Содержание к диссертации
Введение
1. Глава 1. Условия обитания гидробионтов в Азовском море 7
2. Глава 2. Материалы и методы проведения исследований 24
3. Глава 3. Оценка состояния осетрового хозяйства в бассейне Азовского моря в период запрета промысловой добычи 30
3.1. Аналитический обзор проблемы искусственного воспроизводства осетровых рыб 46
4. Глава 4. Теоретико-экспериментальные исследования процесса подращивания молоди в садках-ловушках 57
4.1. Оценка качества подрощенной молоди осетровых 78
4.2. Метод получения крупной жизнестойкой молоди как повышение эффективности работы осетровых рыбоводных заводов 86
5. Глава 5. Анализ экологической обстановки и обоснование выбора мест садкового подращивания 91
5.1. Влияние биотических и абиотических факторов 91
5.1.1. Распределение сеголеток осетровых 92
5.1.2. Биопродуктивность 95
5.1.3. Солевой режим 101
5.1.4. Кислородный режим 103
5.1.5 Образование зон гипоксии и зон сероводородного заражения 107
5.1.6. Температурный режим 108
5.1.7. Характер донных отложений 110
5.1.8. Динамика вод 112
5.2. Эколого-биологическое обоснование мест расположения садкового подращивания молоди осетровых 114
Заключение 128
Выводы 129
Список литературы 131
- Аналитический обзор проблемы искусственного воспроизводства осетровых рыб
- Оценка качества подрощенной молоди осетровых
- Солевой режим
Введение к работе
Актуальность проблемы. Популяция азовских осетровых рыб в настоящее время находится в крайне депрессивном состоянии. Запрет официального промысла с 2000 г. не повлиял на обозначившуюся еще в 1994 г. тенденцию резкого сокращения общей численности стада. Азовские осетровые: русский осетр {Acipenser gueldenstaedtii Brandt), севрюга (Acipenser stellatus Pallas) и белуга {Huso huso L.) сохраняются только благодаря искусственному разведению. Практика промышленного воспроизводства осетровых рыб в Азовском бассейне существует с 1956 г. и в целом доказала свою результативность и высокую экономическую эффективность. При коэффициенте промыслового возврата 0.6 % стоимость промыслового возврата (выловленных взрослых рыб) превышала затраты на выращивание молоди в 200 раз. В 1990-х годах на долю рыб от промышленного воспроизводства приходилось около 80% промысловых уловов севрюги и 95% осетра. На примере азовского осетра было впервые практически осуществлено восстановление численности популяции вида до уровня, наблюдавшегося при естественном режиме стока рек (Макаров, 1997; Реков, 2000; Зайдинер и др., 1996,2000).
Эффект промышленного воспроизводства возрастал благодаря увеличению количества выпускаемой молоди. За весь период эксплуатации донских и кубанских осетровых рыбоводных заводов, суммарная проектная мощность которых составляла 42 млн. шт., выпуск молоди ни разу не выходил на стабильный проектный уровень, хотя был достаточно высоким и устойчивым, находясь в пределах 28-32 млн. шт. Резкое падение запасов взрослых рыб после 1994 г. обусловило недостаток производителей и, как следствие, сокращение объемов выпуска молоди. Стратегия производственной деятельности осетровых заводов претерпевает изменения: сокращение объемов выпуска молоди, при повышении ее качества. К концу 1990-х годов качество выпускаемой молоди, в
4 частности ее жизнеспособность, становится основным в поддержании высокой
эффективности промышленного воспроизводства.
В настоящее время этапы биотехники осетроводства от заготовки производителей до выпуска в естественные водоемы стандартной молоди массой 2-3 г, разработаны достаточно хорошо. В наихудшем положении находятся заключительные звенья осетроводства, от которых зависит промысловый возврат: выживание молоди в новых условиях, ее адаптация в системе река-море. Не решены также вопросы размещения молоди осетровых заводского происхождения в зарыбляемом водоеме.
Настоящая работа посвящена исследованию короткого, но чрезвычайно важного отрезка времени в жизни осетровых рыб — этапа адаптации к естественным условиям. В работе даны анализ и сравнительные характеристики, существующих на Азовском бассейне методов повышения качества молоди в этот период, и определены новые пути решения данной проблемы, за счет которых сегодня реально возможно увеличить процент выхода продукции рыбоводных заводов, и ускорить восстановление запасов осетровых рыб в Азовском море. Кроме того, в работе одна глава посвящена анализу состояния популяций осетровых рыб в современный период запрета промышленной добычи.
