Biokohle aus Maulbeerzweigen stärkt die Darmgesundheit von Fischen und verbessert gleichzeitig die Wasserqualität in der Aquakultur
20 g Biokohle pro kg Futter reduzierten den Ammoniumstickstoff um 49 %, ohne das Wachstum oder die Überlebensrate der Fische zu beeinträchtigen.
Die Zugabe moderater Mengen von Biokohle aus ausrangierten Maulbeerzweigen zum Fischfutter könnte laut einer neuen Studie an Forellenbarschen eine praktische Möglichkeit darstellen, die Darmgesundheit zu fördern und schädliche Stickstoffverbindungen im Wasser der Aquakultur zu reduzieren.
Die Forscher fanden heraus, dass Biokohle aus Maulbeerzweigen in der Nahrung die Aktivität der Verdauungsenzyme verbesserte, Indikatoren für die Darmbarriere und die antioxidative Funktion stärkte, die Vielfalt der Darmmikroben erhöhte und potenziell schädliche Bakterien reduzierte. Bei angemessener Dosierung senkte sie zudem den Ammoniak- und Nitritstickstoffgehalt im umgebenden Wasser erheblich, ohne das Fischwachstum negativ zu beeinflussen.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Biokohle aus Maulbeerzweigen gleichzeitig zwei positive Funktionen erfüllen kann: Sie unterstützt die Darmflora der Fische und trägt dazu bei, das Wasser in der Aquakultur sauberer zu halten“, sagte der korrespondierende Autor Hailong Wang. „Dieser Ansatz könnte landwirtschaftliche Reststoffe in einen funktionellen Futterzusatz für eine nachhaltigere Fischproduktion verwandeln.“
Der Forellenbarsch ist eine wirtschaftlich wichtige Süßwasserfischart, insbesondere in China. In der intensiven Aquakultur fallen jedoch große Mengen an nicht gefressenem Futter, Kot und anderen organischen Abfällen an. Wenn sich diese Stoffe zersetzen, können sich Ammoniak und Nitrit im Wasser anreichern, was den Appetit, die Gesundheit und das Überleben der Fische beeinträchtigt.
Um zu untersuchen, ob Biokohle zur Bewältigung dieser Herausforderungen beitragen könnte, stellten die Forscher Biokohle aus Maulbeerzweigen her, indem sie die Biomasse unter sauerstoffarmen Bedingungen auf 550 °C erhitzten. Maulbeerbäume werden im Süden Chinas häufig in der Nähe von Fischteichen gepflanzt, sodass ihre abgelegten Zweige als lokal verfügbarer Rohstoff dienen.
Insgesamt 480 Jungfische des Großmaulbarsches erhielten Futter, das 0, 10, 20 oder 40 Gramm Biokohle pro Kilogramm Futter enthielt. Die Fische wurden 42 Tage lang in unabhängigen Kreislaufaquakultursystemen aufgezogen.
Die Biokohle-Zusätze hatten keinen signifikanten Einfluss auf das Endkörpergewicht, die Gewichtszunahme, die Überlebensrate oder die Futterverwertung. Allerdings wiesen die Fische, die 20 oder 40 Gramm Biokohle pro Kilogramm Futter erhielten, eine signifikant höhere Trypsin- und Amylaseaktivität im Darm auf, was auf eine verbesserte Fähigkeit zur Verdauung von Proteinen und Kohlenhydraten hindeutet.
Bei niedrigen und moderaten Zugabemengen wirkte sich die Biokohle zudem auf Gene aus, die mit dem Darmschutz in Zusammenhang stehen. Fische, die 10 oder 20 Gramm pro Kilogramm erhielten, zeigten eine erhöhte Expression des Antioxidans-Gens SOD und des Tight-Junction-Gens Occludin. Die 10-Gramm-Behandlung erhöhte zusätzlich die Expression des entzündungshemmenden Gens IL-10.
Die Biokohle-Supplementierung erhöhte die Artenvielfalt der Darmbakteriengemeinschaften signifikant. Sie veränderte zudem die gesamte mikrobielle Zusammensetzung, einschließlich einer Anreicherung von Actinobacteriota, einer Gruppe, die mit dem Nährstoffstoffwechsel und der Immunregulation in Verbindung gebracht wird. Die relative Häufigkeit potenziell pathogener Gattungen, darunter Plesiomonas und Mycoplasma, nahm bei den mit Biokohle gefütterten Fischen ab.
Verbesserungen der Wasserqualität waren insbesondere bei moderaten Dosierungen bemerkbar. Bis zum 42. Tag reduzierten Futterrationen mit 10 bzw. 20 Gramm Biokohle pro Kilogramm den Ammoniakstickstoff im Vergleich zur Kontrollgruppe um 60,7 % bzw. 49,3 %. Auch der Nitritstickstoff war niedriger, wobei die 10-Gramm-Behandlung am Ende des Versuchs eine Reduktion von 91,78 % bewirkte. Der Gesamtstickstoff wurde jedoch nicht signifikant beeinflusst.
Die höchste Dosis führte nicht zum besten Gesamtergebnis. Fische, die 40 Gramm pro Kilogramm erhielten, wiesen einen niedrigeren Konditionsfaktor, eine erhöhte Expression des Entzündungsgens TNF-α sowie eine größere Variation in den Darmmikrobiota auf. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine übermäßige Biokohle-Zugabe Nährstoffe adsorbieren oder das Darmgleichgewicht stören könnte.
Insgesamt identifizierten die Forscher 10 bis 20 Gramm Biokohle aus Maulbeerzweigen pro Kilogramm Futter als den vielversprechendsten Bereich zur Verbesserung der Darmfunktion und der Wasserqualität. Die Studie unterstreicht einen kreislauforientierten Ansatz, bei dem landwirtschaftliche Abfälle in ein potenziell wertvolles Mittel für eine sauberere und gesündere Aquakultur umgewandelt werden.
Die Studie wurde in „Biochar X“ veröffentlicht.
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