תַקצִיר
מרבית השיטות הקדומות יותר של ניהול חוות דגים, או חקלאות ימית, התמקדו בגידול מין אחד של חיים ימיים, כמו למשל סלמון. מערכות חקלאות ימית מודרניות מערבות גידול של שני מינים או יותר יחד, בהתאם למה שקורה באופן טבעי בשרשרת המזון, כך שמין אחד יוכל להוות מקור מזון למינים אחרים בחווה. המאמר הזה מתאר תוצאות של ניסוי ששילב קבוצת דגים עם קבוצת אצות וקבוצת צדפות. אנו מראים שהאצות יכולות לגדול באמצעות פסולת דגים, ושהצדפות יכולות לאכול את האצות כדי לייצר מזון בריא ואיכותי, מה שמפחית את הזיהום שיכול להיווצר על ידי חקלאות ימית.
חקלאות ימית
בני אדם אוכלים כמויות אדירות של בעלי חיים וצמחים מהים. ארוחות מהים יכולות לכלול דגים, צדפות ואצות. בדרך כלל המוצרים האלה נקנים טריים או קפואים מהסופרמרקט, והם נלקחו מהסביבה הטבעית שלהם או גודלו על-ידי בני אדם בחוות שמכילות מְכָלִים שמחוברים לים, או בכלובים בים. גידול של חיות ים וצמחים שמבוצע על-ידי בני אדם נקרא חקלאות ימית.
המילה חקלאות ימית, או אקווהקולטורה (aquaculture), מגיעה מלטינית כאשר “אַקְוָוה” משמעותה מים, ו“קוּלְטוּרָה” משמעותה לגדל, ולכן משמעות המילה הכוללת היא גידול במים. חקלאות ימית מאפשרת לנו להימנע מדלדול המשאבים בים על-ידי דיג יֶתֶר, והיא גם מסייעת לנו להפיק מספיק אוכל להזין את מספר בני האדם ההולך וגדל על פני כדור הארץ. מגדלי דגים יודעים בדיוק את איכות המים שהם משתמשים בהם, ואת כמות החיות שהם מגדלים כדי למכור. מגדלי דגים יכולים גם לבחור מין דג כתלות באקלים האזורי ובסוג המזון הימי שנאכל על-ידי האנשים שחיים באותו האזור.
ישנן כמה שיטות של חקלאות ימית. באופן כללי, חקלאים ימיים מתמחים במה שנקרא גידול מין-בודד, כלומר גידול של דבר אחד כמו דג, אצה, או צדפה (צדפות או מוּלים). את סוג החקלאות הזה נכנה במאמר הזה חקלאות ימית קונבנציונלית. באופן חלופי, חלק מחקלאי הים מגדלים מינים שונים יחד, באותו הזמן!
ישנן כמה סיבות לכך שחקלאים ימיים לעיתים מגדלים מינים שונים יחד. למינים שונים יש צורות הזנה שונות: חלקם ניזונים מחיות ואצות אחרות (אוכלי בשר), וחלקם ניזונים מאצות (אוכלי עשב). במערכת האקולוגית הטבעית של הים, חיות ניזונות ממולקולות קטנות במים: מינים כמו למשל צדפות, ניזונים מאצות; מינים כמו למשל דגים אוכלי עשב, ניזונים מאצות ומצמחים בים; בעוד שדגים אוכלי בשר ניזונים מחיות קטנות (איור 1); ולבסוף, חלק מכוכבי הים והתולעים, שנקראים אוכלי רָקָב, ניזונים מהצוֹאה של חיות אחרות! צורות ההזנה השונות האלה מייצרות את שרשרת המזון, ובני אדם יכולים להשתמש בשרשרת המזון כדי לתכנן חוות ימיות ידידותיות לסביבה. לדוגמה, אצות יכולות לשמש לטיהור המים שבהם דגים מגודלים. זה מאפשר לבצע שימוש חוזר במים, ולשפוך את המים לים בלי לזהם את הסביבה. אם חקלאים ימיים מגדלים סוגי אצות מסוימים הם יכולים להזין צדפות באמצעותם. באופן הזה, חקלאים ימיים מעתיקים את שרשרת המזון בחוות שלהם. צורת החקלאות הזו, שבּה כמה מינים מגודלים יחד, נקראת חקלאות רב-תזונתית אינטגרטיבית.
- איור 1 - האיור הקומי הזה מראה את שרשרת המזון הטבעית, עם שילוב בין מינים משלימים: דגים אוכלי בשר ואוכלי עשב, מלפפון ימי כמין אוכל רָקָב, אצות שצורכות חומרי מזון שנמצאים במים, וחיות שנקראות filter feeders (כמו למשל מוּלים) שניזונות מחלקיקים אורגניים קטנים.
