سیستمهای سنتی قفسهای باز نزدیک ساحل برای پرورش ماهیهای دریایی به دلیل اثرات زیستمحیطی و نرخ بالای مرگومیر ماهیها بهطور فزایندهای مورد بررسی و انتقاد قرار گرفتهاند. در واکنش به این مسئله، دو راهکار نوآورانه برای ارتقای پایداری آبزیپروری دریایی پدید آمدهاند: سیستمهای بسته شناور (برای پرورش ماهی نزدیک ساحل) و پرورش ماهی در آبهای دور از ساحل. این مقاله به بررسی پیشرفتهای اخیر در این دو راهکار میپردازد و مزایا و چالشهای آنها را مورد بحث قرار میدهد
تقاضای جهانی برای غذاهای دریایی به دلیل رشد جمعیت و گرایش به رژیمهای غذایی سالمتر در حال افزایش است. آبزیپروری دریایی، بهویژه پرورش ماهی، نقش مهمی در پاسخگویی به این تقاضا ایفا میکند. از سال ۱۹۹۰ تا ۲۰۲۰، تولید جهانی آبزیپروری دریایی شش برابر افزایش یافته و به سالانه ۲۹ میلیون تن رسیده است و پیشبینی میشود تا سال ۲۰۵۰ به ۷۴ میلیون تن برسد.
به طور سنتی، پرورش ماهی به دلیل مقرونبهصرفه بودن، به قفسهای باز متکی بوده است. بیشتر این قفسهای باز در نزدیکی ساحل قرار دارند، جایی که باید با دیگر بهرهبرداران از فضای دریایی رقابت کنند. علاوه بر این، افزایش دمای آب دریا در نزدیکی ساحل که ناشی از گرمشدن جهانی است، شرایط کماکسیژنی ایجاد میکند که باعث استرس ماهیها شده و میتواند نرخ مرگومیر را افزایش دهد. غنیشدن مواد مغذی ناشی از پرورش در قفسهای باز و تراکم بالای ذخیرهسازی، منجر به شیوع مکرر بیماریها و آلودگیهای انگلی شده است. این رویدادها نهتنها انتقاد عمومی از صنعت پرورش ماهی را تشدید کردهاند، بلکه باعث بروز خسارات اقتصادی قابلتوجه، تخریب محیطزیست ساحلی و افزایش خطرات زیستی نیز شدهاند.
از آنجا که پرورش ماهی همچنان نقشی حیاتی در پاسخگویی به تقاضای روبهرشد غذاهای دریایی و کمک به بازسازی ذخایر ماهیان وحشی ایفا میکند، نیاز فوری به ارتقای شیوههای پایدار پرورش وجود دارد. این مقاله دو راهکار امیدبخش برای جایگزینی پرورش سنتی ماهی در قفسهای باز نزدیک ساحل را بررسی میکند: (۱) سیستمهای بسته شناور و (۲) پرورش ماهی در آبهای دور از ساحل.
سیستمهای محصور شناور بسته Floating Closed Containment Systems (FCCS)
سیستمهای محصور شناور بسته بهعنوان یک راهکار نویدبخش مطرح شدهاند که امکان ادامه فعالیتهای پرورش ماهی در نزدیکی ساحل را فراهم میکنند، در حالی که مشکلات مرتبط با پرورش ماهی در قفسهای تورباز را بهطور مؤثری برطرف میسازند. این سیستمها یک مانع فیزیکی بین آب محل پرورش و محیط دریایی پیرامون ایجاد میکنند و بدین ترتیب، بهطور چشمگیری خطر انتقال بیماری را کاهش داده، از فرار ماهیان جلوگیری میکنند و ردپای زیستمحیطی فعالیتهای آبزیپروری را به حداقل میرسانند. با کنترل تبادل آب، FCCS امکان ضدعفونی مداوم برای از بین بردن عوامل بیماریزا و حفظ سطح بهینه اکسیژن برای ماهی را فراهم میکنند. تهدیدات خارجی مانند شکوفایی جلبکی، هجوم تودههای عروس دریایی و انگل شپش دریایی نیز بهطور مؤثری حذف میشوند.
