الابتكارات التقنية الحديثة في تربية الأحياء المائية (منقول)

Rohana P. Subasinghe, David Curry, Sharon E. McGladdery and Devin Bartley

مقدمة

سوف تواجه تربية الأحياء المائية العديد من التحديات في العقد القادم، ومن أبرزها مقاومة الأمراض والأوبئة، وتحسين واستئناس قطعان التناسل، وتطوير الأعلاف المناسبة ونظم التغذية، وتقنيات التفريخ (التفقيس)، بالإضافة إلى إدارة جودة المياه. وتمثل هذه المجالات مدى واسعاً لتدخل التكنولوجيا الحيوية والتقنيات الأخرى. ويمكن وصف التقنية الحيوية في مجال تربية الأحياء المائية بأنها  "التطبيق العلمي للمفاهيم البيولوجية التي تحسن آما تصف.( Liao and Chao, الإنتاجية والجدوى الاقتصادية للقطاعات الصناعية المختلفة المرتبطة بها, 1997) اتفاقية التنوع البيولوجي التكنولوجيا الحيوية بأنها  " أي تطبيق تكنولوجي يستخدم النظم البيولوجية والكائنات الحية أو مشتقاتها لإنتاج، أو تعديل، المنتجات لأغراض محددة ". وتشمل التقنية الحيوية العديد من النهج التي يمكنها تحسين إنتاج الكفاف والإنتاج التجاري لتربية الأحياء المائية وإدارتها. وعلى الرغم من أن بعض التقنيات الحيوية تعتبر حديثة ومبتكرة، فإن بعضها الآخر يطبق منذ زمن بعيد، مثل استخدام التخمر والتسميد في الأحواض السمكية لزيادة إنتاج الغذاء . والكثير من التقنيات الحيوية الحديثة يعتمد على المعرفة السريعة التطور لعلوم البيولوجية الجزيئية والوراثة . وتشبه التقنيات الحيوية الرئيسية المستخدمة في الاستزراع المائي تلك المستخدمة في قطاعات الزراعة الأخرى . ويعتبر تطور المعرفة اللازمة للاستخدام الآمن والأمثل للتقنية الحيوية في مجال تربية الأحياء المائية ذا أهمية خاصة، حيث يمثل مجموعة من التحديات الفريدة بسبب اختلاف الأنواع المستزرعة والأنظمة المستخدمة . ويجب عند استخدام التكنولوجيا في مجال تربية الأحياء المائية مراعاة حماية التنوع المائي الطبيعي والتأثيرات الكامنة على اقتصاد التجمعات الريفية والسكان القائمين على الكفاف . ويتزايد دور التقنية الحيوية في تحقيق الأمن الغذائي والحد من الفقر وإدرار الدخل، ولذلك لابد أن نكون مستعدين لمواجهة التحديات التي ينطوي عليها هذا الأمر وتطوير هذه التقنيات بأسلوب رشيد.

الابتكارات في مجال التناسل

إن تطبيقات الأسس الوراثية بغرض زيادة إنتاج الحيوانات المائية مختلفة كثيراً عن تطبيقاتها في مجال النبات والماشية. فليس هناك سوى عدد قليل من الأنواع المائية المستزرعة قد خضع لبرامج التحسين الوراثي وعلى الرغم من ذلك, فللتقنية الحيوية والوراثة إمكانات هائلة لزيادة الإنتاج وتعزيز الاستدامة البيئية(Gjedrem, 1997). ويمكن تطبيق التقنية الحيوية بهدف زيادة التناسل، ونجاح التطور المبكر للكائن المستزرع، وأيضاً لإطالة فترات توافر البذور واليرقات. آما أن للوراثة القدرة على تلبية احتياجات الأسواق الجديدة من المنتجات المستزرعة، مثل تسويق نكهات محددة أو منتج ذي مواصفات تقنية أو جمالية خاصة. ويمكن للتقنية الحيوية أن تساهم في تحسين نجاح التناسل وزيادة فرص بقاء الأنواع المهددة بالانقراض، وتساهم بذلك في تعزيز التنوع البيولوجي المائي والمحافظة عليه. فتكنولوجيا نقل الجينات يمكن أن ترفع من معدلات النمو، وحجم التسويق، معاملات التحول الغذائي، ومقاومة الأمراض، وقضايا العقم، وتحمل الظروف البيئية القاسية. ففي

(1)

آبير مسئولي الموارد السمكية (تربية الأحياء المائية)- مصلحة مصايد الأسماك - منظمة الأغذية والزراعة, روما, إيطاليا

(2)

United Kingdom Old Farmhouse, Carnbo, Kinross, KY13 0NX2

(3)

Aquatic Animal Health, Oceans and Aquaculture Science3 - Department of Fisheries and Oceans Canada

قطاع تربية الجمبري (الربيان)، تم إنتاج جمبري مهندس وراثيا عن طريق نقل الجينات (Bachre et al., 1995)، ولكن لم يحدث تطوير ناجح لهذه التقنية حتى الآن لكي يتم استخدامها تجاريا وما زال استخدام الكائنات المهندسة وراثيا في تربية الأحياء المائية أما في القطاعات الأخرى (Benzie, 1998) أمراً مثيرا للجدل، وبالتالي فلابد من طرح قضايا تثقيف المستهلك وقبوله لهذه المنتجات. وتستفيد تربية أسماك الكارب والبلطي في آسيا في الوقت الحاضر من أبحاث الوراثة في عدد من الاتجاهات، تشمل التسلسل الوراثي، وتطوير أدلة وراثية محددة. والأدلة الوراثية هي قطع قصيرة وفريدة من الشفرة الوراثية، يمكن أن تساعد في وعوامل تحديد مواقع الجينات المهمة للنمو، تحديد الجنس، والتعرض للأمراض وقد أدت هذه التقنيات بالفعل إلى تحسينات وراثية في عدد من الأسماك المستزرعة (Kocher et al., 1998). وقد استخدم المزارعون في آسيا، ولأجيال عديدة، الطرق التقليدية في انتقاء الأسماك بغرض التناسل، عن طريق انتقاء الصفات الظاهرية المرغوب فيها. وقد أدى ذلك في كثير من الأحوال إلى ظاهرة التربية الداخلية أو تربية ولذلك فإن تطوير المفهوم الوراثي لدى الأقارب، وخفض الإنتاج (Chen Defu and Shui Maoxing, 1995).

ملايين المزارعين الصغار في آسيا يعتبر تحديا صعباً، خاصة وأن النهج التقليدية قد ركزت على تحسين قطعان أساسية يمكن توزيعها على المزارعين. في آسيا مثالا لبرنامج يهدف إلى الفحص الوراثي  (Gift) " ويعتبر مشروع "التحسين الوراثي للبلطي المستزرع لنوع مهم من الأسماك المستزرعة. وقد عمل هذا المشروع على تربية هجين البلطي النيلي وسلالاته عبر آسيا، بهدف تطوير خطوط نقية وتوزيع السلالات ذات الكفاءة الإنتاجية العالية على المزارعين. وهذا المشروع هو في ( -ICLARM ثمرة مجهود مشترك بين المقر الرئيسي للمركز الدولي لإدارة الموارد المائية الحية (إكلارم ماليزيا، وعدد من المعاهد البحثية في ماليزيا و الفيليبين والمملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية. ولم يصل هذا البرنامج إلى مرحلة التسويق التجاري الكامل بعد، آما أن البلطي "المحسن" مازال يخضع لتقييم علماء المصايد في معظم الدول المشاركة في المشروع. وعلى الرغم من ذلك فقد أظهر البرنامج إمكانية عالية لتحسين إنتاج البلطي ويمكن تنفيذ برامج تناسلية مماثلة على أسماك الكارب الهامة تجاريا، مما قد يؤدى إلى فوائد مماثلة، وذلك لأن إنتاج يرقات الكارب أكثر مركزية عن إنتاج يرقات البلطي، وبالتالي فإن انتشار السلالات المحسنة له يمكن أن يتم بشكل يسير( http://www.iclarm.org/resprg_1f.htm).

