Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сахалинский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «СахГУ»)

Специальности: 03.02.06 - Ихтиология

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор В.Н. Ефанов

г. Южно-Сахалинск, 2013

Оглавление

Введение

1. История искусственного разведения рыб

2. Материал и методики

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

4. Сбор и закладка икры на инкубацию

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/мІ).

Однако, нерестовая площадь сахалинских рек невелика, и составляет всего 24,5 млн. мІ, в сравнении, например, с камчатскими реками, где площадь нерестилищ оценивается в 350 млн. мІ. 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)

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.

1. История искусственного разведения рыб

искусственный воспроизводство лосось рыба

Первые шаги разведения лососей. Сахалино-Курильский район рыболовства уникален по своим масштабам. С севера на юг он простирается более чем на тысячу километров, от тепловодных районов океана у Курильских островов до вод Сахалинского залива, отличающегося почти арктическим режимом; с запада на восток - от Японского моря, омывающего западное побережье Сахалина, до Охотского моря и Тихого океана у Северных Курил. В южных районах у Сахалина и Курил значительно влияние теплых морских течений - Куро-Сио и Цусимского. Наряду с теплыми имеются и холодные течения, отличающиеся по своим свойствам - Ойя-Сио, Восточно-Сахалинское, Приморское. Условия жизни здесь являются причиной великолепного и необычайного видового разнообразия.

Сахалин издавна славился своими рыбными богатствами. Известный русский исследователь, этнограф Л.Я. Штернберг [152], находясь на острове весной 1894 года, так описал свои впечатления: «Мы видели сонмы этой рыбы в таких речушках, в которых с трудом соображаешь, какими путями она могла забраться в них (так, например, речушка между Таук и Пильво, шириной не более аршина и каскадами спадающая с некоторой вышины по прибрежному обрыву)». Заметим, что уже в те времена отмечали одну особенность в распределении лососей: «Чем севернее живет эта рыба, тем качество ее лучше, тем она питательнее» [82].

Изобилие лососей исследователи видели не только на северном, но и на южном Сахалине. А. Фон-Фриккен [136] записывал: «Около конца июня в нее (Лютогу) начинает заходить горбуша, сначала в небольшом, а затем в огромном количестве». Но все же основная доля лососей обитала в северной части острова. П.Ю. Шмидт [151] отмечал: «Наибольшее количество лососевых держится в Тыми и Поронае. Гораздо меньше - на южном Сахалине».

Лососи издавна были основой экономического благополучия местного населения. С колонизацией Сахалина (1876) начался промысловый лов этих видов. Сведения о количестве вылавливаемой в период русской колонизации на Сахалине рыбы имеются с 1876 года. Количество добываемых лососей в период с 1876 по 1902 год колебалось от 18340 до 553924 пудов. Основным рыбопромысловым участком был залив Терпения от р. Поронай до р. Найбы [151]. Однако, Мурао Мотонага [152] сообщает, что еще до колонизации Россией, в период с 1830 до 1876 года, на Сахалине («Карафту») ежегодно добывалось 500 кок (4585 пудов) кеты.

П.Ю. Шмидт, [151] детально описавший состояние морских промыслов острова Сахалина, пришел к выводу, «что они представляют собой явление совершенно ненормальное, можно сказать, уродливое. В этом отношении морские промыслы вполне гармонируют с общей уродливостью всей жизни Сахалина».

П. Ю. Шмидт подчеркивал, что из ряда вон выходящим является тот факт, что промысел осуществляется подданными другого государства, ничем не компенсирующим такого исключительного права. Арендная плата была ничтожной. Вину за такое положение дел автор возлагал на царское правительство, равнодушно взиравшее на хищническую эксплуатацию рыбных богатств Дальнего Востока. Напоминая о печальной судьбе лососей на Хоккайдо и в окрестностях Владивостока, автор предлагал начать мероприятия по разведению этих рыб, рационально сочетая рыболовство и рыбоводство. «Радикальное средство, к которому постепенно переходит человечество, писал П. Ю. Шмидт [151], это - комбинирование рыболовства с рыбоводством. Можно сказать с уверенностью, что принцип этот ляжет в будущем в основу рационального рыбного промысла».

