Биотехнология и оборудование для выращивания молоди камбалы калкана

Излагается биотехнология и технологическая линия для выращивания молоди черноморской камбалы калкан и производства кормовых организмов. Рассмотрены основные факторы внешней среды, влияющие на жизнеспособность гидробионтов, и предложена модульная пилотная установка для производства в экспериментально-промышленных условиях жизнестойкой молоди камбалы калкан производи-тельностью 5 тыс.экз. в год.

Чрезмерная антропогенная нагрузка на экосистему моря и хищнические методы добычи морепродуктов поставили некогда высокопродуктивные воды Азовского и Черного морей на грань катастрофического истощения. Если в 1970 г. в Черном море насчитывалось 26 видов промысловых рыб, то к 1986 г. их число сократилось до шести. Годовой объем вылова рыбы и морепро-дуктов в 80-е гг. составлял 120 – 260 тыс.т; в 1993 – 1996 гг. рыбный промы-сел сократился до 40 – 56 тыс.т [1]. Для восстановления и поддержания ус-тойчивой сырьевой базы рыбного хозяйства Украины необходимо уделять больше внимания проблемам воспроизводства ценных пород морских рыб и, в частности, развития биотехнологии культивирования камбаловых.
Выбор камбал в качестве объекта марикультуры на Черном море связан с их высокими пищевыми качествами и ценными технологическими свой-ствами: высокой плодовитостью, быстрым темпом роста, низким кормовым коэффициентом, достижением товарной массы в краткие сроки и т.д. Кам-бала калкан – перспективный объект не только зарыбления естественных мест обитания, но и для товарного выращивания в искусственных условиях: товарной массы 2,0 – 2,5 кг рыба достигает за 20 – 24 месяца выращивания при низком кормовом коэффициенте.
Биотехнология получения жизнестойкой молоди камбалы калкан, раз-работанная в Институте биологии южных морей НАН Украины [2], преду-сматривает тщательную обработку морской воды, культивирование в кон-тролируемых условиях микроводорослей и кормовых объектов (зоопланк-тона), инкубацию икры и выращивание молоди.
Личинок камбалы выращивают в бассейнах с высокой начальной плот-ностью (30 – 40 экз.л–1) при контролируемых условиях среды и питании стандартными кормовыми организмами: коловратками и науплиями арте-мий. В используемой модификации технологии (метод «зеленой воды») микроводоросли используются как для культивирования живых кормов, так и для внесения их в систему выращивания личинок.

На основе разработанной технологии культивирования водных организмов была создана пилотная установка для производства жизнестойкой молоди кам-

Рис.1.Обобщенная схема пилотной установки

балы калкана [3]. Обобщенная схема модифицированной установки и функ-циональные связи ее основных блоков показаны на рис.1. Основными бло-ками установки являются: система водоподготовки, система газоподготовки и аэрации, а также модули культивирования микроводорослей, живых кор-мовых организмов, инкубирования икры и выращивания личинок.
Система водоподготовки. Роль воды в аквакультуре очень велика, по-скольку ее физические и химические характеристики определяют качество среды обитания водных организмов. В разработанной системе морская вода перед поступлением в культиваторы проходит несколько ступеней механи-ческой (от взвешенных частиц) и биологической (стерилизация от патоген-ных микроорганизмов) очистки. Общая схема системы водоподготовки приведена на рис.2.
Первая ступень очистки производится в отстойнике 1, где вода отстаи-вается не менее 2 суток после забора из моря. Здесь происходит оседание крупных фракций песка и частиц раковин. Из поверхностных слоев отстой-ника вода забирается с помощью насоса и подается в напорный резервуар 5, откуда она под действием силы тяжести проходит через систему фильтров грубой очистки. Система состоит из трех соединенных последовательно раздельных фильтров 6, представляющих собой пластиковые цилиндры высо-той 120 см и диаметром 40 см, заполненных (снизу вверх) гравием, щебнем, ракушками, крупными фракциями морского песка и мелкой фракцией речного песка. Максимальный размер частиц, прошедших через систему грубой фильт-рации, не превышает 25 мкм. Отфильтрованная вода с помощью насоса 8 про-

Рис.2.Обобщенная система водоподготовки: 1 – резервуар-отстойник; 2 – попла-вок; 3 – водозаборное устройство; 4 – насос; 5 – напорный резервуар; 6 – фильтры грубой очистки; 7 – накопительная емкость; 8 – насос; 9 – картриджные фильтры тонкой очистки; 10 – блок термообработки воды; 11 – блок УФ-стерилизации воды; 12 – потребители стерилизованной воды.

