Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологические особенности искусственного воспроизводства тихоокеанских лососей в условиях современных рыбоводных заводов Сахалинской области

ВАК РФ 03.02.06, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Экологические особенности искусственного воспроизводства тихоокеанских лососей в условиях современных рыбоводных заводов Сахалинской области"

На правах рукописи

а. /С^

Бойко Анна Владимировна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ВОСПРОИЗВОДСТВА ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ РЫБОВОДНЫХ ЗАВОДОВ САХАЛИНСКОЙ

ОБЛАСТИ

03.02.06 - ихтиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Петрозаводск - 2014

6 <№В 2014

005545072

005545072

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сахалинский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «СахГУ»)

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор, де-

кан естественнонаучного факультета Ефанов Валерий Николаевич

Веселое Алексей Елпидифорович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии Карельского научного центра РАН, главный научный сотрудник лаборатории экологии рыб и водных беспозвоночных

Христофорова Надежда Константиновна

доктор биологических наук, профессор кафедры экологии ШЕН ДВФУ, заслуженный деятель науки РФ

Федеральное государственное бюджетное Ведущая организация: образовательное учреждение высшего про-

фессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

Защита состоится 19 марта 2014 г., в 14 час. в ауд. 117, на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, эколого-биологический факультет, тел. факс: 8(8142)763864.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета и на сайте www.petrsu.ru, с авторефератом - на сайтах http://vak.ed.gov.ru/ и www.petrsu.ru.

Автореферат разослан «17» января 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. биол. наук

И.А. Дзюбук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Большую роль в увеличении промысловой базы играет искусственное воспроизводство рыб и нерыбных объектов. Особенно оно значимо в Тихоокеанском регионе, в частности, в Сахалинской области, где ему уделяют серьезное внимание. Однако нерестовая площадь сахалинских рек невелика, и составляет всего 24,5 млн. м2, в то время как нерестовая площадь, например, камчатских рек - 350 млн. м2. Более того, прокладка нефтегазопроводов на протяжении более 800 км через естественные водотоки ставит под угрозу само существование естественного нереста (Ефанов, 2013).

На многих реках, наряду с естественным воспроизводством, эффективно функционируют рыбоводные заводы по разведению горбуши и кеты. В настоящее время на Сахалине и Курильских островах работают 38 лососевых рыбоводных заводов (ЛРЗ), мощность которых по выпуску составляет боле 700 млн. мальков горбуши и кеты. В ближайшем будущем планируется строительство еще пятидесяти рыбоводных предприятий. Успешность их работы зависит не только от выбора объекта рыборазведения, места размещения рыбоводного завода и его мощности, но и от научного подхода, учитывающего биологические особенности вида на всех этапах онтогенеза.

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 (2012).

Несмотря на ряд исследований А.И. Смирнова (1963), А.Н. Канидьева (1984), В.Н. Иванкова (1986), В.Г. Марковцева (2012), Н.Б. Хоревиной (1994), Л.Л. Хованской (2006), И.Е. Хованского (2006), и других авторов, 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.

В связи с этим целью работы было:

выявить оптимальные экологические условия искусственного разведения тихоокеанских лососей на всех этапах онтогенеза для рыбоводных предприятий современного типа в условиях Сахалинской области. Для достижения цели предстояло решить 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. Определить 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 в период 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. Доказано, что сумма отклонений факторов среды от оптимума определяет выживаемость молоди, а соответственно и коэффициент возврата: чем она больше, тем ниже возврат в естественные 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 опти-мумов 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. Составлены 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" (2010); Первой всероссийской межвузовской научно-методической конференции «Переход на федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования. Лучшие практики рыбохозяйствен-ного образования» (Южно-Сахалинск, 2012); международной научно-практической конференции «Наука, образование, бизнес: проблемы, перспективы, интеграция» (Москва, 2013); заседаниях кафедры экологии и природопользования ЕНФ ФГБОУ ВПО «СахГУ» 2010,2011,2012,2013 гг; семинаре кафедры экологии ДВФУ (2013).

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».

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, в том числе четыре в ведущих рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 144 страницах, включает 22 таблицы и 20 рисунков и состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы в количестве 170 наименований, в том числе 16 иностранных, и 2 приложений.

Благодарности. Автор выражает особую признательность своему научному руководителю, д.б.н., проф. Валерию Николаевичу Ефанову за всестороннюю помощь и постоянное пристальное внимание к работе. Автор признателен за поддержку идей, методическую помощь и обсуждение результатов д.б.н., проф. Н.Г. Клочковой; к.б.н., руководителю ФГБУ «Сахалинрыбвод» В.Г. Самарскому; сотрудникам ФГБУ «Сахалинрыбвод»: Е.В. Гринберг, Л.Г. Шадриной, JI.K. Федоровой, А.Е. Лапшиной; начальнику рыбоводного отдела ЗАО «Гидрострой» В.П. Погодину; директору ЛРЗ «Рейдовый» Т.П. Мизиной; ведущему специалисту отдела воспроизводства СКТУ Федерального Агентства Госкомрыболовства O.A. Барковской; зам. начальника ФГБУ «Амуррыбвод» С.А. Иванову, также благодарен всем сотрудникам естественнонаучного факультета СахГУ за помощь, оказанную в работе.

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, степень ее изученности, определены цель и задачи исследования, ее научная новизна, теоретическая и практическая значимость, перечислены основные защищаемые положения, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Глава 1. ИСТОРИЯ ИСКУССТВЕННОГО РАЗВЕДЕНИЯ РЫБ (обзор литературы)

В главе представлен анализ источников литературы, посвященных экологическим особенностям прохождения отдельных этапов жизненного цикла тихоокеанских лососей в условиях искусственного воспроизводства; рассмотрена история развития рыбоводства в Сахалинской области, проведен анализ ошибок и недочетов, допущенных из-за недостаточных знаний в области биологии и экологии видов; рассмотрены особенности искусственного воспроизводства тихоокеанских лососей на рыбоводных заводах Сахалинской области после их коренной модернизации и реконструкции.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ

В качестве объектов исследований использованы горбуша (Oncorhynchus gorbitscha Wallbaum, 1869) и кета (О. keta Wallbaum, 1869) (1990 - 2012 гг.) на разных этапах онтогенеза (эмбрионы, предличинки, личинки, молодь и половозрелые особи) в условиях искусственного воспроизводства. Исследования проводились на ЛРЗ Курильский и Рейдовый (о. Итуруп), ЛРЗ Лесной (Корса-ковский р-н) и в СахГУ. Измерение параметров среды во время прохождения стадий онтогенеза горбуши и кеты проводили в условиях производственных

предприятий. Температуру воды измеряли, используя термометр ртутный стеклянный лабораторный ТЬ (всего обработано 106 380 измерений). Содержание растворенного кислорода контролировали, используя термооксиметр (всего обработано 61 776 показаний). Расход воды в единицу времени в инкубационных аппаратах и питомных каналах определяли расчетным методом, на основании пропускной способности водоподающих труб, снабженных шаровыми кранами (всего обработано 41 976 данных) (табл. 1). Биологический анализ производителей и молоди выполняли по стандартной методике измерения лососевых рыб (Правдин, 1966).

Табл. 1 - Характеристика собранного материала, 1990-2012 гг.

Задача Содержание и объем работы

Оценка оптимального термического режима на всех этапах искусственного воспроизводства. Измерение температуры воды отдельно для каждого из видов, три раза в день (9:00, 14:00 ив 18:00). Всего обработано 106 380 измерений.

Оценка оптимального кислородного режима на всех этапах на всех этапах искусственного воспроизводства. Измерение содержания растворенного кислорода три раза в день (9:00, 14:00 и в 18:00) в период выдерживания производителей в садках, и при выращивании молоди, а также ежедекадно в процессе инкубации, выдерживания предличинок и подращивания личинок. Всего обработано 61 776 показаний.

Оценка оптимального расхода воды на всех этапах искусственного воспроизводства. Измерения в период инкубации икры, выдерживания предличинок и подращивания личинок выполняли ежедекадно, во время выдерживания производителей горбуши и кеты в садках и выращивания их молоди - два раза в день. Всего обработано 41 976 показаний.

Градусодни (гр/дн) считали, как сумму тепла, накопленную организмами за время развития.

Отклонения от оптимума считали в относительных величинах (2£ от среднемесячных значений температуры на каждом этапе).

Обработку и анализ данных осуществляли в программах Microsoft Office Excel и R-Statistica. Для построения картосхем расположения рыбоводных заводов использованы космоснимки Google Earth.

Глава 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИСКУССТВЕННОГО

ВОСПРОИЗВОДСТВА: РАСПОЛОЖЕНИЕ ПУНКТА СБОРА ИКРЫ И ОТБОР ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Использование современного оборудования с максимальным соответствием условиям среды и определенных приемов позволяет добиться наилучших результатов в процессе искусственного воспроизводства лососей. Отклонения от оптимальных значений основных факторов влечет за собой снижение выживаемости, повышение отходов и низкий возврат.

Пункт сбора икры. Пункты сбора икры обычно располагают в местах, удобных с позиций подъездных путей и обустройства, близких к инкубационному цеху, с достаточным количеством воды и наличием экономической выгоды.

Однако в первую очередь важно, чтобы их расположение находилось в центре внутрипопуляционной группировки, т. е., в районе основных нерестилищ, желательно, на расстоянии не более 2 км от завода. Это позволит собирать икру от производителей всех группировок. Каждая из этих группировок, благодаря биотопической изоляции, отличается морфо-физиологически, что было показано В.Н. Иванковым (1986 а,б) и подтверждено генетическими исследованиями (Алтухов и др., 1997; Ефанов, 1989).

Отбор производителей. Нередко на ЛРЗ игнорируется факт сложной структуры нерестового стада, хотя еще С.М. Коноваловым (1980) была показана дифференциация нерестового стада на примере нерки. Автор подчеркивал, что первыми на нерест идут крупные самцы, а заканчивается ход мелкими самками. Это же было генетически подтверждено Ю.П. Алтуховым (1971, 1983). Он предложил отбор производителей для закладки икры производить в равных долях от каждой из частей возврата (Алтухов, 1974). На многих заводах идущие в «голове» стада крупные самцы изымаются из воспроизводства из года в год. Практически исключается из выборки для воспроизводства и «хвост» стада, состоящий из преимущественно мелких самок. И то и другое приводит к снижению гетерогенности популяции. Нарушенная структура популяции закрепляется генетически и каждый последующий возврат производителей приходит на нерест все более гомогенным. Поэтому важно сохранить гетерогенность стада и жизнеспособность популяции, отбирая производителей от всех частей нерестового стада. Биологический анализ, основанный на генетическом материале, подтверждает наблюдаемое уменьшение разнообразия внутривидовых группировок тихоокеанских лососей (Акиничева, 2001). Однако мы выяснили, что такая практика отбора производителей сохраняется на многих заводах. В результате собственных наблюдений мы выяснили, что при нарушении сроков сбора икры изменяются сроки и интенсивность возврата рыб. Обобщение многолетних данных показало, что при относительно правильном отборе на одном из заводов кривая интенсивности возврата практически «нормальная» (1994 г.), при многолетнем нарушении системы сбора производителей - «ассиметричная» (2012 г.), время массового подхода производителей сдвигается минимум на неделю (рис. 1). Аналогичная картина наблюдается при расположении завода в нижнем течении реки. Подобная практика, существующая и в Приморье, в конечном итоге приведет, по мнению В.Г. Марковцева (2012) к изменению попу-ляционной структуры стад кеты в нерестовых реках.

в Л О 15 20 26 ЗО 36

Сроки подхола пронзволнтглсл ОЧ НЯЧЯЛЯ холя, в)

О Ю 10 20 28 ЗО 30

Сроки полхоля проичвплитглсП от нпмпля холя, дней

'ШЛЯ ХОДЯ. ЛНРЙ в)

Рис. I. Кривые интенсивности подхода производителей в 1994 г. (а) и 2012 г. (б) по срокам хода.

Выдерживание производителей. Расположение пункта сбора влияет на длительность выдерживания производителей в садках. Чем ниже к устью будет расположен пункт сбора, тем менее зрелыми будут производители, следовательно, потребуется большее время на выдерживание их в садках, а длительность выдерживания сопровождается преждевременной гибелью и снижается от 15-20% (при 10-15 суточном выдерживании) до 3% и менее (при кратком выдерживании) (табл. 2).

