Реферат

Отчет 50 с., 00 рис,14 табл., 103 источника, 00 прил.

БИОПРЕПАРАТЫ, КОРМОВЫЕ ДОБАВКИ, ЖИВОТНЫЕ, ПТИЦА, ПРОДУКТИВНОСТЬ, ПРОДУКЦИЯ

Объектом исследования является индюки, пороcята, телята, аквакультура.

Цель работы — научное обоснование, технологическая и эколого-экономическая оценка применения новых функциональных кормовых добавок и лечебно-профилактических препаратов биорегулирующей терапии в органическом сельском хозяйстве.

Работа выполняется на основании технического задания на проведение НИР за счет федерального бюджета по заказу МСХ РФ.

В результате проведенных лабораторных, научно-хозяйственных и клинических исследований для органического сельского хозяйства предложена система биорегулирующей терапии с использованием симбиотических препаратов на основепробиотических микроорганизмов B.subtilis и B.licheniformi, природных олигосахаридов, сорбентов и функциональной кормовой добавки«Асидо-Био-Цит» жидкий на основе растительных пептидно-белковых биорегуляторов.

Комплексные исследования позволили установить, чтофункциональная кормовая добавка «Асидо-Био-Цит» жидкий и препарат Стимул 2+ оказывают ростстимулирующее, иммуномодулирующее и гепатопротекторное влияние на организм молодняка индеек, поросят и телят, молоди стерляди, что улучшает физиологическое состояние, функциональную активность органов и тканей, усвояемость кормов и способствует увеличению энергии роста молодняка на 13,1-16,2%. Использование в технологической схеме производства мяса и аквакультурына органических фермах и промышленных комплексахпозволит повысить сохранность поголовья и конверсию корма, снизить применение химических средств защиты и улучшить качество получаемой продукции.

Введение

Пищевая безопасность — одна из актуальныхпроблем современности, так как загрязнение биосферы в последние годы достигло глобальных размеров. Наиболее сильная контаминация вредными и токсичными веществами воздушной и водной среды, почвы, продуктов питания наблюдается в регионах с развитой промышленностью и интенсивным сельским хозяйством. Традиционные способы индустриального производства сельскохозяйственной продукции истощают почву и водные ресурсы, наносят существенный вред окружающей среде и биологическим природным ресурсам [8]. Употребление человеком загрязненных различными ксенобиотиками продуктов питания, чрезмерное использование химических пищевых добавок, генномодифицированных и рафинированных продуктов — все это является причиной нарушения обмена веществ, онкологических, аллергических, кожных и других заболеваний, снижения продолжительности жизни населения. Ксенобиотики вызывают бесплодие и аборты у женщин, имеют отдаленный тератогенный и мутагенный эффект [8,24,65,72].

Единственный путь решения этой актуальнейшей проблемы – это биологизация земледелия и животноводства. Поэтому в начале2000 г. в ЕС возникла европейская инициатива органического сельского хозяйства. (TheEuropeanInitiativeforSustainableDevelopmentinAgriculture — EISA) [1,3,16,18,50].

Основные задачи органического сельского хозяйства: получение продуктов экологически безопасных для человека; охрана природных свойств почв, воды и воздуха; поддержание плодородия почвы; создание максимальных условий для сохранения энергии и сырья [77,78,80,96,97].

Органическое сельское хозяйство в мире развивается высокими темпами. С 2000 по 2018 год он вырос более чем в пять раз (с 18 до 97 миллиардов евро). По прогнозам GrandViewResearch рынок продолжит свой рост со скоростью 10 – 12 % в год и достигнет в 2025 г. порядка 212-230 млрд. долларов. Планируется, что к 2025 году объём рынка органических продуктов может составить от 3 до 5% от мирового рынка сельхозпродукции. Лидером по объёму рынка органической продукции являются США, на которые приходится 44% рынка. Далее идут страны ЕС и Китай.

Российский рынок органической продукции находится в самом начале своего развития. Ее доля в структуре продовольствия в России — около 0,1 %. Для производства «органики» в РФ используется всего 0,3 % пашни. Объем продаж «органики» составляет порядка 10 млрд. рублей при общей емкости рынка продуктов питания в 10 трил. рублей. По разным данным, от 80 до 90 % продаваемых в нашей стране органик-продуктов – импортные [85,92].

По прогнозу аналитиков, в ближайшие годы российский рынок органической продукции будет расти со средним темпом 10-12 %. С 1 января 2020 года вступил в силу федеральный закон об органической продукции, который определил принципы ее производства в РФ и стандарты маркировки. Утвержден и  введен в  действие ГОСТ Р 56508-2015 «Продукция органического производства. Правила производства, хранения, транспортировки», который гармонизирован с регламентами по органическому сельскому хозяйству ЕС.

К производству органической продукции применяются строгие требования. Производство органической продукции должно быть расположено вдали от источников загрязнения окружающей среды, объектов промышленной деятельности, территорий интенсивного ведения сельского хозяйства. Продукция может выращиваться только на чистой почве. Минимальное время для «очищения» земли от химикатов в растениеводстве составляет, в среднем 2–3 года, переходный период в животноводстве и аквакультуре равен 4–24 месяцам[32,93,98].

По требованиям ГОСТ Р 56508-2015 «Продукция органического производства. Правила производства, хранения, транспортировки» в органическом производстве запрещается применять генно-инженерно-модифицированные организмы (ГМО) и продукцию, изготовленную из ГМО или с помощью ГМО, антибиотики, гормоны, ограничен перечень химических средств защиты растений и животных[62,63,64].

В связи с этим, одним из перспективных направлений для органического сельского хозяйства является более широкое внедрение в практику достижений биотехнологии, использования экологически безопасных биологических препаратов, способствующих повышению объемов производства и качества сельскохозяйственной продукции. Весьма перспективным является применение в системе производства органических продуктов питания биологических средств защиты животных, в частности, полиферментных, пробиотических и симбиотических препаратов комплексного действия, созданных на основе биотехнологических приемов культивирования микроорганизмов и природных компонентов растительного и минерального происхождения [29,30,33,39,43,44].

Следует отметить, что производство органических продуктов питания запрещает использование гормонов роста и необоснованное применение антибиотиков. Из-за системного применения антибиотиков в животноводстве,  эффективность их воздействия на организм  заметно снизилась, так как патогенные и условно патогенные бактерии выработали устойчивость к ним. В организме животных развиваются негативные процессы — снижается  численность полезной кишечной микрофлоры. Генетические детерминанты антибиотикоустойчивости, попадая в геномы патогенных видов бактерий, делают вызываемые  ими инфекционные заболевания практически неизлечимыми существующими медикаментами. Нарушения физиологических, иммунологических механизмов защиты организма животных создают условия для развития инфекционных процессов, вызываемых его собственной  патогенной микрофлорой и бактериями-сапрофитами из окружающей среды.

Кроме того, микробный дисбаланс и негативные последствия в отношении здоровья и продуктивности связаны с промышленными приемами ведения животноводства [4,34,40,41,100,101]. Ограничен контакт с почвой, растениями, другими естественными факторами, которые в обычных условиях являются для животных донорами нормальной микрофлоры [2,7,13,15,36,47,48].

Поэтому ведется поиск альтернативных путей профилактики, лечения и кормления продуктивных животных, что предусматривает экологически безопасную коррекцию ветеринарных мероприятий, рационов питания на основе традиционных кормов, создание нового поколения функциональных продуктов, соответствующих требованиям современного животноводства. Особо актуально встает эта проблема при организации органического производства.

В настоящее время теоретическое обоснование получает актуальное направление – биорегулирующая терапия, в основе которой лежит повышение естественной резистентности сельскохозяйственных животных и птицы путем направленного воздействия естественными метаболитами (пептиды, пептоны, органические кислоты, олиго- и полисахариды)[12,45,57,86].

В повышении защитных сил организма важное значение имеют факторы, влияющие непосредственно на активизацию адаптационных способностей и иммунобиологической реактивности птицы, в частности, биологические стимуляторы различной природы. К ним относятся естественные метаболиты, витамины, адаптогены, хелатные соединения микроэлементов, а также бактериальные препараты комплексного действия [16, 17,46,52,53,59,67].

Поэтому при производстве лечебных препаратов и кормовых добавок в последнее время широко используют бактериальные вещества. Микроорганизмы содержат большое количество биологически активных веществ, регулирующих обменные процессы, влияющие на иммунную систему макроорганизма, что позволяет использовать их для созданияиммуномодулирующих препаратов. При этом показано, что действующим началом, полученных из препаратов микроорганизмов, являются соединения ферментной природы, глюканы и пептиды. Они активируют макрофаги, иммунокомпетентные клетки, гормональные процессы в организме [10,11,19,26,28,31,68,70,90,91].

В настоящее время на основе биомассы микроорганизмов непатогенных штаммов разработаны уникальные лечебно-профилактические препараты.Например, «Баксин-вет» [46], «Баксин-КД» [56]. Применение различных дозпрепарата «Баксин-вет» на курах-несушках яичных и мясных кроссов показало положительное влияние оптимальных доз препарата не толькона продуктивность родительского стада кур, естественнуюрезистентность, а также инкубационные качества яиц, вывод цыплят[56].

По данным Е.В. Бессарабовой и др. (2011), использование препарата ГидроЛактиВ, изготовленного из молочной сыворотки с добавлением лактобактерий, оказывает положительное влияние на зоотехнические показатели выращивания бройлеров. ГидроЛактиВ содержит легко усваиваемый кальций и другие микроэлементы в виде высокоэнергетических соединений – лактатов, которые служат источником энергии, способствуют усвоению углеводов и являютсятопливом для печени при производстве глюкозы и гликогена [9].

Перспективной группой являются пептидно-белковые биорегуляторы

с доказанным репаративным и протекторным действием. Многие из них имеют широкий спектр действия за счет восстановления биохимической нормы внутриклеточных процессов. Видонеспецифическое действие позволяет максимально увеличить сферы их применения[38, 61,83,84].

Одним из перспективных направлений является замена антибиотиков пробиотиками – препаратами, содержащими микроорганизмы и вещества микробного и иного происхождения, использующихся в терапевтических целях [5,55,58].

Применение пробиотиков в животноводстве и аквакультуреявляется реинтродуцированием полезной микрофлоры в виде чистой культуры без риска вызвать заболевание. Применение пробиотиков способствует возвращению организма в нормальное физиологическое и поведенческое состояние путём восстановления баланса кишечной микрофлоры и тем самым служит одним из факторов, поддерживающих их здоровье. Лечебный и профилактический эффект этих препаратов обусловлен высокой антагонистической активностью производственных штаммов микроорганизмов относительно патогенной и условно-патогенной микрофлоры, повышении функциональной деятельности иммунной системы и лучшем усвоении питательных веществ корма [14,16,25,36,76,102,103].

Пробиотики в отличие от антибиотиков, не приводят к привыканию со стороны условно-патогенной микрофлоры, продукты их жизнедеятельности не скапливаются в органах и тканях животных и не влияют на качество продукции. Поэтому применение пробиотиковспособствует получению животноводческой продукции высокого качества, безопасной в бактериальном в химическом отношении [24,36,101].

В состав пробиотических препаратов включают типичных представителей нормальной микрофлоры толстого отдела кишечника животных.

К пробиотикам относятся следующие микроорганизмы: лактобактерии (L. acidophilus, L. plantarum, L. casei, L. bulgaricus, L. lactis, L. reuteri, L. rhamnosus, L. fermentum, L. jonsonii, L. gassed); бифидобактерии (B. bifidum, B. infantis, B. longum, B. breve, B. adolescents); непатогенные разновидности EscherichiaColi; непатогенные разновидности Bacillus (В. subtilis); непатогенные разновидности Enterococcus (Enterococcifaecium, Е. salivarius); молочнокислый стрептококк (Str. thermophylus); дрожжевые грибки Saccharomycesboulardii.

Как показывает практический опыт, пробиотики могут быть использованы длястимуляции неспецифичного иммунитета животных; профилактики и лечения смешанных желудочно-кишечных инфекций, при расстройствах пищеварения алиментарной этиологии (дисбактериозы, острые ацидозы и др.); замены антибиотиков в кормах для молодняка животных и птицы, аквакультуры; повышения эффективности использования кормов и продуктивности животных, птицы и аквакультуры; преодоление следствий технологических стрессов, обусловленных вакцинацией, транспортировкам и др. [27,36,37,47,54,55,64,66,71,82,87,89,95].

Действие пробиотических препаратов может быть усилено за счет пребиотиков — веществ, которые не всасываются в тонкой кишке, но создают благоприятные условия и стимулируют рост нормальной микрофлоры толстого кишечника. Собственно к пребиотикам относятся следующие вещества: олигофруктоза, инулин, галактоолигосахариды, парааминобензойная кислота, пантотенат кальция, лактулоза, пищевые волокна (клетчатка), ксилит, хитозан и др.Пребиотики также нормализуют моторику кишечника, адсорбируют микотоксины.

В настоящее время ведутся исследования по разработке эффективных комплексов пробиотиков и пребиотиков (симбиотических препаратов) для животноводства[49,79,81,99].

Сотрудники ВНИИ мясного скотоводства ведут разработки симбиотического препарата, содержащего пребиотик инулин, носитель — пшеничные отруби, на которых адсорбированы живые бактерии Streptoccusfaecium и Lactobacilusacidofilus. Использование препарата при выращивании молодняка крупного рогатого скота способствовало развитию нормальной микорофлоры кишечника, которая уничтожает патогенные микроорганизмы, повышению продуктивности и эффективности производства говядины [66].

На экспериментальной базе ГНУ Всероссийский НИИТИ биологической промышленности РАН был осуществлен комплекс исследований по разработке технологии производства новых симбиотических препаратов — продуцентов лизина с использованием в качестве основы штаммов Е.соli. Симбиотический препарат получают периодическим управляемым глубинным культивированием штамма Е.соli VL 613 в питательной среде на основе перевара Хоттингера, концентрируют полученную культуру, бактериальную массу ресуспендируют в защитной среде и лиофильно высушивают для длительного сохранения биологических свойств симбиотического препарата. Исследована эффективность применения препарата при выращивании цыплят-бройлеров [37].

Установлена эффективность применения в промышленном птицеводстве пробиотических, пребиотических и симбиотических препаратов Ветом 4, Велес 6,59, Витал, Хлорелла, Микросорб. Препараты оказывают положительное влияние на формирование в организме здорового микробиоценоза, который способствует повышению переваримости и усвояемости кормов [79].

Однако в последнее время отмечают, что активность многих пробиотических препаратов не всегда соответствует заявленному эффекту [4]. Врачи не всегда знают о различиях пребиотиков, пробиотиков, симбиотиков. Не учитывают особенности механизма действия, который в первую очередь зависит от того, какие виды микроорганизмов включены в препарат. Негативный результат при работе с конкретным пробиотиком часто вызывает скептическое отношение ко всей группе. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования и разработка высокоэффективных средств биологической защиты животных и птиц.

Эффективность пробиотических препаратов определяется многими факторами: составом, направленностью селекции производственных штаммов, технологией производства. Не менее важна схема применения, которая для каждого препарата строго индивидуальна и в значительной степени определяет результативность [4, 6,73,74]. Одной из сложнейших проблем при изготовлении пробиотиков является отбор бактериальных штаммов, предназначенных для эффективной колонизации желудочно-кишечного тракта, так как штаммы должны выборочно подавлять рост патогенных культур, иметь высокую ферментативную, синтетическую и метаболическую активность, стимулировать иммунобиологические системы организма [25, 75, 76, 87, 88].

Таким образом, разработка эффективных функциональных кормовых добавок и биологических препаратов для биорегулирующей терапии при производстве органических продуктов животноводства и аквакультуры является актуальной.

Цель исследований – научное обоснование, технологическая и эколого-экономическая оценка применения новых функциональных кормовых добавок и лечебно-профилактических препаратов биорегулирующей терапии в органическом сельском хозяйстве.

Задачи исследований:

– изучение мирового опыта, информационных источников и проведение патентного поиска в тематическом поле биорегулирующей терапии и органического сельского хозяйства;

– разработка функциональных кормовых добавок и биологических лечебно-профилактических препаратов на основе пептидно-белковых биорегуляторов, пробиотических микроорганизмов с выраженными ростстимулирующими, иммуномодулирующими, репаративными и гепатопротекторными свойствами;

— оценка влияния кормовых добавок и биопрепаратов на физиологическое состояние, продуктивность животных и качество продукции;

— анализ результатов, оформление отчета по НИР, публикации результатов в ведущих отечественных и зарубежных журналах.

1 Собственные исследования

1.1 Материал и методы исследований

Исследования проводились в ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ, ООО «Агрофирма «Залесный» Зеленодольского района,ООО «Тукаш» Тюлячинского района, МПТК «Джалиль»Сармановского района, КФХ И. И. БатыршинЛаишевского районаРеспублики Татарстан.

Объекты иccледования: индюки, пороcята, телята, аквакультура.

В экспериментальных исследованиях изучалась эффективность применения функциональной кормовой добавки «Асидо-Био-Цит» жидкий(ООО «БИОПЛАЗМА» по ТУ ВY 391157257-011-2014 изм. №1,2,3) и симбиотического препарата Стимул 2+ (ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ)при выращивании сельскохозяйственных животных и птицы, аквакультуры. Препарат Стимул 2+ разработан на основе комплекса пробиотических микроорганизмов B.subtilis и B.licheniformi, природных олигосахаридов и сорбентов.Схема экспериментальных исследований представлена в таблице 1.

Таблица 1 — Схема экспериментальных исследований

Изучение эффективности применения препаратов при выращивании индюковпроводилось в ООО «Агрофирма «Залесный» Зеленодольского района Республики Татарстан. Для опыта были подобраны 150 индюшат самок кросса «Hybrid Converter» в возрасте 28 суток с живой массой 730-740 г, которых разделили по принципу аналогов на 3 группы [69]. Индюки всех групп получали полнорационный комбикорм (ОР+ основой рацион) в соответствии с зоотехническими нормами [42, 65]. Дополнительно к ОР индюки II подопытной группы получали препарат «Асидо-Био-Цит» жидкий, IIIподопытной группы препарат «Асидо-Био-Цит» жидкийи симбиотический препарат Стимул 2+ в дозировке 20 г на 1 кг комбикорма. Кормовую добавку «АсидоБио-ЦИТ жидкий»задавали посредством медикатора в питьевую воду в дозировке 1,0 г/голову в сутки.Продолжительность опыта составила 77 дней.

В течение опыта постоянно проводили наблюдения за физиологическим состоянием птицы, определяли динамику изменения живой массы по результатам индивидуального взвешивания в течение всего периода выращивания, сохранность поголовья. Ежедневно проводили учет заданного и съеденного корма. По результатам поедаемости корма и приростов живой массы была рассчитана конверсия корма.

В начале (фон) и в конце эксперимента у подопытной птицы были взяты пробы крови для определения морфологических и биохимических показателей.

В конце периода откорма индюков (в возрасте 105 суток) были проведены контрольный убой птицы с патологоанатомической оценкой органов и тканей, анатомическая разделка тушек, морфометрический анализ. Отбора проб был проведенсогласно ГОСТ 50396.0-92 «Мясо птицы, субпродукты и полуфабрикаты птичьи. Методы отбора проб и подготовки к микробиологическим исследованиям», подготовка проб к испытанию по ГОСТ 26669-87 «Продукты пищевые и вкусовые. Подготовка проб для микробиологического анализа».Качество мяса определяли в соответствии с ГОСТ 31473-2012 « Мясо индеек (Тушки и их части)».

Исследования мяса по микробиологическим показателям проводились согласноГОСТ 32031-2012 «Продукты пищевые. Методы выявления бактерий Listeriamonocytogenes»,ГОСТ Р 50396.1-2010 «Мясо птицы, субпродукты и полуфабрикаты из мяса птицы. Метод определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов», ГОСТ 31468-2012 «Мясо птицы, субпродукты и полуфабрикаты из мяса птицы метод выявления сальмонелл».

В пробах мяса определяли содержание сухого вещества, белка, жира по общепринятым методикам: сухого вещества — высушиванием навески в сушильном шкафу при температуре 105±5°С, белка – на приборе ДК-20; УДК-132 по методике Къельдаля, жира – в аппарате Сокслета.