این مانع فیزیکی همچنین از حمله شکارچیانی مانند فکها و کوسهها جلوگیری میکند. پسماندهای آلی شامل مدفوع ماهی، غذای مصرفنشده و ماهیان تلفشده را میتوان از کف مخازن محصور جمعآوری کرده و پیش از تخلیه به محیط دریایی اطراف، مورد تصفیه قرار داد. علاوه بر این، میتوان آب خنکتر را از اعماق بیشتر به داخل مخزن پمپاژ کرد تا از بیماری های آمیبی آبشش جلوگیری شود. بنابراین، FCCS میتوانند نرخ تولید بالاتری را محقق کنند، بهطوریکه تراکم ذخیرهسازی به ۳۰ کیلوگرم در هر مترمکعب میرسد، در حالی که این عدد در سیستمهای قفس تورباز تنها ۱۰ تا ۱۵ کیلوگرم بر مترمکعب است، و در عین حال ماهی با کیفیت بالاتری نیز تولید میشود.
انواع سیستمهای بسته شناور (FCCS) بر اساس میزان استحکام مخزن
مخازن نگهداری مورد استفاده در سیستمهای بسته شناور را میتوان بر اساس میزان سختی آنها به سه نوع تقسیم کرد: (i) انعطافپذیر، (ii) نیمهانعطافپذیر و (iii) سخت، که هر یک از مواد ساختمانی متفاوتی استفاده میکنند. شکل ۱ نمونهای از یک مخزن نگهداری انعطافپذیر به نام Protectus، ارائه شده توسط شرکت نروژی FiiZK AS را نشان میدهد. سیستم نگهداری انعطافپذیر میتواند در قفسهای باز موجود نصب مجدد شود، به این صورت که تورهای سنتی با پارچههای غیرقابل نفوذ سبک بافت مانند Dyneema و پلیاستر/PVC جایگزین میشوند. بسته به اندازه قفس، ۴ تا ۶ پمپ آب مستقل در اطراف محیط قفس نصب میشوند که آب را از لایههای عمیقتر میکشند. هر پمپ به سیستم تزریق اکسیژن مجهز است که در صورت پایین بودن سطح اکسیژن محلول فعال میشود. این سیستم همچنین شامل یک مخزن جمعآوری پسماند و لولههای خروجی است که پسماندهای جامد را پمپاژ کرده و در فاصلهای از محل پرورش تخلیه میکنند.
شکل ۲ یک مخزن نیمهانعطافپذیر به نام Neptun 3 را نشان میدهد که توسط شرکت Aquafarm Equipment AS نروژ توسعه یافته است. این مخزن از پلاستیک تقویتشده با الیاف شیشه سبک ساخته شده و در بخشهای خاص با فولاد کششبالا تقویت موضعی شده است. سیستمهای پمپ بر روی ایستگاههای شناور به هم متصل نصب شدهاند. آب ورودی حدود ۲ متر پایینتر از لبه بالایی مخزن وارد میشود، در حالی که خروجیها که با دریچهها کنترل میشوند، در اطراف محیط مخزن و حدود ۱.۵ متر بالاتر از کف قرار دارند. این سیستم آزمایش شده و نتایج نشان داده است که کمتر از ۰.۵ درصد تلفات، فرار ماهی صفر، عدم بروز بیماری و توانایی رشد بچهماهی سالمون ۱۱۸ گرمی تا وزن ۱.۲ کیلوگرم در مدت ۶ ماه را داشته است، در حالی که تا ۷۰ درصد از پسماندهای آلی را نیز جمعآوری میکند.
یک شرکت فناوری دریایی مستقر در نروژ یک مخزن محصورکننده بتنی سخت به نام Salmon Home #1 توسعه داده است. شکل ۳a یک مخزن آزمایشی را نشان میدهد که دارای حجم آب ۱٬۰۰۰ مترمکعب بوده و ۶۰٬۰۰۰ بچهماهی سالمون در آن ذخیرهسازی شدهاند. دیواره مخزن با ضخامت ۸۰۰ میلیمتر، علاوه بر ایجاد یک مسیر پیادهروی محکم و فضای لازم برای لولهها و پمپها، شناوری کافی را نیز فراهم میکند. این مخزن استوانهای حدود ۸ متر عمق و ۱۲ متر قطر دارد و امکان تراکم ذخیرهسازی ۳۰ کیلوگرم در هر مترمکعب را فراهم میسازد. واحد کامل موردنظر دارای ظرفیت ۵٬۰۰۰ مترمکعب بوده و میتواند به صورت چندین واحد بر روی یک سکوی بتنی چیدمان شود (شکل ۳-b) را ببینید.
