VEDA/LV

In many lakes and ponds around the world, excess nutrients—especially nitrogen and phosphorus—are accumulating. These nutrients often originate from agriculture and other human activities and can lead to algal blooms and declining water quality. Scientists typically study nutrient cycling by focusing on the basic chemical elements—carbon, nitrogen, and phosphorus. However, this approach may overlook an important part of the process: how organisms actually use nutrients through their diet.

In our study, we therefore propose a new perspective on nutrient cycling in aquatic ecosystems. Instead of focusing only on individual elements, we look at specific biomolecules that animals obtain from food, such as certain amino acids, lipids, or carbohydrates. We refer to these key “nutrient packages” as “Rings of Power.” These molecules can strongly influence how efficiently organisms convert food into their own biomass and how much nitrogen and phosphorus subsequently release back into the environment (Figure 1).

When organisms receive the right types of biomolecules in their diet, they can retain more nutrients in their bodies and excrete less waste. As a result, nutrient cycling can slow down and become more efficient. By combining insights from animal nutrition and food-web ecology, we can better understand how nutrients move through aquatic ecosystems and potentially influence these processes in a targeted way.

This approach also opens new possibilities for nature-based solutions to nutrient pollution. For example, by managing feeding relationships among organisms such as fish or zooplankton, it may be possible to retain more nutrients in biomass and reduce their availability for excessive algal growth. In nutrient-rich environments, such strategies could help mitigate eutrophication while supporting productive and sustainable aquaculture.

Our work therefore suggests that understanding which molecules organisms consume in their diet may be just as important as knowing how much nitrogen or phosphorus is present in the environment. Shifting the focus from individual chemical elements to biomolecules could provide new tools for protecting and restoring healthy aquatic ecosystems.

More detailed information can be found in the original scientific article:

Roy, K. and Mraz, J., 2026. The Rings of Power: managing nutrient cycles in aquatic food webs above and beyond primary producers. Web Ecology, 26(1), pp.27-33. https://doi.org/10.5194/we-26-27-2026

Financial support

The authors were financially supported during the preparation of this article by the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic within the OP JAK program, project Aquaculture for Future (CZ.02.01.01/00/23_021/0012616). The first author further acknowledges support from the Visiting Scientist Fellowship program of WIAS (Wageningen Institute of Animal Sciences), which enabled his sabbatical stay and access to research resources that contributed to the conceptual development of this article.

Figure 1: Rings of Power philosophy, metaphorically portrayed as a sheepdog (special biomolecules containing C, N, P) among sheep (average biomolecules containing C, N, P), holding the power to orchestrate maximum packaging of elements.

Czech preschool and school children consume significantly less fish than recommended by nutrition experts. Yet childhood is the key period when lifelong eating habits are formed. A lack of fish in the diet leads to low intake of omega-3 fatty acids, which are essential for the proper development of the brain, heart, and overall vitality.

A team of researchers from the Faculty of Fisheries and Protection of Waters at the University of South Bohemia in České Budějovice therefore focused on developing special fish-based products for children. In collaboration with Tilapia s.r.o., the product line Happy Fish Delicates was created, offering items such as sausages, balls, and burgers that are tasty, healthy, and affordable. During development, the researchers tested the products directly in kindergartens, studying which shapes, colors, or seasonings appealed most to children. The resulting products are popular among kids, contain less salt than conventional meat products, are rich in high-quality proteins, and provide significant amounts of beneficial omega-3 fatty acids.

A key part of the project is sustainability – the products also make use of parts of fish that would not normally be sold as fillets. This lowers production costs, increases processing efficiency, and helps save raw materials.

Thanks to the cooperation between science, schools, and the commercial sector, the project already has a concrete impact: Happy Fish Delicates products are now successfully delivered to more than 200 schools and kindergartens across the Czech Republic. This approach not only promotes healthier eating habits in children but also contributes to the sustainable use of food resources.

Further details can be found in the original article: Jia, H., Fuka, Z., Hora, J., Marešová, M., Adámková, V., Roy, K., Mráz, J., 2025. Improving future fish consumption: A case study on developing fish products for preschool children. Aquaculture Reports 10: 102647.https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2025.102647

Written by: Assoc. Prof. Jan Mráz

An open-access review by Koushik Roy, Marc Verdegem, and Jan Mraz highlights the untapped potential of semi-intensive fishponds and multitrophic aquaculture to supply low-impact, nutrient-rich aquatic foods in Europe, significantly reducing dependence on marine imports. The article published inReviews in Aquaculture underscores how these novel practices in pond aquaculture can support a planet-friendly diet and reshape European food systems.

