Одноклітинні планктонні водорості
Досить своєрідні штучні луки утворюють одноклітинні планктонні водорості, вирощувані в самих різних районах земної кулі.
У морському середовищі планктонні водорості іноді досягають надзвичайно велику чисельність, розмножуючись поділом з величезною швидкістю. При сприятливих умовах в одному літрі води може знаходитися до скількох десятків мільйонів мікроскопічних рослин. Рясне їх розмноження надає, в залежності від виду водоростей, воді різноманітні відтінки: жовтий, зелений, бурий, червоний і до. У таких випадках говорять про цвітіння моря. Протягом місяця потомство однієї діатомової водорості може досягти 100 млн. Клітин, але планктонні водорості не живуть довго і Колосальною чисельності досягають лише протягом короткого періоду часу. Масове розмноження мікроскопічних водоростей іноді призводить до заморам в окремих районах морів, т. Е. До масової загибелі більшості тварин і рослин.
Дрібні планктонні водорості, перебуваючи в підвішеному стані, для свого розмноження і росту можуть використовувати многометровую водну товщу. Встановлено, що на одиницю біомаси планктонних водоростей припадає велика робота щодо зв'язування сонячної енергії, ніж у великих водних рослин. Планктонні водорості використовують від 3 до 7% сонячної енергії, т. Е. В кілька разів більше, ніж наземні рослини. За деякими розрахунками тільки діатомові водорості протягом одного року утворюють на 1 км 2 площі до 1500 т живої маси.
У морському фітопланктоні містяться практично всі незамінні амінокислоти, жири, вуглеводи, багато різних вітамінів, але, не дивлячись на його величезну кількість, видобуток мікроскопічних рослин в Світовому океані по ряду технічних причин нерентабельна. У багатьох країнах розробляються методи штучного розведення одноклітинних водоростей.
Приблизно з 6 тис. Різних видів планктонних водоростей для культивування найбільший інтерес представляють поки протококкових, до яких відносяться насамперед хлорелла (Chlorella vulgaris), сценедесмус (Scenedesmus asumitatus) і ін.
Незважаючи на те що хлорелла є прісноводної водорістю, експериментально доведено, що її з великим успіхом можна вирощувати і в солоній морській воді.
Змішана культура хлорели і хламідомонади, так звана зелена вода, широко використовується в Японії і інших країнах для годування зоопланктонних організмів, службовців в свою чергу кормом для личинок риб і креветок. Одноклітинні водорості застосовуються для годування устриць, мідій, морських гребінців і інших молюсків. Виявилося, що планктонні водорості можна культивувати в стічних водах, що значно здешевлює вирощування морських тварин.
Хлорелу зазвичай вирощують в басейнах глибиною 10-15 см до досягнення концентрації водоростей, що дорівнює 1-2 г біомаси в 1 л води. На деяких установках отримують з 1 м 2 площі 20-30 г сухої речовини водоростей, що містить до 50% білкових речовин. У хлорела білкових речовин удвічі більше, ніж в бобових, і в чотири рази більше, ніж у пшениці.
Створена в 1971 р установка для вирощування хлорели могла виробляти більше 6 т зеленої маси на добу. Дослідження узбецьких вчених показали, що з одного гектара водорослевого господарства можна отримувати стільки білка, скільки дає експлуатація 20-25 га землі, засіяної пшеницею, або 10 га картопляного поля.
У ФРН виведена культура протококкових водоростей з тривалістю росту 2 дня. У них міститься до 50% білка. Вартість одноденного раціону людини на основі цих водоростей не перевищує 0,035 марки.
Встановлено, що 100 г висушеної хлорели при щоденному використанні в їжу постачають людині необхідну кількість вітамінів.
Білкові продукти, вироблені з одноклітинних водоростей, можуть використовуватися як для харчування людей, так і в якості надбавки до кормів сільськогосподарських тварин. Введення в раціон тварин суспензії з хлорели дозволяє підвищувати щодобові прирости на 15-20%. Отримуючи білок з одноклітинних водоростей, можна використовувати його в якості замінника рибної і соєвого борошна в тваринництві. Для цих цілей в Японії будується завод з виробництва білкового концентрату продуктивністю до 200 тис. Т на рік.
Оболонки клітин хлорели (без відповідно обробки) стійкі до дії шлункового соку, що заважає переварюванню водоростей в шлунках сільськогосподарських тварин і людини. Суху клітинну масу водоростей розмелюють на кульових млинах, обробляють перекисом водню, сирі водорості, продавлюються через перфоровану диск і т. Д. Дуже ефективний метод руйнування клітинних оболонок запропонований чехословацькими вченими. Сира м'яса хлорели завантажується в особливі установки і під тиском 0,5 МПа (5 кгс / см 2) піддається термообробці. В результаті виходить зелений порошок, що містить легко засвоювані людиною і тваринами поживні речовини.
Застосування одноклітинних водоростей в сільському господарстві не обмежується тваринництвом. Внесення їх у грунт дозволяє підвищувати урожай деяких зернових культур в середньому на 15%.
Для вирощування одноклітинних водоростей в широкому масштабі необхідно вирішити ще цілий ряд проблем. Так, незважаючи на високу концентрацію водоростей у водоймищах для культивування, процес їх збору вимагає великих витрат праці. Спочатку водорості підлягають попередньому концентрування потім остаточного концентрування і сушіння.
На першому етапі водорості згущують за допомогою флотації або центрифугування на центрифугах постійної дії. Остаточне концентрування одноклітинних водоростей здійснюють на центрифугах періодичної дії, фільтруванням через фільтри з синтетичних матеріалів, виправними води на сонці і т. Д. В результаті виходить маса, що містить 8-10% сухої речовини. Після остаточного концентрування клітинну масу висушують до вмісту в ній вологи 10-12% наступними методами: сублімації сушінням, азеотропной сушінням, сушінням з розпиленням клітинної маси і сушінням в сушарках конвеєрного типу.
Хлорела при ідеальних умовах за одну добу може збільшуватися в об'ємі в 10 тис. Разів, і з одиниці площі пристроїв для її вирощування можна знижувати щорічно до 240 врожаїв. Численні удачниe експерименти з культивування одноклітинних водоростей вказують на один з дуже перспективних шляхів отримання харчових і кормових речовин.
Морські рослини є прекрасним об'єктом культивування, завдяки здатності засвоювати вуглекислоту, мінеральні солі, воду і синтезувати різні органічні сполуки. Росту водоростей сприяють солі азоту, фосфору, калію і сполуки, що містять мікроелементи. Дуже цінним властивістю водоростей є їх здатність засвоювати поживні речовини з води всією своєю поверхнею.
Широке поширення водоростей у всіх морях створює передумови для їх штучного вирощування. Культивуючи морські рослини в найбільш сприятливих регульованих умовах, людство може отримувати щорічно на морських плантаціях мільйони тонн ланцюгової продукції.
В даний час на підводних луках різних держав світу щорічно вирощується близько 800 тис. Т водоростей.