качивается через блок картриджных фильтров тонкой очистки 9. Последова-тельный ряд размеров частиц, пропущенных через блок фильтров тонкой очи-стки, составляет: 20, 10, 5 и 1 мкм. После фильтрации в блоке тонкой очитки морская вода подается на УФ-стерилизатор 11 либо в блок термообработки 10.
УФ-стерилизатор предназначен для стерилизации морской воды под воздействием ультрафиолетового излучения. При этом происходит необра-тимая коагуляция белка бактерий, приводящая к их гибели. Опыт эксплуа-тации УФ-стерилизатора показывает существенное снижение стоимости очистки воды по сравнению с другими методами стерилизации (тепловой обработкой и др.) при сохранении ее высокого качества.
Блок термообработки обеспечивает разогрев воды до температуры стери-лизации (от 65 до 120 С) и поддерживает заданную температуру с погрешно-стью  0,3 С в течение длительного времени (до 10 ч). Контроль и управление температурой стерилизации осуществляется с помощью цифрового блока ав-томатического регулирования, чувствительным элементом которого является медный резистор, защищенный антикоррозийной оболочкой из фторопласта.
Стерилизованная морская вода из блока температурной обработки и блока УФ стерилизации подается в общий магистральный водопровод, по-ставляющий стерилизованную воду в модули пилотной установки.
Культивирование микроводорослей Isochrisis galbana, Rhodomonas sp. и Clorella vulgaris осуществляется при круглосуточном освещении и непре-рывном барботировании суспензии водорослей газовой смесью. При этом благодаря перемешиванию среды пузырьками воздуха, клетки поддержи-ваются во взвешенном состоянии, а питательные вещества равномерно рас-пределены по всей водной толще.
Типовой культиватор состоит из осветителя (световой решетки) и 12 вертикальных емкостей из полиэтиленовых пакетов, вмещающих по 50 л суспензии. Емкости размещены с двух сторон световой решетки, представ-ляющей собой расположенные в вертикальной плоскости люминесцентные лампы мощностью по 40 Вт. Световая решетка обеспечивает поверхност-ную освещенность культиваторов на уровне от 600 до 1600 лк при расстоя-нии от культиваторов до плоскости световой решетки 20 см.
Автоматизированная система выращивания водорослей реализована с помощью ряда локальных контуров, обеспечивающих поддержание пара-метров культивирования в соответствии с разработанными технологиче-скими нормативами: облученность поверхностных слоев культуры поддер-живают на уровне 600 – 3600 лк, объемную концентрацию углекислоты в газовой смеси – в пределах 1,0 – 1,5 % с расходом 1,2 л/мин на 1 л суспен-зии клеток и температуру культивирования в пределах 18 – 22 °С.
Система газоподготовки и аэрации предназначена для очистки воздуха и углекислого газа, подготовки на их основе газовой смеси с заданной кон-центрацией СО2 и состоит из блока компрессоров, оснащенных системой пневмоавтоматики, воздушных фильтров в каналах очистки воздуха и угле-кислого газа (очистка от частиц размером более 0,5 мкм), осушителя, реси-
434
вера, газосмесительной установки, воздушной магистрали, газораспредели-теля и системы распылителей-аэраторов. Блок компрессоров, включающий центральный (8 атм, 440 л/мин) и два аварийных (2 атм, 18 л/мин) компрессора нагнетают воздух через осушитель и ресивер в газосмесительную установку.
В типовом режиме работает центральный компрессор, аварийные отклю-чены системой пневмоавтоматики. Эта система отслеживает изменения давле-ния воздуха в ресивере в пределах 2,0 – 1,5 кг/см2 и при падении давления ниже 1,5 кг/см2 (например, при аварии центрального компрессора) включает блок аварийных компрессоров, которые могут поддерживать давление в ресивере (при пониженном расходе воздуха) в течение десяти суток непрерывно, пере-ключаясь через каждые два часа. При повышении давления в ресивере до уровня 1,8 кг/см2 автоматически отключается блок аварийных компрессоров. Таким образом, обеспечивается непрерывная работа системы газоподготовки при гарантированном давлении воздуха в ресивере в пределах 1,5 – 2 кг/см2.