وتوجد فروق في النمو بين الذكور والإناث في العديد من أنواع الأسماك المستزرعة في المياه العذبة. ومن هنا تبرز أهمية تطوير تقنيات لإنتاج أسماك أحادية الجنس. وقد اعتمد المزارعون في الماضي على استخدام الهرمونات أو التهجين لإحداث التحول الجنسي، آما في البلطي. ولكن هذه التقنيات لها مضارها، فاستخدام الهرمونات في إنتاج حيوانات الطعام يثير قلق المستهلك، آما أن عمليات التهجين التي تؤدي إلى توزيع غير متماثل للجنسين ربما لا تؤدي إلى أفضل الهجائن إنتاجاً. ولذلك فهناك بدائل مطروحة لإنتاج كائنات أحادية الجنس تشمل الاستنساخ عن طريق زرع الأنوية والتكاثر اللا إخصابي. فإمكانية استنساخ الكارب قائمة منذ أكثر ويمكن أن تكون أساساً جيداً لإنتاج يرقات جميعها من الإناث. وفي العديد من (Zhu et al., 1985) أنواع الكارب الاقتصادية تنمو الإناث أسرع من الذكور خلال السنوات الأولى من العمر، ولذلك يفضل المزارعون تربية الإناث. ويمكن إنتاج الإناث من بعض أنواع الكارب مثل الكارب الفضي القشري الكروشي التي يمكنها أن تتناسل لا إخصابيا (تناسل أنثوي أحادي الجنس). وقد استخدم (Carassius auratus gibelio) التكاثر اللا إخصابي في الصين لسنوات عديدة وذلك لإنتاج خطوط نقية من الكارب الشائع والكارب الفضي و كارب الزينة الملون (2000,Jian-Fang Gui and Qi-Ya Zhang). أما في حالة البلطي، فتفضل تربية الذكور لأنها تنمو أسرع من الإناث. وقد تم حديثا إنتاج سلالات من الذكور وتسمى هذه الذكور أحيانا بالذكور الممتازة (الذكور .YY عن طريق استخدام ذكور تحتوي على كروموسوم السوبر). وهذه الذكور هي نتاج لذكور طبيعية تم تهجينها مع إناث ناتجة من تحول جنسي للذكور باستخدام الهرمونات وربع الذرية الناتجة من هذا التزاوج تحتوي على YY في كروموسوماتهم الجنسية بدلاً من الصورة الطبيعية XY حيث أن نسبة قليلة تحتوي على الكروموسوم بشكل مطلق، (عادة أقل من 5%) من XY/XX ولا يعتمد تمييز الجنس على الكروموسومات. ولكن هذه التقنية تمنح القائمين بعمليات التهجين الحرية في اختيار أفضل الأنواع، وأيضاً وقد أصبحت هذه التقنية متطورة جداً (Mair et al.,1999). ولتحاشي استخدام الهرمونات في إنتاج أسماك الطعام  في أسماك البلطي، حيث تجرى البحوث الآن على تطبيقها في بعض أنواع الأسماك الأخرى. ونظراً لاستمرار مقاومة المستهلك لاستخدام الأسماك المعالجة بالهرمونات، فسوف تزداد أهمية التقنيات الأخرى مثل تقنية "الذكور الممتازة" خاصة في حالة الأسماك المنتجة بغرض التصدير. آما أن إنتاج "الإناث الممتازة" (السوبر) بتقنيات مماثلة لتلك المستخدمة في إنتاج الذكور الممتازة ربما يكون مجديا. وفي بعض الأسماك المستزرعة، يشكل النضوج المبكر والتزاوج قبل الوصول لحجم التسويق إحدى عقبات الإنتاج. ففي مثل هذه الحالات تستخدم الطاقة الغذائية لإنتاج البيض بدلاً من استخدامها للنمو، وفي حالات أخرى، كما في البلطي، تمتلئ الأحواض بالأسماك صغيرة الحجم. ويعتبر ذلك مشكلة هامة في تربية البلطي النيلي في أفريقيا . ولذلك فإن استخدام يرقات عقيمة مفيد لمواجهة هذه المشكلة. ومن التقنيات المستخدمة في ذلك هو إنتاج Polyploid أسماك تحتوي على مجموعة إضافية من الكروموسومات، أي أسماك ذات أنوية متعددة الانقسام ويتم ذلك عن طريق  Tetraploid أو الانقسام الرباعي  Triploidالانقسام الثلاثي (Thorgaard,1986) تعريض البيض المخصب لصدمة حرارية أو صدمة بالضغط أثناء مراحل النمو الجنيني المبكر، لإحداث انقسامات تؤدي للحصول على خلايا متعددة الكروموسومات تؤدي بدورها إلى إنتاج أسماك عقيمة في معظم الحالات. وقد استخدم الانقسام الثلاثي والرباعي في العديد من أنواع أسماك الكارب، مثل الكارب القشري، الكارب ذي الرأس الكبير، الكارب Jian-Fang Gui and Qi- الفضي، والكارب الشائع  (Ya Zhang, 2000).

1 إنتاج جميع سلالات الذكور عن طريق YY  

ذكور

ويعتبر نقص إمداد الزريعة  (الذرية) من المصايد (snappers) الطبيعية أحد معوقات تربية أسماك النهاش ولكن الباحثين جنوب الولايات المتحدة الأمريكية قد نجحوا مؤخراً في ومازالوا مستمرين في تفريخ أحد الأنواع هو.Lutjanus من جنس "الحمرة" L. analis (al., 2001 Benetti et) في دراساتهم لتربية وتسمين هذه الأسماك ففي جامعة ميامي تم إنتاج بيض هذا النوع لأول مرة عن طريق استخدام المعالجة البيئية بدلاً من استخدام الهرمونات. ويأمل هؤلاء الباحثون في إمكانية الحصول على البيض طيلة العام باستخدام هذه التقنية. كما توصل الباحثون في معهد هاواي لعلوم البحار إلى نتائج مماثلة على نوع آخر من أنواع النهاش هو campechanus  (Oceanic Institute News, 2000).

