Giám sát tôm ăn bằng âm thanh

Bài viết liên quan

Thông qua hồ sơ Đề án thành lập thành phố Bắc Ninh trực thuộc Trung ương

Chạm ngưỡng 400 - 500 triệu đồng/m2, bất động sản Bắc Ninh đã 'ngang cơ' nhà phố Hà Nội

Hướng tiếp cận mới

Khi nghề nuôi tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) ngày càng phát triển theo hướng thâm canh, việc theo dõi hành vi của vật nuôi trong ao trở thành một thách thức lớn. Đặc điểm nước ao thường có độ đục cao do sự hiện diện của tảo và hệ vi sinh vật khiến việc quan sát trực tiếp hoạt động bắt mồi của tôm gần như không khả thi. Hiện nay, phần lớn người nuôi vẫn đánh giá lượng thức ăn tiêu thụ thông qua sàng ăn. Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều công lao động và chỉ phản ánh tình trạng bắt mồi sau một khoảng thời gian nhất định.

Ôxy hòa tan là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bắt mồi của tôm. Ảnh: ST

Việc thiếu dữ liệu theo thời gian thực về nhu cầu ăn của tôm có thể dẫn đến nhiều hệ lụy về kinh tế và môi trường. Thức ăn hiện chiếm khoảng 50 – 60% tổng chi phí sản xuất, là khoản chi lớn nhất trong nuôi tôm thương phẩm. Cho ăn dư thừa không chỉ làm tăng chi phí mà còn gây ô nhiễm đáy ao do thức ăn thừa phân hủy. Ngược lại, cho ăn thiếu sẽ làm giảm tốc độ tăng trưởng và kéo dài thời gian nuôi.

Để giải quyết bài toán này, các nhà khoa học đã ứng dụng sinh học âm thanh, cụ thể là công nghệ giám sát âm thanh thụ động (Passive Acoustic Monitoring – PAM), nhằm theo dõi hoạt động ăn của tôm. Trong quá trình bắt mồi, các bộ phận miệng và hàm của tôm tạo ra những âm thanh đặc trưng ở dải tần số cao khi nghiền thức ăn. Hệ thống cho ăn tự động tích hợp cảm biến âm thanh dưới nước và thuật toán phân tích tín hiệu có thể nhận diện các âm thanh này theo thời gian thực. Nhờ đó, lượng thức ăn được cung cấp sát với nhu cầu thực tế của đàn tôm thay vì dựa vào các ước tính chủ quan.

Hiệu quả thực tiễn vượt trội

Các nghiên cứu tại Trung tâm Nuôi trồng Thủy sản Claude Peteet (CPMC), thuộc Đại học Auburn (Mỹ), cho thấy tôm được quản lý thức ăn bằng hệ thống âm thanh đạt tốc độ tăng trưởng cao hơn và rút ngắn thời gian nuôi so với phương pháp cho ăn thủ công truyền thống.

Do hệ thống liên tục điều chỉnh lượng thức ăn dựa trên mức độ bắt mồi thực tế, người nuôi có thể tăng lượng thức ăn cung cấp mà vẫn hạn chế được tình trạng dư thừa. Điều này giúp cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn, giảm thất thoát kinh tế và hạn chế tích tụ chất hữu cơ dưới đáy ao.

Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng cao hơn cũng đồng nghĩa với việc tải lượng sinh học trong ao tăng lên. Vì vậy, hệ thống sục khí và quản lý ôxy hòa tan cần được đầu tư phù hợp để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất ngày càng lớn của đàn tôm.

Từ ứng dụng thực tế đến công cụ nghiên cứu

Bên cạnh vai trò trong sản xuất thương phẩm, công nghệ PAM còn mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới về hành vi của tôm. Những nghiên cứu ban đầu được triển khai trên tôm sú (Penaeus monodon) trước khi mở rộng sang tôm thẻ chân trắng.

Các nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Nông thôn Liên bang Pernambuco (Brazil) và Trung tâm Nghiên cứu Thủy sản E.W. Shell của Đại học Auburn là những đơn vị tiên phong trong lĩnh vực này.
Kết quả cho thấy tín hiệu âm thanh phát ra khi tôm ăn không chỉ phản ánh cường độ bắt mồi mà còn chịu ảnh hưởng bởi đặc tính vật lý của thức ăn. Chẳng hạn, viên thức ăn có kích thước dài hơn thường đòi hỏi tôm phải xử lý nhiều, tạo ra số lượng âm thanh lớn. Trong khi đó, thức ăn có độ cứng cao thường tạo ra tín hiệu âm thanh với năng lượng mạnh hơn.

