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Le opzioni di trattamento per i pesci malati in un sistema aquaponico sono molto limitate. Poiché sia i pesci che le piante condividono lo stesso ciclo d'acqua, i farmaci usati per i trattamenti delle malattie possono facilmente danneggiare o distruggere le piante, e alcuni possono essere assorbiti dalle piante, causando periodi di sospensione o addirittura rendendoli inutilizzabili per il consumo. I farmaci possono anche avere effetti dannosi sui batteri benefici nel sistema. Se un trattamento medicinale è assolutamente necessario, deve essere implementato all'inizio della malattia. Il pesce malato viene trasferito in un serbatoio separato (ospedale, quarantena) isolato dal sistema per il trattamento. Quando si restituisce il pesce dopo il trattamento, è importante non trasferire i farmaci usati nel sistema aquaponico. Tutte queste limitazioni richiedono miglioramenti delle opzioni di gestione delle malattie con effetti negativi minimi per i pesci, le piante e il sistema (Goddek et al. 2015, 2016; Somerville et al. 2014; Yavuzcan Yildiz et al. 2017). Uno dei trattamenti più usati ed efficaci contro le più comuni infezioni batteriche, fungine e parassitarie nei pesci è un bagno di sale (cloruro di sodio). Il sale è benefico per il pesce, ma può essere dannoso per le piante nel sistema (Rakocy 2012), e l'intera procedura di trattamento deve essere eseguita in un serbatoio separato. Una buona opzione è quella di separare l'unità di acquacoltura a ricircolo dall'unità idroponica (sistemi aquaponici disaccoppiati) (cfr. cap. 8). Il disaccoppiamento consente opzioni di trattamento delle malattie dei pesci e delle acque che non sono possibili nei sistemi accoppiati (Monsees et al. 2017) (cfr. cap. 7). Un recente miglioramento per il controllo degli ectoparassiti e la disinfezione dei pesci nei sistemi aquaponici è l'uso di Wofasteril (KeslaPharmawolfen GMBH, Bitterfeld-Wolfen, Germania), un prodotto contenente acido peracetico che non lascia residui nel sistema (Sirakov et al. 2016). In alternativa, è possibile utilizzare il perossido di idrogeno, ma a una concentrazione molto più alta. Sebbene queste sostanze chimiche abbiano effetti collaterali minimi, la loro presenza è indesiderabile nei sistemi aquaponici e sono necessari approcci alternativi, come i metodi di controllo biologico (Rakocy 2012).

Il metodo di controllo biologico (biocontrol) si basa sull'uso di altri organismi viventi nel sistema, basandosi su relazioni naturali tra le specie (commensalismo, predazione, antagonismo, ecc.) (Sitjà-Bobadilla e Oidtmann 2017) per controllare gli agenti patogeni dei pesci. Attualmente, questo metodo è uno strumento complementare per la gestione della salute dei pesci ad alto potenziale, soprattutto nei sistemi acquaponici. L'implementazione di maggior successo del biocontrollo nella coltura ittica è l'uso di pesci più puliti contro i pidocchi (parassiti della pelle) negli allevamenti di salmoni. È meglio praticato nelle fattorie norvegesi dove le acque di pulizia (Labridae) sono co-coltivate con il salmone. Il wrasse rimuovere e nutrirsi di pidocchi marini (Skiftesvik et al. 2013). Sebbene la pulizia sia meno comune nei pesci d'acqua dolce, i plecos di leopardo (Glyptoperichthys gibbiceps), che convivono con il blu Tilapia (Oreochromis aureus), mantengono sotto controllo l'infezione da Ichthyophthirius multifiliis alimentandosi delle cisti parassite (Picón-Camacho et al. 2012). Questo metodo di biocontrollo sta diventando sempre più importante nell'acquacoltura e può essere considerato nei sistemi acquaponici. Inoltre, va notato che il pesce più pulito può anche ospitare agenti patogeni che possono essere trasmessi alle principali specie coltivate. Pertanto, devono anche sottoporsi a procedure preventive e di quarantena prima dell'introduzione nel sistema.

Un altro metodo di biocontrollo, ancora in fase di applicazione esplorativa nella coltura ittica, è l'uso di organismi filtranti e filtranti. Riducendo i carichi patogeni nell'acqua, questi organismi possono ridurre le probabilità di insorgenza di malattie (Sitjà-Bobadilla e Oidtmann 2017). Ad esempio, Othman et al. (2015) hanno dimostrato la capacità delle cozze d'acqua dolce (Pilsbryoconcha exilis) di ridurre la popolazione di Streptococcus agalactiae in un sistema di coltura tilapia su scala laboratorio. Il potenziale di questo metodo di biocontrollo nei sistemi acquaponici deve ancora essere testato e sono necessari nuovi studi per esplorare le possibilità non solo per il controllo delle malattie dei pesci, ma anche per il controllo degli agenti patogeni delle piante.