ولتطبيقات التقنيات الجزيئية مستقبل واعدً في تربية الأحياء المائية، حيث أنها تساعد في الحصول على مزيد من المعلومات الدقيقة حول التنوع الوراثي للمخزون الطبيعية، كما تسمح بعمليات الترقيم الوراثي للحيوانات أثناء برامج التناسل الفعالة وتحتاج إلى تحديد برامج التناسل ومتابعة الأصول الوراثية للكائنات المدروسة كل على حدة (Subasinghe et al.,2000). ولكن ترقيم العديد من الأنواع بالوسائل الطبيعية خلال المراحل العمرية المبكرة Amplified  و DNA هو أمر صعب. ولذلك تم تطوير الأدلة الوراثية عن طريق استخدام الحمض النووي وذلك لتتبع الأصول الوراثية والوصول إلى خريطة وراثية (Fragment Length Polymorphisms; AFLP's) وهي الشفرات الوراثية للصفات (لتعريف الصفات الكمية للمواقع الجينية ذات القيمة الإنتاجية مثل معدلات النمو ومقاومة الأمراض وتحمل البرودة  QTL's)  ((Quantitative Trait Loci; Garcia et al., 1996; Benzie 1998; Moore et al., 1999; Agresti et al., 2000). ويزداد التوجه في الوقت الراهن إلى استئناس بعض أنواع الجمبري. ولكي يتم الحد من التأثير البيئي وزيادة استخدام التنوع الوراثي، فيجب أن تتوقف تربية الجمبري عن الاعتماد على تجميع اليرقات من البيئة الطبيعية وقد تكون اليرقات التي يتم صيدها من البيئة الطبيعية (Wang, 1998). في الوقت الحاضر أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية وأفضل أداء من تلك المنتجة في المفرخات (المفقسات)، ولكن هناك مخاطر من دخول الميكروبات مع هذه اليرقات إلى مزارع الجمبري. كما أن تجميع اليرقات من البيئة الطبيعية يصاحبه صيد كميات كبيرة من الكائنات المائية الأخرى في صورة صيد جانبي. وسوف تؤدي التطورات الحديثة في التربية، وتربية اليرقات، وتغذية اليرقات، والتحسينات الوراثية في الجمبري المستزرع إلى الإقلال من الاعتماد على تجميع اليرقات من البيئة الطبيعية في المستقبل. فعلى سبيل المثال، قد تحقق نجاح كبير في تطوير أمهات للتزاوج من بعض أنواع الجمبري مثل نوع (penaeus vannamei) خالية من ميكروبات نوعية (Specific pathogen free; SPF) وبعض هذه الأمهات متوفر تجاريا في الوقت الحاضر. كما تجرى محاولات مماثلة لاستئناس الجمبري النمر العملاق (P. monodon) ولكن لم يحدث سوى تقدم طفيف في هذا الصدد حتى الآن. وقد تم استخدام الهرمونات لتنظيم التناسل في عدد كبير من أنواع الأسماك المستزرعة بكفاءة ونجاح. ولكن التقدم في استخدامها في تربية الجمبري والرخويات كان بطيئاً. وقد أوضحت الأبحاث الحديثة إمكانية المعالجة بحيث يمكن تحفيز التناسل بدون إزالة ساق العين، وبالتالي إيقاف التأثير السلبي الذي يحدث نتيجة إزالة ساق العين من الجمبري (Gonad inhibiting neurohormone; GIH) الكيميائية للهرمون العصبي المثبط للمناسل (Keeley, 1991) ومازالت التجارب جارية على كيفية عزل هذا الهرمون (Wang et al., 2000). ولكن اكتشاف تركيبه ووظائفه عن طريق التقنية الحيوية للبيبتيدات يبشر بإمكانية واعدة في مقاومة تأثيره المثبط للتناسل (GIH). ولكن يحتاج هذا الأمر لمزيد من الأبحاث، وقد يعجل التعاون بين الباحثين ومزارعي الجمبري والمانحين للدعم من مناطق مختلفة من تحقيق هذا الهدف.

