Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эффективность применения природного бентонита при выращивании рыбы в условиях загрязнения водной среды различными токсикантами

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тлупов, Тимур Хадипович, Ставрополь



{■■у 9- 3 /' - и /

МИШСТЕРОЙО ОБЩЕГО И ПРОвССИОНАЛЫЮГО ОЕРАеОВАНМЯ РФ СТАВРОПОЛзСКМЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

I

/'

Т Л У П О В Т И 1 У Р X А Д И я п и и и

Я В я "1

ЗффоНТИВНОСТЬ применения природного бентонита при выращивании рыбы в условиях загрязнения

водной среди рааличными токсикантами

Специальность 03.00.16 - экология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических

наукг профессор Шаямурзов М.М.

СТАВРОПОЛЬ - 1999

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ...................................................... 4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................____............... 8

1.1. Загрязнение водной среды рыбоводческих хозяйств.......... 8

1.1.1. Основные пути поступления токсикантов в водоемы........ 13

1.1.2. Влияние токсикантов на водные экосистемы, рыбопродуктивность и качество рыбной продукции......... 19

1.2. Бентониты в кормлении сельскохозяйственных ЖИВОТНЫХ И рыб........

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ................................... 33

2.1. Материалы и методы....................................... 33

2.2. Изучение фактической загрязненности рыбохозяйотвенных водоемов KEP к их влияние на рыбопродуктивность

и качество рыбной продукции.............................. 37

2.2.1. Результаты патологоанатомичеоких и морфологических исследований внутренних органов рыб о высокой концентрацией нитрозоаминов в мышцах и внутренних органах с признаками опухолей.......................... 42

2.2.2. Накопление токсикантов в рыбе на разных этапах

ее выращивания......................................... 46

2.2.3. Исследование биологической ценности рыбопродуктов

с использованием инфузории тетрахимена пириформис...... 53

2.3. Изыскание средств и методов снижения уровня

токсических веществ в органах и тканях рыб .............. 56

£.3.1. Эффективность использования бентонитов Герпегежского

месторождения при выращивании рыбы,...........................56

2.3.2. Изучение влияния бентонитов на качество

и сроки хранения комбикормов .......................... 58

2.4. Изыскание способов повышения детокоицирующего

эффекта бентонитов ...................................... 66

2.4.1. Теоретическое обоснование выбора средств и методов .... 65

2.4.2. Разработка лечебно-профилактической кормовой добавки

для рыб на бентонитовой основе ........................79

2.5. Натурные испытания кормовой добавки

в рыбоводческих хозяйствах .............................. 86

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ........... 94

ВЫВОДЫ .......................................................106

ЛИТЕРАТУРА ..........................................................108

ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................. .125

В5Е1ЕПЧГ s £3 С Д С >■ ?!

Актальнооть работы, В современных рыбоводческих хозяйствах вопросы защиты и сохранения среды обитания гидробионтов являются первостепенными. Основными факторами, оказывающими негативное для рыб влияние на гидрохимический режим водоема являются увеличение концентрации токсикантов, сдвиг рН среды за пределы технологических норм. Эти факторы усугубляются сбросом в водоемы неочищенных сточных вод животноводческих комплексов, нарушением регламента использования азотных удобрений, рекомендованных для повышения продуктивности прудов, разложением остатков кормов (Метелев EL EL, 1971; Бараников В.Д., 1985). Вследствие этого снижается резистентность рыб к различным заболеваниям, угнетается развитие естественной кормовой базы (Шахмурзов М.М,, 1993; Шестерик И.С,, 1995). Ухудшение качества воды приводит к снижению темпов роста, рыбопродуктивности, возникновению токсикозов и заморов рыб, появлению заболеваний, связанных с нарушением экологического равновесия водных экосистем, снижению качества рыбопродуктов.

В последние годы в рыбоводстве получили распространение незаразные заболевания рыб, которые называют "болезнями интенсификации". В таких случаях отмечаются снижения прироста массы рыб и при значениях гидрохимических показателей, не выходящих за пределы допустимых значений (Муооелиуо В.А., 1981).