Для оценки вкусовых качеств мяса проведена комиссионная дегустация мяса и бульона по методике, изложенной А.Т. Мысиком (1986). При органолептическом исследовании мяса определяли: внешний вид, запах, консистенцию, качество бульона при варке мяса (ГОСТ Р 51944-2002 Мясо птицы. Методы определения органолептических показателей, температуры и массы). Дегустационная оценка мяса и бульона проводилась после тепловой обработки (варки) по 9-ти бальной шкале.

Научно-хозяйственный опыт по определению эффективности применения «Асидо-Био-Цит» жидкийи симбиотического препарата Стимул 2+при выращивании поросят-отъемышей был проведён в ООО «Тукаш» Тюлячинского района. Для этих целей было подобрано 90 поросят — отъемышей в возрасте 21 день с живой массой 7,2 кг, которых по принципу аналогов разделили на три группы. Кормление и поение поросят в соответствии с зоотехническими нормами [68]. Поросята в соответствии с возрастным периодом получали полнорационный комбикорм СПК-5 и СПК-6 (ОР-основой рацион).ПоросятамIIи IIIподопытных группдополнительно c питьевой водой выпаивали препарат «Асидо-Био-Цит» жидкийв дозировке 1,0 г/голову в сутки, поросятам IIIподопытной группы –дополнительно добавлялив кормсимбиотический препарат Стимул 2+в дозировке 20 г на 1 кг комбикорма.Продолжительность опыта составила 33 дня.

В течение опыта постоянно проводили наблюдения за физиологическим состоянием поросят, консистенцией кала, определяли динамику изменения живой массы по результатам индивидуального взвешивания в начале и конце опыта, сохранность поголовья. Ежедневно проводили учет заданного и съеденного корма. По результатам поедаемости корма и приростов живой массы была рассчитана конверсия корма.

В начале (фон) и в конце эксперимента у подопытных животных были взяты пробы крови для определения морфологических и биохимических показателей.

Научно-хозяйственный опыт по определению эффективности применения препарата «Асидо-Био-Цит» жидкийпри выращивании телят молочного периода был проведен в МПТК «Джалиль»Сармановского района. Для опыта было отобран 21 животное в возpасте 5 суток, которых разделили по принципу аналогов на 3 группы. Во II подопытной группе на начало опыта было 3 теленка, больных с эймериозом и вирусной диареей крупного рогатого скота. Телята всех гpупп получали хозяйственный рацион, состоящий из ЗЦМ, сена, комбикорма-престартера, соли поваренной, мела кормового. Телятам II подопытной гpуппыи III подопытной группы дополнительно выпаивали c ЗЦМ препарат «Асидо-Био-Цит» жидкий в дозировке 40 мл в сутки на голову по 20 мл с утренним и вечерним кормлением соответственно.Продолжительность опыта составила 38 суток.

В течение опыта постоянно проводили наблюдения за физиологическим состоянием телят, поедаемостью кормов, консистенцией кала, определяли динамику изменения живой массы по результатам индивидуального взвешивания в начале и конце опыта, сохранность поголовья.

Зоотехнический анализ кормов был проведен по общепринятым методикам: сухое вещество — высушиванием навески в сушильном шкафу при температуре 105±5°С, содержание протеина – на приборе ДК-20; УДК-132 по методике Къельдаля, жира – в аппарате Сокслета, сырой клетчатки – по методу Геннеберга и Штоманаобработкой навеки смесью концентрированной азотной и 80%-ной уксусной кислот; сырой золы – методом сухого озоления; кальций – трилонометрическим методом с индикатором флуорексоном; фосфора – спектрофотометром УВ-1280.

В начале (фон) и в конце эксперимента у подопытных животных были взяты пробы крови для определения морфологических и биохимических показателей. Подсчет форменных элементов выполняли согласно методу, описанному в Справочнике по клиническим лабораторным методам исследования (М., 1975). Показатели средний объем эритроцита (MCV), содержание гемоглобина в отдельном среднем эритроците (MCH) и цветовой индекс определяли методом расчета по соответствующим формулам. Лейкоцитарную формулу подсчитывали на мазках, окрашенных по Романовскому-Гимза, СОЭ определяли по методу Панченкова.

Содержание кальция и глюкозы определяли колориметрическим методом, общего белка – биуретовым колориметрическим методом, мочевину – уреаза-глютамат-дегидрогеназный кинетическим методом, глюкозу – колоpиметpичеcким методом, холестерин – ферментным колориметрическим методом, аланинаминотpанcфеpазу (АЛТ), аcпаpтатаминотpанcфеpазу(АCТ), общий билиpубин – колоpиметpичеcким методом.

Научно-хозяйственный опыт по определению эффективности применения препарата Стимул 2+ при выращивании аквакультуры(молодняк стерляди) был проведен в КФХ И.И. Батыршина Лаишевского района. Базой для эксперимента служили аквариумы объемом 50-60 л. Температура воды в течение дней выращивания находилась в пределах +20°С. Во всех аквариумах применялась аэрация. Кормили рыбу комбикормом SteCoSUPRIME (произ. Нидерланды). Вторая подопытная группа дополнительно получала сухой пробиотик «Субтилис» из расчета 40 г на 1 кг комбикорма, третья подопытная группа дополнительно получала препарат Стимул 2+ из расчета 20 г на 1 кг комбикорма. Продолжительность опыта составила 30 дней.

В течение опыта постоянно вели наблюдения за состоянием рыбы, поедаемостью корма, изменение живой массы определяли путем взвешивания в начале и в конце эксперимента.

Цифровой материал, полученный в результате исследований, обработан по стандартным программам вариационной статистики. Разницу по средним показателям считали достоверной по t-критерию Стьюдента.

1.2 Результаты исследований

1.2.1 Изучение химического состава, органолептических показателей и токсикологических свойств препаратов

Изучение химического состава и органолептических показателей препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий»показало, что препарат соответствует требованиям ТУВY 391157257-011-2014 (изм. №1,2,3) (таблица 2).

В составе «Асидо-Био-Цит» жидкий»содержатся:инозитольные, лецитиновые,эссенциальныеполиеновые кислоты, в т.ч. арахидоновая и омега-3антиоксиданты (кофермент Q10, каротиноиды); ферменты рибонуклеаза, протеаза, коллагеназа, полисахариды (маннаны, b-глюканы), органические кислоты, микроэлементы ( K, Mg, F и др.), витамины А, группы В, F, H [1].

Таблица 2 — Органолептические показатели и химический состав препарата

Изучение токсикологических свойств (острой токсичности) препарата проведены сотрудниками кафедры ветеринарно-санитарной экспертизы академии. Опыты проводили на клинически здоровых лабораторных мышах в соответствии с «Методическимирекомендациями по токсико-экологическойоценкелекарственных средств, применяемых в ветеринарии» (Аргунов М.Н., Сафонова Л.Б., Василенко В.В., Воронеж, 1998).

Изучение острой токсичности было проведено на 5 группах белых мышей (n=10) , массой 18-20 г.

Мышам первой группы ввели натощак в желудок 0,5 мл 50% суспензии на крахмальном клейстере рабочего раствора препарата, что соответствует 12500 мг/кг массы животного. Мышам второй группы ввели натощак в желудок 0,25 мл 50% суспензии на крахмальном клейстере рабочего раствора препарата, что соответствует 6250 мг/кг массы животного. Мышам третьей группы ввели натощак в желудок 0,25 мл 25% суспензии на крахмальном клейстере рабочего раствора препарата, что соответствует 3125 мг/кг массы животного. Мышам четвертой группы ввели натощак в желудок 0,25 мл 12,5% суспензии на крахмальном клейстере рабочего раствора препарата, что соответствует 1562,5 мг/кг массы животного. Мышам пятой группы ввели натощак в желудок 0,5 мл крахмального клейстера. Наблюдение за животными проводили в течение 14 дней.

Результаты исследований показали, что в период опыта гибели животных не было. Обще состояние мышей было удовлетворительным, животные всех групп охотно принимали воду и корм. Поведенческие рефлексы не нарушены, реакция на внешние раздражители нормальная. Побочных явлений не наблюдалось. Среднесмертельная доза (LD 50) для лабораторных мышей препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий»составляет более 25000 мг/кг массы тела, что согласно ГОСТ 12.1007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования» позволяет классифицировать препарат как малотоксичный – IV класс токсичности.

1.2.2Изучение эффективности применения биологических препаратов и функциональной кормовой добавки при выращивании индюков

Наши исследования показали, что использование препаратов «Асидо-Био-Цит» жидкий» и Стимул 2+ при выращивании молодняка индеек оказало положительное влияние на улучшение всех основных зоотехнических показателей у птицы. К концу опыта сохранность поголовья в контрольной группе составила 96%, во второй и третьей группе 98,0%.Живая масса птицы контрольной группы составила 8520 г, у индеек, получавших препараты, этот показатель увеличился на 12,2% и 13,5% и составил соответственно по группам 10377 г и 10500 г (р<0,001). Среднесуточные приросты живой массы индеек также были больше контроля: во второй группе на 13,1%, атретьей группе — на 14,6%, При этом затраты корма на 1 кг прироста живой массы у птицы, получавших препараты уменьшились на 11,8% и 13,0%, что связано с повышением усвояемости комбикорма (таблица 2).

Таблица 2 – Влияние препаратов «Асидо-Био-Цит» жидкий» и Стимул 2+на рост индеек и конверсию корма

Примечание: здесь и далее (р<0,05) *, (р<0,01) **, (р<0,001) ***

Физиологическое состояние экспериментальной птицы оценивалось по общему внешнему виду, поведению и результатам морфологического и биохимического исследования крови.Было отмечено, что в течение опытного периода все экспериментальные индейки были клинически здоровы, имели хороший аппетит, хорошую реакцию на внешние раздражители, не было никаких признаков заболеваний. Помет индеек всех групп имел нормальный внешний вид, цвет и консистенцию и не было признаков нарушения пищеварения, что указывало на нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта.

Гематологический анализ относится к числу методов, которые могут способствовать выявлению некоторых изменений в состоянии здоровья и могут быть полезными для диагностики заболеваний у птиц.Морфологический состав крови индеек представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Морфологические показатели крови подопытных индеек(n=5)

Анализ таблицы 3 показывает, что использование «АсидоБио-ЦИТ» жидкий» и Стимул 2+достоверно увеличивает по сравнению с контрольными показателями в крови экспериментальных индеек количество гемоглобина и эритроцитов: во второй группе на 8,15% и 8,29% , в третьей группе – на 3,7% и 10,6% соответственно. По содержанию нейтрофилов, эозинофилов и лимфоцитов в крови между группами достоверной разницы не отмечено.

Биохимические показатели сыворотки крови индеек представлены в таблице 4. По сравнению с контрольной группой в крови индеек, получавших препараты «АсидоБио-ЦИТ» жидкий» и Стимул 2+достоверно увеличилось содержание кальция: в крови индеек второй подопытной группы на 4,0%, третьей группы на 3,3% соответственно.

Таблица 4 — Биохимические показатели сыворотки крови подопытных индеек(n=5)

Таким образом, увеличение количества эритроцитов и гемоглобина в крови индеек экспериментальных групп может свидетельствовать о том, что препарат стимулирует процессы эритропоэза и синтеза белка, что подтверждается более высокими темпами роста, продуктивности и развития птицы.

В конце опыта был проведен убой по пять голов индеек из каждой группы. Убой проводили после 12-тичасового голодания. Результаты исследований представлены в таблицах5 и 6.

Таблица 5 – Мясная продуктивность подопытных индеек(n=5)

Анализ данных контрольного убоя показал, что использование биологических препаратов при выращивании индеек положительно повлияло на мясную продуктивность птицы. Индейки второй и третьей подопытной групп имели большую предубойную массу, массу полупотрошенной и потрошенной тушек. У индеек, получавших «АсидоБио-ЦИТ» жидкий», эти показатели были больше контроля соответственно на 0,11% и 0,09%, препарат «АсидоБио-ЦИТ» жидкий» в сочетании с препаратом Стимул 2+ — на 0,35% и 0,29%(р<0,001).

При изучении морфометрических параметров массы тушек и некоторых внутренних органов выявили достоверное повышнеие абсолютноймассы печени, селезенки и сердца у индеек подопытных групп, что коррелирует с их большей предубойной массой (таблица 5). Однакоотносительная масса этихорганов находилась в пределах физиологической нормы для данного вида и возраста птицы.

Макроскопические данные показали, что морфология мышечной ткани белого и красного мяса, а также внутренних органов (селезенка, печень, почки, желудочек, желудок и сердце) не имеет существенных различий и без патологических изменений.

Таблица 6 – Масса внутренних органовподопытных индеек(n=5)

Как известно, микробиологическое исследование является одним из важнейших показателей качества мяса.Как правило, в мышцах и внутренних органах любого здорового животного, которые были забиты по асептическим правилам, нет микроорганизмов. Однакоиз-за посмертной инфекции убойных животных на мясоперерабатывающих заводах продукты убоя могут содержать различные сапрофитные микроорганизмы (гнилостные бактерии, бактерии семейства Escherichiacoli, споры плесени, актиномицеты и т. д.), а иногда и сальмонеллы, листерии и др.

Результаты оценкимяса всех групп показали, что микробиологические показатели не превышают допустимый предел (таблица 7). Однако по сравнению с первой контрольной группой в мясе индеек второй и третьей подопытных групп уменьшилось количество КМАФАнМ.

Таблица 7 — Микробиологическая оценка мяса подопытныхиндеек(n=3)

Качество мяса по органолептическим и физико-химическим показателям соответствует требованиям ГОСТ.

Таким образом, использование «АсидоБио-ЦИТ» жидкий» и симбиотического препарата Стимул 2+ при выращивании индеек приводит к улучшению общего состояния здоровья птиц и повышению продуктивности. Добавление в питьевую воду препарата «АсидоБио-ЦИТ» жидкий»предотвращает размножение в воде патогенных микроорганизмов, увеличивает «кислотосвязывающую способность» корма,поддерживает уровеньpH по всей длине пищеварительного тракта за счет синергетического действия органических кислот, которые функционально дополняют друг друга, что укрепляет иммунную систему птицы и уменьшает количество патогенных бактерий в пищеварительном тракте, улучшает усвояемость корма, положительно влияет на рост и развитие птицы. Действие препарата Стимул 2+ дополняет положительный эффект, который обусловлен еговысокой антибактериальной активностью в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и выраженными иммуномодулирующими свойствами.

1.2.3 Изучение эффективности применения биологических препаратов и функциональной кормовой добавки при выращивании поросят

Исследованиями установлено, что использование препаратов «Асидо-Био-Цит» жидкий» и Стимул 2+ оказало положительное влияние на рост и развитие поросят-отъемышей(таблица 8). К концу опыта сохранность поголовья в контрольной и подопытных группах, получавших биопрепараты, составила 100%.

Живая масса поросят контрольной группы к концу эксперимента составила 18,41 кг, у животных второй подопытной группы 19,81 кг и третьей подопытной группы — 20,20 кг. По сравнению с контролем использование препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий»увеличило живую массу поросят на 7,6%(р<0,001), использование препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий»в сочетании с препаратом Стимул 2+ на 9,7%(р<0,001). Среднесуточные приросты живой массы поросят также были больше контроля: во второй группе на 14,0%, ав третьей группе — на 15,9%,

Таблица 8 – Влияние препаратов «Асидо-Био-Цит» жидкий» и Стимул 2+ на рост подопытных поросят и конверсию корма

При этом затраты корма на 1 кг прироста живой массы у животных, получавших препараты уменьшились на 11,4% и 12,8%, что связано с повышением усвояемости комбикорма.

Физиологическое состояние экспериментальных животных оценивалось по общему внешнему виду, поведению и результатам морфологического и биохимического исследования крови.Было отмечено, что в течение опытного периода все подопытные поросята были клинически здоровы, имели хороший аппетит, хорошую реакцию на внешние раздражители, не было клинических признаков заболеваний. Кал у животныхподопытных групп имел нормальный внешний вид, цвет и консистенцию, не было выявлено клинических признаков нарушения пищеварения, что указывало на нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта.

Следует отметить, что использование препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий» способствует уменьшению выделения газов в помещении, где содержались поросята.

Анализ данных морфологических и биохимических показателей крови показал, что в конце опыта у поросят контрольной и опытных групп все биохимические показатели крови были в пределах физиологической нормы (таблица 9).

Нами установлено, что в крови поросят, получавших препараты, увеличилось содержание гемоглобина и эритроцитов. Так, в крови животных второй подопытной группы содержание этих показателей составило 98,8 г/л и 7,46*10¹²/л, третьей подопытной группы — 90,4 г/л и 7,22*10¹²/л, что больше контроля соответственно на 14,6% (р<0,01) и 8,7%, 4,8%(р<0,05)и5,2%.

Анализ крови на лейкоциты проводят для диагностики состояния организма, так как лейкоциты – это важная составляющая иммунной системы человека и животных. Повышение лейкоцитов свидетельствует о воспалительном процессе в организме. По нашим данным, в крови животных второй группы, получавших препарат «Асидо-Био-Цит» жидкий», количество лейкоцитов составило 8,16*10⁹/л, а у поросят третьей группы, получавших «Асидо-Био-Цит» жидкий» в комплексе с препаратом Стимул 2+, этот показатель составил 7,79*10⁹/л, что на 20,4% и 24,1% достоверно меньше контрольных показателей.

Аналогичная тенденция была установлена и по СОЭ. Как известно, скорость оседания эритроцитов можетпоказать на воспалениев организме. Нами установлено, что применение препаратов способствовало уменьшению СОЭ в крови поросят второй и третьей подопытных групп. Однако разница была недостоверной.

Таблица 9 – Морфологические показатели крови подопытных поросят(n=5)

Биохимический анализ крови – исследование, которое используется для выявления сведений о функциональном состоянии организма в целоми органов в отдельности. Комплексное исследование основных биохимических показателей крови, позволяет оценить особенности кроветворения, функцию печени, поджелудочной железы и почек, белковый, липидный и углеводный обмен, обмен нуклеиновых кислот, а также баланс железа и кальция в организме. Биохимические показатели крови подопытной птицы представлены в таблице 10.

Нами установлено, что в крови поросят второй и третьей групп, получавших препараты,довостоверно повысилось содержание глюкозына 1,63 ммоль/л и 1,03 ммоль/л (р<0,001)и уменьшилось содержание холестерина на 0,72 ммоль/л и 0,76 ммоль/л(р<0,05).

Глюкоза является показателем состояния обмена веществ у животных. Вероятно, более высокое содержание глюкозы в крови подопытных поросят свидетельствует о повышении эффективности использования углеводов комбикорма и получении большего количества обменной энергии, что способствует повышению интенсивности роста.

Таблица 10 — Биохимические показатели сыворотки крови поросят(n=5)

По анализу показателей, характеризующих гепатопротекторные свойства препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий», можно сказать, что у поросят второй и третьей группы улучшились некоторые изученные биохимические показатели крови, в частности, содержание ферментов аспартатаминотрансферазы и аланинаминотрансферазы, общего билирубина.

Как известно, показатели АЛТ и АСТ являются своеобразными маркерами функционального состояния печени [2]. Аспартатаминотрансфераза (АСТ) – фермент, который находится во всех клетках организма, но главным образом в клетках сердца и печени и в меньшей степени в почках и мышцах. В норме активность АСТ в крови очень низкая. При повреждении тканей печени или мышц она высвобождается в кровь. Таким образом, АСТ является показателем повреждений печени.

Аланинаминотрансфераза (АЛТ, АлАт)– это эндогенный фермент из группы трансфераз, подгруппы аминотрансфераз (трансаминаз), широко используемый в практике для лабораторной диагностики повреждений печени. АЛТ синтезируется внутриклеточно, и в норме лишь небольшая часть этого фермента попадает в кровь. При повреждении печени (при гепатитах, циррозе печени) в результате цитолиза (разрушения клеток) этот фермент попадает в кровь. В нашем эксперименте по сравнению с контролем наблюдалась тенденция к уменьшению содержания ферментов в крови поросят второй и третьей группы: АЛТ на 0,54ед/л (9,31%) и 0,46 ед/л (7,93%), АСТ на 0,47 ед/л (8,30%) и 0,51 ед/л (9,01%), что вероятно, свидетельствует об улучшении функции печени.