Табл. 2. Гибель производителей в зависимости от длительности выдерживания (%)

сутки % гибели ---- Длительность выдерживания, сутки

10-15 5-9 1—4

горбуши* 15-20 Менее 10 3-5

кеты** 10-15 Менее 8 Менее 3

* При 1 < 15°С и 02 > 8 мг/л. ** При 1 < 12°С и 02 > 7 мг/л.

Важную роль при выдерживании производителей в садках играют температура воды и сопряженное с ней содержание растворенного кислорода. Как видно из табл. 2, производители горбуши при выдерживании переносят более высокие значения температуры, но более требовательны к содержанию растворенного кислорода. Объясняется это биологическими особенностями вида (приуроченностью нерестилищ осенней кеты к выходам грунтовых вод).

Кроме того, гибель производителей в садках также напрямую зависит от плотности посадки (от 5% при 20 экз./м2 до 70-80% при 60 экз./м2 для кеты) при прочих равных условиях (табл. 3). Это заключение основывается на наших исследованиях плотности посадки производителей, выступающей как биотический фактор, действие которого заключается как в воздействии организмов друг на друга продуктами метаболизма и потреблением кислорода. Именно поэтому отслеживали гибель производителей в садках с различной плотностью посадки.

Табл. 3. Гибель производителей в зависимости от плотности посадки в садки (%)

Вид рыбы Плотность посадки производителей

20 экз./м2 (кета) 40 экз./м2 (кета) 60 экз./м2 (кета)

40 экз./м2 (горбуша) 60 экз./м2 (горбуша) 80 экз./м2 (горбуша)

Горбуша 5 50 80

Кета 5 40 70

Таким образом, наиболее важным на данном этапе является правильное расположение пункта сбора икры в системе водотока, соблюдение плотности посадки и отбор производителей в равных долях от каждой из частей возврата.

Глава 4. СБОР И ЗАКЛАДКА ИКРЫ НА ИНКУБАЦИЮ Изъятие половых продуктов. Использование нового оборудования и технологических приемов минимизирует гибель икры до оплодотворения и гибель ее на стадии образования зиготы от механических воздействий, а также уменьшает количество неоплодотворенной икры.

Экспериментально нами было установлено, что количество полостной жидкости, слизи и крови, попадающей в икру перед осеменением, по старой технологии в 2-3 раза превышала таковое при изъятии икры с использованием сетчатого наклонного столика и специального ножа (табл. 4).

Табл. 4. Количество биологического материала, попадающее в собранную для оплодотворения икру в зависимости от типа оборудования (% от массы икры)

Тип используемого оборудования и инвентаря Количество полостной жидкости, слизи и крови, % от массы икры

Прямой деревянный столик. 5-6

Столик с наклонной сетчатой рамкой, специальный нож. 2

Особенно это важно на ранних этапах развития организма, поскольку в это время практически все факторы среды являются лимитирующими, и несоблюдение даже в части требований приведет в повышенной смертности.

Осеменение и оплодотворение икры. Исходя из проведенных нами наблюдений, сбор икры для оплодотворения необходимо осуществлять в определенной последовательности. Еще раз показана необходимость использования при осеменении соотношения полов 1 : 1 в целях сохранения биоразнообразия и высокой оплодотворяемости икры (Иванов, 1988; Алтухов, 1983; Серпунин, 2009).

Мы выяснили в ходе проведенных исследований, что при использовании 3-5 самцов на 6-8 самок, как практикуют приморские рыбоводы (Марковцев, 2012), не обеспечивается оплодотворение икры выше 94-96%. Использование при осеменении полов 1:1 дает возможность половым клеткам, при избирательной активности, оплодотворить большее количество яиц - до 97,0-98,8%.

Промывка икры и подготовка ее к инкубации, набухание и подготовка икры к перевозке проводятся стандартными методами.

Транспортировка икры и ее размещение на инкубацию. Во время транспортировки живую икру предохраняют от перегрева и переохлаждения, а также от толчков и ударов. Важно перевезти ее до наступления нового этапа развития, до начала дробления зародышевого диска (Смирнов, 1975). Наши данные по исследованию выживаемости икры при транспортировке показали, что при перевозке с соблюдением перечисленных рекомендаций, по выровненной дороге, на расстояние не более 2 км, со скоростью не более 5 км/ч, гибель, как правило, не превышает 2-3 %, несоблюдение правил перевозки икры приводит к большой гибели при транспортировке (табл. 5).

Табл. 5. Гибель икры горбуши и кеты в зависимости от расстояния от пункта сбора икры до инкубационного цеха и качества дорожного покрытия (%)

сстоя н и е, км Расстояние, км

более 15 5-10 0-2

% гибели икры 1* 2** 1 2 1 2

Контейнер вместимостью 25 кг 8 10 5 8 Менее 1 2-3

Контейнер вместимостью 50 кг 10 13 8 10 1 5

* - удовлетворительное состояние дорожного покрытия, скорость передвижения не более 5 км/ч; ** - неудовлетворительное состояние дорожного покрытия, скорость передвижения более 5 км/ч.

Температура, как экологический фактор, должна контролироваться на всех этапах, начиная с помещения икры в инкубационные аппараты. Предотвращение температурного шока икры при перемещении ее в инкубационные аппараты после перевозки достигается постепенным добавлением в транспортировочные ящики воды из инкубационных аппаратов. Проведенные нами исследования показали, что при перемещении икры в инкубационные аппараты в случае разницы температуры воды в транспортировочных емкостях с икрой и в инкубационных аппаратах ее гибель может достигать 5-7% (табл. 6).

Табл. 6. Отход икры горбуши и кеты в зависимости от соблюдения термического режима при помещении оплодотворенной икры в инкубационные аппараты (%)

Вид рыбы Разница температуры икры и воды в инкубационном цехе, 1 °С

более 5 2-5 1-2

Горбуша 5 1,5-2,0 0

Кета 7 2,0-3,0 0,2

Инкубация икры. Максимальной эффективности на этом этапе онтогенеза можно добиться при использовании инкубационных аппаратов «бокс» (типа Аткинса), позволяющих достичь абиотических условий эмбрионального развития лососей, аналогичных оптимальным в естественных нерестовых буграх (термический и газовый режимы, проточность и расходы воды) (Канидьев, Га-мыгин, 1979) (рис. 2).