Pond aquaculture and water protection frequently clashed across Europe, and multitrophic freshwater aquaculture faced over-regulation, leaving inland freshwater aquaculture largely overlooked. This scoping review hypothesized that semi-intensive fishponds and multitrophic freshwater aquaculture could become valuable yet underrecognized elements of Europe’s food system. It examined their role, potential ecological innovations, and the risks and benefits of transitioning to low-impact aquatic foods. As an example, with 0.25 million hectares of fishponds in Central and Eastern Europe, inland aquaculture could substitute 1 billion marine fish oil capsules and 0.45 billion liters of milk annually, meeting the nutritional needs of 1.2–3 million adults in terms of essential fatty acids (EPA+DHA) and amino acid (leucine). Freshwater aquaculture is a "sleeping giant" poised to transform Europe’s food systems and planetary health diet goals.

Detailed information can be found in the original article: Roy, K.J. Verdegem, M.C., Mraz, J., 2024. Ecological restoration of inland aquaculture in land-locked europe: the role of semi-intensive fishponds and multitrophic technologies in transforming food systems. Reviews in Aquaculture 17: e12999. https://doi.org/10.1111/raq.12999

Join the discussion:Reviews in Aquaculture na LinkedIn

Written by: Koushik Roy, Ph.D.

V mnoha jezerech a rybnících po celém světě dochází k hromadění nadbytku živin, zejména dusíku a fosforu. Tyto živiny často pocházejí ze zemědělství a dalších lidských aktivit a mohou vést k přemnožení řas a zhoršení kvality vody. Vědci obvykle studují koloběh živin se zaměřením na základní chemické prvky – uhlík, dusík a fosfor. Tento přístup však může přehlížet důležitou část celého procesu: jak organismy živiny skutečně využívají prostřednictvím potravy.

V naší studii proto navrhujeme nový pohled na koloběh živin ve vodních ekosystémech. Místo sledování pouze jednotlivých prvků se zaměřujeme na konkrétní biomolekuly, které živočichové přijímají v potravě, například určité aminokyseliny, lipidy nebo sacharidy. Tyto klíčové „balíčky“ živin označujeme jako „Prsteny moci“ (Rings of Power). Právě tyto molekuly mohou výrazně ovlivnit, jak efektivně organismy přeměňují potravu na vlastní biomasu a kolik dusíku a fosforu následně vracejí zpět do prostředí (Obrázek 1).

Pokud mají organismy ve své potravě správné typy biomolekul, dokážou více živin zadržet ve svém těle a méně jich vylučují jako odpad. Koloběh živin se tak může zpomalit a stát se účinnějším. Propojením poznatků z výživy živočichů a ekologie potravních sítí můžeme lépe porozumět tomu, jak živiny ve vodních ekosystémech proudí, a případně tyto procesy i cíleně ovlivňovat.

Tento přístup zároveň otevírá nové možnosti přírodě blízkých řešení problémů s nadbytkem živin. Například řízením potravních vztahů mezi organismy, jako jsou ryby nebo zooplankton, by bylo možné udržet více živin v biomase a omezit jejich využití pro nadměrný růst řas. V prostředích s vysokým obsahem živin by takový přístup mohl pomoci zmírnit eutrofizaci a zároveň podpořit produktivní a udržitelnou akvakulturu.

Naše práce tak ukazuje, že pro pochopení fungování vodních ekosystémů může být stejně důležité vědět, jaké molekuly organismy přijímají v potravě, jako kolik dusíku nebo fosforu je v prostředí přítomno. Přesun pozornosti od samotných chemických prvků k biomolekulám může přinést nové nástroje pro ochranu a obnovu zdravých vodních ekosystémů.

Další podrobné informace lze nalézt v původním vědeckém článku:

Roy, K. and Mraz, J., 2026. The Rings of Power: managing nutrient cycles in aquatic food webs above and beyond primary producers. Web Ecology, 26(1), pp.27-33. https://doi.org/10.5194/we-26-27-2026

Finanční podpora

Autoři byli při přípravě tohoto článku finančně podpořeni Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky v rámci programu OP JAK, projekt Aquaculture for Future (CZ.02.01.01/00/23_021/0012616). První autor dále děkuje za podporu z programu Visiting Scientist Fellowship institutu WIAS (Wageningen Institute of Animal Sciences), která umožnila jeho sabatikální pobyt a přístup k výzkumným zdrojům, jež přispěly ke koncepční přípravě tohoto článku.