В 1905 году южный Сахалин был отторгнут от России. Началось его интенсивное хозяйственное освоение японскими промышленниками. Развивалась лесная, бумажная, угольная промышленность. Рос вылов тихоокеанских лососей. Японские исследователи признавали, что сплав леса и отходы бумажных фабрик в течение нескольких десятков лет опустошили реки, в которых нерестились лососевые. Уже в начале 20-х годов вылов лососей уменьшился и японские рыбопромышленники вынуждены были заняться рыборазведением.

В Японии основной упор делали на разведение кеты - более ценного в пищевом отношении, по сравнению с горбушей, вида. Заводы строили на Хонсю, Хоккайдо, Итурупе, Кунашире. В 1912 году был введен в эксплуатацию первый рыбоводный завод на Сахалине - на р. Асанай (Заветинка). С 1924 по 1943 год на Сахалине японские рыбопромышленники построили 21 рыбоводное предприятие разной мощности - с закладкой от 1 до 30 миллионов икринок. Чтобы привлечь частный капитал к строительству рыбных запасов, японское правительство представляло хозяевам ряд существенных льгот. Они приобретали право на использование по своему усмотрению рыбных богатств водоемов, где осуществляли искусственное воспроизводство. Заинтересованность государства в разведении кеты явилась следствием работ японских ученых, которые пришли к выводу, что «при естественном нересте от момента оплодотворения до выклева личинок выживаемость не превышает 40-60 %, между тем как при искусственном разведении можно довести выживаемость икры кеты до 90-97 %, горбуши до 80-90 %».

На Сахалине в 50-е годы предыдущего столетия (первый период своей деятельности) лососеводство встретилось с большими трудностями и развивалось очень медленно. Большая гибель производителей при их выдерживании в садках до созревания, значительные отходы икры и личинок в инкубационных и выростных аппаратах, болезни молоди, вызывающие ее гибель и снижение жизнестойкости, вызывало скептическое отношение к разведению лососей со стороны целого ряда исследователей.

Рыбоводные заводы в начале 20 века, в принципе, не могли быть эффективными, поскольку еще не были известны многие особенности воспроизводства тихоокеанских лососей. Например, икру могли сразу раскладывать на рамки после оплодотворения, упуская этап ее набухания в покое, либо - напротив - держать часами при значительной проточности перед раскладкой; неизвестны были и профилактические средства - большое количество икры погибало от сапролегниоза. Источниками водоснабжения в те годы служили ручьи и открытые речные водозаборы, для устройства водоводов приспосабливали бочки, деревянные короба и грунтовые желоба. Инкубация икры проходила на деревянных рамках со стойками, выклев и выдерживание свободных эмбрионов проводили в открытых питомниках грунтового типа.

Состояние рыбоводной продукции находилось в прямой зависимости от внешних условий, поэтому большая ее часть (60-80 %) погибала. Искусственное воспроизводство было ориентировано только на инкубацию и выдерживание личинок, которых выпускали в естественные водоемы без подкормки с желточными мешками, в связи с чем большое количество их гибло. При выборе места для заводов не учитывали главную опасность рек горного типа - высокие осенние и весенние паводки. Основанием для строительства завода было максимальное приближение к условиям естественного нереста местных популяций лососей, наличие незамерзающих ключей и избыток производителей.

Система водоснабжения также не была проработана: икру закладывали на местах выхода ключей, и воды в межень не хватало, а в половодье инкубаторы и мальковые питомники были затоплены и туда заходили гольцы. Свободных эмбрионов нередко уносило весенними паводками. Кроме того, водотоки часто загрязняли и сами сотрудники заводов: по берегам пасли скот, туда сбрасывали бытовые отходы, по родникам разъезжали тракторы и машины, разрушая их [43]. Положение дел определённым образом изменилось в пятидесятых годах двадцатого столетия, когда был достигнут очевидный прогресс в совершенствовании биотехники разведения. Эти успехи стали возможными, прежде всего благодаря проведению широкомасштабных научных исследований на всех этапах искусственного воспроизводства лососей [148].

