НАПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГО-РЫБОХОЗЯЙСГВЕННОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ОЗЕР ЗАУРАЛЬЯ
Проблема рыбохозяйственных мелиораций разнотипных водоемов России, имеющих конечную цель экологической реабилитации малопродуктивных акваторий в высокопродуктивные, обсуждается давно [1], [2], [3], [4], [5]. Они исторически тесно смыкаются с прогрессом прудового рыбоводства и проблемой управления продуктивностью естественных водоемов [6].
Фундаментальной работой того времени по биологическим основам технических видов рыбохозяйственных мелиораций, способных реабилитировать утраченные продукционные качества местных водоемов, являлась монография А.И. Березовского [3]. Под рыбохозяйственной мелиорацией он понимал группу технических мелиораций по изменению в сторону улучшения природных условий физического, химического и биологического характера (свойств) водоемов как для рационального использования возобновляемых природных ресурсов, так и вселения новых хозяйственно ценных объектов рыбного населения в целях наиболее совершенной эксплуатации этих водоемов для повышения их «урожайности».
Исходя из такого определения рыбохозяйственной мелиорации, реабилитирующей природу водоемов, ведущими в ней должны быть два направления.
Первое — это мероприятия по улучшению условий жизни (обитания) в водоемах для кормовых гидробионтов и рыбы с целью повышения продуктивности водоемов. Второе — мероприятия по улучшению условий облова водоема добывающим промыслом. Оба направления мероприятий дифференцированы на 26 вариантов [3]. Б.И. Черфас [7], поддерживая идеи А.И. Березовского и В.И. Мейс-нера, все виды рыбохзяйственных мелиораций, существенно меняющих status-quo водоема рекомендовал называть коренными, а мелиорации, требующие систематического повторения (действия), именовать текущими.
П.Л. Пирожников [8] с соавторами, рассмотрев основные теоретические положения и состояние дел в практическом выполнении рыбохозяйственных мелиораций на разных типах водоемов СССР, рекомендовали усилить внимание к созданию научных основ этого важного направления рыбного хозяйства. Главное, считали авторы, следует подвергнуть серьезному анализу влияние различных видов мелиораций на экологические и продукционные процессы в водоемах, а также определить экономическую эффективность мелиоративных работ. По их мнению, объектами рыбохозяйственной мелиорации должны стать водоемы, которые в силу палеогеографических или современных причин стали терять свою продуктивность, т.е. прямо указали на необходимость научного обоснования большинства озер Западно-Сибирской равнины, включая Зауралье. Одновременно на необходимость разработки научных основ мелиорации, реабилитирующих абиотическую и биотическую водную среду, предшествующей искусственному рыборазведению в естественных водоемах, включая озера, особое внимание обращал ведущий ихтиолог того времени — Г.В. Никольский [9].
В 1960-80-е гг. в Тюменской и соседних с ней областях — Челябинской, Курганской, Свердловской, Омской, — возникло и продолжает развиваться товарное озерное рыбоводство, производственной базой которого являются преимущественно эвтрофные и гиперэвтрофные мелководные озера карасевого ихтиологического типа. Обладая высокими продукционными свойствами по формированию кормовых ресурсов для всех экологических групп рыб континентальных водоемов, эти озера подвержены в зимний период возникновению острого дефицита кислорода в воде, завершающегося летальным исходом для рыбного населения, не приспособленного к существованию в напряженной деструктивной экологической среде.
Выполненные исследования [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16] на большом числе однотипных озер Зауралья и Западно-Сибирской равнины позволили выявить экологические причины и развивать в качестве основных мелиоративных рыбохозяйственных мероприятий технологии, существенно реабилитирующие («омолаживающие») экосистему озер заморного типа.