В настоящее время в ряде зарубежных стран, а также в нашей стране интенсивно ведутся работы по обогащению кормовых смесей для животных и рыб цеолитами (Остроумова И.Н. и соавт., 1990), бентонитами (Коков Т.М., Вязиев Ю.С., 1989), обладающих способностью связывать и выводить из организма токсичные элементы,

В пользу изучения возможности применения этих минералов для очистки воды рыбохозяйотвенных водоемов и детоксикации организма рыб говорит их доступность, низкая стоимость, возможность использования без предварительной модификации, а также имеющийся отечественный и, особенно, зарубежный опыт (Огте, 1971; Сстоу, 1975;Горохова Р.И,, 1982; Никашина В. А,, 1985; Шахмурзов М.М. , 1993; Коков Т.Н., 1994).

Поданным Цогоева В.Б., Кочмазова К,Б., Еекузарова и.А. (1998), ирлиты обладают свойством поглащать воду и значительно увеличиваться в объеме (20-30 раз). Кроме воды ирлит может поглощать различные загрязняющие взвеси, едкие и углекислые щелочи, а в сухом состояний - нефтяные газы. Возможна очистка сырой нефти, бензина, керосина, минеральных масел.

Целью настоящей работы являлось изучение возможности использования природных бентонитов с целью детоксикации организма рыб при их выращивании в условиях загрязнения водной среды различными токсикантами,

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- определить уровень загрязненности рыбоводных прудов и ее влияние на рыбопродуктивность и качество рыбной продукции;

- дать оценку биологической ценности рыб, выловленных из загрязненных водоемов;

- изучить эффективность использования бентонитов Герпегежо-кого месторождения при выращивании рыбы в условиях загрязнения;

- определить оптимальный уровень добавок бентонита к кормам для рыб и влияние на качество и сроки хранения комбикормов;

- отработать технологические приемы снижения уровня токсических веществ в органах и тканях рыб;

- изучить эффективность кормовой добавки на бентонитовой основе пои выращивании Форели;

- изучить влияние серосодержащих соединений на бентонитовой основе на физиологическое состояние и продуктивность рыб;

- разработать лечебно-профилактическую кормовую добавку для рыб на бентонитовой основе,

Научная новизна. Изучена фактическая загрязненность рыбохо-зяйственных водоемов предгорной зоны Северного Кавказа, Установлено, что повышение концентрации токсических соединений (аммиака, нитритов) оказывает негативное влияние на рыбопродуктивность водоема и качество рыбной продукции. Впервые исследована возможность использования бентонита Герпегежокого месторождения в составе комбикорма для рыб с целью детоксикации избыточных концентрации нитритов и нитрозоаминов в организме рыб. Определено оптимальное количество бентонита, способствующее приросту ихтиомасоы форели и повышению ее биологической ценности. Изучено влияние кормов с бентонитом на физиологические показатели рыб. Разработана лечебно-профилактическая кормовая добавка на основе бентонита и серосодержащих соединений, позволяющая в короткие сроки утилизировать избыточные концентрации токсикантов,

Практическая значимость работы. Изучено состояние и степень загрязненности водоемов KEP, Разработана лечебно-профилактическая кормовая добавка для рыб. Подготовлены, учтверждены Управлением ветеринарии KEP и апробированы в условиях рыбоводческих хозяйств технические условия и наставления по его применению.

Полученные научные данные используются в системе природоохранных мероприятий и санитарных требований для получения экологически чистой рыбной продукции.

Результаты исследований используются в учебном процессе КБГСХА по дисциплинам кафедры товароведения и экспертизы качества продуктов АПК,

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на заседаниях кафедры "Товароведение и экспертиза качества продуктов АПК" в 1996-1998 гг, на научной конференции КБГСХА в 1997 г, g-ой Республиканской конференции по охране природы (27.03.98), семинаре-совещании по проблемам хо-лодноводного рыбоводства, Нальчик, 1996, заседаниях ученого совета ФВМ (1998).

Публикации. По материалами диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Объем и структура диссертационной работы, диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения выводов, практических предложений и приложения. Список литературы включает 114 отечественных и 30 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 17 таблицами и 10 рисунками.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Загрязнение водной среды рыбоводческих хозяйств

О развитием промышленного животноводства возникла серьезная угроза окружающей среде в зоне размещения комплексов. Не менее острая экологическая ситуация наблюдается и вокруг предприятий, перерабатывающих животноводческое сырье. Отходы производства, неприятные запахи, аммиак, аммонийные соли и другие загрязнители проникают в атмосферу, почву, грунтовые воды, принося значительный вред планктону водоемов и рек.