إدارة الأمراض أو مقاومة لميكروبات نوعية (Specific pathogen free; SPF) إن إنتاج مخزون خالي من ميكروبات نوعية هما هدفان متكاملان يتم تطويرهما من خلال برامج إدارة أمهات التزاوج (Specific pathogen resistant; SPR) في الجمبري. والميكروبات "النوعية" المستخدمة في هذه البرامج هي التي يتم تدوينها تحت مسمى "معلومة" (OIE) حيث أنها تسبب قلقا تجاريا وتهديدا جوهريا للإنتاج ، بواسطة المكتب الدولي للأمراض الوبائية (OIE) عن طريق انتقاء حيوانات معروفة . ويتم إنتاج الجمبري الخالي من ميكروبات نوعية (SPF) بخلوها من ميكروبات معينة واستخدامها كأمهات للتزاوج، ثم تربية نسلها تحت ظروف شديدة التعقيم. ويعتبر الجمبري الخالي من ميكروب نوعي ذو أهمية تجارية في البلاد أو المناطق الخالية من عائل هذا الميكروب، أو في حالة إعادة التربية عقب حدوث الوباء ثم التعقيم. وعلى العكس يتم تطوير الجمبري المقاوم لميكروب نوعي من خلال التزاوج الانتقائي لأفراد تم تعريضها لعدوى هذا الميكروب ولكنها نجحت في المقاومة والبقاء (SPR) وبذلك تستطيع هذه الأفراد زيادة الإنتاج في المناطق التي يتوطن فيها هذا الميكروب. ولكن هذا الجمبري غير صالح للاستخدام في المناطق الخالية من ذلك الميكروب، نظراً لأنه قد يكون حاملاً للعدوى. ويتم تطبيق نهج الجمبري الخالي من ميكروبات نوعية، والمقاوم لميكروبات نوعية في الوقت الحاضر في تربية الجمبري و في بعض البلاد مثل الولايات المتحدة الأمريكية وفنزويلا وبولينيزيا الفرنسية باستخدام أنواع مثل (P. vannamei) وقد أدت هذه النهج إلى إنتاج جمبري يتمتع بصحة جيدة (Bedier, 1998). وعلى الرغم من ذلك، فإن العديد من مخازن الجمبري الخالية من ميكروبات نوعية أو المقاومة لهذه الميكروبات يكون أداؤها سيئاً عندما تتعرض لميكروبات أخرى نظراً لأن تربيتها تحت ظروف معقمة تقلل من تكوين المناعة المكتسبة وإذا كانت الصفات المناعية والفسيولوجية للسلالات المقاومة للأمراض صفات مورثة فإن ذلك قد يؤدي إلى تطور هائل في الأداء على مستوى المزرعة (Browdy, 1998). والأبعد من ذلك، أن هناك إمكانية لتطوير هذا التوجه بهدف انتقاء سلالات ذات مناعة "غير نوعية" عالية، أو ذات تحمل عال للإجهاد الفسيولوجي الذي يساعد على انتشار الأمراض. في الإنتاج العالمي من الجمبري ، ونظرا للدور الذي يلعبه الجمبري العملاق من نوع (P. monodon) ومدى الخسارة الناجمة عن انتشار الأمراض فيه، فإنه يصبح من الضروري إجراء المزيد من الدراسات لتطوير خطوط من الأمهات ذات مقاومة نوعية وغير نوعية، خاصة في هذا النوع من الجمبري. وتعتبر الأمراض المنقولة أهم المشاكل التي تواجه تربية الجمبري في الوقت الحاضر، آما أنها تشكل تهديداً للقطاعات الأخرى من تربية الأحياء المائية. كما يتزايد القلق من تبعات ظهور الأمراض الجديدة في الاستزراع المائي. ومازالت الطرق التقليدية في معالجة هذه الأمراض، مثل العلاج الكيميائي، غير فعالة في علاج العديد من الميكروبات الجديدة (خاصة الفيروسات). ولذلك تستأثر التقنية الجزيئية بعناية خاصة في فحص وتعريف هذه الميكروبات. كما تعطي هذه التقنيات نظرة فاحصة على هذه الميكروبات (من حيث تطور المرض)، وإمكانية........ وتعتبر زيادة ......... خطوة مهمة في في التحكم في المرض وبرامج الوقاية والعلاج, مثل لقاحات الحامض النووي (DNA), من سبيل الكشف المبكر عن الأمراض وتحديد الناقل دون الحساسية والخصوصية الناتجة عن القياسات المبنية على الأحماض النووية (RNA أو DNA) -الإكلينيكي للعدوى. وقد كان لذلك تأثير مباشر في زيادة إجراءات الوقاية والعلاج لأمراض المزارع المائية. وفي نفس الوقت، قلت الحاجة لاستخدام الوسائل العلاجية التقليدية مثل المضادات الحيوية أو التعقيم أو العزل. وقد أثبتت هذه التقنية نجاحاً كبيرا، خاصة عند انتقاء أمهات التزاوج في الجمبري، وكسر دائرة العدوى التي تسببت طيلة سنوات عديدة في انتقال الأمراض الفيروسية من الآباء إلى الذرية. وقد تم تطوير الاختبارات الجزيئية المتاحة تجاريا لاستخدامها في حالة فيروس type-A  وفيروس IHHNV بينما لم تزل عمليات التطوير جارية على (baculovirus)SEMBV, MBV, YHV, HPV, TSV ، والفيروسات الأخرى مثل البقع البيضاء (Durand et al., 1996). وكما لوحظ، في مزارع الجمبري فإن اختبارات الأحماض النووية شديدة الحساسية بحيث يمكنها الكشف عن العدوى الميكروبية في بدايتها وقبل أن تستفحل وتؤدي إلى ظهور الأعراض المرضية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تصميم هذه الاختبارات لتكون نوعية جداً مما يساعد على التعرف على الميكروبات بشكل أآثر دقة من استخدام التقنيات غير الجزيئية وسوف يساعد ذلك في التمييز بين مسببات العدوى، والذي سوف يساعد بدوره في تركيز التدخلات العلاجية، وإقلال تكاليف المقاومة (Subasinghe, 1999 Walker and). كما أن زيادة الكفاءة في الاكتشاف المبكر للميكروب سوف تقلل من الاعتماد على المضادات الحيوية لمقاومة المرض في ظل ظروف التربية. في الوقت الحاضر في العديد من أنواع الأسماك، بهدف الاكتشاف تتوفر تقنية زراعة الأنسجة مخبريا In vitro (FAO and NACA, 2000; OIE, 2000; Groff and La) وعزل الفيروسات المرضية والبكتيريا الداخلية ولكن هذه التقنية مازالت في حاجة إلى متابعة وصيانة متخصصة وضمان للجودة وذلك لضمان الاستخدام الأمثل على صحة الأسماك (Patra, 2000; Chi et al., 1999 Lorenzen et al., 1999; Ariel and Olesen). ولا توجد في الوقت الحاضر خطوط خلوية ذاتية الانقسام في اللافقاريات المائية. وقد أجريت أبحاث عديدة لتطوير زراعة الخلايا والحفاظ عليها في القشريات، ولكن نجاح هذه الأبحاث كانت محدودة كما نجح العديد من العلماء في تطوير مزارع خلوية أولية، ولكن فشل معظمهم في استمرار زراعتها أو الإبقاء عليها (Shimizu et al., 2001; Wang et al., 2000; Walton and Smith, 1999; Ghosh et al., 1995; Toullec, 1995). وقد حدث نفس الشيء بالنسبة لزراعة الخلايا في الرخويات .(Le Groumellec et al., 1995) ومازالت الحاجة ملحة لإجراء مزيد من الأبحاث من أجل تطوير زراعة الخلايا في القشريات والرخويات بهدف منح فرص متساوية لدراسة مسببات العدوى الداخلية في هذه الحيوانات مع تلك المتوفرة للعديد من ميكروبات الأسماك. وقد تسببت حركة الحيوانات المائية عبر الحدود في بعض الأحيان إلى انتشار أمراض هذه الحيوانات المائية. ولذلك يتطلب الأمر فحوصا فنية ومعايير دقيقة للتأكد من أن حركة الحيوانات المائية الحية لا تؤدي إلى انتشار ميكروباتها في البيئات الجديدة. وسوف يصبح اختبار الحمض النووي DNA فعلى بمجرد التأكد من صلاحيته حقليا وتيسير استخدامه من قبل غير المتخصصين (FAO,2000) وهو أداة جيدة لتحقيق هذا الهدف, يمكن إعطاء شهادة DNA عند تطوير اختبارات مناسبة للحمض النووي بأن هذا الجمبري خال من هذه الميكروبات النوعية، وسوف يؤدي ذلك إلى ازدياد الثقة في تربية الجمبري وتسهيل وصوله للأسواق العالمية. وإضافة إلى الفحوص الميكروبية، يمكن استخدام التقنيات الحيوية للتأكد من بعض الأمور الصحية الأخرى، و يشمل ذلك الصفائح الدموية، وتمييز كرات الدم البيضاء، وإنتاج الجوامح المؤكسدة للكرات المتعادلة، نشاط الميلوبيروكسيديز، ووظائف الكرات الملتهمة. ويمكن تطبيق هذه التقنيات لتحليل البروتين الكمي، و الجلوبيولين المناعي، و الليزوزيم، و الكورتيزول و السيريوبلازمين في البلازما. كما يمكن الآن استخدام طرق مثل اختبارات التجلط لدراسة تكوين الأجسام المضادة بعد الجرعة المناعية، وذلك بالإضافة إلى الاختبارات المناعية مثل المناعي الإنزيمي (Ensymelinked-immunosorbent assay (ELISA))واختبار الإدمصاص والاختبار الضوئي المجهري للأجسام المضادة ( Fluorescent antibody test; FAT) من دم الأسماك أو من الأعضاء . كما يمكن الآن فحص عينات من كرات الدم البيضاء وذلك لتقدير مستوى الأجسام المضادة.  (ELISPOT) المنشئة للخلايا الدموية عن طريق الاختبار الصفائحي الدموي أو العلامات المميزة بالإنزيم أيضا لتقدير عدد الخلايا المفرزة (ELISPOT) ويمكن استخدام هذا الفحص بالإضافة إلى استخدامه في التشخيص المناعي، كما أنه يستخدم في التشخيص المناعي للجلوبيولين المناعي أو للأجسام المضادة اللا نوعية بدقة (Anderson, 1995). وقد أصبحت الحاجة ملحة الآن لوضع معايير لتقييم الوضع الصحي النوعي للعديد من الأنواع المستزرعة. ويحدث بالفعل بعض التقدم في هذا الصدد في بعض أنواع الأسماك، في حين لم تزل المعلومات عن الحالة الصحية (والإجهاد) في الجمبري والرخويات محدودة وغير مطورة. وبالتالي يمكن استخدام التقنيات المذكورة لتطوير اختبارات بسيطة وسريعة للتنبؤ بالحالة الصحية للكائنات المستزرعة، يمكن تطبيقها في الظروف الميدانية بواسطة التقنيين والبيطريين والمزارعين أنفسهم (Handy and Depledge, 1999). ونظرا لتوافر المعلومات التطبيقية حول المؤشرات الفسيولوجية للحيوانات المائية (خاصة الرخويات) كدليل على الجودة البيئية فيمكن لهذه الفحوصات إعطاء تحذيرات مبكرة هامة عن حالات الإجهاد في المفرخات المائية، والتي غالباً ما تكون الخسائر فيها عالية ويعتبر استخدام آلية الدفاع النوعي وغير النوعي للعائل في محاولة للتحكم في أمراض الحيوانات المائية ذا قدرة هائلة في الحد من آثار وخسائر الأمراض في المزارع المائية (Weirich and Reigh, 2001). وتضاف حاليا المركبات المحفزة للمناعة والمناعة غير النوعية مع الغذاء وذلك للإسراع في وقاية الحيوان. ولكن استخدام هذه الوسائل مازال محدوداً خاصة في الجمبري، على الرغم من أن العديد من المحفزات الحيوية التجارية المتوفرة في الأسواق تعكس الرغبة في استخدام هذه التقنيات كطريقة بديلة، بهدف زيادة معدلات الإعاشة ومقاومة الأمراض. كما أن نتائج الدراسات التي أجريت على هذه المركبات التجارية كانت متفاوتة إلى حد بعيد. ولذلك يجب إجراء المزيد من الدراسات لمعرفة طريقة عمل هذه المركبات بدقة وكذلك تقدير جدواها الاقتصادية (Flegel, 1996; Subasinghe et al., 1998). وعادة ما تستخدم المحفزات الحيوية في صورة ميكروبات حية مكملة تضاف للغذاء، وتؤثر على الحيوان عن طريق تحسين التوازن الميكروبي في الأمعاء بحيث يزيد تواجد الميكروبات غير السامة فيها. ويساعد التوازن الميكروبي في الأمعاء الحيوان على مقاومة الغزو الميكروبي، خاصة القادم عن طريق القناة الهضمية. وحيث إن المضادات الحيوية تقلص أعداد الكائنات الدقيقة النوعية وغير النوعية بالأمعاء، فقد تستطيع المحفزات الحيوية استعادة التوازن الميكروبي مرة أخرى. وتستخدم المحفزات الحيوية بكثرة في تربية الحيوان، ولكن استخدامها في تربية الأحياء المائية مازال في مراحله المبكرة. وعلى الرغم من ذلك، فهناك تقارير متزايدة حول إمكانية استخدامها في تربية الجمبري الذي يتعرض دائماً للأوبئة البكتيرية مثل البكتيريا المضيئة Vibrio harveyi. وقد أكدت بعض هذه التقارير أن استخدام المحفزات الحيوية في بعض الحالات قد قلل كثيراً من استخدام المضادات الحيوية في مفرخات الجمبري. كما أن إيقاف تناسل بعض أنواع البكتيريا المرضية (مثل أنواع Vibrio في مفرخات الجمبري قد تحقق عن طريق إدخال سلالات بكتيرية غير مرضية أو أنواع من البكتيريا التي تتنافس مع البكتيريا المرضية على العناصر الغذائية. وهذه الطريقة تبدو مبشرة من حيث الكفاءة والجدوى الاقتصادية. ولكن تحديد الجرعات والتركيزات اللازمة لإيقاف انتشار الميكروب يحتاج لمزيد من التقييم . كما أن الاستخدام الفعال والآمن للمحفزات الحيوية يحتاج لمزيد من الدراسات حول السلالات المثلى والتقييم الدقيق لها في ظل الظروف الميدانية، وذلك للوقوف على جدواها الاقتصادية. وبالإضافة إلى إنتاج الكائنات المائية المستزرعة للاستهلاك الآدمي، فإن لتربية الأحياء المائية هدفاً آخر مهما هو المساعدة في رفع مستوى معيشة الإنسان. وغالباً ما تكون الحيوانات المائية متأقلمة مع الظروف البيئية القاسية، وبالتالي يمكن أن تكون نماذج فريدة للبحوث البيولوجية والفسيولوجية. كما أن الدراسات التطورية والجزيئية والخلوية للكائنات المائية يمكن أن تساعد في فهم آلية الأمراض وكيفية إصابة الإنسان بالميكروبات (Wright et al., 2000).

