het gebruik van explantsEdit
sponzen aquacultuur voor de productie van sponzen of metabolieten maakt gebruik van het hoge regeneratieve vermogen van de totipotente sponscellen door gebruik te maken van explantaten (gesneden stukken van een ouderspons, die vervolgens weer uitgroeien tot een volle spons) als middel om sponzen te kweken. De sponzen hebben onbepaalde groei, met maximumgroei bepaald door milieubeperkingen eerder dan genetica. Tijdens de eerste oprichting van een boerderij, spons explantaten zullen worden gekozen door hun fenotypische kenmerken van snelle groei en hoge kwaliteit spongine of metabolieten.
geïntegreerde multi-trofische aquacultuur
de intensieve mariene aquacultuur is de afgelopen tien jaar aanzienlijk toegenomen en heeft geleid tot aanzienlijke negatieve milieueffecten. Grote lozingen van organisch materiaal uit niet-opgegeten voeder en uitscheidingsafval van aquacultuursoorten hebben geleid tot een hoog gehalte aan nutriënten in de kustwateren. Grote hoeveelheden stikstof (~75%) uitgescheiden uit tweekleppigen, zalm en garnalen, komen in de kustomgeving, met het potentieel om algenbloei te ontwikkelen en opgeloste zuurstof in het water te verminderen.
een geïntegreerd aquacultuursysteem bestaat uit een aantal soorten op verschillende trofische niveaus van de voedselketen. Zo wordt afval dat wordt geproduceerd (gevoede organismen) zoals vissen en garnalen gekoppeld aan extractieve organismen zoals zeeoor, sponzen of zee-egels, als een mechanisme om overtollige nutriënten uit de waterkolom te verwijderen. Zeesponzen hebben een duidelijk voordeel als extractief organisme in een geïntegreerd multi-trofisch aquacultuursysteem, aangezien zij het potentieel hebben om als bioremediator te fungeren om zowel pathogene bacteriën als organisch materiaal te verwijderen. Het Spons Hymeniacidon perlevis heeft een uitstekend vermogen om totale organische koolstof (TOC) uit zeewater te verwijderen onder geïntegreerde aquacultuuromstandigheden, en zou een potentieel nuttig bioremediatie-instrument kunnen zijn voor aquacultuursystemen in regio ‘ s waar de waterverontreiniging groot is. Bovendien kan de biologische verrijking die afkomstig is van in de omgeving gekweekte vis de groei van sponzen stimuleren, wat resulteert in een efficiëntere aquacultuur van zeespons.
badspons aquacultureEdit
veel commerciële zeesponsbedrijven situeren hun aquacultuurlocaties in diepere wateren (> 5 m), om het aantal sponexplantaten dat kan worden gekweekt te maximaliseren en de productiviteit te verhogen. Twee belangrijke methoden voor de aquacultuur van badspons zijn getest met sponzen die aan een touw of in een netzak worden gekweekt.
Rope methodEdit
de overleving van sponzen die op touwen worden gekweekt, is over het algemeen lager omdat de explantatie onherstelbaar beschadigd raakt bij het “draadsnijden” op de kabel. Bovendien kunnen sponzen die op het touw worden gekweekt, tijdens stormen van het touw worden gescheurd als de waterstroom aanzienlijk toeneemt, of van het touw weggroeien en een onverkoopbare, lage waarde, karakteristieke donutvormige spons vormen. Verschillen in de groei en gezondheid van sponzen treden op binnen soorten die worden gekenmerkt door variaties in regeneratief vermogen, gevoeligheid voor infectie na snijden, verharding en groeipotentieel.
Mesh bag methodEdit
lagere schadeniveaus bij sommige sponssoorten die via mesh Bag worden gekweekt, kunnen leiden tot hogere overlevingsniveaus. De groeisnelheden kunnen worden verminderd aangezien gaasstrengen op de zakken de waterstroom kunnen verminderen, waardoor de beschikbaarheid van voedsel wordt beperkt. De ophoping van biofouling-stoffen zoals bryozoën, ascidianen en algen op het gaas kan de waterstroom verder beperken. Dunne mesh strengen met grote openingen en een goed gepositioneerde locatie kunnen fungeren als een middel om te verminderen tegen biofouling en verminderde stroomsnelheden.
combinatie van methodenedit
door de combinatie van touw-en maaszakbenaderingen voor de aquacultuur van badspons in een “kweekperiode” kan een toename in kwaliteit en productie optreden. In de kwekerij periode methode, sponzen worden in eerste instantie gekweekt in maaszakken totdat de explantaten zijn genezen en geregenereerd om water efficiënt te filteren. De geregenereerde explantaten worden overgebracht op touw om een optimale groei tot de oogst te bevorderen. Deze strategie is arbeidsintensief en kostbaar, waarbij de groeicijfers en de overlevingskansen niet groter blijken te zijn dan wanneer de landbouw uitsluitend via de maaswijdtemethode plaatsvindt.