Микроводоросли культивируются в накопительном режиме. Этот энер-госберегающий способ культивирования широко применяется в марикуль-туре из-за простоты и гибкости в обращении и заключается в одноразовой инокуляции клеток микроводорослей в емкость, содержащую стерильную морскую воду и питательную среду, после чего рост культуры в экспонен-циальной фазе происходит в течение нескольких дней после достижения культурой максимальной концентрации.
Культивирование зоопланктона. По размерно-морфологическим ха-рактеристикам большинству личинок морских организмов в качестве старто-вого живого корма при переходе на внешнее питание подходит Brachionus plicatilis Muller – солоноватоводная (диапазон солености 9 – 32 ‰) планктон-ная коловратка со слабо выраженной пищевой избирательностью.
Развитие, питание, рост коловраток проводят в режиме накопительного культивирования. В качестве корма используют одноклеточные микроводо-росли, наиболее полно удовлетворяющие основным требованиям массового культивирования коловраток.
Массовое культивирование коловраток производится в 30 л пластико-вых мешках с подрощенной культурой микроводорослей (Isochrysis, Monochrysis, Platymonas или Rhodomonas). После достижения заданной бионормативами плотности культура коловраток из мешка вносится непо-средственно в бассейн для кормления личинок.
Инкубация икры. Нерестовая миграция камбалы калкана с мест зи-мовки обычно начинается в первой половине марта. Нерест – в начале апре-ля на глубине 90 – 100 м с подходом крупных особей массой тела 4 – 6,5 кг при температуре 8 – 9 °С. В течение нереста популяция калкана передвига-ется к берегу на глубину 30 – 50 м. Время созревания первой порции икры определяется исходным состоянием производителей и составляет 16 – 120 ч. Вторая и последующие партии порции получают через меньшие промежут-ки времени: от 30 до 72 ч.
Инкубационная установка состоит из собственно инкубаторов (объемом по 70 л каждый), напорного резервуара, системы теплоотвода, блока регули-рования температуры и проточного УФ-стерилизатора. Инкубаторы выпол-нены из черного непрозрачного стеклопластика. Вода подается сверху через горизонтальный тангенциально направленный патрубок, расположенный у боковой стенки под поверхностью воды. Слив производится через отвер-стие в центре дна и внешнюю переливную трубку. Скорость протока в каж-дом инкубаторе составляет 0,2 л/мин. Каждый инкубатор на сливе снабжен легкосъемными уловителями мертвой икры (работает по принципу механи-ческого фильтра), которые регулярно промываются или заменяются во из-бежание загрязнения воды в системе.
Напорный резервуар теплоизолирован и снабжен теплоотводящим уст-ройством с блоком терморегулирования, который позволяет поддерживать температуру воды в инкубаторе с точностью до ± 0,2 °С.
После напорного бака вода обрабатывается в проточном УФ-стерилизаторе и подается непосредственно в инкубаторы.
Развитие икры калкана происходит в условиях стабильного высокого насыщения воды кислородом 80 – 120 %. Интенсивность потребления ки-слорода в процессе эмбриогенеза возрастает. Снижение концентрации ки-слорода до насыщенности 60 % приводит к снижению подвижности эм-брионов и повышению смертности при вылуплении.
Технология инкубации икры. Оплодотворенную икру с высоким процен-том (не менее 70 %) оплодотворения на стадии 2 – 4-х бластомеров поме-щают в инкубаторы. Проток воды поддерживают на уровне 0,5 объема ин-кубатора в час, перед выклевом его снижают до 0,3 объема в час. Мертвую икру каждые 5 – 6 ч удаляют через нижний слив инкубаторов. Аэрация во-ды умеренная. Температура воды в инкубаторах в начале нереста 13 °С, в конце нереста 14 °С. Развитие икры проводят при постепенном повышении температуры соответственно до 16 °С и 17 °С в конце инкубации. Соле-ность воды 17 ‰. Содержание кислорода – не менее 80 % насыщенности. В период инкубации поддерживают естественный ход освещенности со сме-ной дня и ночи и освещенности в дневное время не более 300 – 400 лк.