تكنولوجيا الأعلاف

يعتبر استخدام مسحوق السمك والمصادر الأخرى للبروتين الحيواني في صناعة الأعلاف السمكية من أهم الموضوعات المثيرة للجدل بشأن تربية الأحياء المائية في الوقت الراهن وعلى الرغم من استخدام مسحوق السمك بسبب محتواه العالي من البروتين الجيد، فإن له مساوئ عديدة من بينها ارتفاع سعره، وعدم توفره بشكل منتظم (Naylor et al., 2000; Forster and Hardy, 2001). كما أن الإنتاج من المصايد الطبيعية في تناقص، التلوث المصاحب ، في الوقت الذي يتزايد فيه القلق على البيئة زيادة تركيز المادة العضوية (Eutrophication) لزيادة المخلفات الغذائية والاعتبارات الأخلاقية بشأن استخدام الأسماك كغذاء للأسماك غير اللاحمة، والشواغل الاجتماعية بشأن استخدام مصادر البروتين المائي كغذاء للأسماك في الوقت الذي يمكن استخدامها في التغذية الآدمية  (خاصة في المناطق ذات العجز الغذائي من العالم). وعلى الرغم من أن معظم مسحوق السمك يستخدم في تغذية الحيوانات الأرضية، وأن تربية السلمون، والدنيس والقاروص والجمبري (الروبيان) تعتمد على التغذية بأنواع لا تستخدم عادة للاستهلاك الآدمي، فإن قلق المستهلكين قد أعطى دافعاً قويا للبحث عن بدائل لمسحوق السمك من مصادر نباتية أكثر استدامة. وتمنح التقنية الحيوية فرصا جيدة لتطوير بدائل مسحوق السمك خاصة مصادر البروتين النباتي وذلك من خلال تحسين وسائل الإنتاج والمعالجة. كما تؤدي التقنيات الأخرى إلى زيادة فعالية عمليات نقل الأعلاف. وللبروتين النباتي طاقات كبيرة لمواجهة مشكلة التلوث بالفوسفور، حيث لا تحتوي النباتات على نسب عالية من الفوسفور مقارنة بما تحتويه مصادر البروتين الحيواني. كما أن استخدام البروتين النباتي في تغذية المزارع المائية يساعد في تخفيف الضغط على المخزونات السمكية الطبيعية. وتركز الأبحاث في هذا الصدد على دراسة العديد من النباتات أو خليط المصادر النباتية والحيوانية، كمصادر جديدة للبروتين في أعلاف الجمبري و الأسماك والرخويات (Ogunji and Wirth, 2000; Mendoza, et al., 2001; Shipton and Britz-Oliva, 2001). بالإضافة إلى ذلك، فإن الدراسات تجري على استخدام خميرة البيرة كمصدر بروتيني للأسماك وأيضا على استخدام الزيوت النباتية كبدائل للزيوت السمكية. ومن الصعوبات التي تواجه استخدام البروتينات النباتية في أعلاف تربية الأحياء المائية هو الحاجة للمعالجة المناسبة لها بغرض التخلص من المضادات الغذائية الموجودة بها، حيث أن هذه المركبات قد تضر الأسماك عندما تتغذى على هذه المصادر النباتية. ومازال العلماء يبحثون عن إمكانيات التعامل مع هذه المركبات الضارة عن طريق إنتاج إنزيمات مضادة لها. ويعتبر أنزيم الفيتاز مثالا على ذلك، حيث يساعد هذا الإنزيم الأسماك على الاستخدام الأمثل لعنصر الفوسفور المتاح في مصادر البروتين النباتي ويعتبر توافر اليرقات الجيدة أحد أهم العوامل التي تؤثر في نجاح الإنتاج التجاري للأسماك والقشريات وعلى الرغم من أن المتطلبات الغذائية لمعظم الأسماك والقشريات أصبحت معروفة، فإن المفرخات التجارية الكبيرة لمعظم الأنواع المائية مازالت تعتمد على الغذاء الحي، مثل أنواع معينة من الطحالب وحيدة الخلية و الأرتيميا و الروتيفر Brachionus  ويستخدم في الوقت الحاضر أآثر من 15 نوعاً من الدياتومات والطحالب الخضراء لبدء التغذية في المفرخات السمكية لإنتاج يرقات الأسماك والجمبري. وقد تم انتقاء هذه الأنواع عن طريق المحاولة والخطأ، وليس على أسس غذائية علمية.

