         Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сахалинский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «СахГУ»)
на правах рукописи
Бойко Анна Владимировна
«ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ВОСПРОИЗВОДСТВА ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ РЫБОВОДНЫХ ЗАВОДОВ САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ»
Специальности: 03.02.06 – Ихтиология
диссертация на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Научный руководитель:
доктор биологических наук,
профессор В.Н. Ефанов
г. Южно-Сахалинск
2013Оглавление
Введение 3
1 История искусственного разведения рыб 13
2 Материал и методики 22
3 Оптимизация процесса искусственного воспроизводства: расположение пункта сбора икры и отбор производителей для искусственного воспроизводства 29
4 Сбор и закладка икры на инкубацию 38
5 Выдерживание предличинок, подращивание личинок и выращивание молоди тихоокеанских лососей 66
6 Выпуск молоди тихоокеанских лососей в естественные водотоки и эффективность работы рыбоводных заводов Сахалинской области 109
Выводы 122
Список литературы 124
Приложение А 142
Приложение Б 144
Введение
В условиях усиления антропогенного воздействия на популяции рыб и среду их обитания одним из основных путей восстановления запасов служит искусственное разведение на современных рыбоводных заводах. Что касается северной Пацифики, то в этом регионе наибольшее внимание в направлении искусственного разведения уделяют тихоокеанским лососям. Именно они являются источником высококачественной пищевой продукции, традиционным объектом промысла и, несмотря на высокую цену, пользуются неизменной популярностью на мировом рынке. Однако спрос на них в полной мере не удовлетворяется. В связи с увеличивающейся потребностью на продукцию, вырабатываемую из тихоокеанских лососей и ограниченным потенциалом естественного воспроизводства, возрастает роль искусственного разведения.
В настоящее время такие страны как США, Япония, Канада и Россия выращивают и выпускают в океан более 4 млрд. мальков. При этом доля России составляет 25 % от общего выпуска мальков, из которых 20 % приходится на Сахалинскую область. Столь значительная роль Сахалинской области в воспроизводстве тихоокеанских лососей обусловлена тем, что именно здесь высокое качество нерестилищ сочетаются с благоприятными условиями среды в прибрежных водах Охотского моря. Именно поэтому здесь один из самых высоких в мире показателей продукции с квадратного метра нерестилищ (в среднем, более 6 кг/м²).
Однако, нерестовая площадь сахалинских рек невелика, и составляет всего 24,5 млн. м², в сравнении, например, с камчатскими реками, где площадь нерестилищ оценивается в 350 млн. м². Более того, активная работа по разработке и прокладке нефтегазопроводов на протяжении более 800 км через естественные водотоки, несомненно, ставит под угрозу само существование естественного нереста. Факт влияния прокладки нефтегазопроводов на естественные нерестилища на участках протяженностью 500–600 м ниже его прокладки установлен и подробно описан [39].
В то же время, в сочетании с уникальным естественным воспроизводством лососей, на ряде рек функционируют весьма эффективные рыбоводные заводы по разведению горбуши и кеты. В настоящее время на Сахалине и Курильских островах функционируют 38 лососевых рыбоводных заводов различных форм собственности (11 федеральных, 5 в аренде и 22 частных) [41] (табл. 1). Расположение заводов, мощность которых по выпуску сегодня составляет 227,13 млн. мальков горбуши, 480,03 млн. мальков кеты, 1,16 млн. мальков кижуча и 0,26 млн. мальков симы, представлено на Рисунках 1 и 2 Приложения А.
