Cirkulární a dlouhodobě udržitelná výživa ryb

MSc. Koushik ROY

Disertační práce

Circular and Sustainable Fish Nutrition

Abstract:

Živiny vstupující do ryb krmivem jsou rybami vyloučeny jako odpadní produkty, nicméně, pokud jsou živiny integrovány do rostlin a tok živin je uzavřen (cirkuluje), pak lze odpadní produkty ryb pokládat za zdroj živin, nikoli za odpad. Zda jsou živiny pro ryby (tj. pro jejich výživu) nebo pocházejí z ryb (tj. vylučování) závisí převážně na interakcích managementu akvakultury, fyziologii ryb a prostředí, kde jsou ryby chovány. Použití krmiv produkovaných v souladu s cirkularitou nebo začlenění druhů, které nejsou společností akceptovány jako zdroje potravy/živin, jsou pravděpodobně budoucí zdroje výživy buď pro člověka (potraviny), nebo pro hospodářská zvířata (krmivo). Nicméně, u zmíněných možností se lze setkat s problémy. Na jednu stranu nemusí být známé či dostupné živinové nároky pěstované "potraviny", na stranu druhou nutriční hodnota "krmiva" nemusí být plně optimální. Úplná integrace krmiva a potravin pod deštník "cirkularity" by tedy přinesla úplně nové výzvy. Management krmení či zajišťování výživy v akvakultuře má vliv na neutralizaci živinové stopy a dosažení udržitelné produkce. Nicméně, živinová stopa managementu krmení v polointenzivním rybničním chovu ryb je minimální ve srovnání s mnohonásobně vyšší kladnou hodnotou ekosystémových služeb, které právě rybniční ekosystémy přinášejí. Udržitelná produkce by se proto měla v budoucnu zaměřit spíše na fungování ekosystému samotného, než slepě omezovat intenzitu produkce a předpokládat, že takové rozhodnutí by mělo významný pozitivní vliv na udržitelnost životního prostředí. Aplikace znalostí o výživě a vylučování ryb přináší možnost manipulace systému in vivo k dosažení maximální účinnosti zadržování živin a minimálních ztrát in situ. Pokud jsou výše zmíněné znalosti aplikovány v souladu se současnými ekologickými principy ve venkovním polointenzivním chovu ryb, budoucí adaptační strategie mohou být formulovány tak, aby bylo dosaženo lepší účinnosti využívání zdrojů (resource use efficiency). Celý systém (in vivo a in situ nutrients pool), fungující jak jednotlivě, tak synchronizovaně, musí být vizualizován jako jedna jednotka. Takový synchronizační mechanismus by měla být v budoucnu cílený při jakékoliv biomanipulaci (např. manipulace toku živin). Aplikace výživy ryb (a jejich vylučování) může mít mnohdy mnohem větší dosah. Znalost stravitelnosti různých živin širokého spektra ingrediencí krmiv a nutriční požadavky konkrétního druhu ryby můžou pomoci při hledání lepšího zdroje živin, než je původní konvenční, který se většinou neslučuje se zásadami cirkularity a udržitelnosti. Znalosti procesů transformace živin organismem (stravitelnost, metabolické ztráty), retenční limity živin nebo jejich limity ztrátové, dopady na růst ryb, vylučování ryb a forma ve které jsou odpadní produkty vyloučeny (suspendované versus rozpuštěné) můžou dále přispět k přesnější a efektivnější recyklaci a opětovnému využití živin (například v cirkulárním systému jako je akvaponie). V in vivo systému ryb lze navrhnout krmivo (přístupem tzv. na míru), jehož transformací v organismu lze dosáhnout úrovně živin, která by v in situ systému odpovídala živinovým nárokům rostlin nebo bakterií.

Abstract:

The linear flow of nutrients from aquafeed, feeding fish to excretory products released by the fish if closed by integrating with plants, then the excretory waste does not seem to be a waste, but rather a resource. Whether a nutrient molecule is going in fish (i.e., nutrition) or coming from fish (i.e., excretion) depends a lot on the interactions of management decisions in aquaculture and the biological or physical environment of a feeding fish. If circular-origin feedstuffs are used in future aquaculture or species that are societal discards are integrated into aquaculture, both offer prospects as a nutrition source either for humans (food) or for farmed animals (feed). However, they are not without problems either- nutritionally. On the one hand, the nutritional requirements of raising such new circular origin 'food' may not be well known. On the other hand, the nutritional value of the circular origin 'feed' may not be perfect. Thus, completely integrating everything (feed and food) within an umbrella of 'circularity' would bring their own, completely new challenges. Feeding decisions or nutrition provisioning in aquaculture greatly impact neutralizing nutrient footprint and achieving sustainable production. But in semi-intensive pond aquaculture, the repercussions of feeding decisions and its resultant nutrient footprint are nothing compared to the many times higher positive value of intangible ecosystem services such systems provide. Therefore, the focus for sustainable production in the future should focus more on ecosystem functioning than blindly curbing production intensity and assuming it would make a significant difference in environmental sustainability. By using fish nutrition and excretion knowledge, there are possibilities to manipulate in-vivo systems to maximize nutrient retention efficiency and minimize losses in-situ. If these pieces of knowledge are applied in line with contemporary ecological principles in outdoor semi-intensive aquaculture systems, future adaptation strategies may be intelligently formulated to achieve improved resource use efficiency of a farming system. The entire system (in-vivo and in-situ nutrients pool) must be visualized as a unit, functioning individually but synchronized. The synchronization mechanisms should be targeted for future biomanipulation. The applications of fish nutrition (and excretion) can also be beyond the nutrition (growth and physiology) of farmed animals or emissions (and re-valorization) of nutrients. Knowledge of the digestibility of different nutrients in a wide range of feed ingredients by a particular fish species, and its established digestible nutrient requirement, can help find more precise replacements of finite, unsustainable, and conventionally overexploited or even non-circular resources presently used in aquafeed of a given species. The knowledge of nutrient partitioning (digestibility, metabolic losses), its retention or total loss limits and repercussions on growth and excretion by fish, composition of excreted products itself (suspended losses versus reactive losses) can further make the recycling and re-use of nutrients (in circular food system models like aquaponics) more precise and more efficient. Even using the knowledge, the in-vivo system of fish can be taken advantage of through tailored feed formulation (crude intake levels) that would result in manipulated levels of excreted nutrients in-situ, available to microbial processes or plants.

Keywords

Cirkulární, dlouhodobě udržitelná, výživa ryb, akvakultury

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 3. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Jan Mráz, Ph.D.

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Fakulta rybářství a ochrany vod

Doktorský studijní program / obor:
Zootechnics / Fishery