Цель и задачи работы. Оценить современное состояние популяций осетровых рыб и определить приоритетные направления для их сохранения. Предложить наиболее эффективный и максимально1 экономичный по сравнению с другими способ повышения жизнестойкости заводской молоди осетровых, которая соответствовала бы физиологическим нормам, могла осваивать кормовую базу и успешно мигрировать в центральные части моря, то есть, чтобы эффект (выраженный цифрами промыслового возврата) от выпуска такой молоди был выше, чем от выпуска молоди стандартной массы, принятой сегодня на осетровых рыбоводных заводах (ОРЗ).
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
1. Оценить соответствие среды потребностям молоди на этапе адаптации в
системе «река-море».
Осуществить экспериментальное подращивание молоди перед выпуском в водоем в условиях, максимально приближенных к естественным.
Выявить методом совмещенного анализа картосхем районы Азовского моря неблагоприятные для адаптации заводской молоди осетровых рыб.
На основании результатов комплексной оценки воздействия определяющих факторов выделить участки российской части прибрежья Азовского моря, приоритетные для садкового подращивания.
Научная новизна и практическая значимость. Выполнено обобщение опубликованных и фондовых материалов по проблеме исследования. Проведены экспериментальные исследования, направленные на изучение эффективности подращивания молоди осетровых в морских садках. Впервые разработан метод, который для получения наилучшего результата объединяет достижения современной биотехнологии рыбоводства, знание эколого-географических особенностей водоема и рационально использует технико-экономический потенциал бассейна. Новизна разработки также определяется использованием садков для подращивания молоди принципиально новой конструкции. Кроме того, методом совмещенного анализа картосхем выделены акватории Таганрогского залива, где комплекс природных условий может отрицательно повлиять на физиологические и адаптационные качества молоди, а также обозначены районы, максимально загрязненные токсикантами, наиболее опасными для молоди осетровых рыб на данном этапе. Итогом работы является картосхема районов Таганрогского залива, приоритетных для садкового подращивания.
Защищаемые положения:
Важнейший фактор, влияющий на выживаемость молоди осетровых рыб — её адаптация после выпуска в естественный водоем.
Оригинальный метод подращивания молоди осетровых до массы 10 г и более в садках-ловушках.
3. Экологическая оценка среды обитания молоди осетровых и обоснование размещения садков-ловушек в Азовском море
Апробация работы и практическая значимость. Итоги выполненных исследований автором ежегодно докладывались на Ученом совете ФГУП «АзНИИРХ», на рыбохозяйственных совещаниях и конференциях, на сессиях Российско-Украинской Комиссии по вопросам рыболовства в Азовском бассейне, изложены в отчетах ФГУП «АзНИИРХ», а также были представлены на выездном заседании Научно-консультационного Совета по осетровым видам рыб Межведомственной Ихтиологической комиссии в г. Краснодаре 2-5 октября 2001 г. Материалы по абсолютной численности популяции и качественной структуре осетровых рыб ежегодно используются ФГУП «АзНИИРХ» для разработки прогнозов. Результаты исследования внедрены в учебный процесс при чтении курса лекций по «Экологии водных объектов» в Южном федеральном университете, а также в производство в трех рыбодобывающих организациях Азовского бассейна.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 156 страницах печатного текста. Состоит из введения, пяти глав, заключения выводов, списка литературы. Содержит 23 таблицы и 33 рисунка. Список литературы включает 215 источников, из них 4 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает благодарность за помощь и советы в подготовке диссертации научному руководителю д.г.н., профессору Ю.А. Федорову, д.б.н., профессору Г.Г. Корниенко, к.б.н. С.Г. Сергеевой, к.б.н. Е.М. Саенко, к.б.н. Л.Н. Фроленко, Е.В. Селивановой и Д.А. Подойницыну. Особую благодарность автор выражает к.б.н. Ю.И. Рекову за всестороннюю поддержку на всех этапах подготовки диссертационной работы. Кроме того, автор выражает благодарность всем сотрудникам лаборатории проходных и полупроходных рыб ФГУП «АзНИИРХ», принимавшим участие в полевых и экспериментальных исследованиях и обработке материалов, а также заведующей лабораторией к.б.н. Л.Г. Баландиной, под руководством которой были выполнены первые экспериментальные работы.
Аналитический обзор проблемы искусственного воспроизводства осетровых рыб
Первый этап формирования- запаса осетровых рыб определяется количеством жизнестойких сеголеток, скатившихся в море. Обилие полноценной молоди с хорошим темпом роста обеспечивает пополнение популяции и благотворно влияет на рост рыбы в последующее время.