Метаболизм билирубина – это сложный химический процесс, постоянно происходящий в организме, при его нарушении на каком-либо этапе и появляется изменение уровня этого вещества в сыворотке крови. Поэтому билирубин является важным показателем работы сразу нескольких систем организм, в первую очередь, функционирования печени и процесса распада гемоглобина. Повышение общего и прямого билирубина свидетельствует о клинических нарушениях функции печени. В нашем экспериментепо сравнению с контролем у поросят, получавших препараты, содержание билирубина уменьшилось (однако разница была недостоверной). Для подтверждения данного предположения необходимо определение фракций билирубина.

Экономическая эффективность применения функциональной кормовой добавки «Асидо-Био-Цит» жидкий» при выращивании поросят-отъемышей составила в расчете на 1 рубль дополнительных затрат 2,57 руб., «Асидо-Био-Цит» жидкий» и препарата Стимул 2+ — 1,50 руб.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований показали, что применение препаратов «Асидо-Био-Цит» жидкий» и Стимул 2+ улучшает физиологическое состояние, положительно влияет на функциональную активности печени и иммунитет, повышает продуктивность поросят.

1.2.4 Изучение эффективности применения биологических препаратов и функциональной кормовой добавки при лечении и выращивании телят

Для изучения эффективности применения биологических препаратов при выращивании телят в качестве элементов биорегулирующей терапии было сформировано три группы. В третьей подопытной группе на начало эксперимента былотри теленка, больных эймериозом и вируcной диареей крупного рогатого скота.

В начале опыта телятам второй подопытной группы однократно была сделана инъекция антикокцидийного препарата Толтрекс в дозе 3 мл суспензии на 10 кг массы животного; телятам третьей подопытной группы однократно была сделана инъекция антикокцидийного препарата Толтрекс в дозе 3 мл суспензии на 10 кг массы животного и Тетравитферонв дозе 1,0 см³/10 кг(комбинированный препарат для профилактики и лечения гиповитаминозов и вирусных заболеваний).

Исследованиями установлено, что использование препарата«Асидо-Био-Цит» жидкий»в целях профилактики заболеваний и укрепления иммунитета эффективно, препарат оказывает положительное влияние на улучшение физиологического состояния, рост и развитие животных (таблица 11). По нашим данным, живая масса телят контрольной группы к концу эксперимента составила 45,86 кг, у животных второй подопытной группы — 53,8кг и третьей подопытной группы — 51,22 кг. Среднесуточные приросты живой массы телят в контрольной группе за период опыта составили 381,1 г, второй подопытной группы — 677,8 г, третьей подопытной группы – 573,9 г.

Физиологическое состояние подопытных телят оценивали по общему внешнему виду, поведению, выраженности рефлексов, а также результатам морфологического и биохимического исследования крови.

Таблица 11- Влияние препарата «Асидо-Био-Цит» жидкий» на рост подопытных телят

Нами установлено, что в третьей подопытной группе на начало эксперимента было три теленка, больных эймериозом и вируcной диареей крупного рогатого скота. Результаты эксперимента показали эффективности примененных методов профилактики и лечения телят. К концу опыта животные второй и третьей подопытных групп были клинически здоровы, имели хороший аппетит, хорошую реакцию на внешние раздражители, не было клинических признаков заболеваний. Кал у животныхподопытных групп имел нормальный внешний вид, цвет и консистенцию, что указывало на нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта.

Анализ данных морфологических и биохимических показателей крови показал, что в конце опыта у телятвторой и третьей подопытных групп все изученных показатели крови были в пределах физиологической нормы (таблицы 12,13). Нами отмечено повышение в крови гемоглобина 6,8 г/л и 14,2 г/л, что на 6,88% и 14,3% больше, чем в крови поросят контрольной группы. Следовательно, применение препаратов позволило улучшить физиологическое состояние телят, активизировать процесс гемопоэза, что способствовало увеличению снабжения кислородом органов и тканей подопытных животных.

Таблица 12 – Морфологические показатели крови подопытных телят(n=5)

Таблица 13 — Биохимические показатели сыворотки крови телят (n=5)

В тоже время к концу эксперимента в контрольной группе у трех телят наблюдались клинические признаки вирусной диареи. В крови телят первой группы было отмечено выше физиологической нормы количества лейкоцитов, СОЭ, общего белка, ферментов АЛАТ и АСАТ, а также уменьшении содержания мочевины. Изменение этих показателей свидетельствует о воспалительном процессе и снижении уровня функциональной активности печени.

Экономическая эффективность выпаивания «Асидо-Био-Цит» жидкий» илечения с применением препаратов Толтрекс и Тетравитферонсоставила в расчете на 1 рубль дополнительных затрат во второй подопытной группе 0,18 руб., в третьей подопытной группе — 0,63 руб.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований показали, что применение препарата в комплексной профилактике и терапии заболеваний телят молочного периода улучшает физиологическое состояние, положительно влияет на функциональную активность печени и иммунитет, повышает продуктивность телят.

1.2.5 Изучение эффективности применения пробиотических препаратовпри выращивании аквакультуры

При выращивании молоди стерляди использовали комбикорм SteCoSUPRIME (произ. Нидерланды).По нашим данным, комбикорм содержал 59,1% сырого протеина, 16,3% жира, 3,3% сырой клетчатки, 7,4% сырой золы, 1,21% фосфора. Кормление рыбы производили 4раза в сутки, норма кормления 10% от массы тела.Результаты выращивания молоди стерляди на продукционном комбикорме с добавлением пробиотиков «Субтилис» и Стимул 2+ представлены в таблице 14.

Таблица 14 -Результаты выращивания молоди стерляди на продукционном комбикорме SteCoSUPRIMEс добавлением пробиотиков «Субтилис» и Стимул 2+

Как видно из данных таблицы 14, включение в состав корма пробиотических препаратов способствовало повышению сохранности рыбы, среднесуточных приростов живой массы. В первой контрольной группе среднесуточный прирост рыбы составил 0,45 г, во второй подопытной группе — 0,48 г, в третьей подопытной группе 0,49 г. К концу эксперимента живая масса рыбы второй и третьей подопытных групп составила 36,4 г.

Потребление корма во всех группах было одинаковым, так как кормление проводили нормировано. Соответственно массе рыб уменьшились и затраты кормов на 1кг прироста, по сравнению с контролем, во второй группе на 3,3%, в третьей — на 5,8%.

Таким образом, применение пробиотических препаратов при кормлении молоди стерляди эффективно, так как повышаются среднесуточные приросты живой массы и снижаются затраты корма.

Следует отметить, необходимо проведение эксперимента более продолжительное время и на большем поголовье, чтобы было возможно оценить и проанализировать скорость роста и массонакопление у рыбы, а также необходимо изучение механизмов влияния пробиотических препаратов на организм и микробиом желудочно-кишечного тракта рыбы.

Заключение

В результате проведенных исследований впервые для органического сельского хозяйства предложена система биорегулирующей терапии с использованием симбиотических препаратов на основе пробиотических микроорганизмов B.subtilis и B.licheniformi, природных олигосахаридов и сорбентов и функциональной кормовой добавки«Асидо-Био-Цит»жидкий на основе растительных пептидно-белковых биорегуляторов.

Комплексные исследования позволили установить, что биопрепараты и функциональная кормовая добавка оказывают ростстимулирующее, иммуномодулирующее и гепатопротекторное влияние на организм молодняка индеек, поросят и телят, молоди стерляди, что улучшает функциональную активность органов и тканей, переваримость кормов и способствует увеличению энергии роста молодняка на 13,1-16,2%. Использование биопрепаратов и функциональной кормовой добавки в технологической схеме производства мяса на органических фермах и промышленных комплексах позволит повысить сохранность поголовья и конверсию корма11,4-13,0%, снизить применение химических средств защиты и улучшить качество получаемой продукции.

Таким образом, применение симбиотического препарата Стимул 2+ и функциональной кормовой добавки «Асидо-Био-Цит» жидкий позволит увеличить объемы производства молочной и мясной продукции, соответствующей по качеству требованиям органических продуктов класса «био-органик».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Аварский, Н.Д. Рынок органической продукции России: современное состояние и потенциал развития / Н. Д. Аварский [и др.] // Экономика сельского хозяйства России.- 2014.- № 5. С. 29–37.
2. Андреева, С.Д. Клиническое и биохимическое исследование печени у животных / С.Д.Андреева, Ж.В. Вараксина.- Киров, 2000. 29 с.
3. Акимова, Ю.А. Перспективы развития органического сельского хозяйства в России / Ю.А. Акимова, Т.М. Полушкина // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 2-1. (Элект. журнал).
4. Алямкин, Ю. Пробиотики вместо антибиотиков – это реально / Ю. Алямкин // Птицеводство. – 2005. – №2. – С. 17-18.
5. Андрусенко, С.Ф. Обогащенные безлактозные продукты из козьего молока / С.Ф. Андрусенко, П.А. Омельченко // Молочная промышленность.- 2008. — №11. – С.78-79.
6. Антипова, Л. Прослеживаемость безопасности птицепродуктов / Л. Антипова, С. Полянских, З. Ибрагимова // Птицеводство. – 2010. — № 3. – С.43-44.
7. Бевзюк, В. Н. Целловиридин вкомбикормахнестандартной рецептуры / В. Н. Бевзюк, Т. М.Околелова// Комбикорма. — 2003. — №5. – С. 46-47.
8. Берестенко, Е.Д.Факторы среды обитания и состояние здоровья населения / Е.Д. Берестенко, Ю.И. Григорьев // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. — 2011. — №4. — С.147-153.
9. Бессарабова, Е.В. Влияние кормовой добавки «Гидролактив» на рост и развитие бройлеров/ Е.В.Бессарабова, Л.П.Гонцова, Ю.В. Краснобаев// Птица и птицепродукты.- 2011.- №2.- С.46-48.
10. Билалова, В.А. Рост и развитие гусят при использовании ферментов / В.А. Билалова, Д.Д. Хазиев // Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения: Матер. Всеросс. научно-практ. конф. Ч.III. – Уфа, 2008. – С. 322-323.
11. Бодров, Д. Влияние ферментных препаратов на мясную продуктивность бычков /Д. Бодров // Молочное и мясное скотоводство. — 1998. — №3. -С.9-11.
12. Борук, В.В. Эффективность применения комплексных препаратов аминокислот («абиопептид») и микроэлементов («ферропептид») на различных стадиях онтогенеза бройлеров: дис. …канд.биол.наук/ В.В.Борук, Москва — 2012.
13. Булгаков, А.М. Эффективность кормления ферментными препаратами за счет усвоения питательных веществ животными / А.М. Булгаков.- Барнаул, 2009.-175 с.
14. Бурдаева, К. Кормовые пробиотики / К. Будаева // Корма и кормовые добавки. – 2015. – №2. – С. 37-41.
15. Влияние ферментных препаратов на физиолого-продуктивный потенциал цыплят- бройлеров на фоне замены зерновой части пшеницы на тритикале /А.Ю. Никитин [и др.] // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2017. – №8 (208). – С. 65-69.
16. Волкова, И. Пробиотики как альтернатива кормовым антибиотикам / И. Волкова // Комбикорма. – 2014. – №2. – С. 63-64.
17. Волчкова, Л. Применение адаптогенов для бройлеров/ Л. Волчкова, Н.Калюжный, М.Тотоева// Животноводство России.-2006. — №3.- С.23-24.
18. Волынкина, М.Г. Ферментные препараты в кормлении коров в период раздоя / М.Г. Волынкина, В.А. Хлыстунова // Аграрный вестник Урала.- 2009.- №19- С.88-89.
19. Гайнуллина, М.К. Влияние скармливания премикса на продуктивность, состав и свойства молока коров черно-пестрой породы / М.К. Гайнуллина, А.Р. Фахрутдинова // Мат. междунар. науч.-прак. конф. «Инновационные пути импортозамещения в АПК», Донской ГАУ, апрель 2015, пос . Персиановский, 2015.С.12-17.
20. ГОСТ 25179-90 Молоко. Методы определения белка. Межгосударственный стандарт. – М.: Стандартинформ, 2006. — 6 с.
21. ГОСТ 5867-90 Молоко и молочные продукты. Методы определения жира. Межгосударственный стандарт. – М.: Стандартинформ, 2006. -15 с.
22. ГОСТ 3626-73 Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества. Межгосударственный стандарт. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2006. -14 с.
23. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы ФГБНУ «Росинфомагротех». М., 2012. — 204 с.
24. Гущин, В.В. Безопасность продуктов питания – одна из основных проблем птицепромышленности / В.В. Гущин, Г.Е. Русанова, Н.И. Риза-Заде // Птица и птицепродукты. – 2012. — №1. – С. 53-56.
25. Данилевская, Н.В. Фармакологические аспекты применения пробиотиков / Н.В. Данилевская //Ветеринария. – 2005. — № 11.
26. Данилова, Н. Эффективность ферментного препарата «Гимизим» / Н. Данилова // Птицеводство. – 2005. — №3. – С. 25.
27. Данилов, И. ПробиотикСубтилис в промышленном птицеводстве / И. Данилов, О. Сорокин, М. Сафонов // Птицеводство. – 2010. – №5. – С. 23.
28. Дзагуров, Б. Подкормка для цыплят / Б. Дзагуров, И. Джелиева, З. Псхациева // Животноводство России. – 2009. — № 10. – С.23-24.
29. Добрук, Е.А. Влияние добавки «МиксОптима К» на продуктивность крупного рогатого скота : дис…. канд. с.-х. н./ Е.А.Добрук, 2013.- 136 с.
30. Егоров, И. Ферменты для рационов с повышенным вводом ячменя /И. Егоров // Комбикорма.- 2004.- №8.- С.73.
31. Ежова, О. Ферментный препарат в ячменном рационе уток / О.Ежова, А. Сенько, А. Лукьянов // Птицеводство. – 2004. — №12. – С. 14-15.
32. Елисеева, Л.Г. Международная интеграция в области обеспечения безопасности и повышения конкурентоспособности продукции агропромышленного производства /Л.Г. Елисеева // Техника и технология пищевых производств.- 2011.- №3.- С. 46-51.
33. Ефрюшин, А.Д. Влияние ферментного препарата Мацеробациллин ГЗХ в сочетании с витаминно-минеральным премиксом на переваримость питательных веществ дойными коровами / А.Д. Ефрюшин, А.М. Булгаков // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство.- 2014.- №12.-С.53-58.
34. Зорикова, А.А. Специальные ферментные добавки в стартерных комбикормах для поросят /А.А. Зорикова / Материалы международного симпозиума, С.-Пб., 2005. —С. 132-134.
35. Зоотехнический анализ кормов / Е.А. Петухова [и др.]. – М.: Колос, 1981. – 256 с.
36. Илиеш, В.Д. Пробиотики в животноводстве — путь к качеству и безопасности продуктов питания / В.Д. Илиеш, М.М. Горячева // Свиноводство.- 2017.- №6.
37. Использование симбиотического препарата в кормлении цыплят-бройлеров / И.В. Павленко [и др.] // Птица и птицепродукты. – 2013.- № 1.- С. 45-46.
38. Изучение эффективности использования подкислителя кормового «АсидоБио-ЦИТ» жидкий» в рационах поросят группы доращивания / В.В Богомолов [и др.] /Генетика и разведение животных .- 2016.-№3.- С.64-68.
39. Кислухина, О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов / О.В. Кислухина//М.: Делипринт, 2002. — 336 с.
40. Кислюк, С. Оптимальный набор кормовых добавок в условиях повышения цен на сырье / С. Кислюк // Птицеводство. – 2008. — № 7. – С. 21-22.
41. Комаров, А. Стандартизация методов определения активности ферментных препаратов / А. Комаров, Л. Телишевская, А. Панин // Комбикорма. – 2007. — № 3. – С. 64-65.
42. Кормление сельскохозяйственной птицы / В.И. Фисинин [и др.]. – Сергиев Посад.: Загорская типография, 2001. – 281 с.
43. Кормозим ферментный препарат нового поколения в рационах животных / В.Г. Гугля [и др.] // Сельские новости. -2004. -№12.-С. 46-49.
44. Корнилова, В. Влияние ферментного препарата на продуктивность индюшат/ В. Корнилова, М. Маслов// Комбикорма. – 2008. — № 3. – С. 79.
45. Костомахин, Н.М. Использование ферментных препаратов в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы /Н.М. Костомахин // Главный зоотехник.- 2006.- № 8. — С. 20-22.
46. Кочиш, И.И. Влияние кормовой добавки «Баксин-КД» на естественную резистентность и продуктивность бройлеров/ И.И.Кочиш, М.С.Найденский, В.В.Нестеров [и др.]// Птица и птицепродукты.- 2011.- №5. — С.20-22.
47. Кузнецов, А. Универсальный фермент в рационах с люпином / А. Кузнецов, П. Кундышев, Е. Краевская // Комбикорма. 2012. — №3. – С. 75-76.
48. Корниенко, С.И. Влияние ферментных препаратов на продуктивность / С.И. Корниенко // Научный журнал КубГАУ.- 2013.- №87(03).- С. 1–28.
49. Кузнецова, В.Ф. Использование пробиотиков, пребиотиков и симбиотиков в птицеводстве / В.Ф. Кузнецова // Сергиев Посад, 2007. — С. 27.
50. Кундиус, В. И. Организационно-экономические предпосылки развития органического сельского хозяйства в условиях вступления России в ВТО / В. И. Кундиус, О Ю. Воронкова // Вестн. алтайского гос. аграр. ун-та. — 2014. — № 6. — С. 140–144.
51. Кощаев, А.Г. Экологизация продукции птицеводствапутем использования пробиотиков как альтернатива антибиотикам / А.Г. Кощаев // Юг России: экология, развитие.- 2007.- №3.- С.94-98.
52. Ленкова,Т.Н. Мультиэнзимы в комбикормах для бройлеров / Т.Н. Ленкова // Птицеводство. – 2007. — № 2. – С.15-16.
53. Ленкова, Т.Н. Новый отечественный энзим / Т.Н. Ленкова, Т.А. Егорова, И.Г. Сысоева // Птицеводство. — 2016. — №6. – С. 17-20.
54. Лысенко, С. Пробиотики для цыплят-бройлеров / С. Лысенко, А. Бараников, А. Васильев // Птицеводство. – 2007. – №5. – С. 31 – 32.
55. Лыско, С. Влияние пробиотиков на иммунную систему цыплят-бройлеров /С. Лыско // Птицеводство. – 2008. – №7. – С. 15 – 16.
56. Макаров, С.В. Влияние биологически активной добавки «Баксин-КД» на резистентность, продуктивность бройлеров и репродуктивную способность кур: дисс. … канд.биол.наук/ С.В.Макаров,Москва, 2012.- 122с.
57. Марков, Ю. О роли ферментов в свиноводстве / Ю. Марков // Свиноводство.- 2000.- №4.- С. 13–16.
58. Мастерских, Д.Г. Свойства молока коз зааненской породы разного возраста / Д.Г. Мастерских, А.С. Шувариков // Овцы, козы, шерстяное дело.- 2004.- №3.- С. 39-40.
59. Молоскин, С. Универсальный фермент для зерновых рационов/ С. Молоскин // Комбикорма.- 2003. — №1. — С. 56-57.
60. Мысик, А.Т. Справочник по качеству продуктов животноводства / А.Т. Мысик, С.М. Белова – М.: Агропромиздат, 1986. – 239 с.
61. Надаринская, М.А.Выпаивание добавки «АсидоБио-ЦИТ» жидкий телятам о рождения / М.А. Надаринская, О.Г. Голушко// Мат. национальной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Заслуженного работника высшей школы РФ, Почетного профессора Брянской ГСХА, доктора ветеринарных наук, профессора А. А. Ткачева «Актуальные проблемы ветеринарии и интенсивного животноводства, Брянск, 20–21 сентября 2018 года. Кокино: Брянский государственный аграрный университет, 2018. — С. 11-114.

62. Национальный доклад «О ходе и результатах реализации в 2013 году Государственной программы развития сельского хозяйства и  регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013–2020 годы». М., 2014 [Электронный ресурс].

63. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 56508-2015. Продукция органического производства. Правила производства, хранения и транспортировки. М.: Стандартинформ, 2015 [Электронный ресурс].

64. Новые экологически безопасные препараты для бройлерного производства / И.В. Павленко [и др.] // Птица и птицепродукты. – 2015.- № 1.- С. 55-57.

1. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных / А.П. Калашников [и др.] – М.: КолосС, 2003. – 456 с.
2. Нуржанов, Б.С. Использование симбиотиков в животноводстве / Б.С. Нуржанов, Ю.И. Левахин, И.М. Агеев // Вестник мясного скотоводства.- 2013.- № 4.- С. 107-110.
3. Нуртдинов, М.Г. Ферментные препараты в животноводстве / М.Г. Нуртдинов. – Казань: Фэн, 2002 – 96 с.
4. Нуртдинов, М.Г. Ресурсосберегающая технология производства свинины с использованием ржи и полиферментного препарата «Универсал» : дис…. д-ра. с.-х. н.: 06.02.02/ М.Г. Нуртдинов. — Казань, 2006.- 192 с.
5. Овсянников, А.И. Основы опытного дела / А.И.Овсянников. М.: Колос. – 1976. — 302 с.
6. Околелова, Т.М. Включение комплексных ферментных препаратов в комбикорма с повышенным содержанием трудногидролизуемых компонентов / Т.М. Околелова, Э.В. Удалова // Сергиев Посад, 1996.-7 с.
7. Олькова, А.С. Влияние новых пептидных биорегуляторов на активностьDaphniamagna в чистых и загрязненных тяжелыми металлами водах [электронный ресурс] / А.С.Олькова, М.С.Краснов, В.П.Ямскова и дор.// Современные проблемы науки и образования.- 2015. — №5. URL^http^//www/science-education.ru/ru/article/view?id=21927.
8. Османов, Р.О. Современное состояние и перспективы оценки влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья детского населения страны / Р.О. Османов, З.Г. Мусаева, С.О. Курбиева // Медицинская экология. Юг России: экология, развитие. — 2008. -№2. — С.119-122.
9. Околелова, Т. Определение эффективности добавок в комбикормах для птицы / Т. Околелова, О. Просвирякова // Птицеводство.- 2008. — № 9. – С. 26-27.
10. Околелова, Т. Актуальные вопросы в кормлении птицы/ Т. Околелова// Животноводство России. – 2009. — № 5. – С.21-22.
11. Панин, А.Н. Иммунобиология и кишечная микрофлора / А.Н. Панин, Н.И. Малик, Е.В. Малик // Аграрная наука, ИК «Родник». — 1998.- 48 с.
12. Панин, А.Н. Пробиотики в промышленном птицеводстве/ А.Н. Панин, Н.И. Малик, Е.В. Малик // Материалы 1 Международного конгресса по птицеводству. — 2005.
13. Папцов, А. Г. Органическое сельское хозяйство ЕС: тенденции развития и опыт регулирования / А. Г. Папцов, Л.Г. Ахметшина // Агропродовольственная политика России. — 2014. — № 8 (20). — С. 80–84.
14. Перспективы органического сельского хозяйства в России. Генное редактирование на службе у человека (подг. по итогам Научно-методического семинара Аналитического управления Аппарата Совета Федерации Федерального Собрания РФ,10 ноября 2016 г.) // Аналитический вестник. — 2016. — № 49 (648). — 77 с.
15. Подчалимов, М.И. Эффективность использования разных пробиотиков и пребиотиков в кормлении цыплят-бройлеров / М.И. Подчалимов, Е.М. Грибанова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.- 2013.- № 4.- С. 53-55.
16. Пономарев, С.В. Биологические и технологические аспекты применения методов органического сельского хозяйства для получения продукции аквакультуры / Пономарев С.В. [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2015. -Т.17, №4(3). -С. 557-564.
17. Потгютер, Р. Пути оптимизации кормления птицы/ Р. Потгютер// Животноводство России. – 2011. –№ 2. –С. 19-21.
18. Применение ферментативного пробиотика в кормлении цыплят-бройлеров / В.А. Манукян [и др.] // Птица и птицепродукты. – 2013. – №5. – С. 22 – 24.
19. Протасова, Д.Г. Свойства козьего молока / Д.Г. Протасова // Молочная промышленность. -2001. -№8. -С.25-26.
20. Птицеводство и технология производства яиц и мяса птиц / Б.Ф. Бессарабов [и др.].- СПб.: Лань, 2005. – 352 с.
21. Рынок органической продукции России: современное состояние и потенциал развития / Н. Д. Аварский [и др.] // Экономика сельского хозяйства России.- 2014.- № 5.- С. 29–37.
22. Сапай, А.Н. Влияние бульона белкового концентрированного сухого кормового на рост, развитие и мясную продуктивность молодняка крупного рогатого красной степной породы скота: автореф. дис. …канд.с-х.наук/ А.Н,Сапай, Барнаул, 2009.
23. Субботин, В.В. Биотехнология пробиотиков ветеринарного назначения/ В.В. Субботин // Аграрная наука. – 1998.- № 3.
24. Субботин, В.В. Опыт применения пробиотикалактобифадол в различных отраслях животноводства и в птицеводстве/ В.В. Субботин, Н.В. Данилевская // Эффективное животноводство. – 2009.- № 4 (62).- С. 40-41.
25. Тедтова, В. Пробиотический препарат для бройлеров / В. Тедтова // Птицеводство. – 2007. — №10. — С. 28.
26. Ферментная активность как реальный показательпитательностирационов животных/ Р.У. Бикташев [и др.]//Кормопроизводство.- 2005. — №7.- С. 19-20.
27. Ферментные препараты для улучшения усвояемости корма и снижения его стоимости / И. Егоров [и др.] // Комбикорма. – 2010. — №7. – С. 73-76.
28. Фисинин, В.И. Современные подходы к кормлению птицы / В.И. Фисинин, И.А. Егоров // Птицеводство. – 2011. — № 3. – С. 7-10.
29. Фисинин, В.И. Стратегия инновационного развития птицеводства России/ В.И. Фисинин // Комбикорма. -2012. -№ 4. –С. 3-6.
30. Хорошевская, Л. Эндогенный фермент в рационах цыплят-бройлеров/ Л. Хорошевская, А. Хорошевский, О. Ларичев, К. Масловский // Комбикорма. -2009. -№ 1. –С. 73-74.
31. Швыдков, А. Обоснование применения пробиотиков в бройлерном птицеводстве / А. Швыдков [и др.] // Птицеводство. – 2012. – №12. – С. 44-48.
32. Шульце, Э. Традиционное и органическое сельское хозяйство: анализ сравнительной эффективности с позиции концепции устойчивого развития / Э. Шульце [и др.] // Вестник С.-Пб. университета. — 2015. -Сер.5. Вып.4. -С. 4-39.
33. Шванская, И.А. Проблемы и перспективы развития органического сельского хозяйства в России / И.А.Шванская//http://nf-innovate.com
34. Шульга, Е.А. Эффективность применения пробиотика «Субтилис» в составе полнорационных комбикормов для осетровых рыб / Е.А. Шульга, Ю.А. Лапухин / Материалы первой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН.- Ростов на Дону, 2005.- С.340-341.
35. Эффективность нового симбиотического комплекса для птиц Авилакт форте/ Л.А. Неминущая[и др.] // Птицеводство. — 2010. — №1. – С. 45-
36. Biernasiak, J. The effect of a new probiotic preparation on the performance and faecal microflora of broiler chickens / J. Biernasiak, K. Slizewska // VeterinarniMedicina. – 2009. — № 11. — Р. 525-531.
37. Korosi, L. Effects of natural products for broiler production parameters. / L. Korosi // 11th Europen Poultry Conference. Abstracts. — Bremen, 2002. -P. 106.
38. Luo, J. Effect of probiotic Propionibacterium jensenii 702 supplementation on layer chicken performance / J. Luo, S.King, M.C.Adams // Benef. Microbes. — 2010. — V.1. — N 1. — P. 53 — 60.
39. Vargas-Rodriguez, L.M. Effect of Probiotic and Population Density on the Growth Performance and Carcass Characteristics in Broiler Chickens / L.M. Vargas-Rodriguez, L.A. Duran–Melendez [е.а.] // International Journal of Poultry Science. – 2013. — №7. — Р. 390-395.

РЕФЕРАТ

Отчет 178 с., 18 рис., 18 табл., 4 прил., библ. 131.

Название темы: «Разработка инновационной биотехнологии производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания, в высокотехнологичной индустриальной аквакультуре».

Ключевые слова: установка с замкнутым водоиспользованием, радужная форель, Омега-3 жирные кислоты, селен, аквакультура, функциональное питание, качество воды.

Объекты исследования – радужная форель, оборотная вода, мясо форели.

Цель работы – предложить инновационную технологию производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания с применением установок с замкнутым водоиспользованием (УЗВ).

Описание проделанной работы и ее результаты:

Задачей государственной политики в области здорового питания населения является расширение отечественного производства основных видов сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности, наряду с производством пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, в том числе продуктов функционального назначения.

Поэтому проведенные нами исследования, с целью предложить инновационную технологию производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания с применением установок с замкнутым водоиспользованием (УЗВ), посвящены решению актуальных задач, стоящих перед рыбохозяйственным комплексом и перерабатывающей промышленностью, в деле обеспечения населения качественными и полезными продуктами питания.

В процессе исследований проведен анализ современного состояния, принципов функционального питания за рубежом и в нашей стране. Отмечено, что в последние годы объем российского производства функциональных продуктов питания увеличивается в пределах 2-3% в год, при этом по своим свойствам и способу происхождения они разделяются на: натуральные и искусственные (обогащенные).

Проанализирована и показана возможность использования рыбы как пищевого продукта и сырья для функционального питания, хотя часто она не рассматривается в качестве таковой и даже не упоминается в официальных документах. Соответственно опыт получения продуктов функционального питания в аквакультуре, особенно прижизненным методом, минимален.

Вместе с тем рыбы относятся к натуральному сырью животного происхождения и имеют в своем составе витамины, белки, жиры, минералы и другие компоненты в сбалансированных пропорциях. Таким образом выращенная рыба, при определенных условиях может считаться продуктом функционального питания.

Функциональные продукты изготавливаются только из экологически чистого сырья высокого качества, его гарантированное получение в аквакультуре можно добиться только применяя индустриальные рыбоводные установки с замкнутым водоиспользованием (УЗВ).

Анализ многолетних и многочисленных собственных и других исследования позволил нам сформулировать основные принципы создания и эксплуатации рыбоводных установок, конструкций аппаратов, подобрать оптимальные методы водоподготовки в создаваемых циркуляционных системах. Выработаны требования к составу необходимого оборудования в УЗВ и типовые схемы его последовательного расположения. Сформулированы требования к качеству оборотной и подпиточной воды по основным гидрохимическим показателям.

Соблюдение перечисленных выше принципов является гарантией получения в УЗВ экологически чистой рыбы, или сырья, отвечающих требованиям продукта функционального питания.

Одним из видов, дающих деликатесную продукцию, является радужная форель (Oncorhynchus mikiss Walbaum), которая и была выбрана в качестве объекта для проведения наших исследований.

По результатам ее выращивания в модельной УЗВ аквариальной РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева было продемонстрировано, что мясо форели средней массой 380 г, содержало в своем составе 1,28 г Омега-3 жирных кислот на 100 г продукта, норма потребления которых для взрослого человека составляет 1–3 г в сутки. Это, в соответствии требованиями ГОСТ Р 55577-2013, позволяет отнести выращенную рыбу к источнику высокого содержания этих нутриентов. Таким образом был получен функциональный продукт натурального происхождения – источник Омега-3 жирных кислот.

Другой нутриент – селен представляет собой физиологически важный микроэлемент, незаменимый в питании человека и животных. Правительство России определило дефицит селена, наряду с недостаточностью других микроэлементов, как значительную угрозу для населения.

В этой связи нами проведены исследования, цель которых – определить влияние добавки в корма селен содержащего препарата «Эсвекс» (1 мл/кг корма) на организм сеголеток радужной форели в условиях модельной УЗВ. В результате удалось не только повысить ее выживаемость на 11,7% и рыбопродуктивность на 17,5%, но и увеличить содержание селена в мясе, получив экологически чистый и функциональный продукт питания. Форель, получавшая в корм селен содержащую добавку, в зависимости от пола потребителя, близка или соответствовала продукту с «высоким содержанием селена», так как этот показатель составлял 28,7-36,6% от суточной нормы потребления мужчины и женщины соответственно.

В целом проведенные исследования позволяют предложить новое направление развития инновационной биотехнологии производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания, в высокотехнологичной индустриальной аквакультуре путем получения натуральной продукции, а также целенаправленного прижизненного обогащения мяса рыб заданными нутриентами введением их в организм через скармливаемые комбикорма.

По-видимому, следует говорить о необходимости создания, помимо стартовых и продукционных (финишных) рыбных комбикормов, еще и линейки специализированных комбикормов, обогащенных требуемыми нутриентами с определением сроков их введения в рацион и продолжительности скармливания перед реализацией рыбы, а также решении целого ряда других вопросов кормопроизводства.

Разработка таких технологий предполагает подбор видов и пород гидробионтов, препаратов с соответствующими нутриентами, способов обогащения ими комбикормов, подбор оптимальных дозировок, способствующих не только повышению рыбопродуктивности, но оптимальному уровню обогащения выращиваемого организма в количестве, соответствующем продукту функционального питания.

Результаты проведенных исследований предназначены для внедрения в индустриальных рыбоводных хозяйствах России, что будет способствовать:

— общему оздоровлению населения;

— импортозамещению и расширению ассортимента рыбопродукции аквакультуры;

— повышению общей рыбопродуктивности индустриальных хозяйств.

По теме данного исследования было опубликовано 6 научных работ (приложение 2), материалы вошли в изданный учебник (приложение 3), который отмечен серебряной медалью выставки «Золотая осень 2020».

ВВЕДЕНИЕ

Аквакультура – одно из направлений рыбохозяйственного комплекса, связанное с разведением и выращиванием водных организмов в частично или полностью контролируемых человеком условиях, с целью получения ценной пищевой, кормовой и технической продукции. Объектами культивирования являются рыбы, моллюски, ракообразные, иглокожие, земноводные, водоросли и другие группы гидробионтов.

Согласно информации ФАО ООН общий объем производства в мировой аквакультуре в 2018 году составил 81 млн. тонн – около 46% от общего объема производства водных биологических ресурсов. При этом совокупный объем производства рыбы в мире к 2030 г. Увеличится до 204 млн тонн, на 15% превысив уровень 2018 г. Ожидается, что прирост произойдёт в основном за счет доли аквакультуры [1].

Мощным импульсом развития отечественной аквакультуры стал Федеральный закон «Об аквакультуре (рыбоводстве) и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ», принятый 2 июля 2013 года (№ 148-ФЗ) для обеспечения государственного регулирования данного сектора экономики России и создания благоприятного климата его развития. Его принятие позволило сформировать четкую, понятную для предпринимателей и потенциальных инвесторов нормативную правовую базу в данной сфере и, несомненно, способствовало решению стратегических задач развития отрасли.

Общее производство гидробионтов в нашей стране (суммарно вылов и выращивание) составило в 2019 году около 5 млн. тонн. Из них в аквакультуре производство достигло 286 тыс. тонн, что на 19,8% больше, чем в предыдущем году (рисунок 1). Отмечается устойчивый рост объемов производства продукции аквакультуры, ежегодное увеличение которого за последние 4 года не опускался ниже 7%.

Рисунок 1 – Динамика производства продукции аквакультуры в России

В структуре производства товарной аквакультуры России основную долю занимают карповые рыбы – 51% (148 тыс. тонн). Лососевые уверенно занимают второе место – 31,8% (91 тыс. тонн), а к 2030 г. Планируется увеличить их производство до 185 тыс. тонн. На третьем месте прочие виды – около 29 тыс. тонн (10,1%). Выращивание беспозвоночных и водорослей составляет примерно 14 тыс. тонн (4,9%), и осетровых – около 4 тыс. тонн (1,4%) [2].

Другим важным стимулом развития отечественной аквакультуры послужили экономические санкции в отношении Российской Федерации (2014 г.) и соответствующие ответные меры нашей страны. Потребительский спрос (в связи с резким сокращением импортных поставок и снижением покупательной способности) и обеспечение импортозамещения на внутреннем рынке являются ключевыми возможностями для отечественной продукции из лососевых и других видов рыб.

Дальнейшее развитие аквакультуры в нашей стране планируется осуществить в рамках общей «Стратегии развития рыбохозяйственного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства РФ от 26 ноября 2019 года № 2798-р. Данной стратегией к 2030 году предусмотрено увеличение объема производства товарной аквакультуры почти в три раза, до 618 тыс. тонн. При этом одна из задач, которая стоит перед отраслью – не просто нарастить количественные показатели, но и добиться изменения видового состава выращиваемых объектов и более активно использовать индустриальные методы.

Вместе с тем успешная реализация поставленных в Стратегии задач тесно связана с устойчивым развитием пищевой и перерабатывающей промышленности на основе наукоемких подходов и инновационных решений. При этом основными направлениями в этой сфере в частности являются [3]:

— создание биокаталитических и биосинтетических технологий производства функциональных продуктов питания с использованием биологически активных добавок иммуномодулирующего, антиоксидантного и биокоррегирующего действия, пре- и пробиотиков для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ, в том числе для населения, проживающего в зонах экологического неблагополучия;

— разработка научных основ прижизненного формирования заданных качественных и функциональных характеристик сырья животного и растительного происхождения с целью создания дифференцированных технологий его переработки и хранения для обеспечения стабильного качества, хранимоспособности и минимизации потерь целевой продукции;

— производство экологически чистых продуктов питания и экологическая безопасность продовольствия.

Другими словами, задачей государственной политики в области здорового питания населения на период до 2020 г. Является расширение отечественного производства основных видов сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности, наряду с производством пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, в том числе продуктов функционального назначения. Одним из уникальных и безопасных видов сырья для получения продуктов функционального питания являются рыба и морепродукты.

В постановлении Главного санитарного врача Российской Федерации от 14 июня 2013 г. № 31 «О мерах по профилактике заболеваний, обусловленных дефицитом микронутриентов, развитию производства пищевых продуктов функционального и специализированного назначения» Министерству промышленности и торговли и Министерству сельского хозяйства Российской Федерации рекомендовано обратить внимание на развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктов [4].

Таким образом, исследования, проводимые с целью предложить инновационную технологию производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания с применением установок с замкнутым водоиспользованием (УЗВ), посвящены решению актуальных задач, стоящих перед рыбохозяйственным комплексом и перерабатывающей промышленностью, в деле обеспечения населения качественными и полезными продуктами питания.

1 Понятия и принципы функционального питания

На фоне ухудшения экологической обстановки снижается и качество продуктов питания. Употребление некачественной пищи негативно сказывается на состоянии здоровья. В этой ситуации на помощь приходят функциональные продукты питания.

Термины «функциональные продукты», «функциональное, или здоровое питание», появились в Японии в конце 80-х – начале 90-х гг. ХХ в., где была сформулирована теория позитивного питания, согласно которой функциональные продукты должны иметь три основных свойства: необходимую пищевую ценность, приятный вкус и положительное физиологическое воздействие на организм [5]. К этому еще можно добавить способность регулировать протекание некоторых процессов в организме; профилактическое воздействие относительно определенных заболеваний; абсолютную безвредность.

В 1989 году в научной литературе впервые появился термин «functional foods» — «функциональные пищевые продукты» (полное название — «физиологически функциональные пищевые продукты»). Япония в 1991 г. Приняла закон об улучшении питания. Новая система была направлена на продвижение производства продуктов питания, нацеленных на решение серьезных проблем со здоровьем. Японское правительство признает функциональное питание как альтернативу медикаментозной терапии и определяет его как Food for Specific Health Use (FOSHU) [6].

Хорошо известно, что средняя продолжительность жизни в Японии за последние годы увеличилась более чем на 20 лет, занимает первенство в мире и составляет более 84 лет. Распространенное и применяемое у них функциональное питание помогает решить проблемы с лишним весом, повышают иммунитет, улучшает работу сердца, пищеварительной системы и даже способствует борьбе со злокачественными опухолями.

Другими словами, функциональные продукты – продукты питания, содержащие ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека, повышают его сопротивляемость к заболеваниям, способны улучшить многие физиологические процессы в организме человека, позволяя ему долгое время сохранять активный образ жизни.