Рис. 2. Схема движения воды в аппаратах «бокс» и типа Аткинса.

Влияние факторов среды на продолжительность развития эмбрионов.

Температура является важнейшим фактором любого биологического процесса. При инкубации происходит развитие эмбрионов от дробления зародышевого диска до выклева свободных эмбрионов (многостадийный процесс). Все эти процессы происходят в яйцевой оболочке. Для прохождения отдельных этапов оптимальными будут различные температуры. Как можно видеть на графике зависимости, наибольшая выживаемость кеты на этапе инкубации наблюдается при 1=4,5°С (рис. 3). Поскольку процесс инкубации икры длится 4 месяца, важно было проверить, изменяется ли оптимум в каждый из этих месяцев, и нужно ли корректировать температуру в течение каждого из них. В природных условиях температура в процессе инкубации икры снижается, и в эмбриональном развитии организма, проходящем на этапе инкубации, меняются стадии от зиготы, дробления, бластуляции и далее, включительно до выклева свободных эмбрионов.

2,0 1,0 0,0

4,5 5 5,2 5,4 5,6 5,9 6,2 6,4 7,3 Температура, °С

Рис. 3. Зависимость гибели икры кеты при инкубации от температуры (%).

Для приморской кеты В.Г. Марковцевым (2012) был выявлен оптимальный температурный режим, заключающийся в понижении температуры воды от 10-12°С в начале до 4-б°С к концу инкубации.

С целью выяснения оптимальных значений для каждого месяца развития кеты и горбуши на рыбоводных предприятиях Сахалинской области, мы обработали данные по температурному режиму за 22 рыбоводных цикла. В результате было установлено, что температура воды снижается от 7,9°С в сентябре до 3,1°С в декабре для горбуши и от 7,0°С в октябре до 4,5°С в январе для кеты (табл. 7).

Табл. 7 - Среднемесячная температура воды при инкубации икры, оптимум ( С)

Вид рыбы Месяцы

09 10 11 12 01

Горбуша 7,9 7,2 5,3 3,1

Кета 7,0 5,8 4,6 4,5

Известно, что температура предопределяет величину концентрации растворенного кислорода в воде. На его содержание оказывают влияние повышенные плотности рыбоводной продукции на всех этапах, и в случае необходимости используют дополнительную аэрацию или увеличивают проточность воды для коррекции его содержания. Как и в случае температуры, нами был определен оптимум содержания кислорода ежемесячно на этапе инкубации (табл. 8).

Табл. 8. Оптимальное среднемесячное содержание растворенного кислорода при инкубации, выдерживании личинок и подращивании личинок горбуши и кеты (мг/л)

Вид рыбы Месяцы

09 10 11 12 01

Горбуша 9,00 10,50 11,24 11,80

Кета 9,93 10,67 10,90 10,80

Оптимальное содержание кислорода варьирует в пределах от 9,0 мг/л в сентябре до 11,8 мг/л в декабре для горбуши и 9,93 мг/л в октябре до 10,9 мг/л в январе для кеты. Потребность эмбрионов в кислороде значительно возрастает к концу инкубации, поэтому в этот период увеличивают расход воды в «боксах» до 65-70 л/мин, в аппаратах Аткинса - до 40-45 л/мин.

Развитие икры и свободных эмбрионов тихоокеанских лососей должно проходить в темноте, по аналогии с развитием икры в нерестовых буграх, поэтому все работы с рыбоводной продукцией проводятся в условиях слабого рассеянного света.

Уход за рыбоводной продукцией в период инкубации. До оснащения ЛРЗ икроотборочными аппаратами икра дважды за инкубацию подвергалась выборке: транспортировочного отхода (на следующий день после закладки) и инкубационного отхода (после достижения икрой стадии «глазка»). Выборка проводилась вручную, при этом рамки с икрой длительное время (до получаса) находились без воды, в теплом помещении с температурой 20°С. При этом, безусловно, икра испытывала температурный шок. Результирующий отход за период инкубации составлял более 10%. В настоящее время отбор погибшей икры за этап инкубации проводят один раз, перед выносом в питомник на выклев при помощи икроотборочных аппаратов, в интервале от 320 до 350 гр/дн., когда эмбрионы наиболее устойчивы к механическим воздействиям. Процесс выборки максимально укорочен для минимизации времени пребывания икры без воды. В результате минимизации воздействия на икру повреждающих факторов при отборе, общая сумма погибшей за инкубацию икры составляет не более 7-8%. За сутки до выборки инкубационного отхода проводят стрессовый метод отбора. В результате этого после механического воздействия («пересыпания» икры) белок в неоплодотворенных икринках коагулирует и они становятся непрозрачными, что делает возможным их отсортировать в икроотборочной машине. На приморских ЛРЗ в качестве стрессовой обработки предлагается шевелить и надавливать икру на рамках перед выборкой отхода (Марковцев, 2012).

Результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о том, что нарушения температурного, газового режима и расходов воды на ранних этапах

эмбриогенеза приводят как к увеличению отхода, так и к возникновению различных аномалий развития и функциональных заболеваний, таких как водянка желточного мешка, белопятнистая болезнь и сдвоенные эмбрионы. Количество погибших от аномалий развития и функциональных заболеваний эмбрионов увеличивает общий процент гибели на ранних этапах онтогенеза.

Контроль заболеваемости, профилактические и лечебные мероприятия. Из биотических факторов среды, влияющих на выживаемость икры, наиболее важным является подверженность заболеваемости микозами. В случае инкубируемой «в навал» икры, несмотря на достаточную аэрацию и проточность, зачастую возникает сапролегниоз икры. Проведенные нами исследования показали, что до внедрения в технологическую схему работ рыбоводных предприятий регулярных профилактических обработок, отход икры, погибшей от сапролег-ниоза, был значительным и составлял до 80% всей заложенной на инкубацию икры. Этому способствовала высокая плотность икры на рамках, препятствующая доступу кислорода (табл. 9). После реконструкции заводов и использования новых инкубационных аппаратов типа бокс и Аткинса с принципиально иной схемой водоснабжения в период инкубации гибель икры от сапролегниоза на инкубации составляет не более 3,0-3,5%.