Качество воды рыбоводных прудов определяется двумя основными факторами: качеством воды водоисточников и технологическими процессами, которые разнообразны в зависимости от типа хозяйства и видового состава выращиваемых рыб.

Согласно существующим правилам охраны вод, государственным и отраслевым стандартам, регламентирующим требования и нормы качества воды рыбохозяйственных водоемов, водоохранные зоны хозяйств по искусственному разведению рыб относятся к объектам высшей категории, в них запрещен сброс сточных вод.

Однако, это не гарантирует рыбоводные хозяйства от влияния загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Среди них ведущая роль принадлежит сельскохозяйственным стокам за счет смыва с полей удобрений и пестицидов и стоков животноводческих комплексов, По данным литературы на долю сельскохозяйственных стоков в ряде случаев приходится 84,1% азота и 76,7% фосфора от всех антропогенных поступлений (Шестерин И,С, и соавт,, 1985),

Загрязнение водоемов аммиаком, нитратами и нитритами прежде всего связано с избыточным, нерациональным применением азотоодер-

жащих минеральных удобрений (Кулик М.С.» 1970), Азотные минеральные удобрения (аммонийные, нитратные, амидные) хорошо растворяются в воде, проникают в поверхностные и грунтовые воды, вместе о которыми попадают в водоемы- Потери азота и фосфора возрастают пропорционально увеличению доз их внесения. Если в 60-е годы вынос азота не превышал 6%, то к 1990 г потери азота оценивались в 16-40% по внутрипочвенному стоку пои дозе вносимого удобрения 50 кг/га и до 80% при внесении их по тонкому снегу и мерзлой земле (Кулик М,С,, 1970: Буров B.C., 1971; Демченко Н.И, и ооавт,, 1979; Былинкина А,А,, 1990, Шахмурзов ILIL , 1994), Все это приводит к накоплению биогенных веществ в водоемах.

Предполагается, что в среднем по России в водные объекты выносится до 20% используемых минеральных удобрений (Сиренко П.И. и ооавт,, 1976). Эвтрофирование малых рек по сравнению с крупными водостоками и водохранилищами происходит интенсивнее, что существенно влияет на их санитарно-гидробиологический режим и рыбопродуктивность, В этой связи необходимо отметить, что малые реки преимущественно служат источниками водоснабжения прудовых рыбоводных хозяйств.

Важную роль в экосистеме прудов играют микроэлементы, однако данные об их содержании в прудах и роли в повышении рыбопродуктивности противоречивы (Ушакова Л,Н,, 1970; Vaiwood, 1978; Воробьевы^,, 1979; Martin, 1980).

Прудовое рыбоводство может обеспечить высокий уровень рыбопродуктивности лишь при определенной, достаточно высокой трофности водоема, На это направлено большинство мероприятий по интенсификации рыбоводного процесса; кормление, удобрение, известкование, повышение плотностей посадки рыбы,

По существующей технологии выращивания рыбы о целью улучшения естественной кормовой базы и кислородного режима прудов широко используется внесение минеральных удобрений. Основные теоретические представления о действии минеральных удобрений на экосистему прудов изложены в известных работах Ляхновича В.П. (1965), Н1§взМ е1 а1, 1966; ЗтпЬиЬег (1969), Винберга Г.Г. (1990),

Было показано, что в определенном диапазоне концентраций существует прямая зависимость между дозами удобрений и получаемым рыбоводными эффектом.

Работами Эрмана Л,А, (1969) на нагульных прудах о плотной посадкой рыбы и интенсивным кормлением было показано, что для этих прудов данная зависимость не соблюдается (Эрман Л,А,, 1969), В нагульных прудах при плотных посадках рыбы потребности первичных звеньев продукционного процесса в биогенных элементах и органическом веществе в значительной мере удовлетворяется за счет разложения вносимых комбикормов и экскрементов рыбы (Лавровская А.Ф., 1969; Эрман Л,А,, 1969; Минц А,Г, и соавт,, 1973; Никонова и соавт,, 1987),