Многолетние данные показывают, что промысловый возврат (выловленная и учтенная статистикой часть поколения) поколений осетра и севрюги находится в прямой зависимости от количества молоди этих видов, учтенных в море тралом в возрасте 2-4 года. Коэффициент корреляции этих показателей по результатам многолетних данных составляет для осетра 0.97, для севрюги -0.71. В тоже время количество молоди, учитываемое в море тралами, составляет порядка 5 % от выпускаемой осетровыми заводами (Реков, 2000).
При современной технологии искусственного воспроизводства выживание заводской молоди, выращиваемой на осетровых рыбоводных заводах Азовского бассейна, после выпуска остается невысоким. Так, промысловый возврат молоди осетра поколений 1956-1981 гг. при выпуске от 0.6 до 4.4 г находится в пределах от 0.13 до 0.84 %. Средний коэффициент промыслового возврата этих поколений составил 0.46 % (Реков, 2000). Коэффициент промыслового возврата является основным показателем эффективности мероприятий по искусственному воспроизводству рыбных запасов. Он необходим для объективной оценки результатов работы рыбоводных заводов, планирования их развития и регулирования вылова разводимых рыб.
С 1990-х годов в условиях исключительно искусственного воспроизводства постоянно уменьшается количество особей, оставляющих потомство, производители из ремонтно-маточных стад используются повторно, изменяется спектр и интенсивность факторов естественного отбора молоди. Возрастает опасность нарушения генетической структуры, снижения физиолого-биохимической разнокачественности и адаптационной пластичности популяции. Кроме того, у осетровых, воспроизводимых на осетровых заводах Нижнего Дона, отмечались существенные ухудшения рыбоводного качества получаемой икры, уменьшение доли выклюнувшихся личинок и их выживаемость при подращивании (Корниенко и др., 1998; Березовская и др., 1999; Чихачев, 1999; Горбачева, 2004; Абросимова, 2004; Чебанов и др., 2004). Несмотря на то, что в целом биотехнический потенциал азовского искусственного воспроизводства достаточно высок, фактический объем выпуска молоди осетровых с ОРЗ меньше потенциальной кормовой приемной мощности в 20 раз (Горбачева и др.,2006).
Большой отход молоди осетровых рыб после выпуска в естественную среду связан с проблемами ее адаптации в новых условиях, а не с интенсивностью изъятия, как для взрослой части популяции.
На практике критерием качества молоди является ее масса. Чем крупнее молодь, тем выше ее жизнеспособность. Огромный опыт искусственного воспроизводства осетровых подтверждает, что с повышением массы выпускаемой молоди повышается коэффициент промыслового возврата (Державин, 1947; Бойко, 1963; Марти, 1964; Макаров, 1964, Гунько, 1965; Оценка..., 1976; Ефимова, 2000; Карпюк, 2004; Горбачева, 2006). Тестирование разномассовой молоди в условиях стресс-факторов показало увеличение жизнестойкости по мере повышения массы рыбы с 3-х до 50 г (Крупий и др., 2004). Ранее определено, что выращенная до 1.0 г молодь выживает в 1.9 раз лучше молоди массой 0.5 г., молодь массой 3.0 г — почти в 7 раз, молодь массой 5 г — в 11 раз, молодь массой 10 г - в 23 раза лучше полуграммовой молоди (Зайдинер,1968). Как один из вариантов ресурсосберегающего подхода к осетроводству в условиях дефицита производителей предлагается выращивание и выпуск «сверхкрупной» (100 г и более) молоди с применением методов аквакультуры, что может позволить 10-12 кратно снизить число выпускаемой молоди такой массы за счет повышения ее выживаемости (Артюхин, 1999). Конечно, выживаемость молоди определяется не только ее среднем весом, но и условиями обитания. Однако при равных условиях более крупная молодь
выживает лучше мелкой, поэтому к 2000 г. для ученых, работающих с азовскими осетровыми, вывод очевиден: увеличивать масштабы рыбоводства за счет «мелкой» нежизнестойкой молоди нецелесообразно ни с биологической, ни с экономической точек зрения (Макаров и др.,2001 г.).
Немаловажную роль играет место выпуска. Молодь двух заводов «Рогожкинского» и «Взморье», выпускаемая в нижнем участке дельты Дона, частью рассредоточивается по малопроточным, заросшим растительностью рукавам и ерикам дельты, таким, как Сухой и Мокрый Кагальник, Лагутник и другие. Молодь задерживается в этих водоемах до осени, где значительной частью погибает (Ковтун и др., 1987; Жукова и др., 2009). Кроме того, депрессия в развитии кормовой базы в русле реки, характерная для лет с низким стоком, может стать причиной массовой гибели мелкой молоди перед выходом в Таганрогский залив из-за отсутствия корма. В 1953, 1955, 1956 и 1960 гг. учитывалось большое количество севрюги в реке, однако ската молоди в Таганрогский залив отмечено не было (Грибанова, 1998).