Il metodo di biocontrollo più promettente e ben documentato è l'uso di microrganismi benefici come probiotici nell'alimentazione dei pesci o nell'acqua di allevamento. Il loro utilizzo nei sistemi acquaponici come promotori della crescita e della salute dei pesci e delle piante è ben noto, e i probiotici hanno anche dimostrato efficacia contro una serie di agenti patogeni batterici in diverse specie ittiche. Ad esempio, nelle trote iridee, le infezioni dietetiche Carnobacterium maltaromaticum e C. divergens protette da Aeromonas salmonicida e Yersinia ruckeri (Kim e Austin 2006) e Aeromonas sobria GC2 incorporate nel mangime hanno prevenuto con successo le malattie cliniche causate da Lactococcus garvieae e Streptococcus iniae (Brunt e Austin 2005). Dietary Micrococcus luteus ha ridotto la mortalità dovuta all'infezione da Aeromonas hydrophila e ha migliorato la crescita e la salute della tilapia del Nilo (Abd El-Rhman et al. 2009). Recenti ricerche di Sirakov et al. (2016) hanno fatto buoni progressi nel biocontrollo simultaneo dei funghi parassiti sia nei pesci che nelle piante in un sistema acquaponico a ricircolo chiuso. In totale, oltre l'80% degli isolati (batteri isolati dal sistema aquaponico) sono stati antagonisti nei confronti di entrambi i funghi (Saprolegnia parasiticia e Pythium ultimum) nei test in vitro. I batteri non erano classificati tassonomicamente, e gli autori supponevano che appartenessero al genere Pseudomonas e ad un gruppo di batteri lattici. Questi risultati, sebbene molto promettenti, devono ancora essere testati in un sistema acquaponico operativo.

Come alternativa finale al trattamento chimico, suggeriamo l'uso di piante medicinali con proprietà antibatteriche, antivirali, antifungine e antiparassitarie. Gli estratti vegetali hanno varie caratteristiche biologiche con il minimo rischio di sviluppare resistenza negli organismi mirati (Reverter et al. 2014). Molti rapporti scientifici dimostrano l'efficacia delle piante medicinali contro gli agenti patogeni dei pesci. Ad esempio, il Nilo Tilapia alimentato con una dieta contenente vischio _ (Viscum album coloratum) ha aumentato la sopravvivenza quando si è sfidato con _Aeromonas hydrophila (Park and Choi 2012). Le carpe maggiori indiane hanno mostrato una significativa riduzione della mortalità quando sono state contestate con Aeromonas hydrophila e alimentate con diete contenenti fiore di carne spinoso (Achyranthes aspera) e ginseng indiano (Withania somnifera) (Sharma et al. 2010; Vasudeva Rao et al. 2006). Gli estratti di piante medicinali si sono anche dimostrati efficaci contro gli ectoparassiti. Nel pesce rosso, Yi et al. (2012) ha dimostrato l'efficacia degli estratti di Magnolia officinalis e Sophora alopecuroides contro Ichthyophthirius multifiliis, e Huang et al. (2013) hanno dimostrato che estratti di Caesalpinia sappan, Lysimachia christinae, Cuscuta chinensis, Artemisia argyi ed Eupatorium fortunei hanno 100% efficacia antielmintica contro il Dattylogyrus intermedius. L'uso di piante medicinali in acquaponica è promettente, ma sono necessarie ulteriori ricerche per trovare la strategia terapeutica appropriata senza effetti indesiderati. Come indicato da Junge et al. (2017), anche se la ricerca sull'acquaponica si è ampiamente sviluppata negli ultimi anni, il numero di articoli di ricerca pubblicati sull'argomento è ancora drammaticamente basso rispetto ai documenti pubblicati relativi all'acquacoltura o all'idroponica. L'acquaponica, ancora considerata una tecnologia emergente, è tuttavia oggi caratterizzata da un grande potenziale di produzione alimentare per la popolazione mondiale che, secondo i risultati delle prospettive di popolazione mondiale delle Nazioni Unite (ONU 2017), ammonta a quasi 7,6 miliardi a metà 2017 e, sulla base delle proiezioni, è dovrebbe aumentare a 1 miliardo entro 12 anni, raggiungendo circa 8,6 miliardi nel 2030. Tuttavia, considerando i potenziali rischi per la sostenibilità dell'acquaponica dovuti alle malattie dei pesci, lo sviluppo di buone idee e nuovi metodi e approcci per il controllo degli agenti patogeni rappresenteranno la nostra sfida principale per il futuro. È urgente avviare nuove conoscenze per fornire una migliore base per la gestione della salute dei pesci e delle piante e continuare a sviluppare sistemi operativi e infrastrutturali per l'industria acquaponica. Le cause della perdita di pesce nei sistemi acquaponici, le malattie specifiche del sistema e l'interazione e l'alterazione della comunità microbica, insieme agli agenti patogeni, sono aree prioritarie di studio.


Aquaponics Food Production Systems

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