Phương pháp mới phát hiện nhanh tác động trại cá đến môi trường

Để đáp ứng nhu cầu về cá hồi, nhiều trang trại cá hồi đã phát triển dọc theo bờ biển Scandinavia và Scotland. Các hoạt động này được điều chỉnh bởi các quy định về môi trường nghiêm ngặt. Các trang trại được yêu cầu xác định xem sản lượng cá của họ đang ảnh hưởng đến hệ sinh thái đáy biển như thế nào. Do đó, họ phân tích sự hiện diện của cái gọi là sinh vật chỉ thị sinh học như động vật giáp xác và giun ở đáy biển. Quá trình này tốn nhiều thời gian và tốn kém về chi phí.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kaiserslautern cùng với các đồng nghiệp từ Đại học Geneva đang phát triển phương pháp nhanh hơn và hiệu quả hơn. Họ sử dụng DNA từ các vi sinh vật để mô tả các thay đổi chính xác hơn trước đây. Các nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Các chỉ số Sinh thái và Bản tin Ô nhiễm Môi trường Biển.

Với hơn 1,2 triệu tấn mỗi năm, Na Uy là một trong những nhà sản xuất cá hồi lớn nhất trên thế giới. Những con cá này được nuôi trong các lồng lớn ngoài khơi bờ biển trong khoảng hai năm. Các dư lượng thức ăn và bài tiết cá từ các trang trại này chìm xuống đáy biển và có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái đáy: vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ này trong một quá trình tiêu thụ oxy. Hậu quả là nồng độ oxy có thể giảm xuống đủ để các sinh vật đáy biển như nhiều con giun, giáp xác hay con nhím biển không thể tồn tại trong điều kiện oxy thấp này.

Vì lý do này, các cơ quan môi trường đã áp đặt các quy định nghiêm ngặt đối với các trang trại cá hồi. Giáo sư Thorsten Stoeck, nhà sinh thái học tại Đại học Kaiserslautern, cho biết: “Trao đổi nước từ các dòng hải lưu phải đủ cung cấp cho cá ôxy và mang đi càng nhiều càng tốt chất thải hữu cơ. Hơn nữa, các quy định về môi trường chỉ cho phép những tác động môi trường ngay bên dưới lồng cá. Trong khoảng cách rất ngắn từ trang trại, môi trường cần phải phục hồi”.

Để kiểm tra xem hệ sinh thái đáy biển bị ảnh hưởng như thế nào bởi các hoạt động nuôi trồng thủy sản, người nuôi phải lấy các mẫu từ đáy đại dương. Tiến sĩ Stoeck nói thêm: “Các sinh vật sống ở đáy biển là những chỉ số về sức khoẻ của hệ sinh thái. Tuy nhiên, quá trình nhận dạng loài đòi hỏi các chuyên gia phân loại và tốn kém về chi phí và thời gian; có thể mất gần sáu tháng mới có được các kết quả: quá dài để có thể thực hiện các biện pháp nếu hệ sinh thái bị căng thẳng nghiêm trọng.

Nhóm nghiên cứu của Stoeck đã hợp tác với các đồng nghiệp ở Thụy Sỹ (Đại học Geneva) hiện đang phát triển một phương pháp đơn giản hơn, nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn trong phòng thí nghiệm của họ trong khuôn viên trường Kaiserslautern. Các nhà nghiên cứu đang thu thập mẫu từ người nuôi và cô lập các vi sinh vật như ciliates và vi khuẩn. Các nhà khoa học sử dụng DNA từ những vi khuẩn này. Nhà sinh vật học cho biết: “Vật liệu di truyền của chúng giống như một dấu vân tay, nó là duy nhất cho mỗi sinh vật. Các kết quả có sẵn chỉ trong vòng một tuần”. Những động vật nhỏ bé này có thể giúp rút ra kết luận chính xác hơn về mức độ ô nhiễm hơn các phương pháp thông thường. Stoeck ghi nhận: “Nhiều sinh vật lớn hơn không thể sống sót trong các điều kiện oxy thấp. Các vi sinh vật thường có sức chống chịu tốt hơn, nhiều loài có thể chịu được mức độ ô nhiễm và chất ô nhiễm khác nhau và có thể thích ứng nhanh hơn với các điều kiện thay đổi”.

Mục tiêu của dự án là tạo ra một cơ sở dữ liệu với các dấu vân tay DNA của một loạt các vi sinh vật. Stoeck, nhóm nghiên cứu của ông đang thu thập các mẫu trầm tích từ các trang trại nuôi cá trên toàn cầu cho biết: “Chúng tôi có thể tạo ra một hệ thống mã vạch DNA, tương tự như các mã vạch dùng cho các sản phẩm thực phẩm tại cửa hàng tạp hoá. Những mã vạch này sẽ cho phép người nuôi nhanh chóng xác định tình trạng sức khoẻ của hệ sinh thái gần các trang trại nuôi cá”.

Ví dụ, về lâu dài, nông dân có thể sử dụng một chip DNA để phân tích tự động các mẫu trầm tích trực tiếp tại chỗ. Bộ sưu tập mã vạch sẽ cung cấp cho họ thông tin cập nhật về điều kiện của đại dương, cho phép người nuôi phản ứng nhanh hơn với các vấn đề. Các chương trình giám sát hiện tại thường chỉ nhìn vào các điều kiện môi trường xảy ra trước khi cá được đặt trong lồng và sau đó là ở đỉnh điểm của quá trình sản xuất.