Влияние абиотических факторов на рыб при индустриальном методах культивирования

Введение

 

Одной из сложнейших и насущных проблем современного мира является проблема обеспечения увеличивающегося населения планеты продуктами питания. Одновременно она теснейшим образом переплетается с проблемой охраны окружающей среды. Ушедшее тысячелетие завершает эпоху экстенсивной эксплуатации биосферы нашей планеты. При общей тенденции к сокращению рыбных запасов в морях и океанах особое значение приобретает аквакультура, т. е. разведение рыбы, пищевых беспозвоночных и водорослей в контролируемых условиях.

Развитие мировой аквакультуры объективно свидетельствует о неуклонном росте ее удельного веса в общем балансе производства рыбной продукции. Так, если в 1975 г. аквакультура составляла около 11 % от общего объема производства рыбопродукции, в 1985 г. - 12%, то к 1999 г. объем производства достиг 28%.

Максимальный уровень развития аквакультуры в нашей стране отмечен в 1990 г., когда было выращено 254,3 тыс. т рыбы. Однако в дальнейшем вследствие целого ряда известных социально- экономических причин производство рыбы сократилось почти в 5 раз.

Увеличение производства рыбы традиционными методами, основанными преимущественно на экстенсивном использовании природных ресурсов, имеет определенные естественные ограничения. Лимитирующими факторами выступают земля, вода и внешняя среда. В связи с этим актуальным является перспективное расширение индустриальных хозяйств, обеспеченных супер интенсивными технологиями. Последнее особенно касается рыбоводных систем с замкнутым циклом водообеспечения, позволяющих осуществлять круглогодичное выращивание любых видов аквакультуры вне зависимости от климатических условий при одновременном достижении максимальных показателей роста и продуктивности на фоне сбережения ресурсов и обеспечения экологической чистоты производственного процесса.

Современная программа развития рыбного хозяйства России предполагает разработку циркуляционных систем, представляющих в своей основе совершенно иную форму связи между производством и окружающей средой. Выращивание рыбы в рециркуляционных системах происходит при многократном использовании одного и того же объема воды, подвергаемого очистке и вновь возвращаемого в рыбоводные емкости. В таком виде система обеспечивает надежный контроль за процессами выращивания и позволяет осуществлять соответствующие мероприятия по оптимизации водной среды.

При этом значительное увеличение производства рыбной продукции возможно только благодаря внедрению новых современных технологий, одной из которых является выращивание рыбы в установках с замкнутым водоиспользованием (УЗВ). Подобные установки обеспечивают полную независимость производственного процесса от природно- климатических условий и времени года. При этом в 3-6 раз сокращается время выращивания гидробионтов, созревания производителей и формирования маточных стад. Водопотребление уменьшается в 160 раз. Достигается высокая рыбопродукция бассейнов.

Индустриальное рыбоводство - новое направление рыбного хозяйства, которое имеет широкие перспективы развития. Технология индустриального рыбоводства основывается на выращивании рыбы при высокой плотности посадки путем создания благоприятных условий культивирования, кормлении полноценными кормами, механизации и автоматизации всех производственных процессов и получении товарной продукции в течение круглого года (Лавровский, 1981; Кудерский, 1999; Канидьев и др, 1979).

Индустриальное рыбоводство - это разведение и выращивание рыбы в небольших рыбоводных емкостях (бассейнах, садках, установках оборотного водоснабжения, системах замкнутого водоиспользования) с применением пресной и морской воды, отличающиеся высокой интенсивностью и производительностью.

Положительные результаты разработки технологии выращивания рыбы в УЗВ, существенно превосходящие по уровню эффективность применения традиционных методов, предполагали иной уровень организации процессов, протекающих в замкнутых системах и обеспечивающих получение лучших рыбоводных показателей.

Отличие по производительности и интенсивности индустриального рыбоводства от традиционных форм (пастбищного и прудового) можно показать на следующем примере. Пастбищное рыбоводство позволяет выращивать до 100 кг/га рыбопродукции, экстенсивная форма прудового рыбоводства - до 1 т/га, интенсивная форма прудового рыбоводства - 1 О т и более на 1 га. Методы индустриальной аквакультуры при замкнутом цикле водообеспечения позволяют достигать 500-1000 т/га

 

 

 

 

Глава 1. Влияние абиотических факторов среды при индустриальном методе культивирования рыб

 

Физико-химические свойства воды определяют эффективность выращивания рыбы, так как протекание всех жизненных функций зависит от состояния водной среды. Поэтому вода по своему составу в емкостях для выращивания должна отвечать нормам, которые обеспечивают сохранность вида, плодовитость и качество потомства, способствуют проявлению потенциальных возможностей роста и не создают условий развития различных заболеваний (Поляков, 1950; Алекин, 1953; и др).

