Analiza unor comunitati naturale de alge pentru identificarea unor specii de interes pentru trecerea in acvacultura

In cursul referitor la Productia si Productivitatea Ecosistemelor Acvatice (audiat in anul I de studii) au fost prezentate destul de cuprinzator aspecte principale ale structurii si functionarii componentelor vegetale ale biocenozelor din ecosistemele acvatice.

S-a constatat cu acel prilej ca flora bazinelor acvatice - marine, oceanice sau continentale - este extrem de variata. Tocmai acest genofond extrem de divers (care insumeaza peste 40000 specii de alge) ofera sansa selectarii unor specii de interes ca obiecte ale acvaculturii (algoculturii, in acest caz), tinand seama de trei categorii principale de criterii, si anume:

Ce poate oferi organismul respectiv (materii prime industriale, alimentare, de uz furajer sau medicinal; surse de energie; mijloace de depoluare etc);

Caracteristicile biologice ale sale (cerinte ecofiziologice, ritm de crestere, necesitati nutritive, viteza de reproducere, rezistenta fata de unii factori nefavorabili ai mediului, compozitie biochimica etc);

Caracteristici biotehnologice (materialul biologic initial, capabilitatea algei respective de a se adapta conditiilor de cultivare, specificul instalatiilor de cultivare necesare, conditii de crestere controlata in flux, specificul prelucrarii biomasei s.a.).

Plecand pe de o parte de la aceste criterii, iar pe de alta parte de la cunoasterea compozitiei floristice globale a unor ecosisteme acvatice - iazuri, lacuri, balti, ape curgatoare - din zona, se poate trece la selectarea unor specii si, ulterior, chiar a unor linii populationale destinate introducerii in cultura.

Ca formatiuni principale din cadrul biocenozelor acvatice, ce pot furniza material biologic necesar cresterii dirijate a unor organisme vegetale, mentionam in primul rand fitoplanctonul, care cuprinde in general un numar extrem de mare de populatii, dintre care se pot selecta/izola cele convenabile. Multe  dintre speciile de alge deja trecute in cultura - uneori chiar in productia industriala, precum Chlorella vulgaris, Scenedesmus quadricauda, Botryococcus braunii, Spirulina platensis, provin din biocenoza planctonica.

Alte specii de alge de interes pentru cresterea dirijata au fost prelevate din apele narine/oceanice.

In fine, amintim si alga verde Haematococcus pluvialis care se gaseste frecvent in micile balti formate din apa de ploaie.

Pentru analiza comunitatilor de producatori primari din care se pot selecta organisme pentru trecerea in cultura dirijata, este necesara parcurgerea urmatorilor "pasi", respective efectuarea unor operatiuni succesive distincte.

Inventarierea generala a ecosistemelor acvatice din zona;

Analiza structurii biocenozelor respective, cu evidentierea compozitiei producatorilor primari, pe categorii;

Identificarea speciilor deja cunoscute ca fiind obiect al preocuparilor de algocultura;

Realizarea unui inventar cuprinzator al speciilor de interes imediat sau de perspectiva pentru algocultura, cu date referitoare la distributia lor in spatiu si dinamica lor in timp;

Obtinerea de date comparative privind caracteristicile de bioproductivitate ale diferitelor populatii din zona;

Obtinerea de informatii comparative asupra compozitiei chimice a biomasei diferitelor specii si linii de alge din zona;

Identificarea unor eventuale surse de poluare cu impact asupra fondului genetic, asupra caracteristicilor chimice si a celor bio-productive ale populatiilor investigate.

Toate aceste informatii ar trebui stocate intr-o baza de date, permanent actualizata.

A.    Inventarierea ecosistemelor acvatice

Pentru realizarea acestei operatii este necesara, pe de o parte, trecerea in revista a principalelor izvoare documentare, dintre care amintim, ca surse de baza :

lucrarea "Lacurile din Romania"  (P.Gastescu, 1973);

lucrarea "Geografia apelor Romaniei" (I.Ujvári, 1975);

colectia "Judetele Patriei" realizata sub egida Institutului de Geografie si publicata de Editura Academiei, in intervalul 1970-1980.

In aceste lucrari, care pot fi desigur completate cu altele, mai specifice, se gasesc informatii referitoare la ecosistemele acavtice ale Romaniei, date privind caracteristicile lor fizice, privind compozitia apei etc.

Pe de alta parte este, evident, indispensabila si recunosterea proprie a terenului, pentru constatarea situatiei de la fata locului, pentru evaluarea nivelului de interes al unui bazi sau altul, a accesibilitatii acestuia, a zonelor representative, favorabile pentru prelevarea de material algologic etc.

In principiu este necesar a se lua in considerare - ca surse de organisme utilizabile pentru cresterea dirijata - atat ecosistemele eutrofe, cat si cele mezo- sau chiar cele oligotrofe.

B.     Analiza structurii biocenozei

In functie de datele si informatiile deja acumulate, dar si in functie de sopurile, specificul si amploarea activitatilor de algocultura propuse, este necesara analiza structurii biocenozei din ecosistemele care prezinta interes in vederea selectionarii materialului biologic.