Необходимость применения продуктов функционального питания продиктована ожесточающимся с каждым годом пищевым дефицитом, который затрагивает все страны мира. Несмотря на кажущееся благополучие, практически во всех странах существует дефицит питания по важнейшим пищевым веществам: белкам, ненасыщенным жирам, сложным углеводам, витаминам и минералам. В то же время, калорийность суточного рациона современного человека, как правило, превышает необходимую норму в несколько раз, что приводит к массовому росту ожирения и связанных с ним болезней; сахарному диабету, гипертонии. Денатурализация продуктов приводит к снижению гемоглобина: в результате появляются заболевания печени, отложения камней в почках, аллергия [6].

В отличие от общепринятого понятия рационального питания, под термином «функциональное питание» японские исследователи подразумевали использование таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывали позитивное регулирующее действие на определенные системы и органы макроорганизма или их функции, улучшая физическое и психическое здоровье человека.

Концепция функционального питания в Европе начала разрабатываться лишь с середины 90-х годов. В результате многочисленных дискуссий, проходивших в 1995-1998 гг., был разработан итоговый документ, получивший название «Научная концепция функциональных продуктов питания в Европе» (Scientific Concepts of Functions Food in Europe). В нем было представлено обобщенное мнение европейских специалистов по проблеме функционального питания, включая терминологические, технологические аспекты, перспективы развития этой области пищевой индустрии и некоторые другие вопросы. В заключительной части документа было подчеркнуто, что у пищевой индустрии появилась уникальная возможность улучшить здоровье населения за счет организации производства и вывода на рынок новой категории пищевых продуктов – продуктов функционального питания, обладающих не только питательной в традиционном смысле этого слова активностью, но и способностью улучшать физическое и психическое здоровье и/или снижать риск возникновения заболеваний. Было отмечено, что продукты питания лишь в том случае могут быть отнесены к функциональным, если имеется возможность продемонстрировать их позитивный эффект на ту или иную ключевую функцию (функции) макроорганизма (помимо традиционных питательных эффектов) и получить веские объективные доказательства, подтверждающие эти взаимоотношения [7].

Международный совет информации о пище (IFIC) и Международный институт жизни и науки Северной Америки (ILSI) определяют функциональные продукты как продукты, которые благодаря содержанию биологически активных веществ оказывают благоприятное влияние на здоровье, помимо основной питательной ценности. В соответствии с этими определениями необогащенные продукты, такие как фрукты и овощи, являются простейшим примером функциональных продуктов питания.

Повышенный интерес к функциональному питанию является результатом возросшей заботы и ответственности населения о своем здоровье.

Продукты питания могут быть отнесены к функциональным в том случае, если имеется возможность продемонстрировать их позитивный эффект на ту или иную функцию (функции) макроорганизма (помимо традиционных питательных эффектов) и получить объективные доказательства, подтверждающие эти взаимоотношения. В результате воздействия функционального питания на организм должно быть улучшение здоровья и снижение риска возникновения заболеваний. Улучшение физического и психического здоровья так же, как и предотвращение или уменьшение частого возникновения заболеваний, являются главными критериями, позволяющими относить существующие или создаваемые вновь продукты питания к категории продуктов функционального питания.

Определено несколько физиологических функций, позитивное воздействие на которые позволяло бы относить продукты питания и входящие в них отдельные функциональные ингредиенты к той или иной категории продуктов функционального питания (рост, развитие и дифференциация; метаболизм тех или иных субстратов; защита против соединений, обладающих оксидантной активностью; сердечно-сосудистая система; физиология и функции желудочно-кишечного тракта; поведенческие реакции и состояние психического здоровья).

Основу функционального питания составляет сбалансированный рацион, включающий:

— нативные продукты питания, содержащие необходимые микронутриенты;

— функциональные продукты, обогащенные отдельными микронутриентами, их комплексами, фитокомплексами, пробиотиками и т.д.;

— функциональные продукты со сниженным количеством вредных для здоровья компонентов;

— функциональные продукты, в которых вредные компоненты заменены на нейтральные или полезные для здоровья;

— продукты, прошедшие технологическую обработку;

— генетически модифицированные продукты;

— БАДы.

Функциональные пищевые продукты богаты множеством полезных веществ. Основные из них – это: витамины, пробиотики, пребиотики, клетчатка, белки, минеральные вещества, пептиды, антиоксиданты, незаменимые жирные кислоты, гликозиды, аминокислоты, холины, биофлавоноиды и др.

Ниже представлены 7 наиболее популярных функциональных ингредиентов:

Пробиотики – живые бактерии, которые являются нормой для кишечной микрофлоры здорового человека. Бифидобактерии – классические представители пробиотиков. Благодаря их противостоянию бактериальным патогенам повышается противоинфекционная устойчивость организма. Пробиотики способны оказывать противоаллергенное действие, регулируют систему пищеварения и благотворно влияют на здоровье желудочно-кишечного тракта в целом.

Пребиотики – вещества, которые не перевариваются и не усваиваются верхним отделом желудочно-кишечного тракта, но проявляют метаболическую активность в толстом кишечнике, способствуя росту и жизнедеятельности микрофлоры.

Клетчатка – это вид сложных углеводов, непереваривамый и не усваиваемый организмом пищевой ингредиент. Однако пищевые волокна перерабатываются кишечной микрофлорой, что способствует улучшению работы пищеварительной системы и очищению организма. Много клетчатки содержится в орехах, бобовых культурах, хлебе с отрубями, овощах и фруктах.

Антиоксиданты – вещества, которые защищают клетки организма от действия свободных радикалов. Они предотвращают окислительный стресс, который разрушает важные компоненты клеток. Антиоксиданты оказывают благоприятное воздействие на все системы организма, а также замедляют процесс старения.

Витамины – необходимые органические вещества для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Большей частью они не синтезируется в организме, а поступают извне, с продуктами питания. Витамины являются регуляторами процесса обмена веществ и источником энергии.

Минеральные вещества (кальций, магний, железо и др.) способствуют активизации деятельности ферментов, улучшают работу иммунной системы, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления в клетках. Эти условия необходимы для нормального функционирования клеток и тканей.

Незаменимые жирные кислоты – вещества, которым принадлежит важная роль в построении клеточных мембран и регулировании процесса метаболизма. Они не синтезируются в организме, поэтому обязательно должны присутствовать в рационе питания. Жирные кислоты повышают эластичность кровеносных сосудов и способствуют выводу холестерина, тем самым предотвращая развитие атеросклероза и других сердечно-сосудистых заболеваний.

Неоспоримым фактом является благоприятное влияние на здоровье диеты, богатой рыбой и морепродуктами.

Пища может быть признана функциональной, если содержание в ней функциональных компонентов является достаточным для проявления его благотворного действия на здоровье. Кроме того, исключается присутствие в функциональном продукте вредных для здоровья компонентов.

Продукты здорового питания не являются лекарствами и не могут излечивать, но помогают предупредить болезни и старение организма в сложившейся экологической обстановке, полезны они и больным в качестве вспомогательной терапии.

В настоящее время продукты функционального питания составляют не более 3% всех известных пищевых продуктов. Согласно прогнозам в ближайшие десятилетия их доля достигнет 30-50% всего продуктового рынка. Таким образом, можно говорить о том, что производство функциональных продуктов питания является долгосрочной тенденцией, а не кратковременным модным явлением [5].

В отечественной науке термин «функциональное питание» длительное время не использовался, хотя отдельные аспекты этого научного направления изучались достаточно долго и глубоко. В российскую литературу термин «функциональное питание» вошел только в 1993 году.

Сегодня в нашей стране производство функциональных продуктов постепенно увеличивается. Все больше выпускается продуктов, обогащенных витаминами, микроэлементами и другими необходимыми для здоровья человека веществами.

Объем российского производства функциональных продуктов питания увеличился с 2006-го по 2011 год практически на 160% в натуральном выражении, при этом рост объема рынка продолжается в пределах 2-3% в год (таблица 1).

Таблица – 1 Объемы продаж и потребления функциональных продуктов питания в России [http://foodmarket.spb.ru/current.php?article=1832]

⃰ источник: Euromonitor international

Вместе с тем, в Постановлении Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 14 июня 2013 г. № 31 говорится, что состояние, связанное с производством продукции, обогащенной микронутриентами, остается неудовлетворительным. Объем производства обогащенной продукции от общего объема производимых продуктов питания пока недостаточен, в результате чего не может быть решена проблема микронутриентной недостаточности, существенно ухудшающая состояние здоровья детского и взрослого населения страны.

Так, в Российской Федерации только 14% предприятий выпускает обогащенные пищевые продукты, по объему производства – 5%, в том числе по хлебу и хлебобулочным изделиям – 6,4%, по молоку и молочным продуктам – 3,1%, по напиткам – 8,1%

В этой связи объединениям юридических лиц и индивидуальных предпринимателей (ассоциациям и союзам), осуществляющим производство пищевых продуктов массового потребления (молоко и молочные продукты, хлеб и хлебобулочные продукты, мясные продукты, птицеводческие продукты, соковая продукция, бутилированная питьевая вода и другие), рекомендуется рассмотреть вопросы, связанные с расширением ассортимента и объемов производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами [4].

Как видим, к сожалению, рыба в этом постановлении, как возможное сырье или продукт функционального и специализированного назначения даже не упоминается.

Среди пищевых факторов, имеющих особое значение для поддержания здоровья, работоспособности и активного долголетия человека, важнейшая роль принадлежит микронутриентам – витаминам и минеральным веществам. Они относятся к незаменимым компонентам пищи и необходимы для нормального протекания обмена веществ, роста и развития, снижения риска различных заболеваний, обеспечения всех жизненных функций, включая воспроизводство генофонда.

Организм человека не синтезирует большинство микронутриентов – витаминов, минеральных и биологически активных веществ – и не способен запасать витамины впрок на сколько-нибудь долгий срок (за исключением жирорастворимых). Поэтому многие микронутриенты должны поступать в организм регулярно и в количестве, соответствующем физиологической потребности человека, в течение всего года.

В настоящее время среди основных нарушений структуры питания населения РФ отмечен дефицит витаминов (С, В1, В2, Е, фолиевой кислоты, ретинола, β-каротина и др.) и дефицит минеральных веществ и микроэлементов (Ca, Fe, J, F, Se, Zn). [5].

Так, например, у 70% населения России определяется дефицит витамина С, у 40% – дефицит a-каротина и витамина А, почти у трети населения – витаминов В-комплекса, абсолютно у всех – минерала селена. [6].

Для профилактики дефицита витаминов и минеральных веществ рекомендуется использовать не только традиционное обогащение рациона свежими овощами, фруктами, ягодами, но и дополнительное обогащение продуктов массового потребления дефицитными в рационе микронутриентами [5].

Основные термины и определения, касающиеся данной группы продуктов, представлены в ГОСТ Р 52349–2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения». В соответствии с ним в частности определены следующие понятия:

1. Функциональный пищевой продукт: Пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов (термин 3).

2. Обогащенный пищевой продукт: Функциональный пищевой продукт, получаемый добавлением одного или нескольких физиологически функциональных пищевых ингредиентов к традиционным пищевым продуктам с целью предотвращения возникновения или исправления имеющегося в организме человека дефицита питательных веществ.

3. Физиологически функциональный пищевой ингредиент: Вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического, минерального происхождения или идентичные натуральным, а также живые микроорганизмы, входящие в состав функционального пищевого продукта, обладающие способностью оказывать благоприятный эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме человека при систематическом употреблении в количествах, составляющих от 10 % до 50 % от суточной физиологической потребности.

Все продукты, отвечающие концепции адекватного питания, содержат ингредиенты, которые способствуют уменьшению уровня холестерина в крови, сохранению нормального состояния зубов, костей, снижению риска заболеваний некоторыми формами рака и т.д. Содержание этих ингредиентов должно находиться на уровне, обеспечивающем достоверное физиологическое воздействие. При этом полезными свойствами должен обладать сам продукт, а не только его отдельные специфические компоненты, так как существует риск того, что эффект их действия может сводиться к нулю другими ингредиентами, и, следовательно, не будет проявляться [8].

2. Рыба как пищевой продукт и сырье

Рыба является одним из важнейших источников пищи человека. Ее ценность, как продукта питания, определяется в первую очередь наличием большого количества полноценных белков, содержащих все восемь жизненно необходимых незаменимых аминокислот. Все это делает рыбу незаменимой и особенно ценной в детском, лечебном и диетическом питании.

Продукцию из водных биологических ресурсов используют в качестве лечебных, лечебно-профилактических и диетических продуктов, а рыбий жир – для профилактики и лечения ишемической болезни сердца, атеросклероза, для снижения уровня холестерина в крови, поддержания эластичности кровеносных сосудов. Не случайно в странах с высоким потреблением рыбопродукции отмечена и высокая продолжительность жизни (Япония, Норвегия, Исландия).

Кроме того из рыбы получают не только ценные лечебные продукты, но и кормовую и техническую продукцию, которую используют в животноводстве, звероводстве, микробиологии, кондитерском, фармацевтическом, косметическом и ряде других производств. Такое комплексное и разностороннее использование рыбы основано на том, что отдельные части ее тела имеют различное строение и химический состав. Размеры, химический состав и пищевая ценность рыбы зависят от ее вида, возраста, пола, физиологического состояния и условий обитания.

Мышечная ткань состоит из волокон, представляющих собой сильно вытянутые клетки. Мясо рыб очень рыхло, богато влагой и содержит соединительную ткань без эластических волокон. Из-за этого у очень многих видов мясо пронизано массой межмышечных косточек, заменяющих эластические волокна мышц млекопитающих.

У щуки мышцы серые, у судака – белые, у форели – розовые, у большинства карповых и других рыб бесцветны в сыром виде и становятся белыми после варки. Белые мышцы по сравнению с красными содержат меньше железа и больше фосфора. Цвет мышц во многом зависит от внешней среды, физиологического состояния и состава пищи.

Жабры обильно снабжены кровеносными сосудами. У живой и свежей мертвой рыбы жабры ярко красного цвета. Количество крови у рыб небольшое и составляет 1/63 часть от всей массы. Полное обескровливание происходит во время извлечения внутренностей из только что выловленной и убитой рыбы.

К органам пищеварения помимо пищеварительного тракта относятся печень и поджелудочная железа. Слюнные железы отсутствуют. У растительноядных длина кишечника превосходит длину тела в 15 раз, у всеядных (карп, карась) в 2-3 раза, у хищных в 0,6-1,2 раза. Желудок, кишечник, пилорические придатки рыб являются ценным сырьем для получения витаминных препаратов, жира и кормовых продуктов – особенно у морских рыб.

Печень – крупная пищеварительная железа имеет большую переднюю долю и две задние (боковые). Желчный пузырь лежит у передней доли и часто бывает покрыт со всех сторон тканью печени.

Печень отличается высоким содержанием жира, у большинства видов в среднем – 20%, а у таких как треска, палтус, колючая акула – 62-73%. Т.е печень рыб является очень ценным пищевым продуктом. Но главная ее ценность заключается в высоком содержании витаминов А, D и Е, особенно в печени хищных рыб.

Поджелудочная железа у большинства рыб микроскопически не обнаруживается и ее можно различить лишь на гистологических препаратах.

Почки у рыб слабо развиты и имеют вид темно-красных рыхлых лент, вытянутых вдоль полости тела, плотно прилегающих к позвоночнику над плавательным пузырем.

Половые органы: у самцов – семенники (молоки) уступают по пищевой ценности мясу из-за меньшего содержания незаменимых аминокислот; у самок – яичники (ястыки). Икра у разных рыб имеет разную окраску от черной до желтой. Икра обладает высокой пищевой ценностью, что обусловлено высоким содержанием в ней белка (26-28%) и жира (16-18%).

Плавательный пузырь – вырост передней части кишечника. Заполнен газами, соотношение которых может меняться (не идентичен атмосферному воздуху). Отсутствует у донных видов рыб и хорошо плавающих, совершающих быстрые перемещения по вертикали. У рыб лежалых и несвежих плавательный пузырь опавший. Содержит большое количество коллагена.

Чешуя используется для получения клея, благодаря наличию коллагеноподобных веществ. Кристаллы гуанина, придающие блеск чешуе, используют для блеска в косметических лаках.

Голову, плавники, позвоночник используют для получения кормовой рыбной муки для изготовления комбикормов.

Промысловые показатели, химический состав, пищевая и биологическая ценность рыбы зависят от ее вида, породы, возраста, пола, физиологического состояния, штучной массы, времени и места вылова, биотехники выращивания (плотность посадки, кормление и др.), сроков и условий хранения.

Плотность – отношения массы рыбы к ее объему. У живой и свежей уснувшей рыбы с неопавшим плавательным пузырем удельная масса близка к единице (1,01). Потрошеная рыба и отдельные ее части имеют плотность более 1 (1,05-1,08) и потому в воде тонут. С увеличением размеров плотность ее повышается.

Выход отдельных частей тела у прудовых карповых рыб (карп, толстолобик, амур) при массе тела 450-880 г в среднем составляет следующие величины:

Мышцы с кожей – 48-57,4%;

Голова – 16,6-20,8%

Чешуя – 3,2-6,4%

Плавники – 4,0 -5,3%

Внутренние органы – 8,8-14,4%

Осевой скелет — 3,9-5,2%

Потери при разделке – 1,3-3,1%

Выход съедобной части (филе) рыб от общей товарной массы:

Карп – 49-52%

Судак – 59%

Угорь – 75%

Щука – 43%

Карась – 44%

Мясом у рыб принято называть мышцы туловища вместе с заключенными в них соединительной и жировой тканями, кровеносными и лимфотическими сосудами, мелкими межмышечными косточками.

Предел колебаний содержания основных веществ в мясе пресноводных рыб находится в диапазоне: вода – 54-79%; белок – 14-20%; жир – 0,6-30%; минеральные вещества – 1,0-2,0%

Примеры по некоторым видам рыб представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Химический состав пресноводных рыб, г в 100 г мяса

Характерная особенность химического состава рыб – наличие взаимосвязи между уровнем жира и воды: чем больше жира в рыбе, тем меньше воды и наоборот. А их суммарное количество в теле пресноводных рыб сравнительно постоянная величина и составляет в среднем 80-82%.

Содержание жира – один из главных показателей, по которому судят о ценности рыбы того или иного вида.

Рыб обычно разделяют на:

— нежирных или тощих до 2-4% жира (тресковые, окуневые, щука и др.);

— средне жирных — от 4 до 8% жира (зубатка полосатая, зубатка пятнистая, карповые, сиговые, сом, некоторые лососевые, камбаловые и др.);

— жирных — от 8 до 15 % жира (осетровые, лососевые и др.);

— очень жирных — более 18 % жира (угорь, минога, сельди и др.).

Жиры рыб, в отличие от жиров теплокровных животных при комнатной температуре имеют жидкую консистенцию благодаря наличию в их составе большого количества глицеридов ненасыщенных жирных кислот.

В рыбе содержится особый класс полиненасыщенных жирных кислот (Омега-3 жирных кислот), необходимых для обеспечения многих важных физиологических функций, в том числе адекватного иммунного ответа и синтеза ряда гормоноподобных соединений с высокой физиологической активностью – эйкозаноидов.

Незаменимые жирные кислоты – вещества, которым принадлежит важная роль в построении клеточных мембран и регулировании процесса метаболизма. Они не синтезируются в организме, поэтому обязательно должны присутствовать в рационе питания. Жирные кислоты повышают эластичность кровеносных сосудов и способствуют выводу холестерина, тем самым предотвращая развитие атеросклероза и других сердечно-сосудистых заболеваний [9].

По содержанию белка рыбу условно подразделяют на:

— рыбу с низким количеством белка — от 13 до 16 % (мойва, минога, макрос);

— рыбу со средним количеством белка — от 17 до 20 % (салака, сардина, севрюга, сельди, сиг, хариус, щука и др.);

— рыбу с высоким содержанием белка — от 21 до 23 % (кета, тунец, горбуша, семга и др.).

На долю рыбы приходится около 17% общемирового потребления животного белка и 6,5% всего потребленного белка. В целом около 7,5 млн. человек получают из рыбы почти 15-20% потребляемого ими белка.

Как известно, белки состоят из 22 различных аминокислот, среди которых различают заменимые (синтезирующиеся в организме животных и человека и 8 незаменимых (которые не могут синтезироваться в организме человека и должны быть получены с пищей). К числу последних относятся аргенин, валин, гистидин, изолейцин и лейцин, лизин, митионин, треонин, триптофан и фенилаланин. Белки, содержащие их, называются полноценными. К ним относятся практически все белки мяса рыб. Содержание отдельных аминокислот меняется от целого ряда перечисленных ранее внешних факторов.