Табл. 9. Гибель икры от сапролегниоза на стадии инкубации

Годы закладки Гибель икры от заболевания сапролегниозом, %

горбуша кета

1970-1980(рамки) 80 50

2013 (аппарат типа бокс) 3,5 3,0

Глава 5. ВЫДЕРЖИВАНИЕ ПРЕДЛИЧИНОК, ПОДРАЩИВАНИЕ ЛИЧИНОК И ВЫРАЩИВАНИЕ МОЛОДИ ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ

Современный тип питомников с независимой водоподачей для выдерживания предличинок и подращивания личинок тихоокеанских лососей наилучшим образом обеспечивают их жизнедеятельность в этот период. Трубчатый искусственный субстрат создает оптимальные условия среды в этот период, поскольку имитирует проточность в нерестовых гнездах.

Выклев свободных эмбрионов. Вылупление предличинок кеты на ЛРЗ Сахалинской области варьирует в пределах 100-130 суток с начала инкубации при 484,7-493,9 гр/дн. в период до начала марта; окончание вылупления горбуши приходится на 84-137-е сутки при 460,6-581,9 гр/дн. в период до второй декады февраля. К поднятию на плав и началу кормления личинки горбуши подходят в возрасте 226-232 суток при 770,8-868,3 гр/дн., личинки кеты - на 182-218 сутки при 747,0-846,9 гр/дн. в период с 20 апреля по 25 мая (Отчет ФГБУ «Сахалин-рыбвод», 2011).

Нами было экспериментально установлено, что при рекомендуемой длине питомника (17-18 м) потребление кислорода в результате жизнедеятельности личинок, находящихся в начале и середине канала, не ухудшают условия жизни личинок, находящихся в конце канала. Это определяется тем, что максимальная

длина питомного канала должна составлять не более 18 м, так как только в этом случае содержание растворенного кислорода на вытоке из канала составляет не менее 6-7 мг/л для кеты. Особенно это актуально при высокой температуре воды в период выращивания молоди (табл. 10).

Табл. 10. Содержание растворенного кислорода на втоке и вытоке в зависимости от длины питомных каналов (мг/л)

№ п.п. Длина канала, м 1 воды, "С Содержание растворенного кислорода на втоке, мг/л Содержание растворенного кислорода на вытоке, мг/л

1 17 9,2 8,9, 7,0

2 19 9,0 9,0 6,0

3 21 8,9 9,1 4,5

В результате многолетних наблюдений нами были установлены оптимальные условия термического режима, сроки выклева, продолжительность инкубации и возраст личинок горбуши и кеты по партиям сбора на рыбоводном заводе Курильский, представленные в табл. 11.

Табл. 11. Показатели оптимальных значений средней температуры воды в питомнике в период выклева, количество дней инкубации и возраст горбуши и кеты на лососевом рыбоводном заводе Курильский в 2011-2012 гг.

Партия Средняя температур воды и °С Дата конца выклева Количество дней инкубации Возраст, градусодип

Горбуша 12011 г Л

Первая 8,0 02.12 80 643,5

Средняя 6,8 23.12 89 608,9

Последняя 5,2 18.01 104 539,6

Горбуша (2012 гЛ

Первая 6,9 06.12 84 581,9

Средняя 4,6 19.01 112 518,6

Последняя 3,4 25.02 137 460.6

Кета (2011 гЛ

Первая 5,2 18.01 103 532,2

Средняя 6,4 12.01 84 540,7

Последняя 4,9 08.02 102 497,2

Кета (2012 гЛ

Первая 4,0 10.02 120 486,2

Средняя 3,7 04.03 130 484,7

Последняя 4,9 18.02 100 493,9

Выдерживание свободных эмбрионов (период покоя).

В природных условиях предличинки развиваются в нерестовых буграх в условиях абсолютной темноты, определенной температуры и проточности. На заводах эти условия имитируются использованием питомных каналов, на дне которых уложен трубчатый субстрат, и созданием абсолютной темноты. Отсутствие затенения и повышенная проточность на данном этапе приведут к быстрому рассасыванию желтка у предличинок, благодаря чему они раньше и с меньшей

массой поднимутся на плав, в то время, как температура воды еще не позволит нормально усваивать корм. Выклюнувшиеся предличинки находятся в буграх около 4 месяцев. Мы провели исследования, в результате которых была установлена зависимость гибели предличинок от температуры воды, которая имела коэффициент корреляции более 0,4 при Р=0,95 (рис. 4). В результате проведенных исследований выяснили, что самый низкий процент гибели кеты на этом этапе наблюдается при Т=4,7 гр.С. Эта температура наилучшим образом соответствует видовым требованиям осенней кеты, которая нерестится в местах выхода грунтовых вод. Так же, как и на первом этапе, нами были учтены нюансы значений экологических факторов по месяцам, благодаря анализу материалов по 22 рыбоводным циклам.

Рис. 4. Зависимость гибели предличинок кеты от температуры

В природных условиях в период выдерживания предличинок скорость течения не превышает 0,8 см/с для горбуши и 0,5 см/с для кеты, при расходе воды -60 л/мин. Температуру воды и скорость течения в период выдерживания предличинок регулируют таким образом, чтобы предличинки расходовали запас желточного мешка как можно медленнее. Достижение необходимой температуры воды обеспечивается путем подачи ее из различных источников (грунтового и подруслового) и смешивания в водосмесительном баке (табл. 12).

Табл. 12. Оптимальные значения сроков поднятия на плав, начала кормления и выпуска молоди горбуши и кеты (по наблюдениям на лососевом рыбоводном заводе Курильский)

Номер партии Поднятие на плав, начало кормления Выпуск

дата градусодни Остаток желточного мешка, мг дата градусодни средний вес, г

Цех № 1 (кета)

Первая 21.04 781 22 25.05 930 0,9

Средняя 02.05 685 26 08.06 970 0,8

Последняя 10.05. 623 30 16.06 1010 0,8

Цех № 2 (горбуша)

Первая 05.05 682 5 02.06 850 0,3

Средняя 08.05 656 9 07.06 810 0,3

Последняя 11.05 629 9 14.06 800 0,3

В результате проведенных исследований было выявлено, что оптимальными значениями возраста личинок при поднятии на плав являются 620-780 гр/дн для кеты и 629-682 гр/дн для горбуши при остатке желточного мешка от 22 до 30% у кеты и от 5 до 9% у горбуши.

