L’uso di espiantimodifica
L’acquacoltura di spugne per la produzione di spongine o metaboliti sfrutta le elevate capacità rigenerative delle cellule di spugna totipotenti utilizzando espianti (pezzi tagliati di una spugna madre, che poi ricresceranno in una spugna piena) come mezzo di coltura di spugne. Le spugne hanno una crescita indeterminata, con una crescita massima determinata da vincoli ambientali piuttosto che dalla genetica. Durante la costituzione iniziale di una fattoria, espianti di spugna saranno scelti dalle loro caratteristiche fenotipiche di rapida crescita e spongina di alta qualità o metaboliti.
Acquacoltura multitrofica integratamodifica
L’acquacoltura marina intensiva nell’ultimo decennio è aumentata notevolmente e ha comportato notevoli impatti ambientali negativi. Grandi volumi di scarico di materia organica da mangimi non consumati e rifiuti escretori provenienti da specie acquaculture hanno portato a livelli elevati di nutrienti nelle acque costiere. Grandi quantità di azoto (~ 75%) escreto da bivalvi, salmone e gamberetti, entrano nell’ambiente costiero, con il potenziale di sviluppare fioriture algali e ridurre l’ossigeno disciolto nell’acqua.
Un sistema integrato di acquacoltura consiste in un certo numero di specie a diversi livelli trofici della catena alimentare. Così la generazione di rifiuti (organismi alimentati) come pesci e gamberetti sono accoppiati con organismi estrattivi come abalone, spugne o ricci di mare, come meccanismo per rimuovere la materia nutritiva in eccesso dalla colonna d’acqua. Le spugne di mare hanno un netto vantaggio come organismo estrattivo in un sistema integrato di acquacoltura multitrofica, in quanto hanno il potenziale di agire come biorimediatore per rimuovere sia i batteri patogeni che la materia organica. La spugna Hymeniacidon perlevis ha mostrato un’eccellente capacità di rimuovere il carbonio organico totale (TOC) dall’acqua di mare in condizioni di acquacoltura integrata e potrebbe essere uno strumento di biorisanamento potenzialmente utile per i sistemi di acquacoltura nelle regioni in cui l’inquinamento delle acque è elevato. Inoltre, l’arricchimento organico proveniente da pesci allevati nelle vicinanze può stimolare la crescita delle spugne, con conseguente acquacoltura più efficiente delle spugne marine.
Acquacoltura con spugne da bagnomodifica
Molti allevamenti commerciali di spugne marine situano i loro siti di acquacoltura in acque più profonde (> 5 m), per massimizzare il numero di espianti di spugne che possono essere coltivati e aumentare la produttività. Due metodi principali di acquacoltura di spugna da bagno sono stati sperimentati con spugne coltivate su una corda o all’interno di una borsa a rete.
Metodo della cordamodifica
La sopravvivenza delle spugne allevate su corde è generalmente inferiore in quanto si verifica un danno irrecuperabile all’espianto quando avviene la “filettatura” sulla corda. Inoltre, le spugne coltivate sulla corda hanno il potenziale per essere strappate dalla corda durante le tempeste, poiché il flusso d’acqua aumenta in modo significativo, o si allontanano dalla corda e formano una spugna a forma di ciambella non commerciabile, di basso valore e caratteristica. Differenze nella crescita e nella salute delle spugne si verificano all’interno di specie caratterizzate da variazioni nella capacità rigenerativa, suscettibilità alle infezioni dopo il taglio, resistenza e potenziale di crescita.
Metodo della borsa a reteedit
Livelli più bassi di danni in alcune specie di spugne coltivate tramite borse a rete possono portare a livelli più elevati di sopravvivenza. I tassi di crescita possono essere diminuiti poiché i fili delle maglie sulle borse possono ridurre il flusso d’acqua, limitando la disponibilità di cibo. L’accumulo di agenti biofouling come briozoi, ascidi e alghe sulla rete può limitare ulteriormente il flusso d’acqua. I fili sottili della maglia con le grandi lacune e un sito ben posizionato possono fungere da mezzi per attenuare contro biofouling e le portate riduttrici.
Combinazione di metodimodifica
Combinando approcci sia a corda che a maglia per l’acquacoltura con spugna da bagno in un “periodo di vivaio”, possono verificarsi aumenti della qualità e della produzione. Nel metodo del periodo di vivaio, le spugne vengono inizialmente coltivate in sacchi a rete fino a quando gli espianti non sono guariti e rigenerati per filtrare efficacemente l’acqua. Gli espianti rigenerati sono trasferiti sulla corda per promuovere la crescita ottimale fino alla raccolta. Questa strategia è ad alta intensità di manodopera e costosa, con tassi di crescita e sopravvivenza non superiori a quando l’agricoltura avviene esclusivamente tramite il metodo della borsa a rete.