Таблица 1 – Перечень действующих рыбоводных предприятий Сахалинской области, по состоянию на 01.04.2013 (по данным СКТУ ФАР)
№
|
Базовый водоток
ЛРЗ
|
ЛРЗ,
наименование
|
Организация,
собственник ЛРЗ
|
Вид ВБР
|
1
|
ручей Рыбоводный
бассейн р. Тымь
|
Адо-Тымовский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
кижуч
|
2
|
р. Пиленга
|
«Тымовское»
|
ООО «Пиленга-98»
|
горбуша
|
кета
|
3
|
ручей Рыбоводный
бассейн р. Поронай
|
Побединский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
4
|
р. Буюклинка
бассейн р. Поронай
|
Буюкловский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
кижуч
|
5
|
р. Нитуй
|
«Нитуй»
|
ООО «Туровка»
|
горбуша
|
6
|
р. Лазовая
|
«Лазовой»
|
ООО «ЛРЗ Лазовой»
|
кета
|
7
|
р. Тихая
|
«Тихая»
|
ООО «Охранник-3»
|
горбуша
|
8
|
р. Сенька
бассейн р. Пугачевка
|
Пугачевский
|
ЗАО «Островной»
|
горбуша
|
9
|
р. Мануй
|
«Мануй»
|
ООО «РРЗ Арсентьевка»
|
горбуша
|
10
|
р. Ай
|
«Ай»
|
ООО «Лосось-2004»
|
горбуша
|
кета
|
11
|
р. Фирсовка
|
«Фирсовка»
|
ООО «Меридиан»
|
горбуша
|
кета
|
12
|
р. Бахура
|
«Бахура»
|
ООО «Дельта»
|
горбуша
|
кета
|
13
|
р. Залом
бассейн р. Найба
|
«Залом»
|
СП ООО «Пиленга Годо»
|
кета
|
14
|
р. Белая
бассейн р. Найба
|
Соколовский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
горбуша
|
кета
|
сима
|
Продолжение таблицы 1
15
|
р. Б. Такой
бассейн р. Найба
|
Березняковский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
16
|
р. Знаменка
бассейн р. Очепуха
|
Лесной
|
ООО «Салмо»
|
горбуша
|
кета
|
17
|
р. Ударница
бассейн оз. Тунайча
|
Охотский
|
ООО «Салмо»
|
кета
|
18
|
р. Долинка
|
«Долинка»
|
ООО «Долинка»
|
горбуша
|
кета
|
19
|
р. Островка, р. Чиркова
|
«Монетка»
|
ЗАО «Пиленга»
|
горбуша
|
кета
|
20
|
р. Игривая
|
«Игривая»
|
ЗАО «Пиленга»
|
горбуша
|
кета
|
21
|
р. Быстрая
бассейн р. Лютога
|
Анивский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
горбуша
|
кета
|
сима
|
22
|
р. Таранай
|
Таранайский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
горбуша
|
кета
|
23
|
р. Ольховатка
|
«Ольховатка»
|
ООО «Олимп»
|
горбуша
|
кета
|
24
|
р. Ясноморка
|
Ясноморский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
25
|
р. Заветинка
|
Сокольниковский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
26
|
р. Сова
|
ЛРЗ на р. Сова
|
ОАО ЛРЗ «ДОРИМП»
|
кета
|
27
|
р. Калинка
|
Калининский
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
кета
|
28
|
р. Красноярка
|
«Красноярка»
|
ООО «Нерест»
|
горбуша
|
кета
|
29
|
р. Черная Речка
|
Урожайный
|
ФГБУ «Сахалинрыбвод»
|
горбуша
|
кета
|
сима
|
30
|
р. Курилка
|
Курильский
|
ЗАО «Гидрострой»
|
горбуша
|
кета
|
31
|
р. Рейдовая
|
Рейдовый
|
ЗАО «Гидрострой»
|
горбуша
|
кета
|
32
|
руч. Скальный
|
«Скальный»
|
ООО Компания «Буг»
|
горбуша
|
кета
|
33
|
руч. Безымянный
бассейн р. Куйбышевка
|
«Куйбышевский»
|
ООО «Континент»
|
горбуша
|
кета
|
34
|
руч. Безымянный,
бассейн оз. Большое Куйбышевское
|
«Озеро»
|
ООО «Континент»
|
кета
|
35
|
р. Осенняя
|
«Осенний»
|
ООО «Скит»
|
кета
|
36
|
руч. Болотный,
бассейн р. Цирк
|
«Океанский»
|
ООО «Минеральные источники Итурупа»
|
кета
|
37
|
бухта Оля
|
«Бухта Оля»
|
ЗАО «Гидрострой»
|
кета
|
38
|
бухта Китовая
|
«Китовый»
|
ЗАО «Гидрострой»
|
кета
|
ВСЕГО по Сахалинской области
|
38
|
В ближайшее будущее планируется проектирование и строительство еще порядка пятидесяти рыбоводных предприятий в различных районах Сахалинской области. Этот процесс является следствием принятия 21 июля 2008 г. Концепции искусственного разведения тихоокеанских лососей и развития марикультуры на период до 2020 г. Однако, как в самой концепции, так и в сопровождающих ее документах рассмотрены лишь условия для строительства рыбоводных предприятий, то есть, расписаны управленческие и инженерные задачи. Само по себе строительство новых рыбоводных заводов несет большой положительный эффект, однако этот эффект достигается лишь в том случае, когда их строительство, в части выбора объекта рыборазведения, места размещения, определение мощности и технологии воспроизводства строго базируется на научном, экологическом подходе, учитывающем все особенности экологических требований вида. Только в этом случае усилия в искусственном разведении тихоокеанских лососей дадут положительный результат в деле сохранения генетической структуры разводимых популяций и сохранения и приумножения их запасов. Если размещение рыбоводного завода и объекта искусственного разведения будет рассматриваться лишь с инженерной точки зрения (удобные подъездные пути, наличие воды, желание заказчика и пр.), то эффект от такого капиталовложения в искусственное разведение рыбы может быть не только незначительным, но и отрицательным [37; 38].