Для определения оптимальных значений условий среды в период выдерживания и подращивания были определены температурные параметры и содержание растворенного кислорода (табл. 13, 14).

Табл. 13. Оптимальная среднемесячная температура воды при выдерживании предличинок, подращивании личинок лососей, °С

Вид рыбы Месяцы

01 02 03 04

Горбуша 2,3 1,7 2,8 3,9

Кета 4,5 4,5 5,3

Табл. 14. Оптимальное среднемесячное содержание растворенного кислорода при выдерживании предличинок и подращивании личинок горбуши и кеты (мг/л)

Вид рыбы Месяцы

01 02 03 04

Горбуша 12,50 12,50 12,20 11,90

Кета 10,70 10,70 10,44

Как видно из табл. 13, оптимальное значение температуры для горбуши в зимние месяцы составляет от 1,7°С, в то время как для кеты - около 4°С. Объясняется это экологическими особенностями видов, в частности, приуроченностью нереста осенней кеты к местам выхода грунтовых вод. Следует отметить, что оптимальное значение температуры для кеты в этот период на приморских ЛРЗ составляет 5°С (Марковцев, 2012).

Подращивание личинок. В природе вышедшие из бугров личинки кеты продолжают расходовать остатки запаса желтка и переходят на активное питание, а личинки горбуши, находясь более длительное время в буграх, полностью расходуют желточный запас, и выходят из них незадолго до ската в море. В условиях искусственного воспроизводства поднятие на плав и начало кормления личинок горбуши и кеты необходимо сопровождать подъемом температуры воды, поскольку наиболее эффективно энергия усвоенной пищи используется на рост при температуре воды не менее 3°С, что аналогично природным условиям. Одним из ответственных моментов в биотехнике воспроизводства лососевых рыб является перевод молоди на внешнее питание (Владимиров, 1975; Механик, 1957). При определении момента, когда следует начинать кормление, необходимо, прежде всего, ориентироваться на резорбцию желточного мешка, остаточное количество которого на этот момент должно быть не более 30% от первоначальной массы личинок кеты (см. табл. 12). В качестве основного признака

наступления этапа используется момент первого появления пищи в желудочно-кишечных трактах молоди. По нашим данным, молодь кеты начинает активно питаться при температуре воды не менее 3°С при остатке желточного мешка 30% и менее, при 700-800 гр/дн. Экспериментально установлено, что подкормку личинок горбуши следует начинать на 220-232 сутки, при 770-990 гр/дн., кеты - на 193-220 сутки, при 740-850 гр/дн., обычно с первой-второй декады мая. В то же время известно, что при температуре 5-11°С следы пищи впервые регистрируют у молоди горбуши в возрасте 396-400 суток биологического возраста (Тарасюк, 2003). Определенные нами в процессе исследований температурные условия отличаются от рекомендуемых В.Г. Марковцевым (2012) для приморских заводов, для которых переход к подращиванию личинок предлагается осуществлять при 900-960 гр/дн., с массой остаточного желтка не менее 20% от веса тела, а кормление молоди проводить при плотности посадки 10 тыс. экз./м2, при температуре воды от 3 до 10°С.

Выращивание молоди. Важность организации подкормки молоди тихоокеанских лососей. В главе обосновывается важность весьма сложной в биологическом и техническом отношении задачи кормления молоди рыб. (Левани-дов, 1955; Остроумова, 2001). Проведенный нами анализ многолетних данных показал, что вес выпускаемой молоди зависит от плотности ее посадки при выращивании (рис. 5). Согласно построенной кривой зависимости веса молоди от плотности посадки можно сделать вывод, что наибольший вес молоди кеты наблюдается при плотности посадки при выращивании около 8 тыс. экз./м2.

16,0

е г

О? О' О- "V О- О' О? -V' -V V

Вес молоди кеты, г

Рис. 5. Зависимость веса молоди от плотности посадки при выращивании

Кроме плотностного фактора, нами было выяснено, что имеется зависимость линейного роста молоди от температуры (рис. 6). Как показывает график, наиболее эффективное потребление корма на рост, при котором линейные размеры молоди наибольшие, происходит при температуре 6,7°С.

Рис. 6. Линейный рост молоди кеты в период кормления (Курильский ЛРЗ).

Экспериментально показано, что выбор корма имеет большое значение, и в производственных условиях обеспечивается использованием паст, фаршей и сухих сбалансированных гранулированных кормов. В ходе проведенных исследований мы выяснили, что при одинаковой доступности, молодь охотнее потребляет гранулированный корм, при этом достигается наименьшее отклонение от среднего значения массы. Кормление растущей молоди различными фракциями кормовых частиц сухого гранулированного корма (от 0,1 до 1,0 мм) обеспечивает доступность его для молоди всех размеров, в отличие от фарша. Суточный рацион кормления зависит от температуры воды и индивидуальной массы личинок и варьирует от 0,5 до 2,5%. Использованные в работе различные гранулированные корма оказались равно эффективными при выращивании молоди. На основании данных из кривой зависимости веса молоди от плотности посадки на этапе выращивания молоди, очень важно соблюдать популяционные законы влияния плотности посадки на рост и развитие молоди: плотность не должна превышать 20 тыс. экз./м2 для горбуши и 10-12 тыс. экз./м2 для кеты (см. рис. 5).

Наилучшие результаты кормления молоди достигаются при использовании сбалансированных гранулированных кормов (табл. 15).

Табл. 15. Биохимическая характеристика кормов молоди лососей

Компоненты Датский БиоМар Вш-ОрНта! С80 Датский «АИег адпа» 8вР 514-ОН лс-нт

% % %

Массовая доля сырого протеина 60,0-66,0 57,7-58,3 51,9-55,7

Массовая доля жира 7,0-16,0 8,8-9,2 10,0-10,8

Углеводы 5,5-7,0 6,2-8,6 5,4-6,6

На этапе выращивания молоди нами была определена зависимость между гибелью молоди и температурой воды и содержанием в ней кислорода (рис. 7).

