Các nhà nghiên cứu tại Đại học Miami đang tìm hiểu về loài ruồi lính đen như một giải pháp cho vấn đề rong biển Sargassum.
Nguồn: Đại học Miami
Mùa hè này, một đợt bùng phát kỷ lục của rong biển Sargassum đang bao phủ các bờ biển phía Nam Florida, Hoa Kỳ. Trong một phòng thí nghiệm tại Trường Khoa học Biển, Khí quyển và Trái đất Rosenstiel thuộc Đại học Miami, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu xem liệu rong biển này có thể được sử dụng như một nguồn tài nguyên thay vì chỉ được xử lý như chất thải hay không.
Bằng cách kết hợp sự bùng phát mạnh mẽ của rong biển Sargassum trong khu vực với loài ruồi lính đen, nhóm nghiên cứu nuôi trồng thủy sản của Trường Rosenstiel đang tìm hiểu cách biến thách thức môi trường ngày càng gia tăng này thành một tương lai thực phẩm bền vững hơn. Nỗ lực này, được hỗ trợ bởi hơn 320.000 đô la tiền tài trợ ban đầu từ Florida Sea Grant và Trung tâm Hinkley về Quản lý Chất thải Rắn và Nguy hại, nhằm mục đích giải quyết tình trạng tràn ngập rong biển Sargassum ngày càng dai dẳng, vốn đã chuyển từ một sự kiện theo mùa thành một thách thức môi trường tái diễn.
“Mục tiêu của chúng tôi không chỉ là cung cấp giải pháp giảm thiểu tác động của rong biển Sargassum lên bờ biển, mà còn giúp định hình lại cách ứng phó của Florida với vấn đề này,” Giám đốc Chương trình Nuôi trồng Thủy sản Daniel Benetti, Giáo sư Khoa Sinh học và Sinh thái biển kiêm Giám đốc Nuôi trồng Thủy sản tại Trường Rosenstiel cho biết . “Thay vì coi nó như chất thải, hệ thống có thể mở rộng của chúng tôi sẽ chuyển đổi nó thành các sản phẩm có giá trị cho nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp và các ngành công nghiệp sinh học mới nổi.”
Kế hoạch của họ là khai thác một trong những tác nhân tái chế hiệu quả nhất của tự nhiên: ấu trùng ruồi lính đen (BSFL) - loài côn trùng phổ biến, chỉ trong vài tuần có thể chuyển đổi chất thải thực vật tại địa phương thành các sản phẩm có giá trị, bao gồm cả nguyên liệu thức ăn chăn nuôi bền vững và phân bón giàu chất dinh dưỡng.
“Chúng tôi đang biến gánh nặng môi trường thành giải pháp tạo giá trị cho vùng ven biển”, Benetti nói.
Dự án nghiên cứu được tài trợ bởi Trung tâm Hinkley, hợp tác với Giáo sư Helena Soto-Gabriele thuộc Trường Kỹ thuật Đại học Miami , sẽ đánh giá khả năng loại bỏ asen khỏi rong biển Sargassum của ấu trùng ruồi lính đen và các sinh vật phân hủy sinh học khác như giun, nhằm đảm bảo các sản phẩm tái chế từ rong biển này phù hợp để sử dụng.
TỪ VẤN ĐỀ RONG BIỂN ĐẾN KHOA HỌC THỨC ĂN CHO
CÁ Phòng thí nghiệm Dinh dưỡng và Công nghệ sinh học Nuôi trồng thủy sản thuộc Trường Rosenstiel, do nhà khoa học cộng tác Jorge Suarez dẫn đầu , đã phát triển một hệ thống nuôi ấu trùng ruồi lính đen (BSFL) thử nghiệm cho phép theo dõi quá trình chuyển đổi sinh học trong điều kiện được kiểm soát. Hệ thống này được thiết kế để giảm tải lượng mầm bệnh, phân tách chất gây ô nhiễm và hạn chế sự chuyển hóa các yếu tố không mong muốn như asen vô cơ tái xâm nhập vào đất hoặc nguồn nước thông qua quá trình phân hủy không kiểm soát.
Đây không phải là lần đầu tiên nhóm nghiên cứu tiếp xúc với những con ruồi này. Năm ngoái, nghiên cứu sinh tiến sĩ Julio Camperio của Trường Rosenstiel và các đồng nghiệp đã công bố một số nghiên cứu được đánh giá ngang hàng chứng minh giá trị của chúng như một thành phần chức năng trong thức ăn cho cá . Kết quả cho thấy chất nền có nguồn gốc thực vật tạo ra ấu trùng có mức polyphenol cao hơn đáng kể, cho thấy rằng ấu trùng ruồi lính đen (BSFL) có thể chuyển các hợp chất chống oxy hóa từ chất thải vào sinh khối - làm nổi bật tiềm năng của chúng như một thành phần thức ăn nuôi trồng thủy sản bền vững giúp tăng cường sức khỏe tổng thể của cá.
Bản thân ấu trùng được chế biến thành một chất thay thế ít carbon cho bột cá có nguồn gốc từ nghề đánh bắt cá tự nhiên, trong khi phần còn lại là phân thải – một loại phân bón hữu cơ giàu chất dinh dưỡng có thể cải thiện sức khỏe của đất và giảm sự phụ thuộc vào phân bón tổng hợp.