Obrázek 1. Koncept Rings of Power, metaforicky znázorněný jako ovčácký pes (speciální biomolekuly obsahující C, N a P) mezi ovcemi (běžné biomolekuly obsahující C, N a P), který umožňuje nejefektivnější „balení“ prvků.

Vzrušující nový výzkum skupiny pro výživu ryb v rybnících Laboratoře výživy nastiňuje, jak ryby nakládají s fosforem v ekosystémech mělkých jezer, jako jsou rybníky, a jak tím významně ovlivňují růst řas. Při aktivním příjmu potravy (aktivní metabolismus) ryby obvykle vyvažují své hladiny živin uvolňováním přebytečného dusíku a fosforu, což prospívá růstu řas. Ryby však mohou ukládat více fosforu a poskytovat menší množství této živiny řasám pokud je přijímaná potrava bohatá na lysin a methionin v poměru k celkovému příjmu bílkovinné a nebílkovinné energie (tj. podíl sacharidové a lipidové energie v celkovém příjmu energie). Takto mohou ryby zadržovat fosfor nad úroveň jeho obsahu v potravě a snižovat tak jeho obsah ve vodním prostředí. Naopak, nedostatek těchto živin v potravě vede ke zvýšenému uvolňování fosforu rybami, což podporuje růst řas. S ohledem na chemické složení šupim mají šupinaté ryby větší schopnost retence fosforu ve svých tělech, čímž nepřímo regulují růst řas.

Naše studie odhaluje, že ne všechny formy uhlíku, dusíku nebo fosforu v potravních sítích vodních ekosystémů jsou pro předpověď recyklace fosforu rybami stejně důležité. Určité formy dusíku nebo uhlíku mají větší vliv na regulaci homeostázy fosforu. I při konstantním množství uhlíku, dusíku, fosforu nebo jejich poměrů v potravní základně se dusík vázaný na lysin a methionin a nebílkovinný uhlík mohou v přirozené potravní síti značně lišit a určovat, zda je obsádka ryb zdrojem fosforu, nebo jej zadržuje. Řízené vyvážení stravy ryb a chov šupinatých ryb by mohly nabídnout budoucí řešení pro řízení eutrofizace.

Podrobné informace naleznete v původním článku: Roy, K., Vrba, J., Kuebutornye, F.K., Dvorak, P., Kajgrova, L. and Mraz, J., 2024. Fish stocks as phosphorus sources or sinks: Influenced by nutritional and metabolic variations, not solely by dietary content and stoichiometry. Science of the Total Environment 938, 173611.

Tato studie byla financována Grantovou agenturou České republiky (projekt GAČR 22-18597S) a grafický abstrakt byl vytvořen pomocí BioRender (Licence MQ26VEPQTJ).

Autor: Koushik Roy, Ph.D.

Aquaponics, i.e. the combination of fish farming and growing plants in hydroponics, is a hallmark of circular food production model. Most of the nutrients needed for plant growth in aquaponics come from the metabolic activity of the fish, i.e. from the fish feed. The nutrient profile of fish feed meets the requirements of individual fish species and is designed for high nutrient retention efficiency. Hence, the nutrient profile of fish wastewater often does not meet the requirements of plants, and it is necessary to supply nutrients using inorganic fertilizers. Fertilizers have an environmental footprint and weaken aquaponics’ circular, sustainable hallmark. If the aquaponics is to live up to its truly circular image, the dependency on supplemental plant fertilizers (with inorganic ones) needs to be gradually decreased.

Presently the European Commission vows on promoting a future that would embrace a ‘circular bioeconomy framework’. This framework demands a paradigm shift in thinking, changing focus from increasing productivity (presently) to raised resource use efficiency (future). Waste is not a waste, but resource in a circular framework. Future bioeconomy emphasizes the development of bio-based solutions in food systems.

Members of the Laboratory of Nutrition, together with German colleagues from the Leibniz-IGB, recently contributed to the development of this field by compiling three fish diets in which they replaced expensive and unsustainable fish protein with circular alternatives including insect meal, feather meal and blood meal. Apart from their circular nature, these meals have a diametrically different nutrient composition compared to fish meal and can thus be a source of missing nutrients for plants in aquaponics. This has also been shown experimentally, where effluent from fed fish (African catfish and herbivorous piranha) showed a better nutrient profile for plants, while fish growth was not affected. Based on this pilot experiment, the researchers will continue to further develop aquaponic diets for fish.