Итак, для озерного товарного рыбоводства, интенсивно развивающегося во всех субъектах УрФО (Уральского федерального округа) РФ, соответствующего физико-географическому ландшафту Зауралья, особенно в природных зонах южной тайги и лесостепи с преобладанием водоемов с дефицитом кислорода зимой, стратегическими являются следующие мероприятия:
• все технические виды мелиораций по подготовке озер к выращиванию ценной пищевой рыбы и качественному обеспечению этого процесса; среди них к числу коренных мелиораций относятся возведение дамб, плотин, дноуглубление; к текущим мелиорациям — аэрация воды, рыхление ила, выкос растительности, мелиоративный отлов малоценной рыбы активными орудиями лова;
• химические мелиорации, направленные на улучшение природной среды озер для выращиваемых рыб и кормовых организмов для них;
• биологические мелиорации — вселение поликультуры жизнестойкой молоди рыб с учетом фактора зональности и основными эколого-лимнологическими особенностями водоемов, дающими преимущественно товарную пищевую рыбу, а также способствующих увеличению численности и темпам роста хозяйственно ценных рыб при подавлении (элиминации) нежелательных тугорослых видов за счет культивирования «биомелиораторов» — быстрорастущих хищников, либо фитофагов, интенсивно поедающих водную растительность.
Естественные ихтиологические типы озер региона и их продукционные возможности в процессе применения мелиораций. В Зауралье в пределах Свердловской, Челябинской, Курганской, Тюменской областей и ХМАО-Югра среди озерного фонда с общей акваторией более 1,5 млн. га озер, имеются неза-морные (сточные и бессточные) и заморные (сточные и бессточные) озера. Их соотношение примерно 1:6. Незаморные озера в пределах рассматриваемого регио-на представлены ихтиологическими типами: окунево-плотвичные, плот-вично-окуневые, щучье-окуневые, лещовые, сиговые. Заморные озера соответствуют карасевому ихтиологическому типу. Естественная рыбопродуктивность озер первой группы соответствует 10-25 кг/га улова в год, а второй группы — от 10-15 до 40-45 кг/га в год.
Многолетняя практика товарного рыбоводства в Зауралье показала, что биологические мелиорации, подкрепленные техническими мелиорациями, быстрее и эффективнее дают хозяйственный эффект и окупаются экономически на озерах заморного типа. В них реально вырастить в 10-15 раз больше ихтио-массы ценных рыб по сравнению с бытовавшими ранее промысловыми уловами местной рыбы на основе утилизации (усвоения) продуцируемых кормовых ресурсов озер культивируемыми вселенцами (карп, сиговые и растительноядные рыбы, быстрорастущие хищники) с наилучшими показателями массонакопления, в отличие от карасей, гольяна, верховки, ротана, плотвы, окуня, ерша и других медленно растущих рыб местных водоемов.
Сравнительные параметры экстенсивной и интенсивной форм озерного рыбоводства представлены в табл. 1.
Таблица 1
Озерный фонд УрФО, пригодный для внедрения современных технологий рыбохозяйственных мелиораций озер и производства ценной пищевой рыбы
Чувствительность озерных экосистем при гидротехнической мелиорации. При строительстве Казанского озерного товарного рыбхоза в 1966-1968 гг. на юго-востоке Тюменской области на 9 озерах из 20-ти, включенных в состав предприятия, были обвалованы дамбами высотой 0,6-1,0 м с устройством паводковых верховых водосбросов. За прошедший более чем 40-летний период гидротехнические устройства в многоводные годы перекрывали беспрепятственный весенний сток воды в систему р. Ишим, а также эффективно удерживали накопленный объем воды и уровень самого озера на более высоких отметках, чем это происходило в засушливые годы на соседних, но необустроенных водорегулято-рами озерах.
Благодаря гидротехническим сооружениям абиотические и биотические процессы были лучшими для рыбы и кормовых беспозвоночных в озерах с большими глубинами. Как правило, уловы выращиваемой рыбы были и продолжают быть на порядок выше в реабилитированных экосистемах гидротехническим методом, где происходит аккумуляция стока с водосборной площади.
