Fitoplancton marino: coltivare Nannochloropsis

Fitoplancton marino: coltivare Nannochloropsis

Questa guida tratta un modo pratico e casalingo per autoprodursi il fitoplancton, privilegiando metodi semplici che assicurino una resa soddisfacente adatta per il contesto: nutrire il proprio zooplancton oppure dosare in acquario marino. 

Caratteristiche Nannochloropsis

Nannochloropsis è un genere di microalghe di acqua salata. Ne esistono 6 specie di cui la Nannochloropsis oculatasembra essere la più diffusa in acquariofilia, almeno come denominazione commerciale.

Le cellule di Nannochloropsis misurano circa 2 micron di diametro, appaiono tondeggianti e di colore verde. La loro densità può raggiungere livelli piuttosto elevati ed anche per questo ben si prestano ad essere coltivate per produrre cibo in quantità concrete.

Ambiente di coltura: fotobioreattore

Il fitoplancton si coltiva in impianti chiamati fotobioreattori, cioè dei contenitori attrezzati in modo da ricreare un ambiente ideale per la crescita delle cellule algali.

Il fotobioreattore può essere commerciale oppure costruito in casa. I prodotti commerciali sono eccezionalmente comodi, idonei, pratici ed esteticamente accettabili. I fotobioreattori fai da te sono altrettanto validi per quanto riguarda la funzionalità, ma peccano naturalmente dei (costosi) aspetti secondari appena citati.

Fotobioreattore: damigiana con movimento e fonte di luce esterna

Costruire un fotobioreattore non è difficile. Vi sono comunque vari sistemi. Tipicamente si utilizza un contenitore in vetro o plastica di volume tra 1 e 25 litri e perfettamente trasparente per far entrare la luce. All’interno, vicino al fondo, si porta un tubicino per aeratore che erogherà il flusso d’aria necessario, mentre all’esterno si posizionano le fonti luminose. Al posto del tappo si utilizza cotone pressato come chiusura anti-contaminazione. Può risultare più che valido pure l’uso di sacchetti trasparenti in pvc, come le buste per trasportare i pesci, posizionati all’interno di una scatola trasparente e chiusi meglio possibile dove presentano l’apertura, in maniera tale da far entrare solo il tubo per l’areazione e una minima fessura per l’uscita dell’aria. Seguirà una guida specifica sul fai da te per un fotobioreattore per fitoplancton.

Il Nannochloropsis è un’alga abbastanza semplice da coltivare, ma valgono gli stessi principi generali per le altre specie: nutrienti, illuminazione, movimento, purezza.

Condizioni ambientali per la coltivazione di Nannochloropsis

Tipo di acqua

Il mezzo di coltura per Nannochloropsis è l’acqua salata. La salinità può variare. I ceppi utilizzati in acquariofilia sono normalmente mantenuti a 25-35 x mille di salinità. Per preparare l’acqua si può utilizzare acqua d’osmosi + sali per acquari marino oppure in certi comuni acqua di rubinetto filtrata e poi salata. Naturalmente dev’essere acqua praticamente sterile e il più pulita possibile.

Cotone per evitare l’ingresso di polvere o schizzi

Purezza e contaminazione

L’acqua di coltura deve essere il più pura possibile. La presenza di ciliati o zooplancton compromette la produzione di fitoplancton poichè lo consumano e rendono quasi impossibile raggiungere concentrazione di cellule algali elevate.

Se, addirittura, vi fosse un rotifero nella coltura di Nannochloropsis, questa sparirebbe nel giro di pochi giorni: i rotiferi sono voracissimi di fitoplancton e si riproducono in maniera esponenziale. In caso avvenisse una contaminazione da rotiferi o copepodi non serve gettare tutto: filtrando i piccoli animali con un setaccio si possono ugualmente fornire in acquario.

La presenza di alghe diverse dal Nannochloropsis può essere un problema in quanto alcune specie sono in grado di moltiplicarsi più velocemente andando così a sostituire la nostra alga. In più, certe specie algali possono produrre tossine pericolose per l’acquario ed eventuali consumatori.

Regolari controlli al microscopio permettono di evidenziare la presenza di organismi nocivi ed agire di conseguenza.