Есть предложение вывозить заводскую молодь в наиболее благоприятные места в р.Дон, однако выживаемость молоди уменьшается на 20 % при выпуске ее с завода непосредственно в реку или дельту без рассеивания вывоза, а затем снижается на каждые 100 км ската по реке (или дельте). Выпускаемая в реку молодь малой массы попадает в несвойственную ей среду и, будучи неприспособленной к новым условиям ни в физиологическом, ни морфологическом отношении, становится добычей для хищников, скапливающихся в местах выпуска молоди. (Бойко, 1963, Марти, 1964; Беляева, 1968; Гинзбург, 1968; Артюхин, 1999; Макаров, Грибанова, 1999) Хищники выедают молодь, если только она подходит им по своим размерам. Такие исследования проводились еще в 1959-1960. Отход выпущенной молоди средней массой 1 г за время пребывания в р. Дон составил не менее 97 % (Бойко, Калинкина, 1961; Бойко, 1963; Макаров, 1964, 1968) На протяжении ряда лет отмечалось поедание молоди осетровых сомом, судаком, бершом, окунем, бычком-сирманом. В желудках сомов встречалась молодь осетровых длиной до 11 см. В 2001 г., например, основными потребителями мелкой заводской молоди осетровых были бычки, численность которых стабильно растет в последние годы. Для борьбы с хищниками при вселении молоди стерляди средней массой 3.4 г в Краснодарское водохранилище в местах выпуска проводили предварительный мелиоративный облов для отпугивания и отлова хищных рыб (Березовская и др., 2000). В условиях небольших рек, когда пространственная изоляция выпускаемой молоди невелика, а численность хищных рыб может быть значительной, вероятность истребления молоди возрастает. Однако в отличие от частиковых рыб молодь осетровых, выжившая в течение первого полугодия жизни, практически не подвергается опасности выедания хищниками.
Оценка качества подрощенной молоди осетровых
Утверждать, что выпущенная из садков крупная молодь жизнеспособна можно только оценив ее физиологическую полноценность. При визуальном анализе у незначительной части рыб (в среднем у 11 % от исследованной части) было отмечено несрастание межноздревой перегородки. Такое отклонение от нормального строения тела является наиболее часто встречающимся при искусственном воспроизводстве осетровых рыб и проявляется в нарушении строения обонятельного органа с одной или двух сторон, однако данное отклонение в развитии, также как искривление плавников и укорочение хвостового отдела, не влияет на жизнестойкость осетровых (Корниенко и др., 1998; Воробьева, 2000; Чебанов и др., 2004). Использование гистологических и физиологических методов позволяет решать проблемы адаптации рыб к изменяющимся условиям внешней среды.
Для оценки качества и адаптационных возможностей одновозрастной молоди был проведен сравнительный цитоморфологический анализ тканей (печень, кровь), а также исследованы уровни белка и липидов у молоди осетровых при подращивании в морских садках-ловушках и молоди в период ската, выпущенной из бассейнов осетровых заводов в р. Дон в последней декаде июня (таблицы 13, 14).
За две недели подращивания у молоди белуги в садках-ловушках белок мышц увеличился с 5,8 до 25 мг/г, уровень жира в мышцах составил 4,6 %. В результате, через полтора месяца после начала опыта по мере увеличения массы сеголетков наблюдался рост биохимических показателей: белок мышц увеличился до 55,9 мг/г, белок сыворотки вырос до 1,72%. Уровень липидов сыворотки составил 486 мг%, жир мышц — 7,2%. Достаточно низкие величины белка и жира в теле сеголетков белуги являются их видовой особенностью и наблюдаются во всех случаях при анализе молоди (Гершанович, 1987)
Анализ клеток печени молоди белуги показал, что морфологические формы поражения печени, наблюдавшиеся у значительной части посадочного материала, были обратимыми. Молодь после подращивания в садках-ловушках успешно справилась с отрицательными последствиями кормления искусственными кормами в заводских условиях (Баландина и др., 2000).
Размеры клеток, ядер и ядрышек служат критерием их функциональной активности в норме или после действия химических и физических факторов. Объем этих структур и их пропорции закономерно изменяются в ходе жизненного цикла клетки. При росте клеток и активизации их синтетической функции объем ядрышек возрастает несколько быстрее, чем ядер, и отношение ядрышко/ядро увеличивается, а при угнетении функции клетки — уменьшается. Таким образом, по всем показателям, приведенным в таблице 13, молодь русского осетра в р. Дон и белуги в морских садках-ловушках к концу периода исследования находилась в удовлетворительном состоянии.
