienbeschichteten Teichen und Tanks mit hoher Belüftung lassen sich sogar noch höhere Erträge erzielen.
Bei der Hühner-, Schweine- und Rinderzucht in hoher Dichte kommt es selten zu Erstickungsanfällen oder sauerstoffbedingtem Stress, in der Aquakultur sind diese Phänomene jedoch weit verbreitet. Wir erklären, warum gelöster Sauerstoff in der Aquakultur so wichtig ist.
Die Luft in Erdnähe enthält 20,95 Prozent Sauerstoff, 78,08 Prozent Stickstoff und geringe Anteile Kohlendioxid und anderer Gase. Die Menge an molekularem Sauerstoff, die zur Sättigung von Süßwasser bei normalem atmosphärischem Druck (760 Milliliter Quecksilbersäule) und 30 Grad Celsius erforderlich ist, beträgt 7,54 Milligramm pro Liter (mg/l). Natürlich ist das Wasser in einem Teich tagsüber, wenn die Photosynthese stattfindet, normalerweise mit gelöstem Sauerstoff übersättigt (die Konzentration kann im Oberflächenwasser 10 Milligramm/l oder mehr betragen), weil die Sauerstoffproduktion durch Photosynthese größer ist als der Sauerstoffverlust durch Atmung und Diffusion in die Luft. Nachts, wenn die Photosynthese stoppt, sinkt die Konzentration des gelösten Sauerstoffs – manchmal wird weniger als 3 Milligramm/l als die minimal akzeptable Konzentration für die meisten gezüchteten Wasserlebewesen angesehen.
Landtiere atmen Luft ein, um molekularen Sauerstoff aufzunehmen, der über die Lungenbläschen aufgenommen wird. Fische und Garnelen müssen Wasser durch ihre Kiemen pumpen, um molekularen Sauerstoff über ihre Kiemenlamellen aufzunehmen. Die Anstrengung beim Atmen oder Pumpen von Wasser durch die Kiemen erfordert Energie, die proportional zum Gewicht der Luft oder des Wassers ist.
Es wird berechnet, welche Luft- und Wassermengen eingeatmet oder gepumpt werden müssen, um die Atemwege 1,0 mg molekularem Sauerstoff auszusetzen. Da Luft zu 20,95 Prozent aus Sauerstoff besteht, enthalten etwa 4,8 mg Luft 1,0 mg Sauerstoff.
In einem Garnelenteich mit Wasser mit einem Salzgehalt von 30 ppt bei 30 °C (Wasserdichte = 1,0180 g/l) beträgt die gelöste Sauerstoffkonzentration bei Sättigung mit der Atmosphäre 6,39 mg/l. Ein Volumen von 0,156 l Wasser würde 1,0 mg Sauerstoff enthalten und 159 Gramm (159.000 mg) wiegen. Dies ist 33.125-mal mehr als das Gewicht von Luft mit 1,0 mg Sauerstoff.
Höherer Energieverbrauch von Wassertieren
Eine Garnele oder ein Fisch muss deutlich mehr Energie aufwenden, um die gleiche Menge Sauerstoff aufzunehmen, als ein Landtier. Das Problem wird noch größer, wenn die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Wasser sinkt, da mehr Wasser über die Kiemen gepumpt werden muss, um sie 1,0 mg Sauerstoff auszusetzen.
Wenn Landtiere der Luft Sauerstoff entziehen, wird dieser leicht wiederhergestellt, da die Luft aufgrund ihrer viel geringeren Dichte als Wasser frei zirkulieren kann. Beispielsweise beträgt die Luftdichte bei 25 °C 1,18 g/l, verglichen mit 995,65 g/l für Süßwasser bei gleicher Temperatur. In einem Aquakultursystem muss der von Fischen oder Garnelen entzogene gelöste Sauerstoff durch Diffusion von Luftsauerstoff ins Wasser ersetzt werden. Eine Wasserzirkulation ist notwendig, um den gelösten Sauerstoff bei Fischen von der Wasseroberfläche in die Wassersäule bzw. bei Garnelen an den Boden zu befördern. Wasser ist schwerer als Luft und zirkuliert langsamer als Luft, selbst wenn die Zirkulation durch mechanische Mittel wie Belüfter unterstützt wird.
Wasser enthält im Vergleich zu Luft deutlich weniger Sauerstoff – bei Sättigung und 30 °C enthält Süßwasser 0,000754 Prozent Sauerstoff (Luft 20,95 Prozent). Obwohl molekularer Sauerstoff schnell in die Oberflächenschicht einer Wassermasse eindringen kann, hängt die Bewegung des gelösten Sauerstoffs durch die gesamte Masse von der Geschwindigkeit ab, mit der sauerstoffgesättigtes Wasser an der Oberfläche durch Konvektion in die Wassermasse eingemischt wird. Eine große Fisch- oder Garnelenbiomasse in einem Teich kann den gelösten Sauerstoff schnell verbrauchen.
Die Sauerstoffversorgung ist schwierig
Wie schwierig es ist, Fische oder Garnelen mit Sauerstoff zu versorgen, lässt sich wie folgt veranschaulichen: Laut staatlichen Vorgaben sind bei Freiluftveranstaltungen rund 4,7 Menschen pro Quadratmeter erlaubt. Angenommen, jeder Mensch wiegt weltweit durchschnittlich 62 kg, dann ergäbe sich eine menschliche Biomasse von 2.914.000 kg/ha. Fische und Garnelen haben zum Atmen typischerweise einen Sauerstoffbedarf von etwa 300 mg Sauerstoff/kg Körpergewicht pro Stunde. Dieses Gewicht an Fischbiomasse könnte den gelösten Sauerstoff in einem 10.000 Kubikmeter großen Süßwasserteich, der ursprünglich bei 30 Grad Celsius mit Sauerstoff gesättigt war, in etwa 5 Minuten aufbrauchen, und die Kulturtiere würden ersticken. 47.000 Menschen pro Hektar bei einer Freiluftveranstaltung hätten dagegen nach mehreren Stunden keine Atembeschwerden.
Gelöster Sauerstoff ist eine kritische Variable, da er Aquakulturtiere direkt töten kann. Auf chronischer Ebene führt eine niedrige Konzentration an gelöstem Sauerstoff jedoch zu Stress bei Wassertieren, was zu Appetitlosigkeit, langsamem Wachstum und größerer Anfälligkeit für Krankheiten führt.
Ausgleich von Tierdichte und Futtereinsatz
Ein niedriger Gehalt an gelöstem Sauerstoff ist auch mit dem Auftreten potenziell toxischer Metabolite im Wasser verbunden. Zu diesen Giftstoffen gehören Kohlendioxid, Ammoniak, Nitrit und Sulfid. In Teichen, deren Wasserqualität für die Fisch- und Garnelenzucht geeignet ist, treten Wasserqualitätsprobleme in der Regel selten auf, solange eine ausreichende Konzentration an gelöstem Sauerstoff gewährleistet ist. Dies erfordert eine Abstimmung der Besatz- und Fütterungsraten mit der Verfügbarkeit von gelöstem Sauerstoff aus natürlichen Quellen oder durch Belüftung im Zuchtsystem.
Bei der Grünwasserkultur in Teichen ist die Konzentration des gelösten Sauerstoffs nachts am kritischsten. Bei den neuen, intensiveren Kulturarten ist der Bedarf an gelöstem Sauerstoff jedoch sehr hoch und die Konzentration des gelösten Sauerstoffs muss durch mechanische Belüftung kontinuierlich aufrechterhalten werden.
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Veröffentlichungszeit: 30. September 2024