Весь комплекс факторов внешней среды можно разделить на две группы: абиотические и биотические. К абиотическим факторам среды, влияющим на эффективность выращивания рыбы в индустриальных условиях, относятся следующие:

- температурный режим;

- кислородный режим;

- водообмен;

- загрязнение;

- связь с воздушной средой;

- освещенность;

- прозрачность.

 

1. Температура воды

 

 Температура воды - один из универсальных и определяющих экологических факторов среды. Так как рыбы и другие культивируемые беспозвоночные - пойкилотермные организмы, то их активность зависит от температуры воды. По отношению к температуре воды эти организмы могут быть эвритермные и стенотермные.

Для форели, как и для других рыб, оптимальная температура зависит от возраста: для икры - 6 ... 12,5°С; личинок, мальков - 10 ... 14°С; сеголетков, годовиков - 14 ... 16°С; товарной рыбы - 14 ... 18°С. Пороговая температура составляет около -0,1 ОС, летальная -26°С. ДЛЯ карпа оптимальная температура - 23 ... 270С, критическая - 0,50С. ДЛЯ форели благоприятные температуры колеблются от 12 до 16°С, допустимые ¬от 8 до 18°С. Если температура ниже 8°С, то молодь хуже питается и хуже усваивает корма; при температуре 18-20°С и более возникает трудность поддержания газового режима, кислорода и активизация болезней. Оптимальная температура для взрослого карпа составляет 22- 24°С, для молоди - 25 ... 270С. ДЛЯ зимующего карпа критическая температура составляет 0,50С. От температуры воды зависят сроки созревания, нереста, продолжительность жизни. Например, для карпа предельный срок жизни составляет на Кубе 8 лет, в России - 20 лет.

 

2. Растворенный в воде кислород.

 

         Его содержание тесно связано с температурой воды. Он растворяется в 28 раз труднее, чем углекислый газ, и в 2 раза труднее, чем азот. В солоноватой и морской воде он растворяется меньше, чем в пресной, Оптимальные значения кислорода для выращивания водных организмов составляют 7-11 мг/л. Чем моложе рыба, тем больше ей требуется растворенного кислорода. Для форели массой до 50 г необходимо 500-600 мг 02 кг/ч, а для форели массой 100-200 г требуется 400-500 мг 02 кг/ч.

Содержание растворенного кислорода может колебаться в широких пределах в зависимости от вида рыбы и различия потребности в нем. Например, для карпа оптимальное содержание растворенного кислорода на водоподаче составляет 7 мг/л (80% насыщения), на вытоке - 4 мг/л (40% насыщения), а для форели соответственно 9-11 и 5 мг/л.

Водная растительность днем выделяет молекулярный кислород в процессе фотосинтеза. От содержания 02 зависит скорость эмбрионального развития. Содержание кислорода для форели может достигать 300-350%, тем не менее не следует допускать его превышения более 200-250%, а также не следует допускать резкого повышения температуры воды.

Пересыщение воды воздухом, точнее, азотом является одним из факторов, способствующих возникновению газопузырькового заболевания у рыб. Для молоди лососевых летальными являются следующие величины насыщения воды азотом: 103-104% нормального насыщения воды - для личинок с желточным мешком и мальков; 105-113% - для сеголетков, 118% - для взрослых рыб. Такая ситуация часто создается при выращивании рыбы на отработанных водах ГРЭС, ТЭС и АЭС, а также при механическом водоснабжении, когда появляется возможность подсоса воздуха в закрытом трубопроводе.

Озон, бактерицидные свойства озона были установлены еще в конце XIX в. Озон широко применяется при обеззараживании питьевой воды. Он представляет собой аллотропическое видоизменение кислорода. При обычных условиях это голубовато-фиолетовый газ, в жидком состоянии - темно-синего цвета. При определенных условиях озон взрывоопасен. Растворимость его в воде выше, чем у кислорода. Молекула озона крайне неустойчива и легко разлагается с выделением энергии. Озон обладает высоким окислительным потенциалом и легкостью диффузии через клеточные оболочки микробов. Он окисляет органическое вещество микробной клетки, приводя ее к гибели. Спор о образующие бактерии более устойчивы к воздействию озона. Последний губительно действует на гидробионты. Водоросли гибнут при концентрации озона 0,5-1,0 мг/л, моллюски - при 3,0 мг/л. Для полной гибели циклопов, олигохет, дафний и коловраток достаточно 2 мг/л. Для обеззараживания воды достаточно 0,5--4 мг/л Оз. Чем более мутная вода, тем больше нужно расходовать озона. Он улучшает вкус воды, снижает ее цветность и уничтожает запах. Подача озона после биологического фильтра обеспечивает окисление аммония и нитритов.