Illuminazione

L’illuminazione si fornisce tramite uso di lampade CFL, barre o strip led, neon etc. Le caratteristiche della luce sono meno importanti: Nannochloropsis cresce abbastanza bene con luce da 3000 a 10.000 kelvin, ovvero le comuni tipologie in commercio. Riguardo all’illuminamento vi sono dei dati in merito, ma sono di difficile applicazione in contesto domestico.

Spesso nelle colture in damigiane o grossi recipienti verso gli ultimi giorni di maturazione la luce che filtra oltre i primi centimetri dal lato di esposizione è molto scarsa: questo perchè la densità di cellule è elevata e blocca la propagazione luminosa. Naturalmente se il contenitore ha una larghezza ridotta, ad esempio una scatola 40x5x10 h cm offrirà una esposizione ottima se irradiata frontalmente, al contrario di una damigiana di diametro 30 cm che presenterà inevitabilmente delle zone non ottimamente illuminate. Queste considerazioni influenzano la scelta della fonte luminosa e soprattutto della sua potenza. Pur essendo più corretto ragionare in lumen, considerando un’emissione di 70-80 lumen x watt, in seguito si userà il watt come unità di misura per la scelta delle lampadine o dei led. Come approfondito nel prossimo paragrafo, il movimento dell’acqua riduce il problema delle zone mal illuminate.

Una contenitore che offre un’ottima superficie di esposizione necessita relativamente di poca potenza della fonte luminosa. Ad esempio in letteratura acquariofila vi sono casi di successo con 10-15 watt per 10 litri di coltura di fitoplancton Nannochloropsis.

Esperienza 01-08/2018

Personalmente utilizzo fotobioreattori costruiti in damigiane, sono quindi portato ad aumentare leggermente la potenza delle lampade rispetto all’esempio di prima. Per la mia piccola autoproduzione di microalghe ho allestito un ripiano di uno scaffale alternando una damigiana di 5 litri con una lampadina led spiralata di 20 watt. Così facendo ottengo una disposizione lineare dove ogni lampadina illumina in modo utile solo lateralmente. Per ottimizzare è possibile disporre attorno ad ogni fonte luminosa, così da circondarla, 3 damigiane e/oppure isolare le varie colture coprendole con un telo riflettente perfetto per abbattere del 90% le dispersioni ed omogeneizzare l’illuminamento. Con questo schema vi è la coltura tra due fonti meglio illuminata rispetto a quelle irradiate da una soltanto, ma facendo un bilancio questo metodo risulta semplicissimo da seguire e i risultati sono più che apprezzabili.

Altri sistemi

Rubinetti per regolare flusso aria

Altri metodi di illuminamento consistono nell’applicazione di strip led attorno ad ogni singola bottiglia o damigiana. Questo sistema va benissimo di solito, tuttavia pare che surriscaldi facilmente la coltura, specialmente quando in estate già l’ambiente è piuttosto caldo.

Emulando i prodotti commerciali si può inserire la fonte luminosa all’interno della coltura stessa. E’ di difficile attuazione con il fai da te e lo sconsiglio.

Infine, una buona scelta soprattutto in caso di molte colture in serie con buona esposizione è l’installazione di un pannello luminoso costituito dalle più diverse tipologie di neon, led, CFL etc il quale illumini lateralmente tutti i bioreattori. Ciò va studiato al meglio in modo da evitare sprechi di energia elettrica.

Movimento

Il movimento dell’acqua è fondamentale per: evitare sedimentazione delle alghe, garantire omogeneità nella distribuzione dei nutrienti, evitare stratificazione di acque a diverse temperature, esporre a giro tutte le cellule alla luce.

Si ottiene con areazione artificiale prodotta da aeratori per uso acquariofilo. Sono importanti i rubinetti regolatori, in modo da ottenere il flusso d’aria più adatto. In piccole colture ci si può orientare valutando una portata di 2-5 bolle al secondo. In reattori capienti ci si può basare empiricamente sul continuo mutamento del livello dell’acqua sulla parete del contenitore, il quale dev’essere abbastanza accentuato.

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Temperatura

La temperatura è uno dei fattori critici specialmente in estate. I valori ideali per le colture domestiche sono tra circa 20 e 25°C per la coltivazione e 4-6°C per la conservazione. Il fitoplancton Nannochloropis si riproduce anche a temperature intermedie tra questi due range, ma in modo molto lento.

