Vi khuẩn dị dưỡng và tảo khác nhau về nguồn năng lượng mà chúng sử dụng. Tảo tổng hợp năng lượng từ ánh sáng mặt trời thông qua quá tình quang hợp, trong khi vi khuẩn dị dưỡng sử dụng những hợp chất hữu cơ có sẵn.
Do đó, tảo vẫn có thể sinh trưởng và phát triển trong hệ thống có hàm lượng chất hữu cơ thấp. Chúng không cần chất hữu cơ nhưng cần chất dinh dưỡng dạng vô cơ như NH4+, NO3- và ánh sáng mặt trời để phát triển. Tảo thường chiếm ưu thế trong các ao nuôi quảng canh. Ngược lại, vi khuẩn dị dưỡng lại phát triển rất mạnh trong hệ thống nuôi thâm canh ít thay nước với hàm lượng các hợp chất hữu cơ cao. Vi khuẩn dị dưỡng cũng có xu hướng tập trung cao ở những nơi có nhiều chất hữu cơ trong ao như bùn đáy ao.
Bảng: So sánh hệ thống được kiểm soát bởi vi khuẩn và tảo (Source: Avnimelech et al., 1994; Chamberlain et al., 2001; Avnimelech, 2012)
Tảo tổng hợp năng lượng từ ánh sáng mặt trời thông qua quá trình quang hợp. Ban đêm chúng thực hiện quá trình hô hấp, quá trình này chúng lấy đi một lượng lớn oxy hòa tan trong nước. Do đó, hệ thống nuôi mà tảo chiếm ưu thế thượng bị thiếu oxy vào buổi tối và sáng sớm. Mặt khác, quá trình quang hợp của tảo cũng bị hạn chế do sự che chắn lẫn nhau khi mật độ cao, từ đó dẫn đến sự cạnh tranh giữa các loài tảo trong ao trong việc hấp thụ ánh sáng. Trong những ngày nhiều mây, tảo rất ít quang hợp và đôi khi quá trình này không diễn ra. Nhìn chung sự phát triển của tảo trong ao làm cho môi trường ao nuôi luôn biến động và không ổn định.
Tảo trong ao thường bị tàn do cường độ ánh sáng quá cao hoặc do một số nguyên nhân khác. Sự cố này khiến cho môi trường ao nuôi mất ổn định, dẫn đến thiếu oxy, gia tăng các chất độc,…Trái lại, vi khuẩn không cần ánh sáng để tổng hợp năng lượng, vì thế chúng hoạt động ổn định trong suốt 24 giờ/ngày. Ngoài ra, mật vi khuẩn thường ổn định hơn nhờ vào khả năng thích nghi rất tốt với sự thay đổi môi trường của chúng.
Vi khuẩn cũng sử dụng một lượng rất lớn hàm lượng oxy hòa tan trong nước. Sự phát triển của quần thể vi sinh vật phụ thuộc vào nguồn cung cấp vật chất hữu cơ trong ao. Mật độ vi khuẩn trong các ao nuôi thâm canh không thay nước dao động trong khoảng 10^7 – 10^8 tế bào/mL. Mật số vi khuẩn đạt trạng thái ổn định khi lượng bổ sung vật chất hữu cơ cân bằng với sự phân hủy của chúng. Sự nhạy cảm của vi khuẩn hiếu khí đối với oxy không cao như đối với cá, nhưng chúng cũng phụ thuộc rất lớn vào sự phong phú của hàm lượng oxy trong ao.
Tóm lại, sự phát triển nuôi trồng thủy sản theo hướng thâm canh hóa, ít thay nước và vận dụng vai trò của vi khuẩn dị dưỡng trong việc xử lý chất thải hữu cơ trong ao là xu hướng tất yếu. Hệ thống này được biết đến với tên gọi là biofloc đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nuôi tôm cá thâm canh ở nhiều nơi trên thế giới.
Triệu Tuấn, trieutuan.blog
Tham khảo: Avnimelech, Y. 2012. Biofloc Technology – A practical guide book. Second Edition. The World Aquaculture Society, Banton Rouge, Louisiana, United States.