При внесении минеральных удобрений в пруды отмечается резкое увеличение концентраций азота в воде, но это повышение непродолжительно, так как в результате жизнедеятельности фитопланктона и растений их количество уменьшается, часть элементов сорбируется дном (Шпет А,К, и соавт,, 1969; Александрийская А,В., 1971; Аста-пович М.Т. и соавт,, 1974; Недмап, 1975), Однако средний уровень концентраций биогенных элементов в удобряемых прудах постоянно выше, чем в неудобряемых (Филатова М,В,, 1975), Особенно это характерно для высокоинтенсивных прудов, где содержание аммонийного азота может достигать 5-6 мг/л, нитратов 3 мг/л, органического

азота до 18 мг/л, минерального фосфата до 2,0-2,5 мг/л, органического фосфора до 2,5-3,0 мг/л (Еатенко А,И, и ооавт,, 1970; Мамаев М.М., 1970; Александрийская Ф.И., 1971; Панченко Ü.M. и ооавт,, 1974),

Часть биогенных элементов и органических веществ поступают в воду с экскрементами рыб и их экзометаболитами, Естественно, что количество их будет зависеть от плотности посадки и физиологического состояния рыб,

Так, например, при продуктивности пруда 7-11 ц/га с экскрементами карпа вносится в воду 9 кг/га фосфора и 40 кг/га азота за сезон. При совместном выращивании карпа и белого амура при общей продуктивности 12-16 ц/га в пруд на 1 га вносится с минеральными удобрениями из расчета 200-250 кг/га аммиачной селитры и суперфосфата (Хабибулин ЭЛ. и ооавт,, 1975),

Важным фактором формирования качества воды в прудах является кормление рыбы, Количество внесенных искусственных кормов прямо связано с уровнем органического загрязнения воды. Увеличение доли растительных рыб до 30-50% от общего количества существенно снижает органическое загрязнение воды прудов. Уровень органического загрязнения в прудах с поликультурой рыб при общей плотности посадки 8 тыс.шт/га не выше, чем в карповых прудах с плотностью посадки 4-5 тыс.шт/га (Богданова В.А, и ооавт., 1979).

Высокий уровень эвтрофирования интенсивно эксплуатируемых прудов приводит к нарушению деструкционных процессов. В прудах о высокой плотностью посадки рыбы валовая первичная продукция в 1,5-3 раза, а деструкция в 1.5-4 раза выше, чем в прудах с низкой плотностью посадки, отмечается преобладание деструкционных процессов (Акимова Г,Г., 1972; Глазачева И.В, и ооавт,, 1978). Ин-

теноивное развитие фитопланктона в летний период приводит к температурной и кислородной стратификации в прудах, Это явление характерно для различных климатических зон (Баранов С,А, и соавт., 1973; Тальоких и соавт., 1976; Степанов В.Д. и соавт., 1976; Гла-зачева И,В, и соавт,, 1978), Содержание кислорода может при этом колебаться от 25 мг/л и выше в поверхностном слое воды до полного его отсутствия в придонных слоях, Это приводит к образованию безкислородных зон в прудах, в которых преобладают анаэробные процессы и накапливаются вредные для рыб вещества (Steffens, 1974; Шестерин И.О., 1981),

В весенний период в результате накопления биогенных элементов в прудах в период предшествующий эксплуатации и поступления питательных веществ с паводковыми водами и при залитии прудов, наоборот, отмечается преобладание продукционных процессов, что сопровождается резким повышением значений pH, концентрации аммиака, снижением жесткости воды, перенасыщением воды кислородом по всей толще (Степанов В.Д. и соавт,, 1970; Kruger D,, 976, 1980; Баранов С.А. и соавт., 1976; Шестерин И.О. и соавт,1992; Шахмур-зов М,М,, 1994),

Таким образом, нарушение продукционно-деструкционных процессов в результате антропогенного эвтрофирования и применение ин-тенсификационных мероприятий создает напряженный гидрохимический режим в прудах, что отрицательно сказывается на физиологическом состоянии рыб и их продуктивности. Отмечающиеся резкие изменения экологических факторов среды могут приводить к снижению прироста рыб и их гибели, понижению токоинорезистентности рыб и устойчивости к инфекционным и паразитарным заболеваниям.

i.i.l. Основные пути поступлений токсикантов в водоемы

Основными источниками поступления в водоем соединений азота являются; сельскохозяйственные угодья и животноводческие фермы, промышленные предприятия по производству азотсодержащих веществ, грунтовые воды и донные отло