 ومازال إنتاج الغذاء الحي في معظم البلدان النامية يعتمد على العمالة المكثفة. وهذا يزيد من تكاليف الإنتاج ويسبب العديد من المشاكل التي تؤدي إلى عدم ثبات هذا الإنتاج، وتشمل هذه المشاكل الجودة الغذائية المثلى وكيفية الوقاية من التلوث الميكروبي. وقد خلقت هذه المشاكل مجالاً جديداً من البحوث في مجال التقنية الحيوية بهدف إيجاد مواد تضاف للغذاء الحي تكون اقتصادية وفعالة، مثل إنتاج الطحالب الجافة وحبيبات الأعلاف المغلفة، والخمائر المعالجة. وقد كانت النتائج مشجعة ولكن هذا المجال يحتاج لمزيد من البحث والدراسة بهدف الإقلال من الاعتماد على الطحالب المجهرية في إنتاج يرقات الأسماك والجمبري في المفرخات. وتعتبر يرقات الأرتيميا أكثر أنواع الغذاء الحي استخداماً في إنتاج الجمبري وقد حدث تقدم هائل في سبل تحسين جودة الأرتيميا وذلك عن طريق انتقاء السلالات والمجموعات، وزيادة كفاءة تفقيس اليرقات، والتدعيم بالمواد الغذائية والتخزين ، تطهير وإزالة القشرة وقد أدى تحسين جودة الأرتيميا عن طريق التدعيم خاصة بالأحماض الدهنية غير المشبعة طويلة الرابطة (HUFA) والفيتامينات إلى تحسين تربية اليرقات من حيث الجودة والإعاشة و مقاومة الإجهاد, كما يستخدم التدعيم أيضاً لإمداد الفاكسينات والفيتامينات والعلاجات الكيمائية عن طريق الحبيبات المغلفة خاصة خلال المراحل اليرقية ، ويجب أن تركز الأولويات البحثية على استخدام الغذاء الحي المدعم كوسيلة للإمداد بالمركبات التي تزيد من معدل الإعاشة والحالة الصحية للمراحل اليرقية للحيوانات المائية المستزرعة. وسوف تعتمد التنمية المستقبلية لتربية الأحياء المائية بشكل أساسي على مدى مقدرة المزارعين والمصنعين على إنتاج منتج مقبول لدى المستهلك. ولذلك لابد من مراعاة ازدياد طلب المستهلك على منتج جيد وآمن ومضمون. وللتقنية الحيوية دور مبشر في هذا المجال، من خلال تقييم وتحسين سلامة المنتج، ودرجة الطزاجة، واللون، والطعم، والملمس، والنكهة، والمواصفات الغذائية، وفترة الصلاحية للمنتجات الغذائية المستزرعة. ويجري حاليا تطوير الوسائل اللازمة للكشف عن المواد السامة والملوثات والمخلفات في المنتجات المائية، كما أن بعض هذه الوسائل متوفر تجاريا في الوقت الحاضر. كما يمكن استخدام أدوات التقنية الحيوية لتحديد وتوصيف المكونات الوراثية (الجرموبلازم) في الأنواع المائية الهامة، بما فيها الأنواع المهددة بالانقراض. ولذلك يمكن الآن تحليل وتوصيف التركيب الوراثي للأحياء المائية، وتحديد الشفرات الوراثية للصفات الظاهرية ذات trait loci ومعرفة المواقع المسئولة عن الصفة الوراثية ذات الأهمية في التربية (مثل سرعة النمو ومقاومة الأمراض وتحمل البرودة). كما تساعد دراسة التقنية الحيوية في زيادة فهم التنظيم الجيني والتعبير الجيني وتحديد الجنس وتعريف الأنواع والمخزونات والتجمعات ويمكن تحقيق ذلك عن طريق تقنيات الانتقاء الجيني بمساعدة الترقيم ونقل الجينات وتحسين وسائل حفظ الأمشاج والأجنة. ويحتاج التقدم في هذه الساحة إلى تقنيات معقدة في البيولوجية الجزيئية يتم تطويعها على الكائنات المائية بهدف زيادة فهم العمليات الحيوية بها. فعلى سبيل المثال، لقد تم تطوير نهج نقل الجينات إلى بيض العديد من الكائنات الأرضية والعديد من أنواع المياه العذبة، ولكن هذه التقنية لم تطبق على معظم الأنواع البحرية. وتبدو الحاجة ملحة لهذه التقنية من أجل تحليل أنظمة الترتيب الجيني و التعبير الجيني. كما تبرز الحاجة أيضاً إلى تطوير طرق لزراعة أنسجة الكائنات البحرية. وسوف تمنح خطوط الخلايا المستزرعة الفرصة لدراسة نقل الجينات ودراسات التعبير الجيني، آما ستزيد من استخدام الأنواع البحرية في الأبحاث الطبية الحيوية. ويعتبر العلاج الحيوي نهجا واعداً آخر من نهج التقنية الحيوية، لتحليل المخلفات الضارة بالبيئة حتى تصل للمستويات الآمنة بيئيا وذلك عن طريق استخدام كائنات مائية دقيقة، أو عن طريق الترشيح بواسطة كائنات عديدة وعلى الرغم من استخدام هذا الإجراء في مواقف عديدة، مثل معالجة الصرف الصحي، فإن تطبيقه في معالجة مخلفات الجمبري والمزارع المائية الأخرى أمر جديد. ويتم تسويق العديد من مركبات العلاج الحيوي تجاريا، خاصة المستحضرات البكتيرية، إلا أنه لم يتم قياس طريقة عمل وكفاءة معظم هذه المركبات بشكل علمي. وبالإضافة إلى استخدام الميكروبات، فقد تم اختبار المحاريات والأعشاب البحرية وخيار البحر...الخ، لتقييم قدرتها على تحليل المواد العضوية وتقليل الحمل العضوي، وتقليل العناصر الغذائية الزائدة الناتجة خلال عمليات التربية والإنتاج. وقد تم تطوير العديد من مستحضرات العلاج الحيوي بهدف التخلص من المركبات الآزوتية والمخلفات العضوية الأخرى من الماء ومن رواسب القاع، وذلك من أجل إقلال الإجهاد الفسيولوجي الناتج عن هذه المركبات الكيميائية، كما في حالة الجمبري المستزرع في الأحواض. وسوف يؤدي استمرار البحث في هذا المجال إلى ظهور مركبات جديدة. ولكن يتطلب ذلك دراسات ميدانية لمعرفة الجدوى الاقتصادية والكفاءة لهذه المركبات في ظروف التربية الحقلية. ويجري تطوير وسائل وطرق التغذية جنباً إلى جنب مع تطوير العلاج الحيوي. وقد شهدت تربية الأحياء المائية في السنوات الأخيرة دراسات عديدة على زيادة كفاءة التغذية. فمثلاً، تستخدم في الوقت الحاضر دوائر تليفزيونية مغلقة تحت الماء لتسجيل الوقت الذي تتوقف عنده الأسماك عن الطعام وتصل للشبع، وبذلك يمكن التوقف عن إطعامها. كما تستخدم هذه الدوائر لمراقبة تراكم المخلفات تحت الأقفاص. وقد بدأت بعض الهيئات البحثية مثل المعهد الفرنسي لاستغلال البحر (IFREMER) حديثا في دراسة استخدام "التغذية عند الطلب" حيث يتم تدريب الأسماك على الحصول على الطعام عند الطلب عن طريق دفع وتحريك سلك يتدلى من إناء التغذية إلى الماء. وقد أثبتت هذه الطريقة بعض النجاح، ولذلك قد تستخدم في تغذية العديد من أنواع الأسماك المستزرعة. وقد أوضحت تقارير افريمر اختلافات يومية وشهرية في الاحتياجات الغذائية لأسماك القاروص ويؤدي تدريب الأسماك على الحصول على الطعام عند الجوع فقط إلى خفض تكاليف الغذاء، زيادة كفاءة التحول الغذائي، والإقلال من المخلفات والتلوث. ويبحث المعهد الفرنسي IFREMER لاستغلال البحر كذلك في تطوير مثبتات للبراز للأنواع ذات المخلفات السائلة مثل أسماك القاروص وسمك موسى (التربوت). ويفيد استخدام المركبات التي تثبت البراز في تحسين جودة الماء في مواقع الأقفاص السمكية البحرية.