- מדענים קיבלו השראה משרשרת המזון ויצרו מערכות חקלאות ימית רב-תזונתיות אינטגרטיביות, שבהן מינים ניזונים זה מזה בהתאם לסוג התזונה שלהם. האיור נלקח מפררדריק ניידהארדט (הומוריסט).
מה כל כך נהדר בחקלאות ימית רב-תזונתית אינטגרטיבית?
חקלאות ימית רב-תזונתית אינטגרטיבית, או IMTA בקיצור, מספקת לחקלאים דרכים חדשות לייצר מזון עבור בני אדם וחיות. נוסף על דגים, חקלאים יכולים לגדל אצות (אצות גדולות שנקראות מַקְרוֹ-אצות, או אצות קטנות שנקראות מִיקְרוֹ-אצות), צדפות או מולים, תולעים, או מלפפוני ים. אצות קטנות יכולות לשמש כרכיב למזון אנושי, להזנת חיות, לקוסמטיקה ואפילו לדלק ביולוגי. ברגע שהאצות ניקו את מי הדגים, חקלאים ימיים כבר לא צריכים להשתמש בטיפולי מים יקרים. זה חוסך להם הרבה כסף.
בואו נסתכל על חוות IMTA שנחקרה על-ידי חוקרים צרפתים (איור 2). כל מין מגודל במְכָל נפרד שבּו הוא גדל באופן זהיר ונשלט. פסולת מוצקה מדגים, כמו למשל צואה, יכולה להיות מוסרת על-ידי העברת המים דרך מסנן, או על-ידי הכוונת המים למכל שבו תולעים ניזונות מחלקיקי הפסולת. המים נטולי החלקיקים נשפכים לאחר מכן למכל מלא במיקרו-אצות. המים עדיין מכילים מולקולות קטנות מאוד שאינן נראות לעין הבלתי מזוינת – ממש כמו כשסוכר מעורבב עם מים – אולם אפשר להשתמש במולקולות האלה כחומרי מזון של מיקרו-אצות. ברגע שהמיקרו-אצות מנקות את המים אפשר להשתמש בהם מחדש במכלי הדגים, או לשפוך אותם לים בלי לגרום לזיהום. המיקרו-אצות משמשות בסופו של דבר כמזון לצדפות.
- איור 2 - דיאגרמה של קשרים בין מכלים במערכת ניסיונית של חקלאות ימית רב-תזונתית אינטגרטיבית.
- מי ים מגיעים לתוך מכל הדגים. פסולת ממכל הדגים נאכלת על-ידי תולעים/ מלפפוני ים, או מועברת דרך מסננים, ושאריות מי הפסולת מכילים חנקן (N) וזרחן (P) שנצרכים על-ידי מיקרו-אצות. המיקרו-אצות נאכלות על-ידי צדפות, ואז המים הנקיים יכולים להיות מוחזרים בבטחה לים. האילוסטרציה מ-א. בודין.
אולם כדי לקיים חווה ימית שמתפקדת במלואה, צריכות להיות מספיק תולעים ומיקרו-אצות כדי לנקות את המים במכלים, ומספיק מיקרו-אצות כדי להזין את הצדפות. לעיתים קרובות קשה לשמור על איזון מושלם בין המכלים השונים, מאחר שהם מושפעים בקלות על-ידי גורמי אקלים כמו גשם וטמפרטורה, כמו גם על-ידי נוֹכחוּת של מינים בלתי רצויים כמו טפילים ואורגניזמים שאוכלים אצות. זו הסיבה לכך שחוקרים עובדים עם מגדלי דגים כדי למצוא את הדרך הטובה ביותר לחבּר בין המכלים ולשלוט טוב יותר בגדילה של המינים המגודלים.
שיתוף פעולה: חוקרים ומגדלי דגים
ראשית, החוקרים בחנו את יכולתן של המיקרו-אצות לנקות את המים של מכלי הדגים. שנית, הם בחנו את התאמתן של המיקרו-אצות כמזון לצדפות, ואם צדפות שגדלות באופן הזה היו מספיק טובות לצריכה אנושית.
החוקרים חיברו בין שלושה מכלים שונים: מכל גידול דגים, מכל גידול מיקרו-אצות ומכל גידול צדפות (איור 3). כדי לוודא את התוצאות שלהם ולאסוף מספיק נתונים, חוקרים תמיד עובדים עם שלושה שחזורים של אותו הניסוי, כך שבסך הכול ישנם שלושה מכלי דגים, שלושה מכלי מיקרו-אצות ושלושה מכלי צדפות. משמעות הדבר היא שאם חיות מתות באחד המכלים חוקרים עדיין יכולים לקבל תוצאות משני המכלים האחרים. חוקרים מיקמו מסננים בין מכלי הדגים ומכלי המיקרו-אצות כדי להסיר פסולת מוצקה שיוצרה על-ידי הדג. הניסוי ארך חודשיים, והתבצעו כמה מדידות.