Наглядно неверный подход к строительству рыбоводных заводов был проиллюстрирован еще на заре советского государства. Тогда для восстановления былых уловов численностью в 90 тыс. тонн, одними из первых на советском Дальнем Востоке (в 1928–1932 гг.) были построены Тепловский и Биджанский ЛРЗ, в 1200 и 1500 км выше устья р. Амур. Основателями идеи их постройки были В.К. Солдатов и И.И. Кузнецов [79; 80; 81]. Однако, за 75 лет существования Амурских ЛРЗ, численность осенней кеты в реках, на которых эти ЛРЗ расположены, не увеличилась. Стратегические ошибки в организации искусственного воспроизводства лососей в Амуре, по мнению С.Ф. Золотухина [47], следующие:
1. Неправильный выбор местоположения большинства ЛРЗ;
2. Сохранение монокультуры (только осенняя кета и ничего более);
3. Межпопуляционные перевозки;
4. Отсутствие собственной научно-исследовательской структуры.
В 90-е годы двадцатого столетия начались работы по модернизации и реконструкции заводов Сахалинской области. На реконструкцию заводов и закупку импортного оборудования и кормов были выделены значительные капиталовложения, позволившие осуществить реконструкцию 19 рыбоводных предприятий, с поставкой современного японского рыбоводного оборудования. Более того, непосредственно японскими специалистами было построено три завода. Далее, строительство заводов осуществляли за счёт частных инвестиций.
За прошедший после реконструкции срок на различных заводах накоплен значительный опыт, который носит чисто эмпирический характер и не систематизирован. Оптимальные условия и соответствие им в производстве учтены только в инструкции, разработанной во всем дальневосточном регионе лишь для Приморских ЛРЗ сотрудниками ТИНРО, под руководством В.Г. Марковцева.
В отечественной науке в настоящее время уже накоплен обширный материал по особенностям биологии развития различных видов тихоокеанских лососей [28; 123; 31; 121; 13; 145; 69; 162]. Но несмотря на ряд исследований А.И. Смирнова, А.Н. Канидьева, В.Н. Иванкова, В.Г. Марковцева, Н.Б. Хоревиной, Л.Л. Хованской, И.Е. Хованского и др., до настоящего времени не была произведена оценка зависимости выживаемости тихоокеанских лососей на ранних этапах онтогенеза от суммы отклонений значений от оптимума основных абиотических факторов. Отсутствует методика, учитывающая оптимальные экологические условия на каждом из этапов искусственного воспроизводства горбуши и кеты.
Необходимость приближения заводских условий содержания рыб к естественным продиктована выпуском искусственно воспроизведенной молоди в природную среду, поэтому современные биотехнологии искусственного разведения рыб в условиях лососевых ЛРЗ должны широко использовать экологические методы управления развитием рыбоводной продукции [61; 100; 99; 139; 141; 71]. Управление развитием в условиях современных ЛРЗ, может и должно осуществляться на всех этапах онтогенеза, за счет оптимизации основных факторов среды таких как: температура, содержание в воде кислорода, её гидрохимический состав, плотность на различных этапах онтогенеза. Кроме того весьма важна оптимизация кормления молоди искусственными или естественными кормами до достижения молодью определенной длины и массы. Расположение, устройство и оборудование заводов должны не только обеспечивать условия развития икры и молоди, близкие к их экологическому оптимуму, но и давать возможность управления процессами развития рыб на различных этапах жизненного цикла [113].