В период с 1954 по 1957 гг. прошел первый этап реконструкции рыбоводных заводов Сахалинской области. В этот период впервые начали строить верхние строения над питомниками, чтобы осуществлять уход и контроль за состоянием рыбоводной продукции в зимние месяцы. В результате гибель свободных эмбрионов и личинок снизилась до 20 % от заложенной икры [139]. Второй этап реконструкции рыбоводных заводов пришелся на конец 60-х середину 70-х годов двадцатого века. Именно тогда на заводах стали осуществлять профилактические мероприятия, в результате чего гибель икры и личинок, на большинстве предприятий, уже не выходила за пределы 5-8 %. Были отработаны оптимальные системы рыболовных заграждений. Выпускаемую молодь стали подкармливать, что снизило ее гибель в начальный период жизни. Выпускаемых с рыбоводных предприятий мальков начали метить и определять, таким образом, их возврат.

С конца 80-х и в начале 90-х гг. в рыбоводстве Сахалина произошли серьезные перемены - началась широкомасштабная реконструкция рыбоводных заводов на базе зарубежного опыта (третий этап реконструкции). Для освоения японского опыта развития лососеводства, на месте устаревших, строили заводы совместные предприятия (с участием японской стороны). Таким образом, на Сахалине к 1994 г. было построено три завода, на Камчатке - один [29; 116].

В основу проектных решений реконструкции рыбоводных заводов Сахалина были положены требования современной технологии, ориентированной на создание оптимальных условий для рыбоводной продукции и получения высоких промысловых возвратов. В ходе реконструкции была произведена полная модернизация производственных фондов, построены новые трассы водоснабжения длиной до 4,5 км, глубиной залегания до 9 м, с подключением на ряде ЛРЗ нескольких источников водоснабжения для терморегуляции рыбоводных процессов. Кроме того, осуществлено строительство шахтных колодцев и насосных станций, а также строительство пунктов сбора икры. Пункты сбора икры укомплектованы новейшим технологическим оборудованием: стационарными садками, бассейнами с пристроенными к ним аэрационными установками для выдерживания производителей до созревания половых продуктов, транспортерами, тельферами, бункерами для отгрузки отработанных производителей.

Впервые в практике отечественных лососевых рыбоводных заводов было введено использование электронных расходомеров; компьютерная система автоматизации рыбоводных процессов «Oxyguarg» для автоматического замера содержания растворенного кислорода в воде, рН, температуры и уровня воды в рыбоводных емкостях [140]. В период кормления молоди на ЛРЗ стали применять автоматические кормораздатчики производства Японии, которые не только строго дозированно выдают корм, но и снимают эффект «одомашнивания». Внедрено независимое водоснабжение каждого канала в питомной части цехов, что в значительной мере сняло проблему недостатка растворенного кислорода в последних секциях питомника дальневосточного типа, как это было до реконструкции.

Рыбоводное хозяйство Сахалинской области. Сегодня лососевые рыбоводные заводы Сахалинской области - это современные, модернизированные предприятия, оснащенные, как правило, импортным оборудованием, запроектированные и построенные из современных материалов. Результаты всех этих работ не замедлили сказаться. По мнению Е. Д. Романчук [117], эффективность лососеводства резко возросла и продолжает оставаться стабильной в настоящее время.

За почти вековую историю лососеводство в странах Азиатско-Тихоокеанского региона, развиваясь путем проб и ошибок, сегодня превратилось в самостоятельную отрасль рыбного хозяйства. Сейчас в Северной Пацифике действуют свыше 800 лососевых рыбоводных заводов (ЛРЗ), из которых 378 предприятий приходится на Японию, в Канаде лососей воспроизводят на 191 заводе, а в США - на 178. Еще 12 ЛРЗ работают в Республике Корея. Начинают строить заводы Китай и КНДР. На российском Дальнем Востоке в настоящее время функционирует 53 рыбоводных предприятия. При этом, основным регионом искусственного воспроизводства лососевых является Сахалинская область.