In estate, quando le temperature superano i 28-30°C, il fitoplancton rischia di collassare. Soprattutto quando, oltre al calore ambientale, si somma quello delle lampade per illuminazione. Per ridurre di un poco la temperatura è possibile direzionare il getto di una ventola verso la/e coltura/e.

Nutrimento fertilizzante per fitoplancton

Risultati immagini per fertilizzante fitoplancton
Fertilizzante dm farm che utilizzo

Il fitoplancton si caratterizza per il consumo di nutrienti in molecole semplici: anidride carbonica disciolta, azoto ammoniacale o nitrico etc. In altre parole, si nutre di quello che in acquario viene considerato un inquinante. Si potrebbe essere tentati a utilizzare l’acqua “inquinata” dell’acquario oppure concimi generici per piante. Ciò non è assolutamente indicato per vari motivi, ma quello fondamentale è che utilizzando prodotti non studiati per microalghe si rischia di introdurre in coltura nutrienti sì adatti, ma in proporzioni errate. La conseguenza dei rapporti errati tra nutrienti consiste nel precoce consumo di un elemento rispetto agli altri e quindi, per la legge del minimo di Liebig, si assiste ad un blocco totale della crescita delle alghe, nonostante tutti gli altri nutrienti, escluso uno, siano abbondanti.

Il fertilizzante specifico per fitoplancton è quindi studiato in modo da corrispondere il più precisamente possibile alla composizione chimica delle cellule algali, all’uopo di ottenere un’ottima conversione tra nutrienti disciolti e massa biologica. Il risultato dovrebbe essere il seguente: al termine della maturazione della coltura, l’acqua in cui vive il fitoplancton rimane quasi priva di nutrienti poichè tutti trasformari in massa vivente.

In commercio vi sono diversi prodotti fertilizzanti, si dosano secondo istruzioni. In genere serve da 1 ml per 2 litri a 10 ml per 1 litro, variabilmente con le concentrazioni.

Inoculo starter e maturazione fitoplancton

L’inoculo o starter di fitoplancton consiste in una porzione di coltura pronta. Naturalmente è possibile utilizzare una dose poco concentrata, ma in genere vengono commercializzate o scambiate  frazioni di colture completamente mature.

L’inoculo si può conservare in frigo a 4-6°C circa per alcune settimane, lo stesso vale per eventuale scorta di fitoplancton maturo.

Metodo a raddoppio

Molto spesso si legge di aggiungere all’inoculo una quantità di acqua fertilizzata pari a quella dello starter stesso. In sostanza si raddoppia la coltura.

Partendo con mezzo litro si otterrà 1 litro di coltura, dunque si raddoppia a 2 litri e poi a 4-5 litri e di seguito.

Metodo di coltura continua stabile

Questo metodo consiste nell’utilizzare una fotobioreattore capiente come coltura fissa: se ne estrae una porzione periodicamente, rabboccando con acqua fertilizzata nuova. In questo modo in pochissimo tempo si ripristina la concentrazione massima di alghe, tuttavia a mio parere è un sistema poco indicato per le produzioni casalinghe. Il rischio di contaminazione è elevato poichè prevede la frequente apertura del fotobioreattore per i prelievi e i rabbocchi.

Altro metodo

Personalmente  riscontro buoni risultati semplicemente aggiungendo nel fotobioreattore da 5 litri circa 1 bicchiere di coltura pronta. La differenza rispetto al metodo di raddoppio consiste principalmente nel maggior tempo di maturazione, in quanto le cellule riproduttive iniziali sono proporzionalmente molto meno numerose.

Acclimatazione, sviluppo e maturazione fitoplancton

Le cellule di Nannochloropsis appena inserite in una nuova coltura potrebbero attendere alcune ore prima di iniziare la moltiplicazione. Ciò è dovuto alla necessità di acclimatarsi alle condizioni nuove in cui si trovano, specialmente in riferimento a parametri fisici (temperatura) e chimici dell’acqua.