- איור 3 - המערך הניסיוני של IMTA.
- מכלי הדגים (A) מחוברים למכלי המיקרו-אצות (B) שמזינים את מכלי הצדפות (C) (מקור: E. Roque D’Orbcastel, UMR MARBEC).
כדי לצפות ביכולת ניקוי המים של המיקרו-אצות חוקרים מדדו את איכות המים במכלי הדגים ובמכלי המיקרו-אצות. פסולת הדגים הייתה מורכבת בעיקר מחנקן (N) ומזרחן (P). החוקרים מצאו שכמעט ואין פסולת שנותרה במים כשהם יצאו ממכל המיקרו-אצות, מאחר שהמיקרו-אצות צרכו את מרבית הפסולת. החוקרים הסיקו שמיקרו-אצות יעילות מאוד בהסרת פסולת חנקן וזרחן שמיוצרת על-ידי הדגים.
כדי לבחון אם המיקרו-אצות מתאימות כמזון לצדפות החוקרים מדדו את גודלן של האצות בתחילת הניסוי בן החודשיים ובסופו. באופן נורמלי, ככל שאצות אוכלות יותר, כך הן גדלות יותר. אולם באופן מפתיע, בניסוי הזה גדילת הצדפות לא הייתה טובה, וחלק מהצדפות לא גדלו כלל. שתי השׁערות יכולות להסביר את גדילת הצדפות המועטה. ראשית, ייתכן שסוג המיקרו-אצות שבהן השתמשו לא התאים לצורכי התזונה של הצדפות. אפשרות שנייה היא שלא היו מספיק אצות במכלי הצדפות כדי להזין את כל האצות.
כדי לבחון את שתי ההשׁערות האפשריות נערכו ניסויים נוספים שבחנו אם האצות שיוצרו על-ידי IMTA היו מקור מזון טוב לצדפות. תוצאות הראו שהצדפות יכולות לגדול מאכילת אצות IMTA. משמעות הדבר היא שההשׁערה השנייה ככל הנראה הייתה הנכונה: לא היו מספיק אצות במים כדי להאכיל את כל הצדפות במשך חודשיים. הסיבה לכך הייתה שהמים במכל הצדפות לא היו מעורבבים מספיק, מה שמנע מהאצות להגיע לצדפות. הצעד הבא יהיה לערוך שוב את הניסוי אחרי שיפור זרימת המים במכלי הצדפות.
לסיכום, חקלאות ימית רב-תזונתית אינטגרטיבית (IMTA) היא תחום מחקר שמצריך מחוקרים וממגדלי דגים לעבוד יחד במטרה לשפר את החקלאות הימית. על-ידי יצירת שרשרת מזון פשוטה, IMTA משתמשת באחד מעקרונות הבסיס של הטבע: כל המינים שימושיים, וקשורים זה לזה ביחסי טורף ונטרף. כשמחקים את הטבע, בני אדם יכולים לפתח שיטות טובות יותר עבור המינים המגודלים, ועבור הסביבה.
מילון מונחים
חקלאות ימית (Aquaculture): ↑ “אקווהקולטורה”, מגיע מלטינית: “אקווה” משמעותה מים, ו“קולטורה” משמעותה לגדל, ולכן “אקווהקולטורה” משמעותה “גידול במים”.
שרשרת המזון (Food Chain): ↑ קשרי הזנה בין אורגניזמים; צמחים נמצאים בתחתית שרשרת המזון, ונקראים יצרנים. אורגניזמים שאוכלים צמחים נקראים צרכנים. שרשרת המזון מראה כיצד כל היצורים החיים משיגים מזון, וכיצד חומרי מזון ואנרגיה מועברים מיצור ליצור.
חקלאות רב-תזונתית אינטגרטיבית (IMTA): ↑ Integrated Multi-Trophic Aquaculture. זוהי צורת חקלאות שמכילה כמה מינים שגדלים יחד.
מיקרו-אצות (Microalgae): ↑ אצות מיקרוסקופיות שמשתמשות באור שמש, במים, במינרלים (חנקן וזרחן) ובפחמן דו-חמצני עבור הגדילה שלהן.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מאמר המקור
↑Li, M., Callier, M. D., Blancheton, J.-P., Galès, A., Nahon, S., Triplet, S., et al. 2019. Bioremediation of fishpond effluent and production of microalgae for an oyster farm in an innovative recirculating integrated multi-trophic aquaculture system. Aquaculture 504:314–25. doi: 10.1016/j.aquaculture.2019.02.013