Pentru aceasta, trebuie sa se tina seama de urnmatoarele elemente:

Variabilitatea in timp, de-a-lungul diferitelor sezoane a structurii biocenozei; aceasta face ca, pe parcursul sezonului de vegetatie, din acelasi ecosistem sa putem obtine material biologic apartinand la specii foarte diferite, prezente uneori in biocenoza numai pentru perioade foarte scurte de timp;

Neuniformitatile in distributia spatiala a unor populatii de alge, legate de discontinuitatea conditiilor de mediu, de existenta unor microhabitate etc.

Ca atare, analiza structurii comunitatilor vegetale din cadrul biocenozei unui ecosistem acvatic va trebui efectuata cu multa atentie, urmand metodologia generala descrisa deja in suportul de curs referitor la "Productia si Productivitatea Ecosistemelor Acvatice - Productia primara", prezentat in anul I de studii.

In functie de situatie, se va realiza o examinare cat mai cuprinzatoare a alcatuirii algoflorei plancronice, dar si a algelor fixate pe vegetatia macrofita, ca epifiton, cat si pe fundul bazinelor, ca microfitobentos. Se va tine seama de necesitatea investigarii de teren in mai multe sezoane ale anului, chiar iarna.

C.     Identificarea speciilor care constituie deja obiect pentru algocultura

Dupa cum am aratat in suportul de curs, un numar de specii de alge au fost deja introduse in practica algoculturii, dupa parcurgerea etapelor de cercetare de laborator sau cea de nivel statie-pilot.

Investigarea in continuare a acestor specii prezinta mai ales un interes practice, legat de posibilitatera descoperirii si a punerii in valoare a unor linii noi a speciilor respective, provenind din populatii crescute in conditii de mediu diferite; in aceste circumstante, si ca urmare a unei izolatri genetice de lunga durata, este posibila aparitia unor anumite caracteristici morfo-fiziologice si biochimice deosebite si stabile, avantajoase pentru algocultura.

Dintre speciile deja selectate si introduse in practica algoculturii, amintim:

Chlorophyta (Alge verzi) :

Ankistrodesmus falcatus;

Analiza: Pancreasul endocrin - capilare si acini serosi Referat: Generalitati despre nucleul celulei

Actinastrum hantzschii;

Botryococcus braunii;

Chlamydomonsa debaryana;

Chlorella pyrenoidosa;

Chlorella vulgaris;

Coelastrum cambricum;

Coelastrum microporum;

Dunaliella salina;

Dunaliella viridis;

Haematococcus pluvialis;

Scenedesmus acuminatus;

Scenedesmus acutus;

Scenedesmus arcuatus;

Scenedesmus ecornis;

Scenedesmus quadricauda;

Selenastrum bibraianum

Cyanophyta (Cyanobacteria - Alge albastre):

Spirulina fusiformis;

Spirulina platensis

Desigur, aceasta lista, oricum sumara, nu poate fi consiiderata ca exhaustiva.

D.    Inventarierea distributionala a speciilor de interes

O alta componenta a activitatii care vizeaza cresterea dirijata a unor organisme vegetale - a algelor, in acest caz - o constituie crearea unei baze de date in care sa fie cuprinse, printre altele, informatii privitoare la prezenta diferitelor specii de interes [entru alctivitatile de algocultura.

O asemenea baza de date ar trebui sa cuprinda:

Lista speciilor luate in considerare;

Ecosistemele in care aceste specii au fost identificate;

Informatii referitoare la perioade din sezonul de vegetatie in care speciile au fost intalnite;

Alte informatii utile.

Organizarea bazei de date au putea utiliza formatul unui tabel de tipul celui prezentat mai jos:

*) Codul culturii cuprinde un simbol de identificare a materialului biologic in cazul in care acesta a fost trecut deja in cultura si este pastrat intr-o colectie ± permanenta de organisme destinate cresterii dirijate.

E.     Bioproductivitatea comparativa a populatiilor

Pentru a aselecta varianta optima, care sa sigure o productivitate maxima in procesle de algocultura, este necesara derularea unui program preliminar de evaluare a capacitatii bioproductive a diferitelor specii sau linii de alge.

In acest scop se pot realiza culturi la scara mica, de laborator, in care se va urmari in mod comparativ evolutia paralela (in conditii de crestere comparabile) a productiei de biomasa de catre diferitele specii sau linii de microfite.

Pentru microalge, determinarea dinamicii cantitative a culturii se poate face in mod obisnuit fie prin numararea la microscop a examplarelor, raportandu-le la unitatea de volum, fie prin cantarirea biomasei la o balanta analitica de precizie.

Pentru numarare, se foloseste metoda descrisa in cadrul lucrarilor practice din anul I la cursul "Productia . / Productia primara".

In cel de al doilea caz, dupa omogenizarea suspensiei algale, se ia o cantitate precisa de amestec (mediu lichid + alge), care se filtreaza printr-un filtru membrana sau un filtru cantitativ de hartie, cu porozitatea cea mai fina; dupa uscare, acesta se racantareste, diferenta reprezentand masa uscata a algelor, care se raporteaza la unitatea de volum si, desigur, la perioada de cultivare.