Выращивание личинок проводилось по технологии «зеленой воды». На третьи сутки после выклева личинок переносили из инкубаторов в бас-сейны для выращивания объемом 3 м3. Бассейны за 3 дня до пересадки личи-нок заполняли профильтрованной до 5 мкм и стерилизованной ультрафиоле-том водой и засевали 50 л морской хлореллы. Стартовая плотность посадки личинок составляла 30 – 40 экз.л–1. По мере роста и развития личинок плот-ность посадки снижали до 20 экз.л–1 на 16-е сутки и к концу метаморфоза до 1 экз.л–1. До 10-ти суточного возраста выращивание проводят в стационарных условиях, смену воды увеличивают с 10 % на 8 – 9 сутки до 100 – 150 % в 20-ти суточном возрасте в зависимости от плотности кормовых организмов, со-стояния личинок и качества воды. Насыщение воды кислородом должно со-ставлять 80 – 90 % и не превышать 100 %. Аэрация способствует равномер-ному распределению кормов и личинок. Для 5-ти суточных личинок аэрация составляет 5 л.ч–1.м3, а к 10 – 13-ти суточному возрасту ее увеличивают вдвое. Свет определяет активность и пищевое поведение личинок, поэтому при пе-реходе личинок на экзогенное питание в бассейнах у поверхности воды круг-лосуточно поддерживается освещенность на уровне 800 – 1000 лк.
Модуль выращивания личинок. Объем заполнения бассейнов зависит от задач и составляет от 1 до 4 м3 при высоте столба воды более 1 м. На эта-пах метаморфоза глубина бассейнов уменьшается до 0,6 м. Бассейн для вы-ращивания личинок заполняется стерилизованной УФ водой. Подача вода осуществляется в поверхностный слой в тангенциальном направлении. Смена воды – от 10 % объема бассейна в час, начиная с 2-х суток, посте-пенно увеличивается до 40 % в час к 20-ти суточному возрасту личинок. Для удаления поверхностной пленки после перехода личинок на внешнее питание используется специальное устройство.
Воздух подается из общей системы через распылители, установленные на дне бассейнов.
Бассейны оснащены осветительными устройствами (лампы дневного света), создающими на поверхности воды освещенность 800 – 1000 лк. Ре-жим освещения изменяется от круглосуточного до естественного фотопе-риода со сменой дня и ночи 18 : 6.
Производительность установки составляет 5 тыс. экз. молоди в год. Ее испытания проводились в течение нерестовых периодов с 1997 по 1999 гг. Положительные результаты этих испытаний показали, что разработанные биотехнологии и оборудование для выращивания жизнестойкой молоди камбалы калкана могут быть переданы на рыбоводные предприятия по вы-ращиванию молоди ценных пород морских рыб.
При ежегодном выпуске в море 100 тыс. экз. молоди камбалы калкана объем дополнительного вылова составит 50 – 75 т в год.
Создание типовых модулей промышленной марикультуры рыб является предпосылкой их массового тиражирования в недалеком будущем и созда-ния крупномасштабных подводных плантаций и питомников.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Державна програма захисту та відтворення Азовського та Чорного морів. – Київ, 1997. – 61 с.
2. Битюкова Ю.Е., Ткаченко Н.К., Владимирцев В.Б., Ханайченко А.Н., Пустова-рова Н.И. Способ искусственного получения молоди черноморской камбалы калкана.– Патент № 2017413, Россия RU C15 АО1К/1/00. № 5054176/13, опубл.15.08.94, бюл. № 15.– 25 с.
3. Tolkachenko G.A., Bityukova Y.E., Khanichenko A.N. Biotechnical systems develop-ment for marine aquaculture species.– Abstracts of contribution presented at the International Conference “Sea Technology”. Spesial Publication № 2. University of Constanta, Romania.– May 24 – 28, 1998.– 45 с.
Г.А.Толкаченко, В.Е.Смолов, Ю.Е.Битюкова, Н.К.Ткаченко, О.В.Пантелеева
Морской гидрофизический институт НАН Украины
Институт биологии южных морей НАН Украины
г.Севастополь