К концу периода садкового подращивания интенсивность эритропоэза (42,4 %) и соотношение зрелых и незрелых форм эритроцитов приблизились к норме. Молодь характеризовалась более высоким объемом форменных элементов крови - 28 % при норме 18 %, что может быть связано с высокими температурами воды в Таганрогском заливе в период подращивания рыбы в эксперименте. По этой же причине белуга, предположительно, реализовала не все возможности роста, хотя в целом результаты анализа подращивания белуги позволили сделать вывод о благополучном состоянии молоди.
Параметры крови служат индикаторами функционального состояния всех систем организма, помогают раскрыть особенности метаболизма в различных условиях обитания (Житенева, 1999). За время выращивания в садках содержание белка в сыворотке крови русского осетра повысилось до 3.04 г%, а липидов до 1916 мг% (1,6 г% и 611 мг%, соответственно, при выпуске из бассейнов), что свидетельствует о достаточно высокой обеспеченности растущих сеголеток кормом. Таблица 13
Показатели цитоструктуры печени молоди осетровых в начале (сразу после выпуска с ОРЗ) и конце наблюдений (период окончания садкового
подращивания).
Солевой режим
Фактором, в конечном счете, негативно влияющим на рост молоди в садках, может стать повышенная соленость в районе подращивания. Степень минерализации характеризует осмотическое давление, которое непосредственно влияет на осморегулирующие функции водных организмов. Распределение солености в июле 2009 г. в Азовском море представлено на рисунке Рисунок 23 - Соленость Азовского моря летом 2009 г., (построено по материалам сектора гидрологии ФГУП «АзНИИРХ) Экологический уровень благоприятной солености для сеголеток осетровых находится в пределах от 0 до 10 %о (Карпевич 1955; Беляева, Болдырев, 1968; Гусейнова, 1989). Уже при массе тела 2-3 г мальки русского осетра, белуги и севрюги обладают высокой адаптивной пластичностью и адаптируются к 102 морской воде соленостью 10.5 %о без предварительной адаптации к воде более низкой солености при 100 % выживании. Поведенческая реакция на перепад солености зависит от уровня накормленности и длительности голодания рыб. Молодь не реагирует на повышение солености до 12 %о при высоком уровне накормленности. Осморегуляторная система молоди проходных осетровых рыб обладает способностью быстро переходить от гипертонического типа осморегуляции к гипотоническому при смене пресной воды на морскую. (Кокоза, 1984; Левин, 1984; Тренклер, 1984; Гершанович, 1987).
Таким образом, значительная часть прибрежья Азовского моря открыта для установки, садков. Однако для молоди русского осетра в летнее время предпочтительнее акватория с соленостью 4-7 %о (Металлов, 1989, 2000). Незначительные колебания объема пресных вод, поступающих в Таганрогский залив в июне-июле, положительно влияют на состояние молоди при садковом выращивании. Кроме того, молодь осетровых, выращиваемая в слабосоленой воде, характеризуется повышенным аппетитом, что способствует более быстрому ее росту по сравнению с одновозрастной молодью в реке и в воде повышенной солености.
Приток пресных вод в Таганрогский залив формирует особый гидрохимический режим. Здесь отмечается низкая минерализация, специфический ионный состав, занимающий промежуточное положение между гидрокарбонатными водами суши и хлоридно-натриевыми Азовского моря. Неравномерный сток вызывает кратковременные и долговременные изменения основных гидрохимических параметров. Однако колебания гидрохимических параметров здесь обусловлены не только сезонными изменениями речного стока, но и резко выраженными волновыми и сгонно-нагонными явлениями. Коэффициент вариации солености за с 1959 по 1974 гг. в восточной части Таганрогского залива составил в среднем 67.37, в центральной — 34.8 (Хрусталев, 1999).
Летом 1999 г., когда выполнялись основные экспериментальные работы с участием трех видов осетровых рыб: белуги, осетра и севрюги, распределение солености в Таганрогском заливе соответствовало периоду естественного режима По данным экспедиционных исследований ФГУП «АзНИИРХ» зоны соленостью до 7 %о уже в 2005 г были локализованы на площади 5 тыс. км , практически занимая весь Таганрогский залив, а также наблюдались вдоль восточного побережья собственно моря (Шишкин и др., 2006). Однако в 2009 г. отмечено некоторое увеличение солености, ограничивающее акваторию исключительно Таганрогским заливом.