Những đặc điểm này mở ra khả năng ứng dụng PAM trong đánh giá chất lượng và mức độ hấp dẫn của các công thức thức ăn mới. Thay vì phải chờ kết quả tăng trưởng sau nhiều tuần hoặc nhiều tháng, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng phản ứng âm thanh như một chỉ báo nhanh về khả năng bắt mồi của tôm. Các loại thức ăn bổ sung chất dẫn dụ từ nguồn nguyên liệu biển như dầu nhuyễn thể hoặc dịch thủy phân cá thường tạo ra phản ứng bắt mồi mạnh hơn, thể hiện qua cường độ và thời gian phát tín hiệu âm thanh kéo dài.

Dữ liệu âm thanh tiết lộ hành vi của tôm

Ngoài đánh giá thức ăn, dữ liệu âm thanh còn cung cấp nhiều thông tin về đặc điểm sinh học của đàn tôm.

Các nghiên cứu cho thấy tôm có kích cỡ lớn thường tập trung bắt mồi mạnh trong những phút đầu sau khi cho ăn, tạo ra mật độ tín hiệu âm thanh cao. Ngược lại, tôm nhỏ có xu hướng ăn chậm và ổn định hơn trong suốt chu kỳ cho ăn.

Hệ thống giúp nhận diện sớm các biến động về sức khỏe tôm. Ảnh: Globalseafood

Đáng chú ý, cường độ tín hiệu âm thanh có mối tương quan với mật độ nuôi. Điều này mở ra khả năng sử dụng PAM để ước tính mật độ tôm trong ao hoặc phát hiện sớm các sự cố bất thường như hiện tượng chết hàng loạt, góp phần nâng cao hiệu quả giám sát và an toàn sinh học.

Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến nhịp độ bắt mồi

Các nghiên cứu gần đây cho thấy nhiệt độ nước có tác động rõ rệt đến hành vi ăn của tôm.

Trong điều kiện nhiệt độ cao hơn, tôm thường xuất hiện giai đoạn bắt mồi mạnh ngay sau khi được cho ăn, sau đó giảm nhanh khi đạt trạng thái no. Ngược lại, ở nhiệt độ thấp, hoạt động bắt mồi diễn ra chậm hơn, cường độ thấp hơn và duy trì tương đối ổn định trong suốt thời gian cho ăn.

Những thay đổi này được phản ánh rõ ràng qua tín hiệu âm thanh thu nhận từ hệ thống PAM, cho phép người nuôi điều chỉnh chế độ cho ăn phù hợp với điều kiện môi trường.

Ôxy hòa tan quyết định mức độ thèm ăn

Tương tự nhiệt độ, ôxy hòa tan (DO) là một trong những yếu tố môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bắt mồi của tôm.

Thông qua PAM, các nhà nghiên cứu ghi nhận rằng khi nồng độ DO giảm xuống mức thấp, cường độ tín hiệu âm thanh và lượng thức ăn tiêu thụ của tôm đều suy giảm đáng kể. Điều này cho thấy tình trạng thiếu ôxy đã làm giảm nhu cầu ăn và hoạt động trao đổi chất của vật nuôi.

Nhờ khả năng giám sát liên tục theo thời gian thực, hệ thống âm thanh có thể phát hiện sớm những thay đổi bất thường này. Khi xảy ra sự cố sục khí hoặc DO giảm xuống ngưỡng nguy hiểm, hệ thống có thể hỗ trợ người nuôi điều chỉnh hoặc tạm ngừng cho ăn, tránh lãng phí thức ăn và hạn chế nguy cơ suy giảm chất lượng môi trường ao nuôi.

Kết luận

Sự xuất hiện của công nghệ giám sát âm thanh thụ động đang tạo ra bước chuyển từ phương thức quản lý thức ăn dựa trên kinh nghiệm sang quản lý dựa trên dữ liệu trong nuôi tôm. Bằng cách chuyển đổi tín hiệu âm thanh phát sinh trong quá trình bắt mồi thành thông tin phục vụ quản lý, PAM giúp người nuôi theo dõi nhu cầu ăn của tôm trong điều kiện mà các phương pháp quan sát truyền thống gặp nhiều hạn chế.

Không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn, cải thiện tăng trưởng và giảm tác động môi trường, công nghệ này còn hoạt động như một “cảm biến sinh học” giúp nhận diện sớm các biến động về sức khỏe và điều kiện nuôi. Đây được xem là một trong những giải pháp quan trọng hướng tới mô hình nuôi tôm thông minh, chính xác và bền vững trong tương lai.

Hoàng My (Theo Globalseafood)
Tạp chí Thủy sản Việt Nam