een economisch rendabelere methode voor het kweken van badsponzen is het overbrengen van sponzen naar grotere maaszakken naarmate de sponzen groeien om een adequate waterdoorstroming en het vastleggen van nutriënten mogelijk te maken.De aquacultuurproductie in Micronesiedit
de productie van Badsponzen wordt momenteel uitgevoerd met de sponzen Coscinoderma matthewsi, met een productie van ongeveer 12.000 sponzen, die lokaal worden verkocht aan inwoners en toeristen in Pohnpei, Federale Staten van Micronesië. Deze sponzen zijn een van de enige echte duurzaam gekweekte zeesponzen ter wereld. De sponzen worden gekweekt via de touwmethode, met lage investeringskosten van een paar duizend dollar voor landbouw-en onderhoudsapparatuur, waardoor 100% natuurlijke sponzen worden geproduceerd zonder agressieve chemicaliën die tijdens de verwerking worden toegevoegd.De aquacultuurproductie van C. matthewsi sponsen werd ondernomen door het Instituut voor marien en milieuonderzoek van Pohnpei (MERIP), om te proberen een duurzaam inkomen te genereren voor lokale bewoners met weinig mogelijkheden om geld te verdienen. De sponzen hebben ongeveer twee jaar nodig om te oogsten, waarbij vrije duikers regelmatig zeewier en biofouling agenten met de hand verwijderen. Deze sponzen worden verwerkt door middel van natuurlijke processen, waar ze worden overgelaten aan de lucht te drogen en vervolgens geplaatst in manden en terug naar de lagune waar ze werden geteeld. Dit proces verwijdert al het organische materiaal in de spons en laat het uiteindelijke badsponsproduct achter. Verdere verwerking vindt plaats door de spons te verzachten, maar er worden geen bleekmiddelen, zuren of kleurstoffen gebruikt.
bioactieve sponzen aquacultureEdit
onderzoek naar kweekzeesponzen voor bioactieve metabolieten vindt plaats in de Mediterrane, Indo-Pacific en South Pacific regio ‘ s. De belangrijkste doelstellingen zijn het optimaliseren van bioactieve productiemethoden, aquacultuurprocessen en milieuomstandigheden om hun productie te maximaliseren.
nieuwe methodenedit
in de aquacultuur voor bioactiva is de uiteindelijke explantatievorm niet van belang, zodat aanvullende productiemethoden kunnen worden gebruikt. Nieuwe methoden van bioactieve teelt omvatten de “mesh array methode” die gebruik maakt van de waterkolom verticaal hangen een mesh buis met enkele explantaten gehouden in afwisselende zakken.
het aantal sponzen dat nodig is voor biologische aquacultuurproducten wordt verminderd omdat secundaire metabolieten van sponzen gedurende vele jaren herhaaldelijk kunnen worden geoogst, waardoor de kosten en de benodigde infrastructuur afnemen. De weinige sponzen die voor de productie van metabolieten worden geselecteerd, zouden hoge productiesnelheden hebben voor de doelmetaboliet om de productie en de winst te optimaliseren.
factoren die de secundaire productie van de metaboliet beà nvloeden
een aantal factoren beïnvloeden de productie van de sponsmetaboliet, waarbij de concentratie van de metaboliet sterk varieert tussen naburige explantaten. Lokale verschillen in lichtintensiteit en bio-fouling zijn fysische en biologische factoren waarvan is gebleken dat ze de biosynthese van de metaboliet in sponzen significant beïnvloeden. Veranderingen in omgevingsfactoren kunnen microbiële populaties veranderen en vervolgens de biosynthese van de metaboliet beïnvloeden.
inzicht in de omgevingsfactoren die de biosynthese van de metaboliet of de ecologische rol van de metaboliet beïnvloeden, kan worden gebruikt als een concurrentievoordeel om de productie van de metaboliet en de totale opbrengst te maximaliseren. Bijvoorbeeld, als de ecologische rol van de secundaire doelmetaboliet was om roofdieren af te schrikken, kan het nabootsen van predatie via het verwonden van de spons vóór het oogsten een efficiënte techniek zijn om metabolite productie te maximaliseren.
sommige sponzen die metabolieten produceren, groeien extreem snel, wat erop wijst dat landbouwsponzen een levensvatbaar alternatief kunnen zijn voor de productie van bio-actieve stoffen die momenteel niet chemisch gesynthetiseerd kunnen worden. Hoewel het kweken van sponzen voor bioactives lucratiever is vanwege de hogere waarde-adding eigenschappen, zijn er verschillende uitdagingen die niet aanwezig zijn bij het aquacultureren van badsponzen, zoals de hoge kosten die gepaard gaan met de extractie en zuivering van de metaboliet.