По данным NPAFC (Северо-Тихоокеанская комиссия по анадромным рыбам), в последние годы в океан ежегодно выпускают более 5 млрд. молоди различных видов тихоокеанских лососей, основная масса из которых - горбуша и кета. Масштабы искусственного воспроизводства действительно внушительны. Весьма ощутим вклад лососевых заводов и в улов рыбаков. Достаточно сказать, что вылов кеты в Японии, а это более 200 тыс. тонн в год, обеспечен исключительно работой заводов, так как естественное воспроизводство этой рыбы на японских островах в настоящее время отсутствует. На Аляске около 70 тыс. тонн или порядка 31 % вылова лососей составляет заводская рыба.

В России, в частности на Сахалине, высокие уловы кеты обусловлены в большей степени работой ЛРЗ. Объемы добываемой горбуши не менее чем на 10-15 % обеспечены деятельностью заводов. Промысел осенней амурской кеты, несмотря на довольно низкие уловы в последние годы, на 20 % обязан своими показателями работе рыборазводных предприятий. На материковом побережье Охотского моря 15 % вылова составляет рыба, выращенная на ЛРЗ. В Приморском крае, в зоне действия двух рыбоводных заводов, вылов лососей обеспечен именно работой этих предприятий. Вылов и количество выпускаемой молоди кеты с рыбоводных заводов Сахалинской области с 1990 по 2011 гг. представлены на Рисунке 1 (по данным ФГБУ «Сахалинрыбвод»).

Рисунок 1 - Вылов и количество выпускаемой молоди кеты с рыбоводных заводов Сахалинской области с 1990 по 2011 гг.

Вылов и количество выпускаемой молоди горбуши с рыбоводных заводов Сахалинской области с 1990 по 2011 гг. представлены на Рисунке 2 (по данным ФГБУ «Сахалинрыбвод»)

Рисунок 2 - Вылов горбуши и количество выпускаемой молоди с рыбоводных заводов Сахалинской области с 1990 по 2011 гг.

Налицо весьма впечатляющие результаты лососеводства в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Вместе с тем, до сих пор не утихают споры о целесообразности разведения лососей. Существуют совершенно противоположные точки зрения на этот вопрос: от полного отрицания искусственного воспроизводства, как способа восстановления запасов лососей, приводящего к смешиванию природных и заводских популяций, до единственной меры, способной прекратить деградацию лососевых рек, которая ведет к вымиранию этих ценных видов биоресурсов [139; 113; 115; 140; 143; 157].

Несмотря на значительные успехи в осуществлении развития рыбоводства, модернизации имеющихся производственных мощностей и строительстве новых рыбоводных заводов, а также изменение методов искусственного воспроизводства в конце 90-х годов 20 века, вплоть до конца 2011 года рыбоводы ЛРЗ в своей работе пользовались старым инструктивным документом, который был предложен в 1963 году А.И. Смирновым, и лишь частично откорректирован в 1998 году [20]. Действовавший до конца 2011 года нормативный документ был построен без какого либо учета экологических условий среды на предприятии, в нем не рассмотрено влияние абиотических и биотических факторов среды на производителей, оплодотворенную икру, эмбрионов и молодь на разных этапах онтогенеза. С 01 января 2013 года введен новый инструктивный документ, в котором также не предусмотрен учет экологических условий среды и влияние абиотических и биотических факторов, даже такого основного, как температура воды [21].

Считаем, что в связи с внедрением в рыбоводство новых технологических приёмов и оборудования необходима разработка методики искусственного разведения по видам, базирующаяся на оценке оптимумов абиотических и биотических факторов среды в период ведения всех рыбоводных процессов, Эта работа должна быть осуществлена с учетом биологических и, особенно, экологических особенностей объектов рыбоводства на каждом из этапов онтогенеза.