Озон при концентрации 15 мг/л полностью уничтожает за 15 с бактерии и вирусы и окисляет значительное количество органических веществ, а также снижает концентрацию железа.

 

3. Углекислота, двуокись углерода, свободный диоксид.

 

          Биопродуктивность водоема зависит от наличия двуокиси углерода. В большей концентрации углекислый газ ядовит для рыб. Содержание С02 уже в концентрации 30 мг/л вызывает аритмию и угнетенное дыхание, 50-80 мг/л - нарушение равновесия, 107 мг/л - плавание на боку. Гемоглобин связывает большое количество С02, что приводит к резкому уменьшению концентрации С02. Рыбы начинают задыхаться даже в насыщенной кислородом воде.

В природных водах углекислота содержится в трех формах:

1) в свободном состоянии  в виде газа, растворенного в  воде (двуокись углерода);

2) в виде ионов НСОз (гидрокарбонат ионов);

3) в виде ионов СОз (карбонат-ионов).

При избытке С02 рыба гибнет с прижатыми жаберными крышками, а при недостатке С02 - с оттопыренными. Концентрация С02 может резко повыситься во время паводка, весной, летом и осенью во время дождей.

Содержание углекислоты оказывает существенное влияние на жизнедеятельность рыб (табл. 1).

 

4. Соленость и содержание минеральных солей.

        Под  соленостью понимают общее количество минеральных веществ, растворенных в 1 кг морской воды, которое выражают в граммах на килограмм или в тысячных долях, обозначают как S и выражают в промилле (%0). Соленость затруднительно определить химическим путем, поэтому ее определяют через весовую концентрацию хлора в воде: SOl = 1,80655 (Cl). Пресные воды содержат 1 г/л, солоноватые - 1-15 г/л, соленые - 15- 40 г/л минеральных солей.

	Концентрация СО2, мг/л
Виды рыб	Учащенное	Нарушенное	Боковое или
	дыхание	равновесие	спинное плавание
Радужная форель	36	50	100-147
Карп	50-73	202	257
Линь	110-123	385	440

Влияние углекислоты на жизнедеятельность рыб

Таблица 1

 

Форель способна покрыть потребности в минеральных веществах из окружающей воды. Для нее лучше жесткая вода, чем мягкая. С возрастом концентрация солей может быть большей. Молодь хорошо растет при 3-6%0, неплохо переносит 9%0. Соленость в количестве 12-15%0 для двухлетней форели уже является нормальной. При массе 100 г и более форель хорошо переносит соленость 30-35%0.

В жизни рыб и других гидробионтов большую роль играют Са, Р, К, Ре, Si, Na, Mg, Мп, Си, Со и др. Из солей важное значение имеют соли угольной кислоты (бикарбонаты и карбонаты), а также соляной (хлориды), фосфорной (фосфаты), серной (сульфаты), азотной (нитраты) и других кислот. Источниками поступления микроэлементов в рыбу являются вода, растительность, естественный и искусственный корма.

Активная реакция среды - рН (водородный показатель рН) является показателем концентрации ионов водорода в воде и определяет среду: кислую, нейтральную или щелочную. Его название происходит от английского слова power (р) и химического знака ионов водорода (Н).

ДЛЯ карпа допустимые значения рН находятся в пределах 4,5-10,8.

Критическое значение рН для форели составляет 9,2. Весной при резком возрастании щелочности до 9 наблюдается гибель рыб. Летом жизнедеятельность растений (элодея, рдест гребенчатый, сине- зеленые и нитчатые водоросли) повышает значение рН. Негашеная известь, соли меди и гербициды нейтрализуют кислую среду. Водородный показатель существенно зависит от содержания Са в воде. Нейтральное содержание рН равно 7, благоприятные условия содержания рН - 6,5-8, критические значения ниже 6 и выше 8. Жесткая вода стабилизирует рН. Величина рН определяет токсичность многих биологически активных веществ.