Theo dự báo của FAO, ngành nuôi trồng thủy sản sẽ đáp ứng một nửa nhu cầu về sản phẩm thủy sản đến năm 2020 do ngành khai thác bị khai thác quá mức, dẫn đến sản lượng khai thác suy giảm. Nghề nuôi tôm đang được mở rộng trên toàn thế giới, đặc biệt là các nước nhiệt đới do nhu cầu về sản phẩm này ngày càng tăng. Tuy nhiên, nghề nuôi tôm hiện đang bị ảnh hưởng bởi các bệnh do vi khuẩn Vibrio và vi rút gây ra. Mật độ thả nuôi trong các ao nuôi và bể chứa cao là nguyên nhân tạo ra các mầm bệnh và việc sử dụng các thức ăn giàu protein cũng tạo môi trường thuận lợi cho các vi khuẩn gây bệnh phát triển.
Phản ứng vi sinh trong nuôi trồng thủy sản
Việc sử dụng chế phẩm sinh học hay các vi khuẩn có lợi để loại trừ các vi khuẩn gây bệnh bằng quá trình cạnh tranh là một giải pháp tốt hơn nhiều so với việc sử dụng thuốc kháng sinh. Nhờ bổ sung thêm các loài vi khuẩn có lợi được lựa chọn để loại trừ các vi khuẩn có hại nên thành phần các loài vi khuẩn trong ao nuôi có thể được thay đổi. Tuy nhiên, quá trình này có thành công hay không lại phụ thuộc vào việc xác định quá trình sinh học, loại vi khuẩn có hại và dòng chế phẩm sinh học. Cạnh tranh loại trừ là một trong các quá trình sinh học cho phép kiểm soát các thành phần vi khuẩn trong nước, trong các chất cặn bã và trong ruột của loài thủy sản nuôi.
Thuốc kháng sinh và mầm bệnh
Vibrio đã từng là nguyên nhân chính gây ra dịch bệnh trên tôm. Để kiểm soát dịch bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra, người ta đã sử dụng thuốc kháng sinh, tuy nhiên cho đến thời điểm này, hiệu quả của việc sử dụng thuốc kháng sinh là rất thấp. Ở Philippines, bệnh do vi khuẩn Vibrio đã gây ra tổn thất lớn về sản lượng tôm và gây thiệt hại về kinh tế cho người nuôi tôm trong năm 1996. Vi khuẩn Vibrio đã kháng lại mọi loại thuốc kháng sinh như chloramphenicol, furazolidone, oxytetracycline, và streptomycin và còn nguy hiểm hơn so với trước đây. Tại Thái Lan, người nuôi đã sử dụng norfloxacin trong thức ăn, loại thuốc từng rất hiệu quả trong việc chống lại vi khuẩn Vibrio. Tuy nhiên, điều trị này không mang lại hiệu quả vì sau khi ngừng thuốc toàn bộ tôm chết trong hai ngày. Rõ ràng, dòng vi khuẩn Vibrio đã kháng thuốc. Chlorine được sử dụng rộng rãi trong các trại giống và trong các ao nuôi; tuy nhiên, việc sử dụng này lại kích thích sự phát triển của gen kháng thuốc trong vi khuẩn. Một số người nuôi tôm ở Thái Lan cho biết khi chlorine được sử dụng trong các ao nuôi để diệt động vật phù du trước khi thả tôm, tuy nhiên sau khi dừng thả chlorine thì khuẩn Vibrio lại phát triển nhanh chóng. Như vậy, Vibrio không những chỉ kháng thuốc mà còn là nguyên nhân gây thêm mầm bệnh. Việc sử dụng thuốc chống vi khuẩn làm tình hình trở nên tồi tệ hơn. Nếu thuốc kháng sinh hay thuốc sát trùng được sử dụng để diệt trừ vi khuẩn, một số vi khuẩn, mầm bệnh vẫn sống sót, bởi chúng đã mang gen kháng thuốc. Bất cứ mầm bệnh nào trở lại trong ao hay các bể chứa từ ruột cá hay từ đường ống nước, đều có thể trao đổi gen với các vi khuẩn kháng thuốc và còn khỏe hơn trước. Do vậy, các mầm bệnh kháng thuốc phát triển rất nhanh do đối thủ cạnh tranh đã bị loại trừ. Nồng độ tetracycline không đủ mạnh để diệt trừ vi khuẩn, do vậy tỷ lệ truyền gen giữa Vibrio cholerae and Aeromonas salmonicida tăng 100 lần.