Superata questa fase comincia lo sfruttamento delle risorse nutritive e la riproduzione. Gli effetti macroscopici sono presto evidenti: nel giro di pochi giorni la coltura si colora di verde sempre più intenso fino a far diventare opaco il fotobioreattore.

La completa maturazione avviene in 5-15 giorni mediamente, in funzione di temperatura e numero di cellule iniziali. Quando il colore della coltura è carico e non accenna ad aumentare, probabilmente è il massimo della densità raggiungibile per quelle condizioni ambientali. Questo stato si può mantenere per alcuni giorni, circa una settimana o poco più, successivamente la coltura tende al collasso.

Il collasso consiste macroscopicamente al viraggio verso il giallo del colore della coltura. Le cellule muoiono, tendono a depositare o formare aggregati.

Ben prima del collasso si deve procede secondo i metodi prima proposti e se la produzione è in surplus si imbottiglia e posizionare la scorta al fresco in frigorifero a 4-6°C circa.

Fitoplancton maturo pronto per essere posto in frigo a 4°C

Problematiche legate alla coltivazione di fitoplancton

  • Contaminazione da altri organismi: rifare la coltura di Nannochloropsis con nuovo starter inoculo
  • Scarso sviluppo Nannochloropsis: possibile contaminazione o temperatura inadatta o esaurimento nutrienti o errato movimento/illuminazione
  • Totale sedimentazione del Nannochloropsis imbottigliato: può essere normale, ma preferibile controllo microscopico di vitalità cellulare.
  • Lieve sedimentazione del Nannochloropsis imbottigliato: normale, quasi inevitabile.
  • Strato bianco molto sottile e irregolare sulle superfici del fotobioreattore: possibile presenza di colonie batteriche, in genere non nocive.
  • Chiazze brune sulle superfici del fotobioreattore: probabile contaminazione da alghe diverse da Nannochloropsis, in genere innocue e non infestanti, ma preferibile controllo.
  • Fitoplancton maturo di colore sbiadito: vi è rischio di contaminazione da zooplancton o errori di fertilizzazione. NB le cellule possono contenere pigmenti in misura variabile a seconda della potenza dell’illuminazione. Se sono poco illuminate appaiono singolarmente più cariche di colore e quindi la coltura sembra più scura di quanto sarebbe con illuminazione maggiore. Solo l’esame microscopico accerta la densità reale di alghe e la livello macroscopico si può soltanto ipotizzare.

Per ridurre i rischi di contaminazione le colture vanno poste in ambiente riparato da schizzi e chiuse le fessure del reattore con cotone. Anche nei tubi di aeraizone è possibile inserire del cotone per purificare meccanicamente l’aria in ingresso.

Materiale e attrezzatura andrebbero periodicamente sterilizzante in acqua bollente.

Dove acquistare fitoplancton

Per acquistare uno starter di Nannochloropsis o altro fitoplancton consiglio di rivolgersi ad aziende specializzate le quali eseguono controlli sui propri prodotti e sono munite di certificazioni.  Solo così è possibile essere certi di acquistare un vero inoculo di Nannochloropsis, esente da contaminazioni e possibili patogeni.

Nella mia personale esperienza ho acquisto fitoplancton del genere Nannochloropsis, ma anche di altre specie, da molti acquariofili e negozi che lo autoproducono senza controlli. Solo di rado e indipendentemente dal tipo di venditore, ho ricevuto un vero starter puro di fitoplancton: molto più spesso esaminando con il mio microscopio ho rinvenuto alghe e ciliati contaminanti oppure starter di specie completamente diverse, nonostante fossero spacciate per Nannochloropsis (o Chlorella, o altro a seconda dei casi).

Conclusioni sulla coltura di fitoplancton Nannochloropsis

Prodursi in casa il fitoplancton del genere Nannochloropsis non è nel complesso eccessivamente difficile e con qualche accortezza è possibile ottenere quelle quantità sufficienti per nutrire il proprio acquario marino o addirittura mantenere lo zooplancton per poi fornirlo a coralli e pesci. Nonostante le varie problematiche, coltivare il Nannochloropsis o altro fitoplancton è un’esperienza acquariofila interessante ed è piacevole la soddisfazione di creare in casa un alimento per il proprio acquario marino.

Qui qualche foto di microrganismi e alghe!

Per altre informazioni mi si può contattare: