Domestication of the green seaweed Ulva ohnoi aka `sea lettuce´ for Biofloc effluent bioremediation

The green macro algae Ulva spp. (Chlorophyta) is being increasingly used in Integrated Multitrophic Aquaculture (IMTA) due to its rapid growth rate and efficiency in the sequestration of excess nutrients. This study tested and evaluated the growth performance of Ulva ohnoi in various concentrations of marine shrimp biofloc effluent (Litopenaeus vannamei). In the first growth experiment, 29mm Ulva discs were cultivated in 1L flasks containing biofloc effluent at 25% [BFT25], 50% [BFT50], 75% [BFT75] and 100% [BFT100] and compared to a seawater control containing 8mL von Stosch standard solution per litre [VS8]. The mean specific growth rates (SGR) after 3 weeks cultivation were [VS8]: 13.14% per day-1 , [BFT25]: 13.63% per day-1, [BFT50]: 14.08% per day-1, [BFT75]: 13.85% per day-1 and [BFT100]: 12.96% per day. From week 3 to week 4, the treatments [BFT25] and [BFT50] showed no growth whilst plants in [BFT75] and [BFT100] treatments continued to grow at a reduced rate of 2.45% per day-1 and 3.35% per day-1 respectively, which was not significantly different from the [VS8] control at 1.71 % per day-1 (p>0.05). The results indicate that the higher nutrient budgets of [BFT75] and [BFT100] continued to support algal growth at higher stocking densities by attenuating the effects of self-shading and stress, demonstrating similar performance to a formulated high-nutrient solution (von Stosch). In the second growth experiment, 19mm discs were cultivated in 1L flasks containing 25% [BF25], 50% [BF50], 75% [BF75] and 100% [BF100] biofloc effluent and compared to a seawater only control [FSW] and a second seawater control containing 10mL von Stosch standard solution per litre [VS10]. During week 1, the [BF75] demonstrated the highest mean specific growth rate (SGRmax) of 25.49 ± 3.23 % per day-1 which was significantly higher that the [FSW] control (p<0.05) and the highest observed growth rate of the study. At the end of the 4 week experiment no significant difference in growth rates was observed between plants in the biofloc treatment groups (p>0.05). During experiment 2, [BF50] reduced levels of TAN by 71.3% in week 1 and by 24.83% in week 2. Nitrite was reduced by 42.73% in week 1 and 28.38% in week 2. Nitrate was reduced by 13.98% in week 1 and 33.3% in week 2. Phosphate was reduced by 13.98% in week 1 and 52.63% in week 2. The results indicate the species’ preference for TAN over nitrate however the study found that sporulation events can release TAN into the medium which has implications for biofilter efficiency and bioremediation. In the sporulation experiment, 5mm Ulva ohnoi discs were excised from a plant acclimatized in FSW enriched with 10mL/L von Stosch (VS10). The discs were placed in petri dishes containing 15 mL of FSW and then subjected to 4⁰C cold shock for [10 mins], [20 min], [1 hour] and [2 hours]. A control treatment was given no cold shock and placed in FSW [FSW control] and a second control was given no cold shock and placed in fresh VS10 medium [VS10 control]. Combined 4°C cold shock [2 hours] and low nutrient shock proved highly effective at inducing a mean rate of sporulation of 90% after 5 days. However, this was not significantly different from low nutrient shock alone (i.e. transfer from VS10 to standard FSW [FSW control]) which caused a mean reproductive output of 76.66% (p>0.05). The results suggest that cold shock treatment is not financially viable however further experiments with plants taken from cultivation in [BF50] or [BF75] are recommended.A macroalga verde Ulva spp. (Chlorophyta) está sendo cada vez mais usada em Aquicultura Multitrófica Integrada (IMTA) devido à sua rápida taxa de crescimento e eficácia no sequestro de nutrientes em excesso. Este estudo testou e avaliou o desempenho de crescimento de Ulva ohnoi em várias concentrações de efluente de bioflocos de camarão marinho (Litopenaeus vannamei). No primeiro experimento de crescimento, discos de Ulva de 29 mm foram cultivados em frascos de 1 L contendo efluente de biofloco a 25% [BFT25], 50% [BFT50], 75% [BFT75] e 100% [BFT100] e comparados a um controle de água do mar enriquecida com solução von Stosch na concentração de 8 mL de solução padrão por litro [VS8]. As taxas médias de crescimento específico (SGR) após 3 semanas de cultivo foram [VS8]: 13,14% por dia-1, [BFT25]: 13,63% por dia-1, [BFT50]: 14,08% por dia-1, [BFT75]: 13,85% por dia-1 e [BFT100] : 12,96% dia-1. Da semana 3 à semana 4, as algas dos tratamentos [BFT25] e [BFT50] não apresentaram crescimento, enquanto as plantas nos tratamentos [BFT75] e [BFT100] continuaram a crescer a uma taxa reduzida de 2,45% por dia-1 e 3,35% por dia- 1 respectivamente, que não foi significativamente diferente do controle [VS8] a 1,71% por dia-1 (p> 0,05). Os resultados indicam que em condições mais elevadas de nutrientes ([BFT75] e [BFT100]) o crescimento de algas em densidades de estocagem mais altas foi possível, atenuando os efeitos de autossombreamento e estresse, e demonstrando desempenho semelhante a uma solução de nutrientes formulada (von Stosch). No segundo experimento de crescimento, discos de 19 mm foram cultivados em frascos de 1 L contendo 25% [BF25], 50% [BF50], 75% [BF75] e 100% [BF100] de efluente de biofloco. Como controle, foram utilizadas plantas cultivadas apenas de água do mar [FSW] e em água do mar enriquecida com solução von Stosch, na concentração de 10mL de solução padrão por litro [VS10]. Durante a semana 1, o [BF75] demonstrou taxa de crescimento média de 25,49 ± 3,23 % por dia-1 que foi significativamente maior que o controle [FSW] (p <0,05) e a maior taxa de crescimento observada no estudo. No final de 4 semanas, nenhuma diferença significativa nas taxas de crescimento foi observada entre as plantas nos grupos de tratamento com biofloco (p> 0,05). Durante o experimento 2, o [BF50] reduziu os níveis de TAN em 71,3% na semana 1 e em 24,83% na semana 2. O nitrito foi reduzido em 42,73% na semana 1 e 28,38% na semana 2. O nitrato foi reduzido em 13,98% na semana 1 e 33,3% na semana 2. O fosfato foi reduzido em 13,98% na semana 1 e 52,63% na semana 2. Os resultados indicam uma preferência por TAN em vez de nitrato, no entanto, o estudo descobriu que os eventos de esporulação podem liberar TAN no meio, o que tem implicações para a eficiência do biofiltro e biorremediação . No experimento de esporulação, discos de Ulva ohnoi de 5 mm foram excisados de uma planta aclimatada em água do mar com 10mL/L von Stosch (VS10). Os discos foram colocados em placas de petri contendo 15 mL de FSW e então submetidos a choque frio de 4 ⁰C por 10 e 20 minutos, 1 e 2 horas. Como controle, foi utilizado algas que não receberam choque frio e foram colocadas em FSW e algas que não receberam choque frio e foram colocadas em meio VS10. O choque frio combinado de 4 ° C (2 horas) e choque de baixo nutriente provou ser eficaz na indução de uma taxa média de esporulação de 90% após 5 dias. Porém, não foi significativamente diferente do choque apenas em baixa concentração de nutrientes (ou seja, transferência de VS10 para FSW), que causou uma produção reprodutiva média de 76,66% (p> 0,05). Os resultados sugerem que o tratamento por choque frio não é financeiramente viável, no entanto, outros experimentos com plantas retiradas do cultivo em [BF50] ou [BF75] são recomendados