Detailed information can be found in the original article: Gebauer, R., Brügmann, A., Folorunso, E.A., Goldhammer, T., Gebauer, T., Schöning, V., Bittmann, S., Knopf, K., Mráz, J., Kloas, W., 2023. Species-and diet-specific aquaculture wastewater nutrient profile: Implications for aquaponics and development of sustainable aquaponics diet. Aquaculture 568: 739307. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739307.

Written by: Ing. Radek Gebauer, Ph.D.

Akvaponie, tedy kombinace chovu ryb a pěstování rostlin v hydroponii, je charakteristickým příkladem cirkulárního produkčního modelu. Většina živin potřebných pro růst rostlin v akvaponii pochází z metabolické aktivity ryb, tedy z rybího krmiva. Živinový profil rybího krmiva splňuje požadavky jednotlivých druhů ryb a je koncipován tak, aby docházelo k co nejefektivnějšímu využití živin. Živinový profil odpadní vody od ryb pak často nesplňuje nároky rostlin a je nutné některé živiny dodávat pomocí anorganických hnojiv. To působí nežádoucí ekologickou stopu a narušuje model cirkulárního a udržitelného charakteru akvaponie. Pokud má akvaponie dostát své image cirkulárního produkčního systému, je potřeba postupně snižovat závislost na doplňkových rostlinných hnojivech.

Evropská komise se zavázala k podpoře „cirkulárního rámce biohospodářství“. Tento rámec vyžaduje změnu paradigmatu v myšlení, tedy přechod od současné snahy zvyšování produktivity ke snaze o zvýšení efektivity. V cirkulárním modelu odpad není odpadem, ale zdrojem, který lze využít. Na základě této myšlenky má být postaveno budoucí biohospodářství.

Členové Laboratoře výživy ve spolupráci s německými kolegy z Leibniz-IGB nedávno přispěli k rozvoji této oblasti tím, že sestavili tři rybí diety, ve kterých nahradili drahý a neudržitelný rybí protein cirkulárními alternativami včetně hmyzí moučky, péřové moučky a krevní moučky. Mimo jejich cirkulární charakter mají tyto moučky diametrálně odlišné živinové složení ve srovnání s rybí moučkou, a můžou tak být zdrojem chybějících živin pro rostliny v akvaponii. To bylo také prokázáno experimentálně, kdy odpadní voda od krmených ryb (sumeček africký a piraňa rostlinožravá) vykazovala lepší živinový profil pro rostliny, zatímco růst ryb nebyl ovlivněn. Na základě těchto prvotních výsledků budou vědci pokračovat v dalším vývoji akvaponických diet pro ryby.

Podrobné informace jsou dostupné v původním článku: Gebauer, R., Brügmann, A., Folorunso, E.A., Goldhammer, T., Gebauer, T., Schöning, V., Bittmann, S., Knopf, K., Mráz, J., Kloas, W., 2023. Species-and diet-specific aquaculture wastewater nutrient profile: Implications for aquaponics and development of sustainable aquaponics diet. Aquaculture 568: 739307. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739307.

Napsal: Ing. Radek Gebauer, Ph.D.

Exciting news from our latest research on fishponds and fish!

We have found that natural pond food and ecosystems can help carp digest better. This means that plankton and the pond environment work together to break down tough foods like cellulose, chitin, and phosphorus (phytate) in the fish's stomach.

Interestingly, during times when the water is clear, with low algae but lots of tiny zooplankton, carp digestion improves even more. This discovery could help us manage fishponds more efficiently.

The effect is called “Synergistic digestibility effect”. It was theorized in our previous article (2022) and verified in the current study(2024).

More updates on how this can revolutionize pond feeding, you can find in the publication:

Roy, K., Kajgrova, L., Capkova, L., Zabransky, L., Petraskova, E., Dvorak, P., Nahlik, V., Kuebutornye, F.K.A., Blabolil, P., Blaha, M., Vrba, J., and Mraz, J. 2024. Synergistic digestibility effect by planktonic natural food and habitat renders high digestion efficiency in agastric aquatic consumers. Science of the Total Environment, 927, 172105.

The study was part of the Czech Science Foundation project: GAČR22-18597S.