Chế phẩm sinh học
Việc sử dụng chế phẩm sinh học để loại trừ các mầm bệnh bằng quá trình cạnh tranh loại trừ đang được sử dụng ngành chăn nuôi như là một giải pháp thay thế hữu hiệu hơn so với việc dùng thuốc kháng sinh và hiện được ứng dụng rộng rãi trong việc kiểm soát mầm bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Thuật ngữ “chế phẩm sinh học” thường được định nghĩa là các vi khuẩn có lợi cho vật chủ. Theo Fuller (1989), chế phẩm sinh học là sự bổ sung một loại thức ăn vi sinh vật sống có tác dụng có lợi cho vật chủ qua việc cải tiến sự cân bằng vi sinh hệ trong đường ruột của vật chủ. Trong nuôi trồng thủy sản, môi trường ao nuôi là môi trường thuận lợi cho các mầm bệnh phát triển độc lập với vật chủ, và vì thế các mầm bệnh phát triển nhanh vây quanh vật chủ. Vi khuẩn Vibrio phát triển bám vào tảo và càng phát triển nhanh hơn trong hệ tiêu hóa của loài nuôi. Do vậy, ở nơi nào mà mật độ tảo và loài nuôi cao thì số lượng vi khuẩn Vibrio cũng cao, gây ra mầm bệnh trên tôm, đặc biệt là mầm bệnh đã tăng do việc sử dụng thuốc diệt vi khuẩn quá liều. Thành phần loài của một cộng đồng vi khuẩn, ví dụ cộng đồng vi khuẩn ở trong ao nuôi sẽ do tự nhiên quyết định. Điều này có nghĩa là các yếu tố tự nhiên quyết định loài này phát triển nhanh hơn các loài khác và chiếm ưu thế. Cơ hội phát triển sẽ thuộc về các vi sinh vật ngẫu nhiên ở đúng vị trí, đúng thời điểm để có được nguồn dinh dưỡng như tảo hay thức ăn dư thừa xung quanh.
Cạnh tranh loại trừ là một trong các quá trình sinh học có thể được kiểm soát để làm thay đổi thành phần của đất, trong các thủy vực hay môi trường vi khuẩn khác. Những thay đổi nhỏ ảnh hưởng tới tỷ lệ tăng trưởng hay tỷ lệ chết sẽ dẫn đến các thay đổi về sự chiếm ưu thế của từng loài. Tuy chúng ta không biết các thành phần loài trong môi trường tự nhiên nhưng chúng ta có thể thay đổi thành phần loài bằng cách tận dụng các nguyên tắc cạnh tranh loại trừ. Vì vậy, vi khuẩn không cần thiết phải diệt trừ tất cả các đối tượng cạnh tranh mà chỉ cần tăng tỷ lệ chết vừa đủ để lấy lại sự cân bằng trong việc tận dụng nguồn thức ăn. Chẳng hạn, nếu dòng vi khuẩn Bacillus được sản xuất để kiềm chế sự phát triển của vi khuẩn Vibrio thì tỷ lệ chết của vi khuẩn Vibrio sẽ tăng, dẫn đến dòng vi khuẩn Bacillus sẽ chiếm ưu thế, ngay cả khi thuốc kháng sinh được sản xuất ra có nồng độ không đủ mạnh để loài trừ tất cả các tế bào của vi khuẩn Vibrio.