نظم التربية

يعتبر التوسع في تربية أسماك البلطي في النظام الدائري المغلق أحد نتائج استخدام التقنية في تنمية قطاع تربية الأحياء المائية في الولايات المتحدة الأمريكية. ولكن الإنتاج الأمريكي قليلً جداً إذا ما قورن بالاستيراد من دول مثل الصين وكوستاريكا والإكوادور وهندوراس، التي يتميز الإنتاج فيها بقلة التكاليف. وعلى الرغم من عدم ضمان استدامة هذا النظام في الولايات المتحدة الأمريكية على المدى الطويل، فمازالت هناك رغبة في تطبيقه على أنواع أخرى مثل الكارب والقاروص والبرش التي يمكنها الاستفادة من درجات الحرارة المنخفضة. لقد تركزت التطورات التكنولوجية الحديثة في تربية أسماك السلمون على تصميم الأقفاص البحرية. ففي الماضي كانت تستخدم دعامات مستطيلة من الصلب كإطارات للأقفاص تحيط بها ممرات تستخدم كأرصفة للعمل. وباستثناء تربية بعض الأنواع البحرية في الأحواض في آسيا، فقد كان هذا النظام في تصميم الأقفاص مماثلاً للأقفاص المستخدمة في تربية معظم الأسماك البحرية الأخرى مثل الوقار (الهامور) الآسيوي والنهاش (الحمرة) والدنيس والقاروص الأوروبي. ولكن حدث تحول في تربية السلمون في السنوات الأخيرة تجاه استخدام الأقفاص الدائرية ذات الدعامات البلاستيكية والتي لا تحتوي على ممرات جانبية. وتعتمد هذه الأقفاص على القوارب في الصيانة والمتابعة. كما تتم التغذية من خلال ماكينات مثبتة بالأقفاص تصل طاقتها لأكثر من 100 طن من العلف، وذلك بدلاً من التغذية اليدوية أو التغذية عن طريق الدفع الميكانيكي أو الهوائي. وهذا النظام يقلل من زيارة المسئولين للأقفاص، مما يقلل بدوره من تكاليف الإنتاج. ونظراً لتدني أسعار السلمون، فإن تبني هذه التقنية مع دمج الشركات سوف يؤدي إلى خفض التكاليف الإنتاجية والحفاظ على هامش الربح. ولم تستخدم الأقفاص الدائرية ذات الدعامات البلاستيكية التي تعتمد على القوارب في الرعاية والمتابعة حتى الآن في تربية الدنيس والقاروص في أوروبا. ولكن ربما يتم تبني وتطوير هذا التوجه في السنوات القادمة. ولضمان استمرار وانتشار تربية الأسماك البحرية في الأقفاص، يجب اختيار مواقع بعيدة عن الشاطئ (في البحر المفتوح) بدلاً من المواقع الشاطئية التقليدية. فأسماك السلمون كانت تربى دائماً في مياه شاطئية محمية، مما كان يؤدي إلى مشاكل إنتاجية وبيئية وجمالية عديدة. أما في المواقع البعيدة عن الشاطئ، فإن الحجم الكبير للماء والتبادل السريع للكتل المائية يساعدان في تخفيف وإزالة مخلفات الأقفاص. كما أن ملوحة الماء في هذه المواقع البعيدة تكون ثابتة .

 وقد استخدمت في السنوات الأخيرة أقفاص تجارية صممت خصيصاً للمواقع البعيدة عن الشاطئ مثل القفص المستطيل المسمى سارية المحيط وقد قام معهد المحيطات في هاواي بالولايات المتحدة الأمريكية بتطوير قفص ثنائي وقد سمي هذا القفص المحطة البحرية  والقفص ثنائي المخروط مشابه للقفص المسمى  المخروط وتتعلق الأقفاص ثنائية المخروط على دعامات مركزية رأسية طافية، ويمكن أن تظل مغمورة طوال الوقت، وتتم التغذية بها من خلال أنابيب تمتد حتى السطح. ويتم الوصول للأقفاص عن طريق أبواب منزلقة تحت الماء، كما يتم التنظيف بواسطة الغطاسين. وفي حالة العواصف الشديدة يتم إنزال القفص إلى ما تحت مستوى الأمواج ذات الطاقة العالية. وقد استخدم معهد المحيطات في هاواي قفصاً من هذا النوع " لتربية أصبعيات الأسماك خيطية الزعنفة " (Polydactylus sexfilis) يبلغ قطره 24 متراً وارتفاعه 15 متراً وقد تم إنزال القفص إلى عمق 10 أمتار تحت سطح الماء، على بعد 3 كم من الشاطئ في ماء يصل عمقه إلى 30 متراً. كما تبنت الولايات المتحدة الأمريكية خطة قومية حديثة لتنمية - الأسماك من 3جم إلى 400 جم خلال 5 شهور. تربية الأحياء المائية ترتكز على ركيزتين أساسيتين، إحداهما التربية في مياه البحر المفتوح، والأخرى هي التربية في النظام المغلق مع إجراء البحوث على تقنيات تدوير الماء في مزارع المياه الداخلية وقد ساهمت تقنيات صناعة البترول في تقديم بعض الدراسات الأساسية لتصميم الأقفاص السمكية في المياه العميقة. ويتمثل ذلك في الرغبة في تحويل أرصفة التنقيب عن البترول غير المستخدمة إلى مزارع سمكية في الماء المفتوح، وذلك بسبب التكاليف العالية لفك ونقل آلات الحفر ومنصات التنقيب والضخ بعد انتهاء الخدمة. ولكن مشاكل وتكاليف هذا التحويل تعتبر عائقاً رئيسياً في الوقت الحاضر. وقد شهدت تربية الأحياء المائية في النظام الدائري المغلق هي الأخرى تطورات حديثة، حيث أظهرت هذه الأنظمة قدرة هائلة على الإقلال من استخدام مسحوق السمك مقارنة مع التربية في المزارع المفتوحة. وعلى الرغم من أن تجارب تربية الجمبري بدون تغيير للماء قد بدأت في السبعينات في تاهيتي، وفي الثمانينات في هاواي وكارولينا الجنوبية بالولايات المتحدة الأمريكية، فإنه لم يتم تطبيق هذه المشروعات بشكل تجاري حتى الآن. وفي عام 1998 بدأ في بليز مشروع تجاري لتربية الجمبري - كان يهدف في البداية إلى عزل المزرعة عن مسببات الأمراض ولكنه استخدم التقنية في جعل المواد العالقة بالحوض في حالة حركة وتهوية مستمرة. وهذه العملية ضرورية لتوفير بيئة صحية للتربية من خلال نترتة المخلفات الناتجة بواسطة البكتيريا الموجودة بالحوض. ومادامت التهوية مستمرة، تظل ظروف الحوض ملائمة لنمو الجمبري، كما أن تجمعات البكتيريا والمواد العضوية يمكن أن تستخدم مباشرة في غذاء هذا الجمبري. وهذا يمكن أن يؤدى إلى خفض نسبة البروتين ومسحوق السمك في العلف. ويمكن تنفيذ مثل هذه الأنظمة المغلقة داخل المباني، وتوجد مشروعات عديدة في آسيا والأمريكتين في الوقت الحاضر لدراسة تطوير هذه التقنية. ولكن المتطلبات العالية من الأكسجين الذائب للعديد من الأسماك المستزرعة يزيد من صعوبة استخدام هذه الأنظمة لخفض متطلبات هذه الأسماك من البروتين الغذائي. ولكن إنتاج أسماك القراميط في أحواض مغلقة يعتبر مثالاً على إمكانية هذه الأنظمة المغلقة في رفع كفاءة استخدام الغذاء وخفض الحاجة إلى مصادر بروتين خارجية (Boyd and Tucker, 1995; Tucker et al., 1996).