Written by: Koushik Roy, Ph.D. Graphical abstract: BioRender (license JA26MXISBO)

Aquaponics is a sustainable food production system that uses nutrient-rich wastes from aquaculture to produce vegetables in hydroponic systems. The nutrients locked in the wastes are converted into absorbable forms for plant use by beneficial microbes present in the cultivation loops. These microbes are also responsible for other biological processes, such as methanogenesis and sulphate reduction, and they contribute to reduced susceptibility to diseases. Dr. Zala Schmautz from the Zurich University of Applied Sciences in Switzerland and Dr. Ewumi Azeez Folorunso from the Laboratory of Nutrition at FFPW USB have completed a TNA that investigated the impact of plant species and cropping systems on the abundance, diversity, and metagenomes of microbial consortia in aquaponic and hydroponic systems. As seen in field studies, plant species are major determinants in the types of microbial communities found in soil rhizobiomes and rhizoplanes(Anthony et al., 2020; Nkongolo & Narendrula-Kotha, 2020). Incessant successes in understanding this natural selection have yielded established sustainable cultivation approaches, such as cereal-legume intercropping, which increases protein yield and reduces the need for nitrogen fertilization.

On the other hand, there is little to no information on the impact of plant species or cropping systems on microbial consortia in soilless systems, such as aquaponics and hydroponics(Schmautz et al., 2022). Understanding the impact of these variables will not only help optimize these systems but also provide a new dimension for addressing challenges such as pests, diseases, and nutrient dynamics in cultivation systems(Folorunso et al., 2021). A strong indication of the impact of plant species and cropping systems on microbial diversity is nutrient uptake by plants in the cultivation systems. For example, iron and nitrogen uptake in plants are products of siderophore activity and nitrification, both of which are biological processes dictated by the present microbial communities in the cultivation systems. In the preliminary results of our study, we have identified significant differences in the uptake of Fe and total nitrogen (among other nutrients) in hydroponics and aquaponics, as well as between basil and lettuce (Figure 1). This may indicate discrepancies in the microbiome across the two cultivation systems and plant species in the expected result of the metagenome. The metagenome result is expected to provide a benchmark for the characterization of microbial communities across the two systems and plant species, and the further manipulation to tackle existing challenges in soilless production systems.

Link to the video.

References

Anthony, M. A., Crowther, T. W., Maynard, D. S., van den Hoogen, J., & Averill, C. (2020). Distinct assembly processes and microbial communities constrain soil organic carbon formation. One Earth, 2(4), 349–360. https://www.cell.com/one-earth/pdf/S2590-3322(20)30142-1.pdf

Folorunso, E. A., Roy, K., Gebauer, R., Bohatá, A., & Mraz, J. (2021). Integrated pest and disease management in aquaponics: A metadata-based review. Reviews in Aquaculture, 13(2), 971–995. https://doi.org/10.1111/raq.12508

Nkongolo, K. K., & Narendrula-Kotha, R. (2020). Advances in monitoring soil microbial community dynamic and function. Journal of Applied Genetics, 61(2), 249–263. https://doi.org/10.1007/s13353-020-00549-5

Schmautz, Z., Walser, J.-C., Espinal, C. A., Gartmann, F., Scott, B., Pothier, J. F., Frossard, E., Junge, R., & Smits, T. H. M. (2022). Microbial diversity across compartments in an aquaponic system and its connection to the nitrogen cycle. Science of The Total Environment, 852, 158426. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158426

Vzrušující zprávy z našeho nejnovějšího výzkumu o rybnících a rybách!

Zjistili jsme, že přirozená potrava a ekosystém rybníka mohou pomoci kaprům lépe trávit přijatou potravu. To znamená, že plankton a prostředí rybníka společně pomáhají rozkládat těžko stravitelné složky potravy, jako je celulóza, chitin a fosfor (fytát) v žaludku ryb.

Zajímavé je, že během období, kdy je voda čistá, s nízkým obsahem řas, ale s množstvím drobného zooplanktonu, se trávení kaprů ještě zlepšuje. Tento objev by nám mohl pomoci efektivněji obhospodařovat naše rybníky.

Tento efekt s názvem „synergický efekt stravitelnosti“ byl teoreticky popsán v našem předchozím článku (2022) a ověřen v recentní studii (2024).