Trong thập kỷ vừa qua, các công nghệ sinh học cũng như các nghiên cứu về vi khuẩn đã đạt được những thành tựu nhất định, vì thế các sản phẩm thương mại và công nghệ được bán để xử lý nước trong ao nuôi nhằm nâng cao mật độ của các loài vi sinh vật hay cải thiện các hoạt động sinh hóa. Điều chỉnh sinh học đang được áp dụng ở nhiều lĩnh vực, tuy nhiên mức độ thành công cũng khác nhau, chủ yếu phụ thuộc vào sản phẩm được sử dụng và thông tin kỹ thuật đến với người tiêu dùng. Loài vi khuẩn được dùng trong quá trình điều chỉnh sinh học phải được lựa chọn theo đúng chức năng để có thể thực hiện điều chỉnh sinh học và phải được dùng đúng liều lượng và ở môi trường phù hợp mới có thể đạt được kết quả mong muốn. Điều chỉnh sinh học và việc sử dụng chế phẩm sinh học là những công cụ hữu ích cho quản lý nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng còn phụ thuộc vào việc hiểu biết bản chất của quá trình cạnh tranh giữa các loại vi khuẩn hay các dòng vi khuẩn cụ thể. Chế phẩm sinh học như gram dương Bacillus là giải pháp thay thế việc dùng kháng sinh, hướng tới nuôi trồng thủy sản bền vững. Dòng chế phẩm Bacillus thường được tìm thấy trong lớp cặn bã và là thức ăn tự nhiên của tôm cá.
Các ứng dụng chế phẩm sinh học trong nuôi tôm
Thành phần loài vi khuẩn trong các ao nuôi tôm có diện tích khoảng 1 ha, trong các bể ương giống hay trong hệ tiêu hóa của tôm có thể dễ dàng thay đổi, nhờ vậy, sản lượng tôm được cải thiện.
Ví dụ điển hình là trang trại Viveros ở Negros, nơi bị thiệt hại nặng nề do vi khuẩn Vibrio gây ra. Các loại thuốc kháng sinh đã được sử dụng trong thức ăn, tuy nhiên hiệu quả mang lại không cao. Sự có mặt của vi khuẩn Vibrio ở trong ao nuôi của vùng đó thường ở mức 103-104/ml trong vòng 2-3 tuần trong các ao nuôi sinh sản. Tuy nhiên, khi chế phẩm sinh học được sử dụng thì không thấy xuất hiện bệnh và tỷ lệ sống là rất cao (80-100%) ngay cả khi vẫn có sự hiện diện của vi khuẩn Vibrio trong nước.
Trong các ao nuôi ở Philipin, khi chế phẩm sinh học được bổ sung thêm vào thức ăn thì số lượng vi khuẩn Vibrio trong gan tụy của tôm giảm xuống còn 1x104/ruột tôm và giảm xuống còn 0% khi chế phẩm được thả xuống ao. Do vậy, nhiều người nuôi nhận thấy việc sử dụng kháng sinh trong điều trị bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra không mang lại kết quả.
Tại Indonesia, khi các dòng chế phẩm sinh học được lựa chọn thả xuống các ao nuôi thì vi khuẩn vibrio hoàn toàn bị loại trừ trong nước và cặn bã ở đáy ao nuôi. Quá trình này xảy ra là do việc tận dụng cơ chế tự nhiên, qua đó các vi khuẩn cạnh tranh loại trừ lẫn nhau. Điều này cho thấy các vấn đề về bệnh có thể được giải quyết nhờ việc áp dụng chế phẩm sinh học.
Như vậy, việc sử dụng chế phẩm sinh học, dựa trên nguyên tắc cạnh tranh loại trừ là một phương pháp thay thế hữu hiệu trong việc phòng và điều trị bệnh trên tôm, đồng thời hướng tới một ngành nuôi tôm bền vững, thân thiện với môi trường và mang đến sản phẩm chất lượng, an toàn cho người tiêu dùng.
FICen