Авторы в своих работах уже достаточно давно обращают внимание на непосредственное влияние факторов среды на рыбоводную продукцию в процессе искусственного воспроизводства [62; 68; 77; 88; 118; 126; 134; 139; 141; 143; 144]. Непосредственно влияние термического режима упоминается в контексте с определением достаточно широких пределов, в которых может происходить развитие тихоокеанских лососей. Одновременно с этим авторы отмечают, что при отклонении от оптимальных значений нарушается баланс энергии и повышается гибель организмов. Так, А.Н. Канидьев [68] подчеркивает, что при инкубации икры целесообразно использовать переменный температурный режим (от 12-14 до 0,2-0,3°С для горбуши и от 10-11 до 1,5-3,0°С для кеты); Л.Л. Хованская [139] рекомендует в начале инкубации подключать охлажденную подрусловую воду, а за 1,5-2 месяца до выпуска молоди использовать только подогреваемую воду в пределах 5,5-7°С, указывая, что резкие колебания термического режима приводят к повышенной (до 35%) гибели лососей. Е.В. Тарасюк [134] констатирует значительные колебания температуры во время прохождения отдельных этапов развития на ЛРЗ Сахалинской области и различные сроки наступления отдельных этапов в зависимости от этих колебаний. Однако ни один литературный источник не выявляет четкой связи между зависимостью выживаемости рыбоводной продукции на каждом из этапов развития и соответствию рекомендованных оптимальных значений каждого из факторов среды.

Усилиями работников ТИНРО в 2012 году был проведен эксперимент по выявлению оптимальных условий для рыбоводной продукции на двух заводах Приморского края - Барабашевском и Рязановском. Это позволило создать инструктивный документ для использования в рыбоводном процессе, применимый непосредственно для ЛРЗ Приморья. Нами в результате систематизации и обобщения комплекса данных, полученных за 22 рыбоводных цикла на трех наиболее успешных рыбоводных заводах Сахалинской области, будет составлен инструктивный документ для ЛРЗ Сахалина и Курил, учитывающий все их особенности и оптимальные значения факторов среды.

Для повышения эффективности управляемого воспроизводства рыб, основным содержанием которого является искусственное разведение, необходимо на каждом этапе индивидуального развития раскрыть систему адаптаций к окружающей среде, обеспечить их реализацию при минимальной гибели особей и найти способ усиления индивидуальных приспособительных реакций. В этой связи представляется целесообразным исследовать адаптации и приспособительные связи лососей по этапам эмбрионально-личиночного и малькового периодов развития на рыбоводных предприятиях. Кроме того необходимо изучить жизнестойкость молоди под воздействием основных элиминирующих факторов и способность ее к приобретению и усилению защитных реакций [139; 160; 159]. Решение таких задач является чрезвычайно перспективной, но мало затронутой областью биологической науки [66; 143; 142; 30; 71; 34; 22; 27; и др.]. Следует заметить, что решение вышеназванных задач позволит моделировать эффективность воспроизводства в зависимости от показателей абиотических и биотических факторов среды непосредственно для предприятий Сахалинской области.

2. Материал и методики

В основу работы положены материалы исследований, проведенные с 1990 по 2012 г. на ЛРЗ Курильский и Рейдовый, расположенных на острове Итуруп Курильской гряды и ЛРЗ Лесной - в Корсаковском районе Сахалинской области (Рисунки 3а и 3б).

В качестве объектов исследований использованы горбуша (Oncorhynchus gorbusсha Wallbaum, 1869) и кета (O. keta Wallbaum, 1869) на разных этапах онтогенеза (эмбрионы, предличинки, личинки, молодь и половозрелые особи) в условиях искусственного воспроизводства.