4,2 4,7 5,1 5,4 5,6 5,7 6,5 6,7

Температура, °С

Рис. 7. Зависимость гибели выращиваемой молоди кеты от температуры

Этап выращивания наиболее короткий из всех, он длится 2 месяца, но и в этом случае для каждого из месяцев требуются свои оптимальные условия. Более высокая температура воды в первый месяц выращивания, чем во второй приводит к преждевременному рассасыванию запасов желтка у физиологически не готовых к питанию младших возрастных групп. Для определения оптимальных параметров температуры воды и содержания растворенного кислорода проведен обсчет многолетних данных (табл. 16). Анализ полученных нами данных свидетельствует, что оптимальные среднемесячные температуры и содержание растворенного кислорода в мае для горбуши - 5,4°С, для кеты - 6,1°С; содержание растворенного кислорода - 11,5 мг/л и 9,88 мг/л; в июне -7,1 °С для обоих видов, содержание растворенного кислорода - 10,4 мг/л и 9,7 мг/л соответственно.

Табл. 16 - Оптимальная температура воды и содержание растворенного кислорода в период

выращивания молоди

Вид рыбы Месяцы выращивання

май июнь

содержание кислорода, мг/л 1,°С содержание кислорода, мг/л

Горбуша 5,4 11,50 7,1 10,4

Кета 6,1 9,88 7,1 9,7

Глава 6. ВЫПУСК МОЛОДИ ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ В

ЕСТЕСТВЕННЫЕ ВОДОТОКИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ЛРЗ САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Снижение процента гибели молоди лососей достигается при выполнении следующих рекомендаций:

- выпуск проводится в конце половодья, когда уровенный режим достиг устойчивых показателей, способствующих беспрепятственной скату и когда началась покатная миграция «дикой» молоди (Зиничев, Леман, 2012);

- температура воды в прибрежье установилась не ниже 6-7°С, что способствует развитию кормовой базы для мигрирующей на нагул молоди;

- продолжительность выпуска должна быть аналогична продолжительности закладки икры, а интенсивность выпуска - интенсивности сбора икры родительского поколения.

Выполненный нами анализ статистических данных с рыбоводных заводов Сахалинской области показал, что выпускают мальков при достижении массы тела от 800 до 1200 мг. При этом не выявлена зависимость между навеской выпускаемой молоди (в данном диапазоне) и коэффициентом возврата. Напротив, была отмечена зависимость коэффициентов возврата от температуры воды в прибрежье в период выпуска молоди, более того, обнаружена отрицательная коррелятивная зависимость коэффициента возврата от суммы отклонений от оптимальных значений температуры в процессе онтогенеза (рис. 11).

Эффективность работы рыбоводных заводов Сахалинской области.

Для выяснения общих закономерностей прохождения этапов раннего онтогенеза нами были определены интегральные кривые оптимумов температуры воды (рис. 8 а,б) и содержания растворенного кислорода для каждого из этапов (рис. 9 а,б). При выявлении интегральных показателей было учтено воздействие основных абиотических факторов на горбушу и кету в течение 22 рыбоводных циклов

8,0

Рис. В. Оптимальная температура воды на ранних этапах онтогенеза (°С): а - для горбуши; б - для кеты

Рис. 9. Оптимум содержания растворенного кислорода (мг/л): а - для горбуши; б - для кеты

Таким образом, нами было оценено влияние отклонений от оптимальных значений на выживаемости икры, личинок и молоди на всех этапах рыбоводного цикла.

Итог работы рыбоводного предприятия определяется не столько количеством и качеством выпущенной в море молоди, сколько процентом возврата в родные реки производителей. Понятие коэффициента возврата, или величины промыслового возврата, как меры эффективности работы рыбоводных предприятий, в настоящее время продолжает использоваться как важный показатель, характеризующий работу завода. На разных предприятиях коэффициент возврата разный. Хотя он зависит от многих факторов, в том числе от выживаемости в нагульный период, в нем находит отражение количество и качество исходного материала, т.е., выпущенной молоди, определяемое, в свою очередь, суммой отклонений от оптимальных условий на этапах раннего развития.

Установив оптимальные условия и сопоставив их с гибелью на всех этапах, мы получили зависимость с коэффициентом корреляции 0,315 при Р=0,95.

Л

у = 1,8786х0'3292

--*-ф-

5 Ю 15 20 25 30

Сумма отклонений значений температуры

Рис.10. Зависимость выживаемости горбуши на ранних этапах онтогенеза от суммы отклонений значений температуры воды от оптимума

Оценить эффективность работы заводов можно расчетом суммы отклонений от оптимальных значений температуры и сопоставлением ее с коэффициентом возврата: если сумма отклонений не превышает 16 по модулю на всех этапах, коэффициент возврата будет не менее 2 для кеты (рис. 11).

6 В 5 4 3 —.........—♦------------------------------ ---- у = -0,2125х+5,3758 ________________ К'=0.3932

0 ■ Р--* . -»-...... 2 4 6 14 16 18

Рис. 11. Зависимость коэффициента возврата кеты от суммы отклонений температуры воды от оптимальных значений в процессе онтогенеза на ЛРЗ Сахалинской области, 20 И г.

□Слмма отклонений —Коэффициент возврата

Рис. 12. Связь коэффициента возврата кеты и суммы отклонений на ЛРЗ Сахалинской области, 2011 г.

Общая закономерность формирования эффективности заводов обуславливается зависимостью коэффициента возврата и суммой отклонений от оптимальных значений основных абиотических факторов.

Выполненный нами анализ данных по 9 заводам Сахалинской области показал различную зависимость связи коэффициентов. Для Рейдового ЛРЗ показано, что сумма отклонений не превышает 4, коэффициент возврата - максимальный среди всех заводов. Для Ясноморского и Соколовского ЛРЗ выявлена обратная зависимость. На остальных исследованных заводах зависимость может иметь иной характер, что определяется особенностями начального нагульного этапа либо большим количеством скатившейся молоди от естественного нереста (рис. 12).

Таким образом, можно прогнозировать эффективность работы рыбоводных заводов по сумме отклонений от оптимума.

Выводы

1. Эффективность воспроизводства определяется суммарным воздействием экологических факторов: температурой воды, содержанием растворенного кислорода и других, а также зависит от каждого этапа онтогенеза.