Положительный фактор глубины в пределах расположенных рядом лесостепных озер с разной глубиной отмечен Г.М. Багровой [17], что обусловлено меньшими потерями тепла при испарении с поверхности глубоких озер по сравнению с мелкими и более прогреваемыми озерами. Для озер, находящихся на одной широте и достаточно близко друг от друга, но различающихся по глубине на 20-30%, наблюдаемые различия в месячных суммах эффективного излучения составляют 16-21%, а в аномальные годы могут достигать +25-28%. Подтверждение этому содержится в фундаментальной работе Д. Хатчинсона [18].
Различия в глубине эвтрофных озер, окружающих г. Челябинск (Первое, Второе, Смолино, Синеглазово и др.) области, подвергнутых экологорыбохозяйственной реабилитации, дают следующую закономерность: бывшие в недалеком прошлом озера с глубинами 2-3 м в процессе подачи значительного количества речной либо артезианской (шахтной) воды «омолаживают» экосистему, превращая ее из гиперэвтрофной заморной в эвтрофную с прекращением заморных явлений. Причем оптимальной для эвтрофного озера, с рыбохозяйственной точки зрения, становится глубина, стабильно превышающая 3,7-3,8 м [15].
Рыхление донных отложений. Рыхление донных отложений в рыбоводных прудах применяют со времен А.Т. Болотова [19], рекомендовавшего 200 лет назад мелиорировать илы во избежание снижения рыбопродуктивности рукотворных водоемов.
Идея о возможности и необходимости мелиоративного воздействия на процессы химического обмена между донными осадками и водной толщей озер и водохранилищ в различных хозяйственных целях была предметом изучения на конференции по химии пресных водоемов, проводимой Гидробиологическим институтом АН УССР в 1941 г. [20]. Необходимость детального изучения обменных процессов между этими средами, сулящими высокий хозяйственный эффект, отмечали В. Эйнзель [21] и С. Мортимер [5]. Аналогичные процессы, многократно увеличивающие естественную био- и рыбопродуктивность ряда открытых океанических акваторий, отмечают ученые-океанологи в процессе изучения явления «апвеллинга» [22].
В Тюмени изучение процесса химического обмена между донными осадками и водной толщей озер заморного карасевого типа первым провел институт СибрыбНИИпроект (прежде СибНИИРХ). На основе производственных экс-
периментов сконструированного в НИИ агрегата-рыхлителя ила «Дно» на ги-перэвтрофном оз. Тангач (210 га, Н =1,3 м) привело к увеличению содержания кислорода и биогенных элементов в воде, усилению развития зеленых водорослей, образования первичной продукции, что в итоге многократно повысило продукцию кормового зоопланктона и зообентоса для рыб. Темп роста рыб, особенно выращиваемых, существенно возрос [23], [24], ]25].
В современный период рыбохозяйственные предприятия Зауралья, занимающиеся выращиванием поликультуры ценных рыб в озерах заморного типа на основе наших научно-технологических рекомендаций [26], проявляют интерес к технологии рыхления донных отложений и совершенствуют рыхлительную технику.
Например, в ООО «Балык» Кунашакского района Челябинской области, эксплуатирующее группу типичных эвтрофных лесостепных озер карасевого типа с общей акваторией 12 тыс. га, создана мелиоративная бригада, которая в течение периода открытой воды (с июня по сентябрь) периодически от 2 до 4 раз за сезон проводит рыхление донных отложений своих озер. Агрегат представляет собой рыхлительное устройство длиной 6 м из арматурной металлической балки типа швеллер с наваренными на нее штырями-рыхлителями длиной 35-40 см в разные стороны. Катер типа БМВ с помощью троса тянет по акватории озера устройство по схеме встречных галсов, затрачивая на озеро в 250-300 га один рабочий день, и, соответственно при увеличении акватории до 800-1000 га — три рабочих дня. Благодаря рыхлению донных отложений, происходит интенсивный переход законсервированных столетиями минеральных и органических веществ ила в воду. Данный процесс был описан М.В. Мартыновой [27]. Процесс перехода веществ ила в воду осуществляется:
• в процессе диффузии из порового раствора, заключенного в объеме взмученных отложений;
• в результате десорбции обменного аммония и фосфатов с поверхности взмученных частиц;
• вследствие минерализации взмученных частиц органического вещества.