تقنية التعزيز المرتبطة بتربية الأحياء المائية

يرجع تاريخ المرابي البحرية، التي هي عبارة عن إنتاج يوافع الحيوانات المائية في المفرخات ثم إلقاؤها في البحر لتستكمل نموها، إلى أكثر من 100 عام. وقد أدت هذه الممارسات إلى بعض النجاح، مثلما حدث مع سمكة (Paralichthys olivaceus) سمك موسى كما أدت إلى بعض الفشل نتيجة لعدم فهم العوامل المؤثرة على إمداد وفقد الصغار من المصايد, ونتيجة لزيادة فهم العوامل التي تؤثر في نجاح برامج المرابي البحرية، فقد شاع الاهتمام بهذه التقنية في مناطق جديدة، كما استهدفت أنواعاً جديدة. وقد قامت دول مثل النرويج والولايات المتحدة الأمريكية واستراليا والصين ببرامج لتعزيز مخزون العديد من الأنواع. ولتعزيز فعالية تبادل المعلومات في هذا الصدد، فقد عقد المؤتمر الأول عن "تعزيز المخزونات". ويمكن اعتبار المرابي البحرية أحد التوجهات الهامة لزيادة الإنتاج، بشرط توافر البيئة المناسبة وتنظيم عمليات الصيد.

تحسين المنتج قبل التسويق

يعتبر احتجاز أسماك التونة زرقاء الزعنفة (Thunnus thunnus) في البحر لفترة مؤقتة، بهدف تحسين جودتها أحد الأمور المثيرة التي برزت في السنوات الأخيرة. وقد بدأ استخدام هذا النشاط في البداية على أسماك التونة في أستراليا، لمواجهة تناقص إنتاجها من المصايد الطبيعية في جنوب استراليا. فقد وصل إنتاج أستراليا من هذه الأسماك المهاجرة إلى ذروته ( 21.500 طن) في عام 1982 ، ثم تناقص بعد ذلك ليصل إلى 5.265 طناً فقط في عام 1989 . كما أن جودة هذه الأسماك كانت سيئة مما أدى إلى توقف تصديرها. ولذلك بدأت شركات الصيد وتربية الأسماك في احتجاز أسماك التونة التي تتراوح أعمارها بين سنتين وأربع سنوات في أقفاص بحرية لمدة 5 شهور، مما أدى إلى تحسين جودة لحوم هذه الأسماك، وبدء إعادة بيعها مرة أخرى لأسواق السوشي اليابانية بأسعار تبلغ حوالي 18 دولاراً للكيلوغرام أو حوالي 620 دولاراً للسمكة الواحدة. ومع حلول عام 1997 أصبح "تسمين" أسماك التونة أعلى قطاعات تربية الأحياء المائية قيمة في استراليا.

وقد تبنى الصيادون في دول حوض البحر المتوسط (مالطا، آرواتيا، ترآيا) تقنيات مماثلة خلال السنوات القليلة الماضية، بحيث يتم احتجاز تونة الأطلنطي زرقاء الزعنفة التي يتم صيدها أثناء الموسم المحدود للصيد  (مايو- يوليو). فخلال هذه الفترة تكون هذه الأسماك مهاجرة للتزاوج، وبالتالي تكون لحومها سيئة الجودة وأسعارها متدنية. وبالتالي يتم احتجازها في أقفاص عائمة حتى شهر نوفمبر/تشرين الثاني أو ديسمبر/كانون الأول، ويتم تغذيتها على أسماك الماكريل والرنجة خلال هذه المدة. ومع نهاية فترة الاحتجاز تكون حالة الأسماك قد تحسنت وتصبح صالحة للتصدير لأسواق اليابان. والأقفاص المستخدمة لاحتجاز ونقل هذه الأسماك هي أقفاص كبيرة يصل محيطها لأكثر من100 متر، وقد يستغرق سحب هذه الأقفاص من مواقع الصيد إلى مواقع الاحتجاز، لمسافة تزيد على 300 آم، أكثر من أسبوع. وقد أحدث صيد التونة زرقاء الزعنفة من المخزونات المتناقصة وربما المهددة في المحيط الأطلنطي إلى بعض الجدل. ولذلك توجد رغبة في تطوير هذه التقنية لتصبح تربية حقيقية وليس احتجازاً، بحيث يقل الاعتماد على المخزونات الطبيعية. كما يثار بعض الجدل حول كميات الأسماك اللازمة لإطعام أسماك التونة أثناء مرحلة "التسمين"، خاصة وأن هذه الأسماك تستخدم أيضاً للاستهلاك الآدمي في استراليا وحوض البحر المتوسط (تمت مناقشة ذلك سابقاً تحت عنوان "تكنولوجيا الأعلاف"). ويمثل ذلك تحديا كبيراً لأسماك التونة اللاحمة المهاجرة التي تتغذى على هذه الأسماك.

الخلاصة

تؤدي التقنية الحيوية والتقنيات الأخرى في مجال تربية الأحياء المائية إلى آثارً إيجابية في نجاح التنوع في تربية الأحياء المائية، إمكانية الاستثمار، وتبادل التقنيات العالمية. ويجب أن يؤدي تطوير التقنية الحيوية في مجال تربية الأحياء المائية إلى إنتاج حيوانات سليمة وسريعة النمو باستخدام وسائل مواتية بيئيا. وسوف تعتمد هذه التنمية بشكل أساسي على إرادة المنتجين ومدى رغبتهم في أن يعملوا يداً بيد مع العلماء والهيئات الدولية المانحة، بهدف معاونة البلدان النامية في الأبحاث ذات الصلة وبناء القدرة، وتطوير البنية التحتية المرتبطة بعملية التنمية. وسوف يؤدي تحسين تبادل المعلومات، والحوار بين العلماء والباحثين والمنتجين من مناطق مختلفة فيما يتعلق بالقضايا والإنجازات، إلى مزيد من التطور في هذا القطاع، بهدف زيادة الإنتاج العالمي المستدام من الحيوانات المائية.

المراجع

توجد على الإنترنت من بحث قوقل تحت نفس مسمى هذا المقال (المقال منسوخ ومعدل وقد يتضمن بعض الأخطاء لكن حاولت أعدلها قدر المستطاع موضوعها شيق للقراءة وجزيل الشكر للمترجم مع اجتهاده).