انواع سیستمهای محصور شناور بسته (FCCS) بر اساس روشهای گردشی آب
سیستمهای محصور شناور بسته را میتوان همچنین بر اساس روشهای گردش آب به دو دسته تقسیم کرد: (i) سیستمهای جریان عبوری Flow-Through Systems یا FTS و (ii) سیستمهای آبزیپروری با گردش مجدد Recirculating Aquaculture Systems یا (RAS)
اکثر سیستمهای بسته شناور از نوع FTS استفاده میکنند که در آنها آب از لایههای عمیقتر دریا پمپاژ میشود تا آب تمیز، خنکتر و غنی از اکسیژن تأمین گردد. قبل از ورود آب به سیستم، میتوان آن را با استفاده از فرآیندهای مختلفی تصفیه کرد تا نیازهای خاص پرورش ماهی را برآورده سازد. به همین ترتیب، آب خروجی نیز میتواند پیش از تخلیه به محیط بیرون تصفیه شود. یکی از مزایای کلیدی سیستمهای FTS این است که سطح آب داخلی آنها نزدیک به سطح آب دریای اطراف حفظ میشود. همچنین، این سیستمها از خنک شدن طبیعی با استفاده از آب لایههای عمیق بهرهمند میشوند که در نتیجه هزینههای عملیاتی نسبت به سیستمهایی که آب را بین سطوح مختلف پمپاژ میکنند یا آب را بهصورت گردش مجدد استفاده میکنند، کاهش مییابد.
در مقابل، سیستمهای RAS بهصورت مداوم آب پرورش را بازیافت میکنند و معمولاً برای پرورش ماهی در خشکی استفاده میشوند. این سیستمها نیاز به تبادل حداقلی با محیط بیرونی دارند و بنابراین کنترل بیشتری بر شرایط آب پرورش داشته و اثرات زیستمحیطی کمتری نسبت به FTS دارند. با این حال، علیرغم تصفیه آب، برای عملکرد آنها هنوز نیاز به ورود آب جدید وجود دارد که حدود ۵ درصد از حجم کل در روز است. در این زمینه سیستمهای FCCS برای پرورش ماهی دسترسی آسانتر و پایدارتر به منابع آبی فراهم میکنند در مقایسه با سیستمهای بسته خشکی که از RAS استفاده میکنند.
پرورش ماهی در آبهای فرا ساحلی
تمایل زیادی به انتقال مزارع پرورش ماهی به مناطق دور از ساحل وجود دارد، زیرا این مناطق آبهای بکر و وسیعتر، دمای آب خنکتر، گردش آب بهتر و رقیقشدن ضایعات ناشی از امواج و جریانهای اقیانوسی را نسبت به محیطهای نزدیک ساحل فراهم میکنند. این شرایط محیطی دور از ساحل میتواند خطر گسترش بیماریها و آلودگیهای انگلی که در سیستمهای قفس باز رایج است را کاهش دهد. با این حال، پرورش در آبهای دور از ساحل چالشهای جدیدی نیز به همراه دارد، مانند نیاز به سازههای مقاوم برای تحمل امواج شدید سطحی و انتخاب ماهیان مقاومتر. با وجود این مزایا و چالشها، در سالهای اخیر شاهد رشد چشمگیر در تحقیقات و توسعه قفسهای پرورش ماهی در مناطق دور از ساحل بودهایم که این رشد ناشی از پیشرفتهای فناوریهای پیشرفته دریایی و مشوقهای قوی ملی در کشورهایی مانند نروژ و چین است.
دو رویکرد اصلی برای طراحی قفسهای دور از ساحل وجود دارد: یک رویکرد این است که قفسها بسیار بزرگ و مستحکم ساخته شوند تا در برابر امواج سطحی شدید مقاومت کنند. رویکرد دیگر این است که قفسها انعطافپذیر و قابل غوطهور شدن ساخته شوند تا از تأثیر امواج سطحی شدید جلوگیری کنند.
قفسهای بزرگ و مستحکم
برای تحمل شرایط پرانرژی و پرتلاطم محیطهای دور از ساحل، قفسهای پرورش ماهی میتوانند بزرگ و مستحکم طراحی شوند. نمونه برجستهای از این نوع، «Ocean Farm 1» نروژ است (شکل ۴a-) را ببینید که نخستین مزرعه پرورش ماهی دور از ساحل در جهان با سیستم کاملاً خودکار و فناوری نیمهغوطهور است. این مرکز پرورش ماهی با قفسهای تورباز، ۶۹ متر ارتفاع، ۱۱۰ متر قطر داشته و ظرفیت نگهداری ۱.۲ میلیون ماهی سالمون را دارد. Ocean Farm 1 برای تحمل حداکثر ارتفاع موج ۸.۴ متر طراحی شده است.