Un metodo economicamente più praticabile per la coltivazione di spugne da bagno sarebbe il trasferimento di spugne a sacchi a rete più grandi in quanto si verifica la crescita della spugna per consentire un adeguato flusso d’acqua e il sequestro dei nutrienti.
Acquacoltura spugna da bagno in MicronesiaEdit
Le spugne da bagno sono attualmente prodotte utilizzando la spugna Coscinoderma matthewsi con produzione di circa 12.000 spugne, vendute localmente a residenti e turisti in Pohnpei, Stati Federati di Micronesia. Queste spugne sono una delle uniche vere spugne di mare coltivate in modo sostenibile al mondo. Le spugne vengono allevate tramite il metodo della corda, con bassi costi di investimento di poche migliaia di dollari per l’agricoltura e le attrezzature di manutenzione, producendo spugne naturali al 100% senza aggiunta di sostanze chimiche aggressive durante la lavorazione.
La produzione acquicola di spugne di C. matthewsi è stata intrapresa dall’Istituto di ricerca marina e ambientale di Pohnpei (MERIP), per cercare di generare un reddito sostenibile per i residenti della comunità locale con poche opzioni per guadagnare denaro. Le spugne impiegano circa due anni per raggiungere le dimensioni raccolte, con i subacquei liberi che rimuovono regolarmente le alghe e gli agenti di biofouling a mano. Queste spugne vengono lavorate attraverso processi naturali, dove vengono lasciate asciugare all’aria e poi poste in ceste e restituite alla laguna dove sono state coltivate. Questo processo rimuove tutta la materia organica all’interno della spugna lasciando dietro il prodotto finale spugna da bagno. L’ulteriore lavorazione avviene ammorbidendo la spugna, ma non vengono utilizzati candeggianti, acidi o coloranti.
Bioactive sponge Aquaculturedit
La ricerca sull’allevamento di spugne di mare per metaboliti bioattivi si verifica nelle regioni del Mediterraneo, dell’Indo-Pacifico e del Pacifico meridionale. Gli obiettivi principali sono ottimizzare i metodi di produzione bioattivi, i processi di acquacoltura e le condizioni ambientali per massimizzarne la produzione.
Nuovi metodimodifica
Nell’acquacoltura per i bioattivi, la forma di espianto finale non è preoccupante, consentendo l’utilizzo di metodi di produzione aggiuntivi. Nuovi metodi di coltivazione bioattiva includono il “metodo mesh array” che utilizza la colonna d’acqua per appendere verticalmente un tubo a maglie con singoli espianti tenuti in tasche alternate.
Il numero di spugne necessarie per l’acquacoltura bioattivi è ridotto come metaboliti secondari spugna possono essere ripetutamente raccolti per molti anni, diminuendo i costi e le infrastrutture necessarie. Le poche spugne selezionate per la produzione di metaboliti avrebbero alti tassi di produzione per il metabolita bersaglio per ottimizzare la produzione e i profitti.
Fattori che influenzano la produzione di metaboliti secondariimodifica
Un certo numero di fattori influenzano la produzione di metaboliti di spugna, con concentrazione di metaboliti che varia notevolmente tra espianti vicini. Le differenze localizzate nell’intensità della luce e nel bio-fouling sono fattori fisici e biologici che hanno influenzato significativamente la biosintesi dei metaboliti nelle spugne. I cambiamenti nei fattori ambientali possono alterare le popolazioni microbiche e successivamente influenzare la biosintesi dei metaboliti.
La comprensione dei fattori ambientali che influenzano la biosintesi del metabolita o il ruolo ecologico del metabolita può essere utilizzata come vantaggio competitivo per massimizzare la produzione di metaboliti e la resa totale. Ad esempio, se il ruolo ecologico del metabolita bersaglio secondario era quello di scoraggiare i predatori, imitare la predazione ferendo la spugna prima della raccolta può essere una tecnica efficace per massimizzare la produzione di metaboliti.
Alcune spugne che producono metaboliti crescono molto rapidamente, suggerendo che le spugne agricole possono essere una valida alternativa alla produzione di bioattivi che attualmente non possono essere sintetizzati chimicamente. Sebbene l’allevamento di spugne per bioattivi sia più redditizio a causa delle sue più elevate proprietà di valore aggiunto, ci sono diverse sfide che non sono presenti quando si acquaculturano le spugne da bagno, come gli alti costi associati all’estrazione e alla purificazione dei metaboliti.