Несмотря на большое количество уже построенных и еще строящихся рыбоводных предприятий, определенную опасность для сохранения биоразнообразия тихоокеанских лососей представляет неграмотный подход к планированию и управлению рыбными запасами. До настоящего времени приходится встречаться с переоценкой сходства нерестилищ разных видов и особенно часто с недоучетом специфики экологии внутривидовых группировок [125], несмотря на то, что автор теории экологических групп рыб писал: «Приспособления рыб к условиям размножения и развития отражают в себе не только существенные экологические моменты эмбрионального периода, но также существенные моменты всех остальных периодов жизни. Они накладывают печать на биологию взрослых рыб, определяют характер миграций, возможности переселений и пределы распространения рыб» [78].
Сравнение условий обитания лососей убеждает в специфичности мест размножения и нагула, которая присуща не только каждому виду, но и внутривидовым группировкам разного ранга. В этой связи приобретают глубокий смысл взгляды тех экологов – физиологов, которые утверждают, что «специфичность среды обитания определяется механизмами поведения животного, которые ограничивают ее условиями гораздо более узкими по сравнению с теми, в которых животное может выжить» [10].
Как утверждали многие исследователи [50; 48; 123; 164; 8; 32; 153; 165 и др.], в каждой реке нерестятся различные сезонные расы, мигрирующие из океана в реки в разные сроки. Имеется большое количество генетически отличающихся друг от друга стад. Современные представления о генетическом разнообразии тихоокеанских лососей характеризуется понятием «популяционная структура», которое рассматривает различные иерархические уровни вида. Фактически биологическое разнообразие лососей проявляется на внутривидовом, популяционном уровне. Основное подразделение каждого вида на популяции определяется тем, что тихоокеанские лососи в большинстве своем возвращаются на нерест в те же реки, откуда они скатились мальками.
На основе наблюдений в исследовании динамики численности популяционных генофондов тихоокеанских лососей показано, что в настоящее время имеется выявляемое по биохимическим маркерам уменьшение генетического разнообразия искусственно поддерживаемых популяций [156; 1; 2; 6; 4; 5; 40 и др.]. Направленный отбор зрелых производителей на рыбоводных заводах ведет к возврату быстро созревающих рыб. Это более удобно с точки зрения рыбоводов, поскольку позволяет выдерживать производителей в садках до созревания половых продуктов наименьшее время, но, в то же время, генетически закрепляет в стаде быстро созревающих производителей. А быстрое созревание также означает более выраженные брачные изменения и худшее качество мяса еще до захода в реки, особенно в короткие реки Сахалина и Курил [119; 45; 6].
Поддержание множества локальных популяций – надежное средство сохранения вида в условиях усиливающегося техногенного воздействия на нерестовые реки через строительство различного рода сооружений в пределах водосбора и шельфа Дальнего Востока, в частности, развития нефтедобычи с морского дна, где велик риск крупномасштабных экологических катастроф [34]. Сохранение биологического разнообразия тихоокеанских лососей весьма важно, по причине их основополагающей роли в экономике отрасли региона. Для этого необходимо проводить целый ряд мероприятий. В частности, требуется мониторинг стад лососей по биологическим и генетическим характеристикам, а также мониторинг состояния нерестилищ и кормовой базы прибрежья; моделирование и расчет запасов на основе уравнения динамики численности с учетом основных факторов воспроизводства [111; 35]; периодический пропуск в реки ранней рыбы для естественного и искусственного воспроизводства. При проектировании строящихся заводов нужно предусмотреть их расположение на реке таким образом, чтобы производители начала, середины и конца хода, нерестящиеся в естественных условиях соответственно в верховьях, средних и нижних участках реки, использовались для закладки икры пропорционально количеству производителей в нативной среде.
Цель работы: выявить оптимальные экологические условия искусственного разведения тихоокеанских лососей на всех этапах онтогенеза для рыбоводных предприятий современного типа в условиях Сахалинской области. Для достижения цели исследований решали следующие задачи:
1.Выявить оптимумы основных абиотических факторов для ранних этапов онтогенеза в условиях рыбоводных заводов; оценить зависимость между оптимальными условиями среды и эффективностью воспроизводства, выраженной в коэффициенте возврата.
2.Установить оптимальное расположение пункта сбора икры и процесса отбора производителей для искусственного разведения горбуши и кеты.
3.Сравнить сбор и закладку икры на инкубацию для искусственного разведения горбуши и кеты в условиях старых и современных лососевых рыбоводных заводов и выявить оптимальные условия среды во время инкубации.
4.Выяснить оптимальные соотношения экологических факторов для выдерживания предличинок, подращивания личинок и выращивания молоди.
5.Изучить требования молоди к среде для ее выпуска с рыбоводных заводов в естественные водотоки, выявить оптимальные сроки выпуска.