Рисунок 3 - Район проведения исследований

а) - Лесной ЛРЗ; б) - Рейдовый и Курильский ЛРЗ)

Измерение параметров среды во время прохождения стадий онтогенеза горбуши и кеты проводили в условиях производственных предприятий. Температуру воды измеряли три раза в день: в 9:00, 14:00 и в 18:00, отдельно для каждого из видов, используя термометр ртутный стеклянный лабораторный TL (всего обработано 106 380 измерений). Содержание растворенного кислорода контролировали три раза в день (используя термооксиметр) 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). Расход воды в период инкубации икры, выдерживания предличинок и подращивания личинок измеряли ежедекадно, во время выдерживания производителей горбуши и кеты в садках и выращивания их молоди - два раза в день. 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).

При непосредственном участии автором был собран материал в период с 1994 по 1999 год на ЛРЗ Рейдовом, с 2009 по 2012 год - на ЛРЗ Лесном, с 2009 по 2013 гг. - работая в СахГУ.

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

Для измерения абиотических параметров среды применяли следующее оборудование:

· для измерения температуры воды применяли термометр ртутный стеклянный лабораторный TL в оправе Фусса (от 0 до 50°С, цена деления 0,1°С); максимальная глубина измерения - 5 м. Измерение проводили следующим образом: термометр опускали в воду, 2-3 раза воду набирали в стакан и сливали. После термометр опускали в вертикальном положении в воду на 5 минут, поднимали до уровня глаз и по шкале определяли температуру воды;

· термооксиметр «Horyba» японского производства, с цифровым жидкокристаллическим индикатором, предназначенный для оперативного измерения содержания растворенного кислорода и температуры воды непосредственно в водоеме. Технические характеристики термооксиметра приведены в приложении.

Биологический анализ производителей и молоди выполняли по стандартной методике измерения лососевых рыб [112]. Во время биологического анализа собирали отолиты, согласно «Методике массового маркирования отолитов» [1; 155].

Для определения количества икринок в навеске взвешивали обе гонады, затем из середины одной из них брали навеску в 20 г для горбуши и 50 г для кеты и просчитывали в ней количество икринок. После этого пересчитывали количество икринок на всю массу гонад и, тем самым, рассчитывали величину абсолютной плодовитости самки лососей в конкретное время хода. После определения плодовитости 50-ти самок определяли среднюю плодовитость на момент отбора пробы. Для определения популяционной плодовитости, определение индивидуальной производили трижды во время нерестового хода: в начале, середине и конце. Полученные значения взвешивали на долю особей в каждом из подходов и тем самым получали средневзвешенное значение плодовитости, которое, в большинстве случаев, можно принять за популяционную плодовитость.

Рабочую плодовитость определяли во время сбора половых продуктов. Её значение равно абсолютной за вычетом икринок невыметанных или недозревших, оставшихся в брюшной полости.

Возраст производителей кеты определяли по чешуе. Пробы чешуи для определения возраста брали во втором--третьем ряду выше боковой линии за вертикалью, проходящей сзади спинного плавника.

Биологический анализ икры выполняли по следующей схеме: набирали 100 икринок одной партии из разных инкубационных аппаратов в чашку Петри, обязательно закрывая крышкой во избежание высыхания. Биологический анализ икры проводили на 3-х стадиях развития:

- оплодотворенной икры;

- после набухания;

- перед выклевом.

Количество икринок в каждой пробе - не менее 100 штук. Пробы брали отдельно из первой, средней и последней партий сбора в течение всего периода наблюдений. Анализ включал в себя: А/Д икры - диаметр икринки в мм; Б/Р икры - вес икринки в мг.

Диаметр икринки определяли с помощью окуляр - микрометра МБС-9 или «методом средних». На миллиметровую металлическую линейку укладывали плотный ряд из 10 икринок и определяли их суммарный диаметр (Рисунок 4). Среднее значение из суммарных диаметров 100 икринок дает размер диаметра икринки в пробе.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 - Измерение диаметра икры кеты с применением мерной линейки

Вес икры определяли как средне взвешенную величину из 100 икринок. Взвешивание производили на электронных весах «Sartorius». Технические характеристики весов представлены в таблице 4 Приложения В. Данные заносили в журнал биологических анализов икры, где указывали вид рыбы, дата анализа, место взятия пробы (№ аппарата), номер партии, количество градусодней.