Причем незаменимые аминокислоты должны не просто присутствовать в пище, а быть по своему содержанию сбалансированы друг с другом, т.к. отсутствие или недостаток одной из них резко уменьшают эффективность других. Именно такое оптимальное соотношение аминокислот и характерно для мяса рыб. На рисунке 2 показано сравнительное содержание аминокислот в прудовой рыбе и другом сырье.

Рисунок 2 – Содержание аминокислот в прудовой рыбе и другом сырье [10]

Продукция, полученная из водных животных, богата белками, в которых представлены все необходимые аминокислоты в оптимально сбалансированных пропорциях. Главное их отличие от белков теплокровных животных состоит в лучшей перевариваемости ферментами желудочно-кишечного тракта человека и высокой степени усвояемости (95–98%). Мясо рыб и морепродуктов содержит мало грубой соединительной ткани. В нем преобладают полноценные белки мышечной ткани, которые, воздействуя на пищеварительные железы, способствуют выделению большого количества сока.

Уровень небелковых азотистых веществ может варьировать. Не смотря на небольшое содержание их в мясе, они придают рыбе специфические вкус, запах и влияют на секрецию пищеварительных соков, возбуждая аппетит и также способствуя лучшему усвоению пищи. Установлено, что объемное количество пищеварительных соков (желудочного и поджелудочного) при рыбной пище выделяется в большем размере (на 66%), чем при мясной. Вследствие чего мясо рыбы и морепродуктов переваривается за 2,5–3 часа [Шебела, Сарбатова, 2014]. В этой связи уха является более питательным продуктом, чем бульон из мяса теплокровных животных.

Не случайно в вечернее время рекомендуются блюда из рыбы, а не из мяса. Эта рекомендация направлена на обеспечение ночного «отдыха» органов пищеварения. Рыба часто включается в рационы при заболеваниях органов пищеварения.

Белки рыб обладают очень важной способностью связывать некоторые ядовитые вещества в трудно растворимые комплексы, которые затем выводятся из организма [11].

Наряду с мясом рыба содержит достаточное количество серосодержащих аминокислот (метионин и цистин), а также аминокислот, способствующих росту организма (лизин и триптофан). В отличие от мяса, жиры рыб, особенно морских и некоторых других водных организмов содержат незаменимые для человека полинасыщенные жирные кислоты группы омега-3 и омега-6 – важнейшее средство профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, которые почти на 60% определяют общую смертность в России. По данным ученых-кардиологов, регулярное потребление рыбы снижает вероятность смерти от болезней сердца на 15%.

Углеводы в тканях рыб содержаться в небольшом количестве (0,037%), поэтому при определении пищевой ценности их не учитывают.

Рыба и морепродукты – хороший источник жирорастворимых витаминов (A, D₂). Минеральный состав мяса гидробионтов отличается широким спектром макро- и микроэлементов (кальций, фтор, железо, йод, медь, цинк и др.).

Витамины – необходимые органические вещества для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Большей частью они не синтезируется в организме, а поступают извне, с продуктами питания и являются регуляторами процесса обмена веществ и источником энергии [7].

Витамины содержатся в основном во внутренних органах, а не в мышцах. При этом витамина А (витамин роста) содержится во много раз больше, чем в организме других животных. Следует также отметить содержание витаминов D₃ (антирахитический) и Е (токоферол, фактор размножения). Рыбы богаче мяса теплокровных животных витаминами РР и В6.

Минеральные вещества способствуют активизации деятельности ферментов, улучшают работу иммунной системы, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления в клетках. Эти условия необходимы для нормального функционирования клеток и тканей [7].

Минеральные вещества содержатся в золе, преобладают макроэлементы: калий, фосфор, сера, хлор; микроэлементы: цинк, железо, марганец, медь и др. Содержание минеральных элементов очень сильно зависит от наличия их в воде и кормах и в незначительной степени от вида и возраста.

Пищевая и биологическая ценность мяса рыбы

Пищевая ценность – способность продукта удовлетворять потребности человека в энергии, питательных и биологически активных веществах, необходимых для обеспечения здоровья и нормальной жизнедеятельности людей. Определяется химическим составом и физической структурой продукта. В первую очередь это полноценные белки, жиры, витамины и минералы.

Пищевая ценность рыбы и рыбопродуктов близка к пищевой ценности мяса, данная группа продуктов является важнейшим источником высококачественного белка, легко усвояемого железа и витамина В12.

Однако ценность рыб зависит не только от содержания белка и жира, но и от вкусовых и ароматических свойств мяса, его цвета, плотности, степени нежности или жесткости, сухости или сочности, от размера рыбы ее формы, и главное от соотношения съедобных и несъедобных частей тела.

Например, судак, как тощая и бедная жирами рыба по калорийности в 4 раза ниже красноперки, но ценится значительно выше последней.

Мелкие экземпляры одного и того же вида (породы) менее ценные, чем крупные.

Условия содержания в аквакультуре очень сильно влияют на качество рыбы. Например, за период зимовки в зимовальных бассейнах масса снижается на 10-16%, содержание жира в теле на 31,3-43,1%, белка – на 17-30%, а общее количество энергии – на 32-40%.

Сравнительная переваримость говядины (in vitro) и мяса некоторых видов рыб характеризуется следующими показателями:

говядина – 100%; лосось – 92%, форель и карп – 78%; угорь – 72%; толстолобик – 80%.

Общераспространенное мнение, что рыба переваривается легче говядины, объясняется тем, что свежая рыба, съеденная даже в эквивалентных весовых количествах, по отношению к мясу, благодаря высокому содержанию в ней воды даже в вареном виде (рыба при варке теряет всего от 10 до 15% массы, говядина от 40 до 50%) и большей нежности мышечных волокон оставляет меньшее ощущение тяжести в желудке, чем сваренное или жаренное мясо.

Степень переваримости мяса рыб зависит от вида рыбы, содержания в ней жира (жирная рыба переваривается труднее, но она вкуснее и дольше оставляет чувство сытости). Соленая, сушеная, жареная рыба переваривается труднее, чем вареная.

Питательная ценность рыбы характеризуется не только переваримостью, но и усвояемостью:

— у теплокровных – белки усваиваются на 98%, жиры – на 94%;

— у рыб – белки – на 96%, жиры – на 91%.

Для удобства сравнения пищевой ценности разных рыб и сопоставления их с другими продуктами питания необходимо учитывать калорийность (энергетическую ценность) ее мяса, т.е. количество тепла, которое может быть получено в организме человека при окислении белков и жира, содержащихся в 100 г мяса рыбы:

Говядина 1 кат. – 187 ккал;

Свинина мясная – 355 ккал;

Баранина 1 кат. – 203 ккал;

Крольчатина – 199 ккал;

Ерш – 150 ккал;

Карп – 96 ккал;

Сом -173 ккал;

Угорь – 333 ккал;

Щука – 82 ккал.

Биологическая ценность – показатель, определяющий степень соответствия продукта оптимальным потребностям человека и гарантированной безвредности по физиологическим нормам. Принято считать, что биологическая ценность характеризуется наличием в продуктах биологически активных веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, макро– и микроэлементов, незаменимой полиненасыщенной линолевой жирной кислоты. Эти компоненты пищи имеют химические структуры, которые не синтезируются ферментными системами организма, и поэтому не могут быть заменены другими пищевыми веществами. Они называются эссенциальными (незаменимыми) факторами питания и должны поступать в организм с пищей. В ходе длительной эволюции живой природы вырабатывались типы обмена веществ, которые определяют незаменимость отдельных компонентов пищи и соответствующую ферментную организацию клеток и тканей организма [12].

Сравнительная биологическая ценность мяса теплокровных и рыб характеризуется следующими показателями (в среднем по отношению к свинине, %):

Свинина – 100 %;

Говядина – 86;

Баранина – 82;

Крольчатина – 81;

Карп – 72.

Подводя общий итог сказанному, можно резюмировать следующее: мясо рыб по химическому составу, пищевой и биологической ценности незначительно уступает мясу теплокровных животных, а по количеству незаменимых аминокислот и минеральных элементов превосходит мясо последних. При этом люди, питающиеся животной пищей только за счет рыб или главным образом рыбой, меньше болеют и лишены тех недугов, которые обычно проявляются у пожилых людей, употребляющих больше мясо теплокровных животных.

В общем балансе пищевой промышленности страны на долю рыбной отрасли приходится около 20 % полноценного белка животного происхождения, рыбная промышленность выпускает более 2500 наименований пищевой продукции. Однако свыше 21% населения недостаточно использует для питания рыбу и рыбопродукты.

Потребление рыбы в нашей стране на душу населения за последние 5 лет по данным Росстата, снизилось — на 29% у женщин и на 28% у мужчин. В 2018 году в среднем россияне съедали 14,4 и 19,5 кг рыбы соответственно [13], в том числе из аквакультуры 2,7 кг/чел. В год.

Проводившиеся опросы [14] показали, что при выборе в меню между мясом, рыбой, птицей, россияне скорее предпочтут мясо (44%), рыба – на втором месте (31%). Женщины одинаково часто выбирают и рыбу (37%), и мясо (35%), а опрошенные старше 60 лет ставят ее на первое место (39%). Для молодых людей до 25 лет рыба является наименее приоритетным выбором (11%). Почти половина россиян (48%) говорят о том, что хотели бы есть рыбу чаще, при этом 36% считают, что найти рыбную продукцию хорошего качества сложно.

Две трети опрошенных (67%) еженедельно употребляют блюда из рыбы, приготовленные дома или в кафе, в том числе каждый третий (34%) – один раз в неделю, каждый пятый (22%) – два раза, 7% — три раза, 4% — четыре раза в неделю и более. Люди старших возрастных групп чаще остальных предпочитают рыбные блюда, которые требуют приготовления (73% среди 45-59-летних). Готовую рыбную продукцию каждую неделю едят несколько реже (59%). Среди 25-34-летних эта доля выше (65%), а старшее поколение (60 лет+), наоборот, меньше остальных употребляют готовые рыбные изделия (50%).

3. Опыт и пути получения продуктов функциональных питания в аквакультуре

В условиях современного рынка производство качественной, рентабельной, конкурентноспособной продукции просто невозможно без использования передовых технологий и инновационных решений в области обеспечения людей продуктами питания. Инновации в сфере пищевых технологий подчинены поиску способов и средств, обеспечивающих экономичное получение и гарантирующих максимальные безопасность и качество пищевых продуктов, включая пищевую ценность, органолептические свойства, а также свойства, определяющие пользу для здоровья, совокупность которых непосредственно зависит от ингредиентного состава пищевого продукта. Создание изделий массового потребления повышенной пищевой и биологической ценности, а также продуктов профилактического и диетического назначения требует расширения и совершенствования сырьевой базы отечественной промышленности [12]. Одним из таких направлений может стать производство нового поколения продукции в условиях аквакультуры.

Известно, что функциональные продукты по своим свойствам и способу происхождения разделяются на: натуральные и искусственные (обогащенные).

Натуральные функциональные продукты изначально содержат в своем составе большое количество витаминов, микроэлементов, белков и других полезных компонентов. Например, шпинат – овощная трава, которая от природы наделена массой функциональных ингредиентов.

Искусственные функциональные продукты обогащены полезными компонентами посредством специальной технологической обработки. Примером может служить натуральный апельсиновый сок, обогащенный природным кальцием. Витамин С, которым богат этот цитрус, повышает усвояемость кальция.

Рыбы относятся к натуральному сырью животного происхождения и, как было показано выше, в своем составе имеют витамины, белки, жиры, минералы и другие компоненты в сбалансированных пропорциях. Их систематическое употребление способствует нормализации и ускорению процесса метаболизма. При этом мясо рыбы не относится к лекарственным средствам и биологически активным добавкам и его употребление исключает последствия передозировки перечисленных выше веществ. Таким образом выращенная рыба, при определенных условиях может считаться продуктом функционального питания.

Рассматривая второе направление получения продуктов функционального питания путем обогащения животного сырья полезными компонентами посредством специальной технологической обработки, следует отметить два пути его осуществления:

— прижизненное обогащение живого организма полезными нутриентами путем их включения в рацион животных (в т.ч. рыб) с последующим накоплением в их органах и тканях;

— введение нутриентов в полученное животное сырье в процессе его переработки.

Анализ доступной нам литературы показывает, что в целом оба направления получения продуктов функционального питания из животного сырья применяется, как в мировой, так и отечественной практике. Однако для этих целей наиболее часто используются мясомолочный скот и молочные продукты, а также птица и их яйца.

Прием прижизненного обогащения живого организма менее распространен и предполагает получение сырья с заданным компонентным составом. Например, прижизненная модификация жирнокислотного состава мяса с целью повышения содержания в нем ненасыщенных жирных кислот. В этом случае модификация предполагает длительное скармливание животным кормов, обогащенных растительным жировым компонентом, в частности соевым шротом, растительными маслами с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот. Другой пример модификации свойств мяса птицы, кроликов и скота – скармливание им корма, обогащенного селеном и α-токоферолом [8].

В настоящее время нет комплексных разработок технологий производства сырья и продуктов животноводства с оптимальной питательной ценностью и оздоровляющими свойствами. Нет и четкой увязанности звеньев во всей продовольственной цепочке: «почва — вода — корма — животное (порода, генотип, система содержания и откорма) — сырье/продукт животноводства (технологическая, химическая и биологическая оценка; экономический анализ) — одобрение со стороны потребителей и здоровье потребителя» [15].

Если говорить о рыбоводной продукции, то прижизненное обогащение выращиваемых рыб для получения функциональных продуктов еще не нашло широкого применения, чаше практикуется введение нутриентов в полученное сырье из морских видов рыб в процессе его переработки.

Однако химические добавки могут приносить потребителям новые, не редко, ещё более острые проблемы со здоровьем потребителей, поскольку только при потреблении натуральных витаминов и микроэлементов передозировка практически невозможна. Ведь организм берёт себе ровно столько, сколько считает необходимым. Для создания качественных обогащенных продуктов необходимо высокотехнологичное, а значит и дорогостоящее оборудование, экологически чистое и генетически не модифицированное сырьё. Не многие производители продуктов питания могут себе позволить подобное качество производства.

Исследования по получению функциональных продуктов в аквакультуре весьма ограничены, фрагментарны и начаты сравнительно недавно. Вместе с тем стремительно развивающийся сегмент сырьевых ресурсов в виде аквакультуры, требует самого пристального внимания учёных и специалистов, как потенциальный источник для производства функциональной продукции. Возросший спрос на недорогую прудовую рыбу и изделия из нее, дает возможность задействовать для их производства местные сырьевые ресурсы. В связи с этим особое значение приобретают научно-обоснованные подходы к оценке качества рыбного сырья, его технологической пригодности, обеспечение высоких потребительских оценок, разработки системы контроля качества сырья и выпускаемой продукции [11]. Отмечается, что рыбное сырье в сочетании с овощами, крупами и растительным маслом позволяет создавать сбалансированные по составу продукты функционального назначения [16].

В Воронежском государственном университете инженерных технологий проведены исследования по разработке технологии аналоговых продуктов из прудовых рыб, наиболее распространенных в данном регионе, с заданными свойствами и повышенной пищевой и биологической ценностью (карпа, толстолобика, белого амура и щуки). Было установлено, что в исследуемых образцах мяса прудовых рыб содержание незаменимых аминокислот и витаминов составило 27% от суточной потребности человека, что доказывает целесообразность создания биологически полноценных и функциональных продуктов питания на основе мышечной ткани этих прудовых рыб [17].

На высокую биологическую ценность прудовых растительноядных рыбы (белый и пестрый толстолобики, белый амур) указывают и другие исследователи, рекомендуя их для поддержания состояния здоровья различных групп населения, особенно пожилых людей и детей [12].

Перспективным объектом индустриальной аквакультуры является африканский клариевый сом (Clarias gariepinus). Считают, что исходя из установленного его химического состава и функционально-технологических свойств сырья, этот объект аквакультуры перспективен для создания поликомпонентных продуктов функционального назначения. Внедрение в производство технологии многокомпонентных продуктов функционального назначения из мышечной ткани объектов аквакультуры является актуальным направлением, позволяющим применять комплексные ресурсосберегающие технологии сбалансированных поли компонентных продуктов питания диабетического, диетического и геродиетического направлений [18].

Можно согласиться с исследователями из Ульяновского аграрного университета, что в России практически отсутствует практика конструирования продуктов функционального назначения в аквакультуре. Однако теоретические знания об адаптогенах – веществ, способных вызвать состояние неспецифической повышенной сопротивляемости организма – и механизмах их действия на организм позволяют предполагать, что задача конструирования продукта функционального питания в виде живой и свежей рыбы, обогащенной адаптогенами, вполне решаема в условиях индустриальной аквакультуры [19, 20].

Эти авторы рассматривали проблему конструирования рыбного продукта функционального назначения при производстве товарной рыбы в высокотехнологичной индустриальной аквакультуре. Ими приведены теоретическое обоснование использования пробиотиков, адаптогенов, витаминов с целью создания продукта функционального назначения – живой и свежей рыбы не на этапе технологической переработки, а в процессе выращивания. Показана возможность использования в качестве адаптогена препарата отечественного производства синтетического аналога природных адаптогенов (женьшеня, аралии, элеутерококка, родиолы розовой). Препарат не вызывал побочных эффектов, не накапливается в организме, не загрязнял окружающую среду. Отмечена повышенная резистентность рыб к длительному действию неблагоприятных факторов среды. «Иркутин» стимулировал усвоение метионина, участвующего в образовании гормонов передней доли гипофиза, предотвращал задержку роста, регулировал липидный обмен. Все эти свойства, по мнению исследователей, свидетельствуют о целесообразности использования адаптогена «Иркутин» для выращивания рыбы как продукта функционального назначения. Живая и свежая рыба, полученная в индустриальной аквакультуре по этой технологии, будет являться оздоравливающим продуктом широкого спектра действия, содержащим необходимые организму человека адаптогены, пробиотики и витамины.

При этом следует отметить, что введение в рацион различных биологически активных добавок и других нутриентов (витамины; пробиотики; пребиотики; минеральные вещества и т.д.) в корма для рыб практикуется достаточно широко [21, 22, 23 и др.].

Так было показано влияние пробиотика «Субтилис» на интерьерные показатели внутренних органов клариевых сомов. В опытных вариантах отмечено статистически значимые увеличение сердца, печени, количества внутреннего жира [24].

Изучались рост и рыбоводно-физиологические показатели нильской тиляпии при выращивании на комбикормах с добавкой «Метаболит плюс». Было установлено, что ее введение в комбикорм при промышленном выращивании тиляпии в бассейнах в объеме 1–3% от массы корма, улучшало физиологическое состояние, экстерьерно-интерьерные показатели особей, повышало скорость роста рыб, оплату корма и выход съедобных частей [25]. С аналогичными целями, а также для повышения стрессоустойчивости и сохранности карпа при транспортировке проводились исследования по использованию комплексного препарата «Виусид-Вет» в кормлении карпа в садках [26].

Показан положительный эффект использования бактерийных препаратов «Ферм-КМ» и «Простор» в кормлении осетровых рыб для повышения репродуктивных качеств производителей и улучшения рыбоводно-биологических, гематологических, микробиологических и экономических показателей товарного выращивания [27].

Однако цель этих и других аналогичных исследований не предусматривала разработки методов получения функциональной пищевой рыбопродукции, а заключалась в улучшении физиологического состояния выращиваемых рыб, повышении скорости их роста, и в итоге – повышении рыбопродуктивности.

В плане «конструирования» рыбы как продукта функционального назначения рассматривались перспективы использования пробиотиков «Споротермин» и «Пролам». Использование пробиотиков было обусловлено необходимостью снижения уровня условно-патогенной микробиоты в органах и тканях рыб вследствие органического загрязнения воды продуктами метаболизма рыб при высокой плотности посадки. Авторы справедливо отмечали, что использование пробиотиков в индустриальной аквакультуре является хорошей альтернативой антибиотикам, при этом продукт, обогащенный адаптогенами и пробиотиками, является экологически чистым. При этом в работе не ставилась задача создания функционального продукта узконаправленного действия [19; 20].

Элементы, концентрация которых в воде обычно невелика, должны поступать в организм с пищей [28]. Обычно к ним относят фосфор, цинк, йод, марганец, кобальт, селен и другие.