Více informací o tom, jak může tento poznatek revolucionalizovat náš přístup ke krmení v rybnících lze najít v následující publikaci:

Roy, K., Kajgrova, L., Capkova, L., Zabransky, L., Petraskova, E., Dvorak, P., Nahlik, V., Kuebutornye, F.K.A., Blabolil, P., Blaha, M., Vrba, J., and Mraz, J. 2024. Synergistic digestibility effect by planktonic natural food and habitat renders high digestion efficiency in agastric aquatic consumers. Science of the Total Environment, 927, 172105.

Tato studie byla podpořena Grantovou agenturou České republiky, projekt:GAČR 22-18597S.

Napsal: Koushik Roy, Ph.D. Grafický abstrakt: BioRender (licence JA26MXISBO)

Naše studie upozorňuje na dosud nevyužitý potenciál polointenzivních rybníků a multitrofní akvakultury pro produkci nízkoemisních, na živiny bohatých vodních potravin v Evropě, čímž výrazně snižuje závislost na dovozu z moří. Článek zveřejněný v časopise Reviews in Aquaculture, zdůrazňuje, jak nové přístupy k rybniční akvakultuře mohou podpořit environmentálně šetrnou výživu a přispět k proměně evropských potravinových systémů.

Rybníkářství a ochrana vod se v Evropě často dostávají do konfliktu a multitrofní sladkovodní akvakultura čelí přílišné regulaci, což dlouhodobě vedlo k přehlížení vnitrozemského sektoru sladkovodní akvakultury. Naše studie předpokládá, že polointenzivní rybníky a multitrofní sladkovodní akvakultura by se mohly stát cennými součástmi evropského potravinového systému. Zaměřili jsme se proto na jejich význam, možné ekologické inovace i na rizika a přínosy přechodu na produkci vodních potravin s nižší ekologickou zátěží. Jako příklad lze uvést, že díky 0,25 milionu hektarů rybníků ve střední a východní Evropě by vnitrozemská akvakultura mohla ročně nahradit 1 miliardu kapslí mořského rybího oleje a 0,45 miliardy litrů mléka, čímž by pokryla nutriční potřeby 1,2–3 milionů dospělých osob v případě esenciálních mastných kyselin (EPA+DHA) a aminokyseliny (leucin). Sladkovodní akvakultura je tak „spící obr“ s potenciálem zásadně proměnit evropské potravinové systémy a vést k naplnění cílů planetárně zdravé výživy.

Podrobné informace lze nalézt v původním vědeckém článku: Roy, K.J. Verdegem, M.C., Mraz, J., 2024. Ecological restoration of inland aquaculture in land-locked europe: the role of semi-intensive fishponds and multitrophic technologies in transforming food systems. Reviews in Aquaculture 17: e12999. https://doi.org/10.1111/raq.12999https://doi.org/10.1111/raq.12999

Zapojte se do diskuse:Reviews in Aquaculture na LinkedIn

Akvaponie je udržitelný systém produkce potravin, který využívá odpady bohaté na živiny z akvakultury k produkci zeleniny v hydroponických systémech. Živiny z akvakulturních odpadů jsou přeměněny na vstřebatelné formy pro rostlinné využití prospěšnými mikroorganismy přítomnými v kultivačních jednotkách. Tyto mikroorganismy jsou také zodpovědné za další biologické procesy, jako je metanogeneze a redukce síranů, a přispívají ke snížení náchylnosti k nemocem. Dr. Zala Schmautz z Zurich University of Applied Sciences ve Švýcarsku a Dr. Ewumi Azeez Folorunso z Laboratoře výživy na FROV JU dokončili projekt, který zkoumal vliv rostlinných druhů a pěstebních systémů na početnost, diverzitu a metagenomy mikroorganismů v akvaponických a hydroponických systémech. Jak je vidět v terénních studiích, rostlinné druhy jsou hlavními determinanty typů mikrobiálních společenstev nalezených v půdních rhizobiomech (Anthony et al., 2020; Nkongolo & Narendrula-Kotha, 2020). Početné výzkumy věnované pochopení tohoto přirozeného výběru přinesly zavedené přístupy udržitelného pěstování, jako např. meziplodiny obilnin a luštěnin, které zvyšují výnos bílkovin a snižují potřebu hnojení dusíkem.