Исследованиями установлено, что при рыхлении верхнего слоя иловых отложений глубиной 20-40 см высвобождается биогенов в 3-5 раз и больше, чем их было сконцентрировано в воде. Принудительная мелиоративная мобилизация биогенов иловых отложений вызывает «эффект удобрения», что на мелиорируемых озерах заморного типа Тюменской области первой выявила Л.Д. Свистунова [28], подкрепив тем самым на практике теоретические прогнозы Л.Л. Россолимо [29].
Нашими наблюдениями установлено, что при рыхлении иловых отложений кунашакских лесостепных озер спустя 5-8 суток происходит «вспышка» интенсивного развития фитопланктона, преимущественно зеленых и протококковых водорослей, а примерно через такой же промежуток времени — численность мирного зоопланктона, в большей мере мелких форм ветвистоусых рачков, увеличивается многократно. Это подтверждает «пик» численности и биомассы искусственно созданного оптимального развития организмов зоопланктона.
Находящаяся в данном озере молодь сиговых рыб (пелядь, рипус, сиг либо их гибридные формы) в периоды благоприятного температурного режима (не выше 22-23 °С) начинает интенсивно расти. В озерах ООО «Балык» Кунашакского района, систематически (2-3 раза за период открытой воды) подвергающихся принудительному взмучиванию донных отложений и миграции растворимых форм биогенов в воду, сеголетки пеляди и других сиговых интенсивно питаются и быстро растут. В октябре они, как правило, достигают средней массы 170-200 г
(максимально 240-260 г/шт.), чего не бывает в озерах при отсутствии мелиоративного воздействия на донные отложения. В итоге рыбохозяйственники получают стабильно одних лишь сиговых рыб более 130-150 кг/га ежегодно, а общие уловы выращиваемой рыбы в варианте аэрации озер зимой и сохранении части сеголетков сиговых для нагула на второй год в поликультуре с карпом и растительноядными рыбами, стали составлять 220-300 кг/га в год и более.
До 2000 г. весь Кунашакский район Челябинской области выращивал в дополнение к уловам местной рыбы всего 200-250 т сиговых однолетнего нагула. В 2004-2010 гг. уловы выращиваемой, причем преимущественно крупной рыбы, стабильно превышают 900-1200 тонн.
Эколого-рыбохозяйственный мониторинг группы лесостепных эвтрофных озер Каслинского, Кунашакского, Красноармейского районов Челябинской области с глубинами 2-3,5 м, на которых в течение 5-6 лет проводится мелиоративное рыхление донных отложений в период открытой воды, позволяет отметить следующее:
• товарная продуктивность рыб-зоопланктофагов стабильно увеличивается в 2-3 раза, а рыб-зообентофагов — на 40-70%;
• потребление кислорода в подледном режиме на минерализацию органического вещества, спродуцированного за вегетационный период, резко замедляется, что позволяет позднее включать в работу аэрационную технику (вместо начала декабря — в конце февраля);
• у рыб-бентофагов (карп, золотой и серебряный караси) исчезает запах и привкус затхлости, что свойственно для них в естественном состоянии интенсивного зарастания дна озерной котловины мягкими макрофитами (элодея, роголистник, рдесты и др.);
• рыхление донных отложений эвтрофных и гиперэвтрофных озер заморного типа в сочетании с применением экономичной аэрационной техники позволяет вместо однолетнего нагула внедрять многолетний нагул товарной рыбы, что существенно повышает рентабельность всех мелиоративных мероприятий.