При разработке функциональных продуктов питания необходимо соблюдать следующие принципы: для обогащения продуктов питания в первую очередь используются те ингредиенты, дефицит которых действительно имеет место, широко распространен и не опасен для здоровья. Для России это витамины С, группы В, минеральные вещества, такие как йод, железо и кальций [12].

В аквакультуре рыбу можно обогащать витаминами А, Е, Н, В₂, С, которые вводятся с кормами. Исследований, посвященных использованию витаминов при выращивании рыбы в аквакультуре, крайне мало [29, 30].

Среди наиболее востребованных в настоящее время функциональных продуктов являются йод обогащённые, так как у населения центральных регионов России широко регистрируется как эндемическая, так и индивидуальная йодная недостаточность, связанная с пищевыми предпочтениями и низким потреблением морской рыбы и нерыбных гидробионтов.

Потребность в йоде зависит от возраста человека и его физиологического состояния. Йод является вторым после железа минералом, признанным жизненно необходимым для человека. Потребность в йоде составляет 50 мкг/сут. У детей 1-го года жизни, 90 мкг/сут. – у детей в возрасте от 1 года до 6 лет, 120 мкг/сут. – в возрасте от 7 до 10 лет и 150—200 мкг/сут. – у подростков в период полового созревания и взрослых. Во время беременности и лактации потребность в йоде возрастает до 200-300 мкг/сут. [30; 31].

В Воронежской области была проведена оценка перспективы использования прудовой рыбы в качестве сырья для производства йодобогащенных функциональных продуктов. Результаты, закономерно показали довольно низкое по сравнению с морской рыбой содержание йода в мясе карпов (0,14 ± 0,01 мг на кг свежей ткани). Аналогичный показатель в морских видах рыб превышает содержание йода в пресноводной рыбе в 5-10 раз [32]. В среднем в пресноводных рыбах содержится 6,6 мкг йода на 100 г. Сухого вещества, в проходных – 69,1 мкг, в полупроходных – 26 мкг, в морских – 245 мкг. [33].

Поэтому было предложено осуществлять коррекцию мяса карпа по содержанию йода, используя в качестве его источника гидробионтов морского происхождения: промысловых беспозвоночных (кальмаров) и ламинарию (морскую капусту). Полученные продукты йодобогащенных рыбных фаршевых полуфабрикатов на основе прудовой рыбы являлись источниками йода в питании человека [34].

Отдельно следует выделить серию исследований по обогащению различных видов выращиваемых рыб йодом, которые были проведены в Саратовском государственном аграрном университете [35; 36 и др.]. Эти работы отличает комплексный подход к изучению проблемы, заключающийся в том, что авторами изучены не только влияние йодсодержащих препаратов на морфофизиологические и рыбоводно-биологические показатели объектов выращивания, но и на пищевое качество полученной рыбоводной продукции, а также на содержание йода в органах и тканях изучаемых особей. В результате была наглядно продемонстрирована возможность прижизненного обогащения рыб столь важным нутриентом, как йод.

Йод поддерживает нормальное функционирование щитовидной железы и продукцию тиреоидных гормонов и способствует нормализации когнитивной (познавательной) деятельности. Гормон щитовидной железы тироксин на 65 % состоит из йода. Именно этот микроэлемент обеспечивает устойчивость организма к повреждающим факторам внешней среды: радиации, химическим ядам, травмам и т.д. Йод увеличивает способность лейкоцитов разрушать болезнетворные микроорганизмы, обладает антисклеротическим действием, улучшает показатели гемоглобина, эритроцитов.

Некоторые научные исследования показывают, что йод, поступающий в организм рыб, способен накапливаться, оказывая положительное влияние на рост, развитие, биохимические показатели крови и функциональную деятельность щитовидной железы [37; 38; 39; 40]. Ликвидируя дефицит йода у самих животных, можно повысить эффективность производства и качество сельскохозяйственной продукции с высокими функциональными свойствами [40].

В настоящее время появилась возможность включать в рационы сельскохозяйственных животных органические соединения йода. Они проявляют высокую химическую стабильность, т.к. органический йод ковалентно связан с аминокислотами, не вступает в химические реакции с органическими веществами, присутствующими в организме. Для населения одним из основных источников йода является продукция животноводства, обогащенная йодом за счет использования йодсодержащих добавок в рационах животных [36].

В результате проведенных исследований установлены оптимальные дозы органического йода для ленского осетра и карпа в составе «Абиопептид с йодом» — 200,0 мкг, для ленского осетра и радужной форели в составе «ОМЭК-J» — 200,0 и 300,0 мкг на 1,0 кг массы рыбы. Было показано, что выращивание товарной рыбы с использованием в кормлении оптимальных дозировок органического йода позволяет поддерживать химический состав мышечной ткани на оптимальном уровне и аккумулировать в ней йод, повышает товарные качества рыбной продукции и уровень рентабельности производства товарной рыбы

Фиксировалось достоверное увеличение содержания йода в мышечной ткани сибирского осетра: до 77,6 мкг/кг, что на 36,6% выше, чем в контрольной группе, не получавшей йодсодержащую добавку. Содержание йода в мышечной ткани сибирского осетра увеличивалось на 14,6-20,8 мкг/кг. Вводимый в рацион с комбикормом органический йод в дозировке 200,0 мкг/кг, по – видимому, тот оптимум, при котором он не оказывал токсического влияния на организм осетра и откладывается в мышечной ткани [35; 36].

У всех животных существует порог, до которого поступающий из внешней среды йод в различных соединениях может усваиваться. Выше этого порога излишний йод выводится организмом почками с мочой или с фекалиями [36].

Результаты дегустации показали, что йод в составе биологически активной добавки «Абиопептид с йодом» не оказал достоверного влияния на качество отварного мяса ленского осетра и бульона. При этом, авторы отмечали улучшение их качества.

Аналогичные положительные результаты были получены при выращивании трехлетков карпа в садках, где количество ассимилированного йода было на 49,2%, выше данного показателя в контрольной группе.

В ходе кулинарных обработок: копчения и варки, содержание йода в контрольной группе снизилось, соответственно, в 3,44 и 11,48 раза, а в опытной группе лишь в 1,89 и 3 раза. В результате чего в образцах опытной группы йода было больше, соответственно, в 2,85 и 6,01 раза, чем в контроле.

Таким образом, исследователи продемонстрировали, что копчение рыбной продукции позволяет сохранить йод до 53%.

В мышечной ткани радужной форели опытных групп количество ассимилированного йода достигло значений 129,9 и 128,3 мкг на 1 кг массы рыбы, что на 51,7 и 50,1 мкг больше уровня йода в мышечной ткани рыб контрольной группы [36].

Помимо исследований с введением в корма йодсодержащих препаратов, были проведены опыты по влиянию селенсодержащего препарата ДАФС-25 на динамику накопления и распределения селена в организме годовиков карпа. Было установлено, что введение препарата ДАФС-25 в состав его рациона в дозе 1,2 мг на 1,0 кг корма способствует повышению концентрации селена в органах и тканях. Так, в контрольной группе содержание селена составило 0,124 мкг/г, в опытной, — 0,186 мкг/г и в 3 опытной группе – 0,198 мкг/г соответственно. В печени карпа содержание селена по отношению к контролю увеличилось на 0,075 мкг (0,213 мкг/г). Наибольшее накопление селена в органах и тканях происходило в следующей последовательности: жабры, печень, мышцы и чешуя [41].

Таким образом, как и из любого животного сырья функциональные продукты питания из рыбы могут быть получены традиционными методами или в результате технологических модификаций — за счет обогащения биоактивными веществами, исключения определенных соединений, непитательных веществ, повышения биодоступности питательных и других элементов.

Что касается рыбы, то следует выбрать соответствующие их одомашненные формы, отечественные породы для выращивания в сбалансированных экосистемах рыбоводного производства.

4 Установки с замкнутым водоиспользованием, как средство производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания

Поскольку функциональные продукты изготавливаются только из экологически чистого сырья высокого качества, выращенная в аквакультуре продукция должна полностью соответствовать указанному требованию.

Известно, что товарное выращивание гидробионтов осуществляется несколькими способами:

— пастбищным в естественных водоемах (озерах, прибрежных морских акваториях);

— в прудовых рыбоводных хозяйствах;

— индустриальными методами в садках и бассейнах, в т.ч. бассейнах с замкнутым водоснабжением.

При этом гарантированное получение экологически чистой рыбоводной продукции можно добиться только в последнем случае – применяя рыбоводные установки с замкнутым водоиспользованием (УЗВ) [42]. Это связано с одной из сложнейших и насущных проблем современного мира – глобальным загрязнением окружающей среды, что в полной мере относится к водным экосистемам, являющимся неотъемлемой частью биосферы и одними из главных источников пищевых ресурсов. Лимитирующими факторами выступают земельные и водные ресурсы, а также их экологическое состояние [42; 43; 44; 45].

Исследования, проведённые еще в конце 80-х годов прошлого века показали, что уже тогда вода во всех рыбоводных хозяйствах Московской области и Центрально-Чернозёмных областях России не отвечала ветеринарно-санитарным требованиям, по целому ряду бактериологических показателей [46], что указывает на высокий уровень загрязнения исходных водоисточников органическими веществами.

Независимость производственного процесса от природно-климатических условий позволяет исключить экологические риски при выращивании рыбы, иногда возникающие при ее культивировании в прудах или естественных водоемах из-за антропогенного загрязнения окружающей среды и водных ресурсов.

Сегодня индустриальная аквакультура во всём мире получила бурное развитие. Она характеризуется применением высоких плотностей посадки рыбы, и достижением очень высокого выхода рыбопродукции с единицы объёма или площади.

Индустриальная аквакультура нацелена на быстрорастущие виды и породы рыб, которые адаптированы к обитанию в искусственно созданных условиях, приспособлены к питанию искусственными кормами, хорошо переносят высокие плотности посадки. Современная высокотехнологичная индустриальная аквакультура обладает всем необходимым для удовлетворения возрастающих потребностей населения в высококачественных рыбных продуктах [47].

При этом высшей формой развития индустриальной аквакультуры является выращивание рыбы и других гидробионтов в установках с замкнутым водоиспользованием. Наш собственный опыт 25-летних исследований, а также работы других учёных показали, что при эксплуатации подобных установок достигается полная независимость производственного процесса от природно-климатических условий, а также его непрерывность, независимо от времени года. Благодаря этому появляется возможность выращивания практически любых видов гидробионтов во всех климатических зонах мира.

Оптимизация абиотических факторов среды обитания гидробионтов в замкнутых системах позволяет в 3-6 раз сократить время их выращивания, созревания производителей и формирования маточных стад, круглогодично получать жизнестойкую молодь и крупный посадочный материал для зарыбления искусственных и естественных водоёмов. Одновременно достигается высокая выживаемость выращиваемых объектов, обеспечивается локализация и предотвращение массовых заболеваний.

Использование сверхплотных посадок (200 шт./м³ и выше) позволяет достигать в 1000-2000 раз бόльшую рыбопродуктивность по сравнению с прудовыми хозяйствами и, соответственно, сокращать занимаемую площадь и трудозатраты на единицу продукции.

Появляется возможность использовать для создания рыбоводных хозяйств относительно маломощные водоисточники, сокращая водопотребление в 160 раз. При этом соответственно уменьшается или полностью прекращается сброс сточных вод рыбоводных предприятий.

На базе рыбоводных установок можно создавать искусственные экосистемы, называемые агрогидроэкосистемы, включающие выращивание гидробионтов и утилизацию продуктов их жизнедеятельности. Важным преимуществом по сравнению с традиционными формами аквакультуры является компактность таких агрогидроэкосистем, что позволяет размещать их в любой климатической зоне в непосредственной близости от потребителей – крупных городов, где ощущается дефицит и дороговизна земельных и водных ресурсов.

Кроме того, выращивание рыбы в УЗВ позволяет уйти от сезонности в производстве, обеспечивая стабильность и ритмичность поставок экологически чистой рыбопродукции, в том числе с заданными функциональными свойствами. Это особенно важно, так как недостаточное использование рыбоперерабатывающих мощностей в целом по стране определяется сезонностью добычи водных биоресурсов и неравномерностью обеспечения сырьем рыбоперерабатывающих организаций.

За последние годы в мировой практике накоплен огромный положительный опыт в области разработки и эксплуатации рыбоводных установок с замкнутым водоиспользованием (УЗВ).

4.1. История возникновения и развития

Аквакультура в замкнутых системах является логическим продолжением развития индустриального рыбоводства в садках и бассейнах. В её основе лежат достижения двух направлений: выращивание рыбы на геотермальных водах, тёплых водах энергетических и других производственных объектов и холодноводное индустриальное рыбоводство.

В странах с умеренным климатом выход за пределы температур, наблюдаемых в естественных условиях, открыл поразительные, ранее неизвестные адаптационные и продукционные возможности традиционных объектов аквакультуры, а также возможность массового культивирования тепловодных гидробионтов.

В связи с этим возникло естественное желание рыбоводов использовать преимущества тепловодного рыбоводства. Однако простой подогрев воды перед подачей в рыбоводные ёмкости с прямоточным водоснабжением, предусматривающим однократное её использование и последующий сброс, является крайне энергоёмким и дорогим мероприятием. В связи с этим логично использовать однажды нагретую воду несколько раз, направив её через рыбоводные ёмкости по замкнутому циклу и лишь поддерживая в ней требуемую температуру, снижающуюся из-за неизбежных теплопотерь. Чтобы сделать такую систему независимой от температуры окружающей среды и снизить до минимума теплопотери, её необходимо разместить в отапливаемом помещении.

Параллельно на определённом этапе развития, индустриальное холодноводное рыбоводство, занимающееся выращиванием реафильных гидробионтов, требующих большого количества чистой проточной воды, столкнулось со всё возрастающим дефицитом пригодных для этих целей водоисточников. В связи с возникшей проблемой рыбоводы стали применять многократное использование воды по замкнутому циклу, что в свою очередь также позволило созданному индустриальному производству уйти от климатической зависимости.

Таким образом, на первый взгляд, поставленная задача – использование преимуществ независимого от климатических условий выращивания гидробионтов в регулируемом терморежиме без значительных затрат воды и тепла на её подогрев – решена. Но перед специалистами аквакультуры встала новая проблема. В воде, многократно (как правило, более трёх раз) используемой по замкнутому циклу, происходит значительное накопление загрязнений, выделяемых гидробионтами и остатками кормов, а значит необходимо очищать оборотную воду от накапливающихся загрязняющих веществ.

Загрязнением следует считать любые примеси, содержащиеся в воде, которые вредны для организмов, выращиваемых в ней или для потребителей этих организмов. Поэтому, в состав циркуляционных систем необходимо включать специальные устройства, аппараты и сооружения для очистки циркулирующей воды, обеспечивающие поддержание её качества на требуемом уровне.

По имеющимся у нас данным первое промышленное предприятие для выращивания рыбы с использованием замкнутой системы водоснабжения бассейнов было введено в эксплуатацию в 1951 году в Японии для выращивания карпа [48; 49; 50].

Первые установки с замкнутым водоиспользованием в США появились в 1957 году в Калифорнии для выращивания лососевых видов рыб [51].

В 60-х годах прошлого века исследования в этой области начались в Западной Европе. К началу 70-х годов в ФРГ стали появляться первые опытно-промышленные рыбоводные установки. В частности, была широко разрекламирована, в т.ч. и в нашей стране, компания «Штеллерматик». Интенсивно в этом направлении в тот же период велись исследования и разработки в бывшей ГДР.

Тогда же отмечена активизация аналогичных исследований в СССР.

Бурное развитие этого направления исследований отмечалось в 80-х годах прошлого века и в других промышленно развитых европейских странах, особенно тех, экономика которых традиционно тесно связана с рыбным хозяйством, например, в Норвегии, Дании, Франции, Голландии.

По нашим данным работы по промышленной аквакультуре в замкнутых системах в нашей стране ведут начало с 1966 года, когда В.К. Мозгов разработал способ круглогодичного выращивания рыб [52], а через год и устройство для его осуществления [53]. Но, к сожалению, эти отечественные изобретения в те годы не нашли практического применения, хотя являлись для своего времени определенным достижением в области аквакультуры.

Первая система с оборотным водоснабжением промышленного масштаба пущена в эксплуатацию в 1973 г. В форелевом хозяйстве «Сходня». Она разработана В.В. Лавровским в МСХА им. К.А. Тимирязева для инкубационно-малькового цеха с многократным использованием артезианской воды и очисткой её в биологических прудах-отстойниках [54, 55, 56]. Благодаря внедрению системы оборотного водоснабжения бассейнов, только за первые пять лет её эксплуатации, объём производства товарной рыбы в хозяйстве вырос в 3,7 раза [56].

В 1978 году специалистами эстонского рыболовецкого колхоза им. С.М. Кирова разработана первая в СССР промышленная установка для круглогодичного выращивания товарной рыбы «Биорек» с вращающимся дисковым биофильтром [57] для выращивания форели. Прототипом при её создании послужила немецкая установка «Штеллерматик». Достигнутая ихтиомасса – 900 кг (75 кг/м³).

Мощный рывок в развитии рыбоводства с использованием замкнутых систем в нашей стране произошёл в начале 80-х годов 20-го века. В конце 80-х годов прошлого столетия в стране более 1 тыс. тонн товарной рыбы производилось в хозяйствах на базе УЗВ.

При разработке крупных рыбоводных комплексов часто встаёт вопрос о том, до какого размера можно наращивать объём циркуляции воды в отдельно взятой УЗВ или делить его на несколько самостоятельных однотипных рыбоводных систем (модулей).

С одной стороны, чем крупнее объём циркулирующей в системе воды, тем дешевле удельные энергетические затраты на её перекачку, стабильнее температурный и гидрохимический режимы. При этом сокращается спецификация оборудования, но крупнее по производительности её элементы.

С другой стороны, разбивка одной крупной системы на несколько мелких, позволяет автономно поддерживать в них разные абиотические условия среды, выращивать разные виды рыб, обеспечивать локализацию последствий аварийных ситуаций и возможных заболеваний. Возможен поэтапный вывод этих систем из эксплуатации на планово-профилактический ремонт и лечебно-профилактические мероприятия. Температурный и гидрохимический режимы в меньших УЗВ менее инертны и легче поддаются регулировке.

Ярким примером модульного принципа комплектования рыбоводного комплекса являлось подсобное рыбоводное хозяйство ВНИИ «Электрон» в Санкт-Петербурге (рисунок 3), насчитывавшее 26 одинаковых циркуляционных систем (модулей), каждая из которых имела бассейн объёмом 5 м³ и аэротенк объёмом 17 м³ [58].

Рисунок 3 – Рыбоводные модули хозяйства ВНИИ «Электрон» в период монтажных работ (фото Е.П. Попова)

Необходимо учитывать и то обстоятельство, что технологическое оборудование по мере роста производительности увеличивает свои габариты и вес, что с какого-то момента делает невозможным его ремонт или замену без специальных грузоподъёмных механизмов (тельферов, кран-балок), и требует их введения в состав оборудования рыбоводного комплекса. Как следствие увеличиваются габариты здания, требования к прочности перекрытий и фундаментов, а значит общие капитальные затраты.

Исходя из вышеназванных причин, наиболее оптимальным количеством циркулирующей воды в одной установке является расход около 100-150 м³/час. Многомодульность создания рыбоводного комплекса отчасти можно заменить резервным оборудованием и заменой одного аппарата в системе на несколько аналогичных – меньшей производительности. Это облегчает их вывод из эксплуатации для ремонтно-профилактических работ.

4.2. Критерии оценки

Для объективного сравнения эффективности создаваемых установок желательно привести их эксплуатацию к неким единым условиям. В тепловодных УЗВ такими условиями можно считать 100 кг товарного карпа на 1 м³ бассейна при одинаковых температуре воды и кормлении. При этом для сравнительной оценки эффективности работы различных типов действующих установок, следует определять одновременно несколько показателей:

1. Соотношение объёмов рыбоводных бассейнов и сооружений водоподготовки является основным критерием эффективности работы сооружений водоподготовки в составе УЗВ (чем ниже соотношение, тем дешевле установка);

2. Количество подпиточной воды, в % от общего объёма системы в сутки (однако уменьшение объёма аппаратов водоочистки, так же как и снижение расхода подпиточной воды, не являются самоцелью и не должны быть в ущерб качеству очищаемой оборотной воды);

3. Соотношение массы рыбы и объёма воды в установке (удельная ихтиомасса) в конце технологического цикла выращивания;

4. Показатели качества оборотной воды после сооружений водоочистки по аммонию, нитритам и нитратам.