2. Соблюдение рекомендаций по абиотическим показателям при выборе пункта сбора икры, отборе и выдерживании производителей, сборе и оплодотворении икры и последующей ее перевозке в инкубационный цех позволяет снизить гибель производителей до 3-5%, а икры до 1% и сохранить биологическое разнообразие.

3. Оптимальным диапазоном температуры при инкубации икры для горбуши является от 8°С в сентябре до 3,1°С в декабре. Для кеты оптимумы температуры находятся в пределах от 7,0°С в октябре до 4,5°С в январе. Содержание кислорода от 9,0 мг/л в сентябре до 11,8 мг/л в декабре для горбуши и 9,93 мг/л в октябре до 10,9 мг/л в январе для кеты. В период инкубации наиболее важным является соблюдение оптимальной температуры, кислородного режима и расходов воды, проведение периодических профилактических обработок икры и сохранение развивающейся икры в покое. Оптимальные условия при инкубации икры достигаются при использовании инкубационных аппаратов типа Бокс и Аткинса, имитирующих водоснабжение в нерестовых буграх.

4. Оптимизация гидрорежима и регулярные профилактические обработки в период инкубации способны уменьшить заболеваемость сапролегниозом и последующую гибель икры до 3%.

5. Трубчатый субстрат, как имитирующий условия развития предличинок в нерестовых буграх, обеспечивает оптимальные условия выдерживания, при оптимальной температуре от 1,7-3,0°С для горбуши, для кеты - 4,5-5,3 °С; содержании растворенного кислорода в этот период - 11,9 -12,5 мг/л для горбуши и 10,44-10,8мг/л для кеты.

6. Переход на новый этап подращивания личинок и выращивания молоди обеспечивается изменением условий содержания: снятием затемнения цеха, увеличением расходов воды и соблюдением оптимального температурного режима: оптимум температуры для горбуши - 4,0-7,0°С, для кеты - 5,3-7,1°С; оптимум содержания растворенного кислорода на данном этапе - 11,5-10,4 мг/л и 9,88 - 9,7 мг/л, соответственно.

7. Оптимальными кормами для выращивания молоди являются сухие гранулированные корма с разными фракциями гранул для потребления его разноразмерными группами молоди, позволяющие достигать наименьшего отклонения от среднего значения массы.

8. Выявлена зависимость коэффициента возврата и оптимальных условий в прибрежье, а также зависимость коэффициента возврата и отклонений на каждом этапе воспроизводства от оптимума: коэффициент возврата не ниже 2% по кете, достигается при сумме отклонений, не превышающей 16.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях рекомендованных ВАК:

1. Бойко A.B. Принципы организации сбора производителей тихоокеанских лососей на сахалинских рыбоводных заводах / A.B. Бойко // Рыбное хозяйство. - 2012. - № 2. - С. 47-50.

2. Бойко A.B. Экологические особенности эмбрионального периода развития тихоокеанских лососей на современных JIP3 / В.Н. Ефанов, A.B. Бойко // Рыбное хозяйство,-2013.-№ 1.-С. 52-59.

3. Бойко A.B. Личиночный период в искусственном воспроизводстве тихоокеанских лососей и его экологические особенности на современных ЛРЗ / В.Н. Ефанов, A.B. Бойко // Вестник РГСХА. - 2013. - № 2. - С. 12-21.

4. Бойко A.B. Выращивание молоди тихоокеанских лососей в условиях современных ЛРЗ Сахалинской области / В.Н. Ефанов, A.B. Бойко // Вестник РГСХА.-2013.-№3,-С. 9-16.

В прочих изданиях:

5. Бойко A.B. Современные представления о биоразнообразии и принципы его поддержания в искусственном разведении тихоокеанских лососей / A.B. Бойко // Наука, образование, общество: интернет-журнал СахГУ. - 2010. - № 11.

6. Бойко A.B. Об организации учебного процесса у студентов по направлению «Водные биоресурсы и аквакультура» естественнонаучного факультета СахГУ / A.B. Бойко // Переход на федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования. Лучшие практики рыбохозяйственного образования. Материалы Первой всероссийской межвузовской научно-методической конференции: сб. науч. работ / ФГБОУ ВПО «СахГУ». - Южно-Сахалинск, 2012. - С. 12-21.

7. Бойко A.B. Тенденции и перспективы развития искусственного воспроизводства тихоокеанских лососей в Сахалинской области / A.B. Бойко // Наука, образование, бизнес: проблемы, перспективы, интеграция. Материалы международной заочной научно-практической конференции: сб. науч. тр. - М., 2013. -С. 141-142

Бойко Анна Владимировна ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ВОСПРОИЗВОДСТВА ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ РЫБОВОДНЫХ ЗАВОДОВ САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Подписано в печать 16.01.2014 г. Усл. печ. листов 1,3. Уч.-изд. листов 1,4. Формат 60x84/16. Бумага «Paper one». Тираж 100 экз. Заказ №7731 .Печать офсетная.

Отпечатано в офсетном цехе Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бойко, Анна Владимировна, Южно-Сахалинск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сахалинский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «СахГУ»)

На правах рукописи 04201456486 ^

Бойко Анна Владимировна

«ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ВОСПРОИЗВОДСТВА ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ РЫБОВОДНЫХ ЗАВОДОВ САХАЛИНСКОЙ

ОБЛАСТИ»

Специальность 03.02.06 - ихтиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Н. Ефанов

г. Южно-Сахалинск - 2014

Оглавление

Введение................................................................................................................................................3

1 История искусственного разведения рыб............................................................................14

2 Материал и методики ............................................................ ..............25

3 Оптимизация процесса искусственного воспроизводства: расположение пункта сбора икры и отбор производителей для искусственного воспроизводства . 31

4 Сбор и закладка икры на инкубацию....................................................................................41

5 Выдерживание предличинок, подращивание личинок и выращивание молоди тихоокеанских лососей.............................................................................................................68

6 Выпуск молоди тихоокеанских лососей в естественные водотоки и эффективность работы рыбоводных заводов Сахалинской области 112

Выводы..............................................................................................................................................125

Список литературы 127

Приложение А................................................................................................................................145

Приложение Б 147

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 об-

ласти, 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. Бугоклинка 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. Наиба 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 JIP3 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 JIP3 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 молодыо 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, по-пуляционном 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 популяцион-ных 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 лосо-

сей 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