Биологический анализ свободных эмбрионов и личинок. Частота проведения анализа - 1 раз в месяц. Количество эмбрионов в пробе 100 штук. Пробы брали от первой, средней и последней партий сборов, причем от одних и тех же в течение всего рыбоводного цикла. Пробу отбирали в различных местах питомного канала. Свободных эмбрионов и личинок фиксировали следующим образом: пробу помещали в стакан с 4 % раствором формалина на 15-20 минут, после чего личинок промывали в чистой воде, обсушивали в марлевой салфетке и сразу производили промеры и взвешивание. При длительном выдерживании пробы в формалине может наблюдаться искажение весовых данных, по этой причине пробы фиксировали не более 15-20 минут. Перед измерениями свободного эмбриона и личинку расправляли, так как в растворе формалина форма тела может деформироваться. Определяли следующие параметры свободных эмбрионов (Рисунок 5) и личинок: длина АС в мм, длина АД в мм, общий вес в мг и вес желточного мешка в мг. Весовые показатели определяли на электронных весах «Sartorius» с точностью до 1 мг (Таблица 1 Приложения В).

Рисунок 5 - Измерение длины свободного эмбриона кеты

Желточный мешок перед взвешиванием отделяли от личинки с помощью препаровальной иглы или скальпеля. Работу по отделению желточного мешка проводили очень внимательно, тщательно отделяя желточный мешок от кожного покрова и внутренних органов, так как этот показатель является наиболее важным при оценке степени развития свободных эмбрионов и личинок.

Средний вес личинок и желточного мешка получали путем деления суммы весовых показателей на количество рыб в пробе [83].

По результатам осредненных данных вычисляли следующие показатели:

- запас желточного мешка в % от первоначального веса, определяли по формуле: Вес желточного мешка (Р ж.м.)(на отчетную дату) Ч 100 % / Вес желточного мешка (Р1 ж.м.) (первоначальный);

- резорбцию желточного мешка в мг за отчетный месяц - показывает какое количество желтка израсходовано за отчетный месяц, определяли по формуле: Р ж.м. в предыдущий месяц - Р ж.м., полученный по анализу месячной резорбции желточного мешка в мг;

- доля желточного мешка от общего веса личинки (%) - вычисляли за весь период развития 2 раза - после выклева и на момент поднятия на плав. Этот показатель использовали для оценки влияния абиотических факторов на ход развития лососей и для накопления биостатистического материала.

Отклонения от оптимума считали в относительных величинах (? 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.

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

Искусственное разведение рыб, как способ пополнения запасов проходных лососей, имеет определенные преимущества - возможность контроля на всех этапах эмбрионально-личиночного и малькового развития. Это позволяет выращивать потомство с определенными свойствами, нужного размера и качества и обеспечивает их повышенную жизнестойкость. Но, несмотря на значительные успехи, биотехника искусственного разведения тихоокеанских лососей нуждается в совершенствовании. Это и определяет современные задачи лососеводства [67; 42; 54; 124; 119; 120].

Расположение пункта сбора икры. Незрелые производители за время хода к нерестилищам, часто расположенным за сотни километров от устья рек, постепенно созревают. Для окончательного созревания половых продуктов требуется различное время (от нескольких дней до месяцев), которое зависит от стадии зрелости половых желез рыбы в момент захода в реку, а также от их биологических особенностей. Это связано с принадлежностью производителей к различным внутривидовым структурам (популяциям), которым требуется различный период времени для завершения процесса оогенеза и сперматогенеза под воздействием внешних условий. Овуляция у самок и образование у самцов семенной жидкости происходит также при наличии совокупности определенных факторов среды, необходимых для нереста [54].