نمونه دیگر، «HavFarm 1» (شکل ۴-b) است که بزرگترین مزرعه پرورش ماهی دور از ساحل جهان محسوب میشود و توسط یک شرکت پرورش سالمون نروژی توسعه یافته است. این قفس ۳۸۰ متر طول، ۵۹ متر عرض داشته، میتواند ۲ میلیون سالمون را در خود جای دهد و برای تحمل حداکثر ارتفاع موج ۱۰ متر طراحی شده است.
چین نیز به طور فعال پرورش ماهی در آبهای دور از ساحل را با ارائه مشوقهای مالی حمایت کرده است، از جمله پوشش ۲۰ درصد هزینههای سرمایهای و ۷۰ درصد هزینههای بیمه. نمونه قابل توجه این کشور «Gesheng 1» است (شکل ۴-c)، سکوی پرورش ماهی نیمهغوطهور با ابعاد ۸۶ متر طول، ۳۲ متر عرض و ۱۶.۵ متر ارتفاع. این سکو دارای ۸۰۰ مترمربع فضای عملیاتی شیلات، دو جرثقیل تلسکوپی چرخان کامل، سیستم تصفیه فاضلاب، سردخانهای با ظرفیت ۱۴۰ مترمکعب، سیستم آبشیرینکن دریایی با خروجی روزانه ۱۰ تن و چهار اسکله برای پهلوگیری شناورهای خدماتی است.
قفسهای انعطافپذیر و غوطهور
قفسهای انعطافپذیر و قابل غوطهور شدن میتوانند به طور مؤثری تأثیر امواج شدید سطحی در هنگام طوفانها را کاهش دهند. از سیستمهای قابل غوطهور شدن شاخص میتوان به SubFlex ساخت اسرائیل (شکل ۵-a) و Nautilus ساخت نروژ (شکل ۵-b) اشاره کرد. این طراحیهای نوآورانه امکان پرورش ماهی در مکانهایی را فراهم میکنند که برای قفسهای سنتی باز مناسب نیستند، بهویژه در مناطقی که تحت تأثیر امواج سطحی شدید یا تغییرات فصلی قابل توجه در شرایط دریایی قرار دارند.
اخیراً تیم Blue Economy CRC استرالیا یک قفس جدید دور از ساحل به نام SeaFisher (شکل ۵-c) توسعه داده است. SeaFisher دارای یک چارچوب انعطافپذیر مدولار از جنس پلیاتیلن با چگالی بالا (HDPE) است که با بستها و اتصالات سفارشی محکم شده و دوام، مقاومت در برابر رسوبگذاری و صرفهجویی در هزینه را ارائه میدهد. این سیستم از یک سامانه لنگر تک نقطهای استفاده میکند که مانند یک فلش بادی عمل کرده و بارهای محیطی را کاهش داده و پراکندگی ضایعات را بهبود میبخشد. سیستمهای تعادل وزنی و پشتیبانی غواصی این قفس امکان غوطهوری تا عمق ۳۰ متر در هنگام طوفان را فراهم میکنند، در حالی که یک شناور مرکزی تامین برق، هوا و تغذیه را حفظ میکند.
نتیجهگیری(سخن پایانی)
با توجه به نگرانیهای عمومی درباره تأثیرات زیستمحیطی دریایی و افزایش مرگومیر ماهیان، صنعت پرورش ماهی و نهادهای دولتی در حال ترویج پرورش پایدار ماهیهای دریایی با استفاده از سیستمهای تانک بسته شناور(FCCS) و انتقال مزارع ماهی به مناطق دور از ساحل هستند.