Đại học Miami cho biết ruồi lính đen đang nổi lên như một công cụ mạnh mẽ cho các hệ thống thực phẩm bền vững hơn, chuyển đổi chất thải hữu cơ thành protein chất lượng cao cho thức ăn chăn nuôi. Giàu axit amin thiết yếu, chất béo lành mạnh và các vi chất dinh dưỡng quan trọng, chúng hỗ trợ sự tăng trưởng và sức khỏe của vật nuôi đồng thời mang lại chu kỳ sản xuất nhanh chóng và có thể mở rộng. So với các nguồn thức ăn truyền thống, ruồi lính đen cần ít tài nguyên hơn, có tác động môi trường thấp hơn và có thể cải thiện hiệu quả chuyển đổi thức ăn ở vật nuôi và các loài thủy sản. Dinh dưỡng tốt hơn này không chỉ giới hạn trong trang trại mà còn mang lại lợi ích cho con người khi được nuôi bằng thức ăn khỏe mạnh.
Kết quả là, các công ty trên toàn thế giới đang tinh chỉnh quy mô sản xuất bột ấu trùng ruồi lính đen (BSFL), cung cấp cho ngành nuôi trồng thủy sản, gia cầm và thức ăn cho vật nuôi một giải pháp thay thế bền vững cho các nguồn protein thông thường có nguồn gốc từ cá mồi tự nhiên và nhuyễn thể. Ngành đang phát triển này biến chất thải thành giá trị, giúp khép kín chu trình dinh dưỡng đồng thời giảm áp lực lên hệ sinh thái trên đất liền và biển.
MỘT KHU BẢO TỒN BIỂN TRÔI DẠT RONG BIỂN
Sargassum là một phần tự nhiên và có lợi của hệ sinh thái Đại Tây Dương, cung cấp môi trường sống cho sinh vật biển khi nó còn ở ngoài khơi. Từ năm 2011, rong biển Sargassum đã mở rộng thành một vùng rộng lớn mới được gọi là "Vành đai Sargassum Đại Tây Dương" do sự thay đổi hướng gió. Từ đó, những đợt bùng phát lớn được các dòng hải lưu vận chuyển đến vùng biển Caribe, Vịnh Mexico và vùng nhiệt đới Nam Đại Tây Dương.
Trên đại dương bao la, rong biển Sargassum trôi nổi tự do tụ lại thành những thảm ba chiều phức tạp, giống như những ốc đảo trôi dạt giữa một khung cảnh biển cả không có cấu trúc. Bên trong những khối rong biển rối rắm này, hàng trăm loài sinh vật biển tìm thấy thức ăn, nơi trú ẩn và không gian để sinh trưởng—từ những động vật không xương sống nhỏ bé đến những loài cá có giá trị thương mại như cá mahi-mahi và cá ngừ.
Tác động của rong biển thay đổi khi nó dạt vào bờ. Ở Florida, gió và dòng hải lưu đẩy nó lên các bãi biển, nơi môi trường sống ba chiều phức tạp dưới biển của nó bị sụp đổ thành những đống dày đặc, dẹt khi khô và phân hủy. Nó tích tụ thành những mảng dày đặc, giải phóng khí hydro sunfua có mùi khó chịu và có thể là nơi trú ẩn của các sinh vật gây kích ứng da—biến một môi trường sống biển quý giá thành một mối phiền toái ngày càng gia tăng ven biển.
Sự tích tụ cát trên bãi biển này cũng có thể ảnh hưởng đến ngành du lịch của Florida và làm giảm sự thích thú khi tham quan bờ biển Nam Florida, gây tác động đến các hoạt động giải trí, các doanh nghiệp địa phương và khả năng tiếp cận bãi biển.
MỞ RỘNG GIẢI PHÁP KINH TẾ TUẦN HOÀN
Nhóm nghiên cứu tập trung vào việc phát triển một phương pháp thực tiễn, có khả năng mở rộng, có thể được triển khai không chỉ ở Miami mà còn ở các khu vực bị ảnh hưởng khác, bao gồm cả vùng Caribe rộng lớn hơn.
Để thúc đẩy công trình nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm thêm nguồn tài trợ để mở rộng quy mô thiết kế và triển khai các hệ thống BSFL dạng mô-đun, đóng container, có khả năng xử lý khối lượng lớn rong biển Sargassum trôi dạt trực tiếp trong các cộng đồng ven biển bị ảnh hưởng. Theo Đại học Miami, các đơn vị được kiểm soát khí hậu, đã được chứng minh về mặt thương mại này được thiết kế để triển khai nhanh chóng, chuyển đổi một lượng lớn sinh khối đồng thời tạo ra sản lượng ổn định cho các ngành công nghiệp hạ nguồn.
Dự án này khám phá một giải pháp tiềm năng nhằm dung hòa sinh thái với kinh tế, chuyển từ chi phí xử lý chất thải sang tạo ra giá trị—giảm việc sử dụng bãi chôn lấp, giảm phát thải và biến gánh nặng môi trường thành một nền kinh tế sinh học ven biển bền vững.