Объект исследования: горбуша и кета на разных этапах онтогенеза в условиях искусственного воспроизводства.
Предмет исследования: выявление оптимальных экологических факторов, обеспечивающих успех воспроизводства на всех его этапах.
Научная новизна: установлены, апробированы и подтверждены оптимумы важнейших экологических факторов (абиотических: температуры воды, содержания растворенного кислорода, расходов воды и биотических: плотности посадки, заболеваемости икры и молоди) для каждого из этапов воспроизводства горбуши и кеты – основных объектов промысла на Дальнем Востоке России. Сумма отклонений факторов среды от оптимума определяет выживаемость молоди, а соответственно и коэффициент возврата: чем она больше, тем ниже возврат в нативные водотоки.
Положения, выносимые на защиту:
Оптимальные экологические факторы для воспроизводства горбуши и кеты в Сахалинской области на всех этапах складываются из соответствия природных условий региона техническим возможностям реконструированных рыбоводных заводов.
Максимальной эффективности искусственного воспроизводства можно добиться, только строго соблюдая оптимальные экологические условия на всех этапах онтогенеза.
Практическая значимость. Соблюдение выявленных в исследовании оптимумов экологических факторов в условиях искусственного воспроизводства позволит повысить эффективность ЛРЗ.
Научные исследования обобщены и завершены в виде монографии, заказанной ФГБУ «Сахалинрыбвод» и Ассоциацией рыбоводных заводов Сахалинской области. Предложена научно обоснованная инструкция, позволяющая оптимизировать процесс воспроизводства.
Имеются акты о внедрении результатов проведенной работы на заводах ФГБУ «Сахалинрыбвод» и Ассоциации рыбоводных заводов Сахалинской области.
Основные положения работы внедрены в образовательный процесс на естественнонаучном факультете СахГУ.
Реализация и апробация: Результаты работы доложены на следующих конференциях и совещаниях:
– конференции СахГУ "Наука, образование, общество" (апрель 2010 г.);
– Первой всероссийской межвузовской научно-методической конференции «Переход на федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования. Лучшие практики рыбохозяйственного образования» (Южно-Сахалинск, 2012 г.);
– международной научно-практической конференции «Наука, образование, бизнес: проблемы, перспективы, интеграция» (Москва, 2013 г.);
– заседаниях кафедры экологии и природопользования ЕНФ ФГБОУ ВПО «СахГУ» 23.11.2010 г. (протокол № 2); 17.10.2011 г. (протокол № 1); 23.10.2012 г. (протокол № 4); 19.03.2013 г. (протокол № 9);
– семинаре кафедры экологии и природопользования ДВФУ 06.11.2013 г.
Личное участие: Автор лично участвовала в сборе, обработке и анализе материала, работая на ЛРЗ Рейдовый в период с 1994 по 1999 гг., а также в СахГУ - с 2009 по 2013 гг. (9 рыбоводных заводов), сформулировала цель и задачи исследования, статистически обработала фактический материал, проанализировала полученные результаты, сделала выводы, разработала практические рекомендации. Использовала данные за период с 1990 по 2012 гг., любезно предоставленные ФГБУ «Сахалинрыбвод» и ЗАО «Гидрострой».
Благодарности. Автор выражает особую признательность своему научному руководителю, доктору биологических наук, профессору Валерию Николаевичу Ефанову за всестороннюю помощь и постоянное пристальное внимание к работе. Автор признателен за поддержку идей, методическую помощь и обсуждение результатов докт. биол. наук, профессору Нине Григорьевне Клочковой; канд. биол. наук, руководителю ФГБУ «Сахалинрыбвод» Владимиру Григорьевичу Самарскому; сотрудникам ФГБУ «Сахалинрыбвод»: Екатерине Владимировне Гринберг, Людмиле Геннадьевне Шадриной, Людмиле Константиновне Федоровой, Анне Евгеньевне Лапшиной; начальнику рыбоводного отдела ЗАО «Гидрострой» Виктору Петровичу Погодину; директору ЛРЗ Рейдовый Татьяне Павловне Мизиной; ведущему специалисту отдела воспроизводства СКТУ Федерального Агентства Госкомрыболовства Ольге Александровне Барковской; зам. начальника ФГБУ «Амуррыбвод» Сергею Анатольевичу Иванову, также благодарен всем сотрудникам кафедры биологии и химии и кафедры экологии и природопользования естественнонаучного факультета СахГУ за помощь, оказанную в работе.
|