استفاده از FCCS احتمالاً توجه بیشتری از سوی صنعت جلب خواهد کرد، زیرا این سیستمها میتوانند خطرات مرتبط با قفسهای تورباز را از بین ببرند و در عین حال مزایای حضور در آبهای نزدیک به ساحل را حفظ کنند که باعث کاهش هزینههای حملونقل مرتبط با پرورش ماهی میشود. با این حال، FCCS نیازمند مصرف برق قابل توجهی برای گردش و تصفیه مجدد آب است که باعث افزایش ۳۰ تا ۴۰ درصدی هزینههای تولید نسبت به سیستمهای قفس باز نزدیک ساحل میشود. با این وجود، این هزینههای اضافی را میتوان در چارچوب مزایای استفاده از FCCS ارزیابی کرد. گزارش «انجمن تحقیقات آبزیپروری اسکاتلند» نشان میدهد که با کاهش درمانهای مربوط به شپش دریایی، صرفهجویی ۱۰ تا ۱۵ درصدی در هزینه تولید حاصل شده است. علاوه بر این، پیشگیری از تلفات ماهی و کاهش آلودگیهای انگلی به واسطه موانع فیزیکی، صرفهجوییهای قابل توجهی به همراه دارد. همچنین، با پیشرفتهای هوش مصنوعی و سیستمهای اتوماسیون، انتظار میرود FCCS هزینههای عملیاتی را با بهینهسازی فرایند تغذیه و کاهش نرخ مرگومیر با کنترلرهای بهتر به طور چشمگیری کاهش دهد.
پرورش ماهی در قفسهای تورباز دور از ساحل به عنوان راهکاری جذاب برای کاهش تأثیرات زیستمحیطی و حمایت از توسعه تولید پایدار ماهی مطرح شده است. این روش میتواند با بهرهگیری از اقتصاد مقیاس و بهکارگیری فناوریهای ریموت و خودکار در نظارت، نگهداری و عملیات، هزینههای تولید را کاهش دهد. علاوه بر این، هممکانی یا ادغام با تأسیسات انرژی تجدیدپذیر دریایی میتواند از طریق اشتراک زیرساختها (مانند سامانههای لنگرگیری و شناورهای خدماتی) مزایای متقابلی برای هر دو بخش آبزیپروری و انرژی تجدیدپذیر فراهم کند و رقابتپذیری اقتصادی پرورش ماهی در آبهای دور از ساحل را افزایش دهد. با این حال، نگرانیهای عمومی درباره خطر فرار ماهیان که به سیستمهای قفس باز مربوط است، همچنان وجود دارد و همچنین سرمایهگذاری کلان مورد نیاز برای رسیدن به مقیاس اقتصادی ممکن است چالشهایی برای بهرهبرداران پرورش ماهی ایجاد کند.
درباره نویسندگان:
دکتر C.M. Wang استاد مهندسی سازه در دانشگاه کوئینزلند است. ایشان عضو ارشد آکادمی فناوری و مهندسی استرالیا، آکادمی مهندسی سنگاپور و مؤسسه مهندسین سازه میباشند. حوزههای تحقیقاتی ایشان شامل مکانیک سازه و سازههای شناور است. دکتر Wang بیش از ۵۰۰ مقاله علمی در ژورنالها و ۱۰ کتاب در این زمینهها منتشر کرده است. وی راهبر برنامه مهندسی و فناوری دریایی در مرکز تحقیقات مشارکتی اقتصاد آبی (Blue Economy Cooperative Research Centre) است. تمرکز تحقیقاتی کنونی او بر توسعه قفسهای ماهی دور از ساحل، سکوهای کشت جلبک دریایی و سازههای شناور بسیار بزرگ برای زیرساختها و شهرکها میباشد.
دکتر Yunil Chu یک مهندس و پژوهشگر برجسته در حوزه مهندسی دریایی و دور از ساحل است که تجربه گستردهای در ساخت کشتی و پروژههای دریایی دارد و بیش از ۲۰ پروژه موفق را به سرانجام رسانده است. پس از دریافت دکترای خود از دانشگاه کوئینزلند در سال ۲۰۲۱، تحقیقات او بر سیستمهای پرورش ماهی دور از ساحل و اعتبارسنجی عددی آنها متمرکز بوده است که منجر به انتشار ۲۲ مقاله علمی با داوری همتا شده است و این تحقیقات توسط مرکز تحقیقات مشارکتی اقتصاد آبی (Blue Economy CRC) حمایت شدهاند. همچنین، وی به عنوان سازماندهنده اصلی سمپوزیوم اقتصاد آبی در کنفرانس OMAE فعالیت داشته است و بیش از ۵۰ مقاله را مدیریت کرده و سالانه بیش از ۱۰۰۰ شرکتکننده را جذب میکند.
تعداد بازدید: ۰
لینک کوتاه: کپی کن!
بازنشر فانوس دریا به نقل از اتحادیه تولید و تجارت آبزیان