Na druhé straně existuje jen málo informací o vlivu rostlinných druhů nebo systémů pěstování na mikrobiální konsorcia v systémech bez půdy, jako je akvaponie a hydroponie (Schmautz et al., 2022). Pochopení dopadu těchto proměnných pomůže nejen optimalizovat tyto systémy, ale také poskytne nový rozměr pro řešení problémů, jako jsou škůdci, choroby a dynamika živin v pěstebních systémech (Folorunso et al., 2021). Silným ukazatelem vlivu rostlinných druhů a pěstebních systémů na mikrobiální diverzitu je příjem živin rostlinami v pěstebních systémech. Například příjem železa a dusíku v rostlinách jsou produkty aktivity sideroforů a nitrifikace, což jsou oba biologické procesy diktované současnými mikrobiálními komunitami v kultivačních systémech. V předběžných výsledcích naší studie jsme identifikovali významné rozdíly v příjmu železa a celkového dusíku (mimo jiných živin) v hydroponii a akvaponii, stejně jako mezi bazalkou a salátem (obrázek 1). To může naznačovat nesrovnalosti v mikrobiomu napříč dvěma kultivačními systémy a rostlinnými druhy v očekávaném výsledku metagenomu. Očekává se, že výsledek metagenomu poskytne měřítko pro charakterizaci mikrobiálních společenstev napříč dvěma systémy a rostlinnými druhy a další manipulaci k řešení stávajících problémů v systémech produkce bez půdy.

Odkaz na video.

Literární zdroje

Anthony, M. A., Crowther, T. W., Maynard, D. S., van den Hoogen, J., & Averill, C. (2020). Distinct assembly processes and microbial communities constrain soil organic carbon formation. One Earth, 2(4), 349–360. https://www.cell.com/one-earth/pdf/S2590-3322(20)30142-1.pdf

Folorunso, E. A., Roy, K., Gebauer, R., Bohatá, A., & Mraz, J. (2021). Integrated pest and disease management in aquaponics: A metadata-based review. Reviews in Aquaculture, 13(2), 971–995. https://doi.org/10.1111/raq.12508

Nkongolo, K. K., & Narendrula-Kotha, R. (2020). Advances in monitoring soil microbial community dynamic and function. Journal of Applied Genetics, 61(2), 249–263. https://doi.org/10.1007/s13353-020-00549-5

Schmautz, Z., Walser, J.-C., Espinal, C. A., Gartmann, F., Scott, B., Pothier, J. F., Frossard, E., Junge, R., & Smits, T. H. M. (2022). Microbial diversity across compartments in an aquaponic system and its connection to the nitrogen cycle. Science of The Total Environment, 852, 158426. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158426

Čeští předškoláci a školáci jedí výrazně méně ryb, než doporučují odborníci na zdravou výživu. Přitom právě v dětství se formují stravovací návyky, které ovlivňují zdraví po celý život. Nedostatek ryb v jídelníčku znamená nízký příjem omega-3 mastných kyselin, důležitých pro správný vývoj mozku, srdce i celkovou vitalitu.

Tým vědců z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích se proto zaměřil na vývoj speciálních rybích výrobků pro děti. Ve spolupráci s firmou Tilapia s.r.o. vznikla pod značkou Happy Fish Delicates řada produktů, jako jsou např. párky, kuličky či hamburgery, které jsou chuťově atraktivní, zdravé a cenově dostupné. Při jejich vývoji vědci testovali přímo v mateřských školách, jaký tvar, barva nebo koření děti nejvíce osloví. Výsledkem jsou výrobky, které děti rády jedí, mají nižší obsah soli než běžné uzeniny, vysoký obsah kvalitních bílkovin, a hlavně významné množství prospěšných omega-3 mastných kyselin.

Významnou součástí projektu je také udržitelnost – produkty využívají i části ryb, které by se při běžném zpracování neprodaly jako filé. Tím se snižují náklady, zvyšuje se efektivita zpracování a šetří se suroviny.

Díky propojení vědy, škol a komerčního sektoru mají výsledky projektu už nyní konkrétní dopad: výrobky Happy Fish Delicates se dnes úspěšně dodávají do více než 200 škol a školek po celé České republice. Tento přístup nejen podporuje zdravější stravovací návyky dětí, ale také přispívá k udržitelnému využívání potravinových zdrojů.

Podrobné informace lze nalézt v původním článku: Jia, H., Fuka, Z., Hora, J., Marešová, M., Adámková, V., Roy, K., Mráz, J., 2025. Improving future fish consumption: A case study on developing fish products for preschool children. Aquaculture Reports 10: 102647. https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2025.102647

Autor: doc. Jan Mráz