В Курганской области пользователи малых озер заморного типа (площадью 150-300 га), согласно нашим рекомендациям [26; 30] также проводят рыхление донных отложений с целью повышения их биологической и рыботоварной продуктивности. В качестве рыхлительного устройства используют такелажную цепь с размером одного звена 10-12 см и общей длиной цепи 20-25 м. Цепь крепят капроновыми поводками к двум моторным лодкам типа «Казанка» и на малой скорости параллельными галсами обтягивают всю открытую зону озера. Рыхление донных отложений происходит на глубину 15-20 см, что также способствует интенсивному развитию фитопланктона, зоопланктона, зообентоса. Темп роста культивируемых рыб соответственно возрастает.
Данная мелиорация проста и эффективна. Она найдет применение на всем озерном фонде, используемом для выращивания товарной рыбы по пастбищной технологии в лесостепной и южнотаежной природных зонах Зауралья и Западной Сибири.
Роль аэрации в озерном рыбоводстве и рыболовстве Зауралья. В современный период при организации процесса выращивания товарной рыбы в озерах заморного типа перед любым пользователем обычно возникают две проблемы:
• эффективное обеспечение зимовки рыбы при многолетнем нагуле и недопущении ее гибели от дефицита кислорода в подледном режиме водоема;
• оперативный и полный отлов выращенной рыбы по завершении ее нагула в озере.
Этой проблемой СибрыбНИИпроект, недавно преобразованный в Госрыб-центр (г. Тюмень), занимается с начала 1970-х гг. Идея предотвращения за-морных явлений в озерах Зауралья и Западной Сибири имеет давнюю историю [13], [14], [31], в настоящее временя созданы экономичные потокообразователи и турбоаэратори, мощность которых вместо 40-50 кВт (агрегаты 70-х годов) составляет всего 1-3 кВт при одновременном повышении аэрирующего эффекта воды озер зимой.
Новые методы зимовки и лова выращенной рыбы с применением турбоаэраторов малой мощности положительно зарекомендовали себя и с успехом применяются на большом количестве озер заморного типа во всех административных областях Зауралья и Западной Сибири [16]. Турбоаэратор приводится в действие электродвигателем, питающимся от ЛЭП или передвижной электростанции мощностью 4-6 кВт. Он способен в зимние месяцы обеспечить создание зоны в 30-100 га с высокой концентрацией кислорода в озере, достаточной для сохранения всей имеющейся рыбы и заблаговременно сконцентрированной в этой зоне. Для озера в 200-400 га достаточно включить в работу с начала декабря по конец марта один агрегат, а для водоема в 800-1300 га требуется два турбоаэратора мощностью по 3 кВт каждый.
В процессе аэрации воды зимой снижается концентрация аммонийного азота, появляются нитритная и нитратная формы азота с максимумом перед распале-нием льда, снижается концентрация токсичных для рыбы соединений, усиливается процесс нитрификации, а главное — в зоне работы турбоаэратора в течение всей зимы содержание кислорода в воде озера составляет 6-10 мг/дм3, или не менее 50-60% нормального насыщения, что вполне достаточно для любых рыб — объектов товарного рыбоводства.
Общие финансовые затраты на работу одного агрегата мощностью 3 кВт с декабря по март составляют 100-110 тыс. рублей, но эффективная работа аэра-ционной техники позволяет качественно (полностью) отловить выращенную рыбу в механизированные ловушки [16], либо сохранить молодь, не достигшую товарной массы рыбы, на последующий нагульный период, что при реализации улова впоследствии многократно окупает затраты на аэрацию рыботоварного водоема.
Выводы
1. Применяемые эколого-рыбохозяйственные мелиорации на озерах замор-ного типа Зауралья позволяют рационально использовать биопродукционный процесс водоемов на формирование пищевой рыбы, увеличивая прирост товарной продукции в 10-15 раз и более по сравнению с традиционным промыслом местной рыбы.
2. Масштабы мелиоративного воздействия на местные водоемы с целью их реабилитации в продуктивные рыботоварные хозяйства (акватории) следует планировать в каждом субъекте Российской Федерации в соответствии научно обоснованными программами развития агропромышленного комплекса территории и ее продовольственной безопасности.