De exemplu, pentru o cultura de 25 zile se face urmatorul calcul :

Greutatea initiala a filtrului (uscat la 105⁰ C) :                    4,2116 g;

Greutatea filtrului + biomasa dupa uscare la 105 ⁰ C : 4,7705 g;

Greutatea neta a biomasei : 0,5589 g;

Cantitatea de suspensie filtrata : 200 ml;

Densitatea biomasei algale la 1 litru suspensie  : 2,7945 g

(ca substanta uscata)

Productivitatea medie a culturii dupa o perioada de 25 zile :

0,11178 g s.usc./l/zi

F.     Compozitia biochimica

Cunosterea caracteristicilor chimice ale compozitiei biomasei obtinute prin cresterea dirijata a unor organisme vegetale reprezinta un criteriu extrem de important in selectarea unei specii sau a alteia, a unei linii sau a alteia, in vederea cresterii dirijate.

Pentru determinarile chimice este indispensabila colaborarea cu un laborator specializat in analize chimice curente asupra unor probe de biomasa vegetala.

Se vor analiza cel putin urmatorii parametri generali:

Continutul de apa in biomasa proaspata;

Continutul de substanta uscata in biomasa proaspata;

Continutul de substanta organica in masa uscata;

Cantitatea de cenusa in masa uscata;

Proteine totale;

Celuloza;

Lipide.

In functie de scopurile urmarite si de posibilitatile concrete de lucru, se pot face si alte determinari, deosebit de interesante, precum:

Cantitatile de aminoacizi;

Vitamine;

Compozitia minerala etc.

Metoele de determinare sunt cele utilizate in mod curent in laboratoarele de analize chimice.

Pentru obtinerea unor informatii relevante, este necesara si respectarea unor anumite norme si proceduri specifice de recoltare, conservare si prelucrare a materialului biologic destinat analizelor. In acest sens se vor lua masurile pentru a se evita posibilitatile de alterare a materialului biologic proaspat; in functie de situatie, avesta se va pastra un timp la temperaturi scazute. Uscarea biomasei vegetale se va face astfel incat sa nu se ajunga la alterarea sa ori, datorita unor temperaturi prea mari (de ex. peste 45 ⁰ C) sa se produca schimbari in compozitia chimica initiala. In acest scop se poate folosi cu rezultate destul de bune o etuva de laborator cu termoreglare si cu ventilatie.

G.    Surse de poluare cu impact asupra fondului genetic, asupra caracteristicilor chimice si bioproductive ale populatiilor investigate

In fine, dar nu in ultimul rand, se apreciaza ca este important a se identifica la modul foarte amanuntit eventualele surse de poluare care - pe termen scurt, mediu sau lung - pot afecta caracteristicile chimice si/sau proprietatile bioproductive ale populatiilor vegetale ce prezinta interes pentru acvacultura si, in final, chiar valoare de intrebuintare a biomasei obtinute.

Pentru aceasta, se vor urma doua cai de abordare mai importante:

Investigarea detaliata a zonelor limitrofe fiecarui ecosistem acvatic vizat, pentru stabilirea eventualei prezente a unor surse de poluare difuze sau punctiforme;

Esantionarea si prezentarea probelor la un laborator de analiza autorizat in vederea stabilirii caracterului si amplorii proceselor de poluare.

Ar fi de utilitate si analiza chimica a biomasei unor organisme care au capacitatea de a acumula, in timp, anumite noxe, ceea ce poate oferi date asupra actiunii anterioare a unor surse de poluare in zona. Astfel de organisme indicatoare pot fi considerate unele moluste din grupa celor filtratoare, precum Anodonta, Dreissena sau Unio, cat si unele plante perene, precum stuful sau papura.

Pentru activitatea practica de laborator in sensul celor de mai sus sunt necesare urmatoarele dotari:

Microscop de laborator, pentru examinarea compozitiei unor comunitati de microfite din care se pot separa specii de interes pentru algocultura;

Micrometru ocular etalonat, pentru masurarea dimensiunilor unor organisme microscopice, operatie necesara in vederea determinarii speciilor;

Determinatoare de alge, pentru identificarea apartenentei specifice a unei populatii sau a alteia;

Vase de cultura diverse (baloane Erlenmeyer etc);

Medii nutritive;

Balanta analitica;

Etuva de termoreglare;

Instalatii de laborator pentru cultivarea algelor;

Materiale curente de laborator (pipette, palnii, filter, lame, lamele etc).

Desfasurarea efectiva a lucrarii consta in:

Identificarea, in probe fitoplanctonice concentrate, provenind din iazuri piscicole, balti, lacuri si lacuri de baraj artificial, a speciilor apartinand genurilor Ankistrodesmus, Scenedesmus si Chlorella, care pot deveni obiect al culturilor de laborator;

Determinarea gravimetrica a cantitatii de alge din cadrul unor suspensii provenind din culturi experimentale.