Только комплексная сравнительная оценка установок одновременно по всем четырём перечисленным показателям может дать достоверные результаты.

Пример такой комплексной оценки показан в таблице 3.

Таблица 3 – Сравнительная характеристика некоторых рыбоводных установок [59]

4.3. Водоснабжение циркуляционных систем и рыбоводных ёмкостей

Подпиточная вода. Подпиточная вода поступает от исходного источника водоснабжения установок и предназначена для первоначального заполнения объёма циркуляционной системы и последующего восполнения потерь воды от испарения, всевозможных протечек, технологических потерь в результате сброса осадков из аппаратов водоподготовки и из рыбоводных ёмкостей при их обловах.

Желательно, чтобы качество подпиточной воды соответствовало приведённым ниже нормативным требованиям (таблица 11). Однако так бывает далеко не всегда, и в этом случае приходиться нести дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты на поддержание качества исходной подпиточной воды. Так в воде артезианских скважин могут присутствовать сероводород, избыточный фтор, закисное железо, другие нежелательные элементы и соединения, поэтому перед использованием следует убедиться в надлежащем качестве поступающей воды (включая метод биотестирования) и при необходимости принять меры к её предварительной подготовке.

Не смотря на возможные недостатки качества артезианской и водопроводной подпиточной воды – это наиболее желательные источники водоснабжения. Они имеют достаточно постоянный температурный и гидрохимический режимы и лишены всевозможных болезнетворных организмов. Подпитка циркуляционных систем из открытых водоёмов нежелательна, так как состав такой воды часто не постоянен, как в количественном, так и в качественном отношении, связан со временем года и состоянием окружающей среды.

Особенно нецелесообразно использовать поверхностные источники водоснабжения в контексте получения экологически чистой рыбопродукции.

Минимально рекомендуемая мощность водоисточника подпитки должна обеспечивать подачу воды в количестве 10-20 % от общего объёма системы в сутки, даже если реальная потребность в ней ниже этого уровня. Но лучше иметь возможность заменить 50-100 % объёма воды в УЗВ в течение суток. Это является определённой гарантией сохранения содержащихся гидробионтов в случае возникновения аварийной ситуации.

Подпиточную воду в систему циркуляции рекомендуется подавать после аппаратов очистки оборотной воды, перед подачей в оксигенатор. В этом случае она будет разбавлять уже очищенную оборотную воду, улучшая её качество. Эту процедуру можно осуществлять, как постоянно, соответственно отрегулировав расход подпиточной воды, так и периодически, по мере снижения уровня воды в водосборной ёмкости, обеспечивающей работу циркуляционных насосов (эрлифтов).

В крупных полносистемных рыбоводных комплексах, имеющих инкубационно-личиночные участки, подпиточную воду следует направлять на водоснабжение таких участков (по прямоточному принципу) с последующей подачей в качестве подпитки в выростные и товарные рыбоводные системы, учитывая невысокий уровень загрязнения такой воды. В качестве подпитки можно также использовать воду от воздушных водокольцевых насосов, используемых в хозяйстве для аэрации воды в системах биоочистки.

Оборотная вода. Как уже говорилось выше, эксплуатация циркуляционных систем подразумевает многократное использование воды в рыбоводных ёмкостях, предусматривающее её очистку и другую необходимую подготовку (оксигенация, терморегуляция, обеззараживание и др.). При интенсивном промышленном выращивании гидробионтов используются очень высокие плотности посадки, поэтому помимо качества воды, большое значение имеет уровень водообмена в бассейнах. Он необходим исходя из четырёх факторов:

— подачи с водой требуемого количества кислорода;

— своевременного удаления продуктов метаболизма, остатков корма и их транспортирования до аппаратов очистки;

— обеспечения необходимых температурных условий;

— создание определённого тонуса рыбам. Японские учёные при выращивании симы установили, что при скорости движения воды в круглом бассейне 13 см/сек. За 11 месяцев рыба достигала 141 г, что более чем в 2 раза превышало среднюю массу рыбы при минимальном расходе воды, но сходном кислородном режиме [60].

В практике аквакультуры водоснабжение может характеризоваться несколькими показателями:

— расход воды – объём используемой воды в единицу времени, выражается в м³/час; л/мин. И т.д.;

— удельный расход воды (УРВ) – объём используемой воды в единицу времени в пересчете на массу гидробионтов или их количество, выражается соответственно в м³/час на 1 кг (и т.п.) или м³/час на 1 шт.;

— скорость протока (потока) – показатель скорости движения воды в единицу времени, выражается м/сек. Встречается бытовое выражение: «скорость протока», подразумевающее – «расход воды», однако с научной точки зрения это не верно;

— водообмен – показатель, характеризующий кратность смены воды в конкретной рыбоводной ёмкости (водоёме) в единицу времени, выражается в раз/сут.; раз/час; раз/мин. И т.д.;

— время полной смены воды (ВПС) – показатель, указывающий за какое время вода в данной конкретной ёмкости (водоёме) смениться полностью, измеряется в сутках, часах, минутах, секундах.

Наиболее показателен в качестве меры водоснабжения рыбоводных ёмкостей удельный расход воды (УРВ), то есть расход воды на единицу массы выращиваемых гидробионтов, поскольку они являются основными потребителями кислорода. Соответственно чаще всего лимитирующим фактором плотности посадки водных организмов является кислородный режим, поэтому и расчёты необходимого удельного расхода воды, протекающего через ёмкости, выполняются с учётом кислородных потребностей рыбы, концентрации растворённого в воде кислорода на втоке и минимально допустимой его концентрации на вытоке. Так, например, удельный расход воды в бассейнах с карпом должен обеспечивать на вытоке концентрацию растворённого кислорода 4,0 мг/л, а при содержании форели – около 7 мг/л.

Величина УРВ при одной и той же массе гидробионтов обратно пропорционально зависит от концентрации растворённого в воде кислорода: чем выше концентрация, тем ниже требуемый расход. При использовании оксигенации воды её расход может быть сокращён до 10 раз.

Однако, когда кислородный режим не является лимитирующим фактором, расчёты расхода воды осуществляют с учётом уровня выделения метаболитов гидробионтами и соответственно величины их концентраций на втоке и вытоке бассейна.

Уровень водообмена играет важную роль и для работы аппаратов водоочистки. Чем ниже скорость водообмена в бассейнах, тем меньшее количество воды в единицу времени должно быть очищено. Это позволяет снижать объёмы аппаратов очистки воды, сохраняя её качество на требуемом уровне. Кроме того, чем дольше вода находится в рыбоводном бассейне, тем выше концентрация загрязняющих веществ в ней на вытоке, а эффективность очистки воды с более концентрированными загрязнениями, как известно, значительно выше. Поэтому снижение удельного расхода воды путём применения оксигенации ведёт к экономии занимаемых установкой площадей, электроэнергии, потребляемой насосами, и повышает эффективность удаления растворённых загрязняющих веществ.

Таким образом, величина водообмена зависит от целого ряда биотехнических, технических, конструктивных факторов и может меняться в широких пределах. От обычно используемого часового водообмена, до 20-кратного в час.

Оборудование для водоподачи. Для циркуляции воды в рыбоводных установках, используются насосы и эрлифты.

Насосы. Чаще всего циркуляция осуществляется центробежными насосами, при этом их двигатели потребляют электроэнергию. Насосы являются основным электропотребляющим оборудованием в УЗВ и поэтому важно правильно осуществлять их подбор. Величина затрат энергии пропорциональна расходу перекачиваемой воды и напору, создаваемому насосом. Чем меньше потребность в напоре, тем экономичнее насосная установка. Потребность в напоре определяется разницей уровней в передающей и приёмной ёмкостях, гидравлическим сопротивлением трубопроводов и включённых в них приборов (напорные механические фильтры, оксигенаторы, теплообменники, бактерицидные установки).

Эрлифты – устройства для подъёма жидкости при помощи сжатого воздуха. Если в нижнюю часть трубы, опущенной в воду, вводить сжатый воздух через наконечники специальной конструкции под достаточным давлением, то образовавшаяся в трубе воздушно-водяная эмульсия малого удельного веса будет подниматься по трубе эрлифта вверх по принципу сообщающихся сосудов. Чем больше в ней пузырьков воздуха, тем легче эмульсия и выше скорость её подъёма.

В зависимости от конструктивных особенностей УЗВ, в ней может быть один, два и более контуров циркуляции. Кроме того, в зависимости от высотного расположения оборудования в одном контуре может быть как одна, так две или более точек установки перекачивающего оборотную воду оборудования.

Понятно, что чем меньше такого оборудования используется в составе системы циркуляции, тем надёжнее и дешевле её эксплуатация. В этой связи наиболее рациональная схема та, в которой имеется один насос (эрлифт) или насосная (эрлифтная) группа. При этом один раз подняв оборотную воду в наивысшую точку расположения имеющегося в системе оборудования, дальнейшее её прохождение через составляющие систему элементы обеспечивается в режиме самотёка под действием силы тяжести. Примером такой системы циркуляции может служить установка ЛНПО «Союз» (рисунок 4), в которой оборотная вода, будучи поднята из накопительной ёмкости насосом через напорный механический фильтр в верхнюю точку аэротенка-отстойника, денитрификатора, далее самотёком последовательно поступает в оксигенатор, рыбоводные бассейны и вновь – в накопительную ёмкость.

Рисунок 4 – Схема УЗВ ЛНПО «Союз»: 1-рыбоводные бассейны; 2-водосборная ёмкость; 3-механический фильтр ФНС; 4-денитрификатор; 5-аэротенк-отстойник с пористым наполнителем; 6-оксигенатор

Понятно, что системы циркуляции воды, с горизонтальным расположением оборудования часто требуют для последовательного перекачивания одного и того же потока воды второй и даже третий насос (эрлифт), что соответственно увеличивает число ёмкостей для их работы и энергозатраты в два и более раз.

Примером может служить разработанная когда-то УЗВ ВНИИПРХ (рисунок 5) [61] и другие. Помимо того, что такие системы не достаточно экономичны, они требуют синхронизации работы последовательно установленного водоперекачивающего оборудования. В противном случае, если один насос качает больше воды, чем другой, то в одной точке системы может происходить переполнение ёмкостного оборудования оборотной водой, тогда как в другой – падение уровня. В итоге это ведёт к сбою баланса циркуляции, неконтролируемой потере оборотной воды из переполненных элементов и в итоге к полной остановке водооборота.

Рисунок 5. Схема УЗВ ВНИИПРХ: 1-рыбоводные бассейны (8 шт.); 2-оксигенатор; 3-терморегулятор; 4-насосы; 5-фильтр-отстойник; 6-биофильтр; 7-подпитка с терморегуляцией

Насос или эрлифт являются важнейшими элементами системы, которые можно сравнить с сердцем живого организма. Их остановка влечёт за собой катастрофические последствия, так как при этом прекращается обеспечение гидробионтов кислородом, удаление загрязнений из рыбоводных ёмкостей и массовая гибель культивируемых организмов в период от нескольких десятков минут до нескольких часов (в зависимости от вида, возраста и плотности посадки).

В этой связи в составе системы циркуляции необходимо иметь запасное насосное оборудование, которое полностью обеспечивает возможность циркуляции воды в полном объёме в случае выхода из строя основного насоса. Наличие такого оборудования, не только предотвратит тяжёлые последствия аварийной ситуации, но и позволит в плановом режиме осуществлять ремонтно-профилактические работы.

Аналогичные требования к наличию запасных воздуходувок следует предъявлять при использовании для циркуляции оборотной воды эрлифтов.

Водосборная ёмкость. Важным и неотъемлемым элементом эксплуатации водоперекачивающего оборудования является наличие водосборной ёмкости, которая обеспечивает возможность поступления в него оборотной воды для дальнейшей её подачи по системе циркуляции. При этом сколько воды в единицу времени забирается из ёмкости, столько же и должно в неё поступать. Только в этом случае уровень воды в ней будет постоянным. Если отмечается быстрое падение уровня, это говорит об утечке воды из системы циркуляции. Такую утечку следует немедленно устранить, в противном случае уровень воды в ёмкости упадёт ниже допустимого, в насос (эрлифт) вместо воды попадёт воздух и циркуляция прекратиться.

Понятно, что чем больше объём водосборной ёмкости, тем больше времени до остановки насоса есть у персонала для обнаружения и устранения причины падения уровня воды. Однако слишком объёмные ёмкости требуют больших капитальных затрат. Компромиссным следует считать вариант, когда объём воды из ёмкости выкачивается в течение 15-20 минут при полном отсутствии поступления в неё воды. Другими словами при расходе воды 100 м³/час объём воды в ёмкости должен быть не менее 25 м³, а сама ёмкость должна быть оснащена уровнемером с подключением звуковой сигнализации.

Переполнение ёмкости указывает на чрезмерную подачу подпиточной воды или падение производительности насоса (вследствие попадания воздуха, засорения трубопровода инородными предметами). Всасывающий патрубок насоса должен быть защищён сеткой от попадания в него инородных предметов (погибшей рыбы, крупных элементов загрузочного материала, потерянных предметов инвентаря).

Трубопроводы. Важной неотъемлемой составляющей систем циркуляции являются её трубопроводы, направляющие движение подпиточной, оборотной и сбрасываемой воды. Трубопроводы могут быть как напорные – вода в них находится под давлением, создаваемым насосом, так и самотёчные. Кроме того, для этой цели могут использоваться открытые лотки и каналы, вода в которых движется только самотёком.

При создании циркуляционных систем важно правильно осуществить подбор диаметра трубопроводов, размеров лотков и каналов, которые должны полностью обеспечить необходимую пропускную способность, а так же иметь её запас в 25-30 %. В определённых участках системы трубопроводов рекомендуется предусматривать люки для их очистки и обслуживания. Вместе с тем известно, что при высоких скоростях движения воды стоимость создания и эксплуатации трубопроводов уменьшается [62].

Важным моментом в эксплуатации водопроводящих путей является борьба со всевозможными засорениями и зарастанием. В этой связи водные (особенно самотёчные коммуникации) должны быть защищены от попадания в них посторонних предметов, живых и погибших гидробионтов, накопления всевозможных осадков.

Часто в системах циркуляции воды отмечается интенсивное биологическое обрастание стенок трубопроводов, особенно металлических, где более неровные внутренние поверхности. Оно особенно ощутимо при массовом развитии мшанок (Ectoprocta, или Bryozoa) – водных сидячих колониальных животных, которые заносятся с водой и рыбой из естественных водоёмов. Колонии имеют множество форм: в виде корочек, комков и внешне похожи на моховой покров, который значительно снижает внутренние размеры трубопроводов и лотков, а при низкой скорости потока может перекрыть их полностью.

В качестве активного альгицида и фунгицида для этих целей в УЗВ предложено использовать дешёвый и эффективный препарат «Анавидин» в концентрации 0,01 мг/л [63]. При этом в процессе обработки не требуется отсадки рыб и прочих культивируемых водных организмов. Важным моментом является безвредность данной концентрации препарата для биоценоза активного ила биологических фильтров.

Чтобы избежать накопления осадка в лотках и каналах необходимо соблюдать перепад высот при их последовательном расположении от 0,3 до 1 м. Максимальная скорость воды, необходимая для очистки дна канала составляет 0,24-0,3 м/сек. При этом на поверхности скорость потока всегда наибольшая, а на дне она минимальна.

Рыбоводные ёмкости. В зависимости от назначения циркуляционной установки в её составе могут использоваться всевозможные инкубационные аппараты различных конструкций, аквариумы, лотки и бассейны, объединяемые общим названием – рыбоводные ёмкости, которые предназначены для размещения, содержания гидробионтов на разных жизненных стадиях и осуществления всех рыбоводно-технологических операций. Как правило, в составе УЗВ используются стандартные инкубационные аппараты, разработанные для тех или иных объектов разведения, которые описаны в специальной литературе. Большое разнообразие аквариумных циркуляционных систем также широко известно из литературы по аквариумистике.

Наибольший интерес с точки зрения промышленных УЗВ представляют рыбоводные ёмкости для массового выращивания молоди, посадочного материала и товарной рыбопродукции. В зависимости от поставленной рыбоводной цели они отличаются друг от друга размерами и конфигурацией. В составе УЗВ используют ёмкости круглой, квадратной, прямоугольной, цилиндрической формы. Для молоди они более мелкие, относительно небольшого размера, а для товарного выращивания – большего объёма, до нескольких десятков кубометров. Не смотря на такое разнообразие форм и размеров, существуют некие общие требования к бассейнам, которые должны выполняться при их конструировании и эксплуатации:

— равномерность поступления воды, и кислорода с ней;

— хорошее перемешивание всех слоёв воды и отсутствие застойных зон;

— возможность концентрации и выноса взвешенных загрязняющих веществ (самоочищение);

— относительно гладкие стенки и дно бассейнов;

— нетоксичность используемых материалов, их дешевизна и антикоррозийность (что впрочем, относится ко всем конструктивным элементам системы);

— доступность для осуществления рыбоводных мероприятий (кормление, облов, дезинфекция и т.д.);

Подача воды в каждую ёмкость должна быть независимой и регулируемой запорной арматурой. В случае последовательного каскадного расположения бассейнов следует иметь обводную трубопроводную линию, обеспечивающую непрерывную циркуляцию воды при отключении от водоподачи одного из бассейнов.

Сухие запасы стенок бассейна над водой должны составлять около 0,3 м. Днище бассейна необходимо выполнять с уклоном от водовпуска к водовыпуску и, желательно, от боковых стен к продольной оси. Водоотведение из бассейна должно быть свободным, без подпора и независимым, для возможности полного опорожнения ёмкости.

Конструкция водослива должна обеспечивать поддержание постоянного уровня воды, что бы в случае прекращения её подачи бассейны оставались наполненными. Обязательно следует предусматривать разрыв струи, что позволит избежать «засифонивания» воды из ёмкости с последующим неконтролируемым её опорожнением.

В бассейнах перед водосбросными отверстиями необходимо устанавливать рыбозаградительные решётки. При выращивании посадочного материала, товарной рыбы и особей старших возрастных групп это не создаёт серьёзных проблем для водообмена. Однако, когда речь идёт о содержании молоди, приходится использовать достаточно мелкие сетки, которые быстро забиваются при интенсивном водообмене и требуют регулярной очистки.

Что касается формы используемых бассейнов, то непосредственно для результатов выращивания этот фактор имеет существенное значение при содержании молоди рыб. Влияние проявляется через структуру потоков воды, распределение растворённого кислорода и удаление осадков.

Было показано, что эффективность выращивания молоди форели при круговом движением воды, по сравнению с прямым выше на 50 % и более. Это объясняется наиболее равномерным распределением воды, исчезновением застойных и слабо омываемых зон, повышением однородности водной среды и соответствующим равномерным распределением молоди в ёмкости. При этом экскременты концентрируются у центрального водослива, что положительно влияет на самоочистку бассейна. Хорошо себя зарекомендовали как круглые, так и квадратные бассейны с закруглёнными углами и центральным водосливом. Причём последним отдано предпочтение, так как они рациональнее используют площадь помещения, что является единственным преимуществом прямоугольных бассейнов по сравнению с круглыми.

Что касается товарного выращивания рыбы, то при удельной ихтиомассе 50-100 кг/м³ вода в бассейне любой формы настолько интенсивно перемешивается рыбами, что существенного влияния его формы на гидрохимические показатели и рыбоводные результаты не отмечено.

В конце 70-х начале 80-х годов прошлого столетия в индустриальном рыбоводстве стали использовать рыбоводные ёмкости вертикального типа, называемые «силосы», представляющие собой цилиндры с конусным дном, высота стенок которых превышает их диаметр в 1,5-2 раза и более.

Практика показала, что в силосах можно успешно выращивать различные виды рыб от 100 мг до товарной массы. При этом применение силосных ёмкостей позволяет значительно экономить производственные площади и рационально использовать строительный объём помещений. При этом темп роста рыбы оказался выше, а расход корма на прирост ниже, чем в обычных бассейнах.

На результаты выращивания гидробионтов оказывают влияние не только форма и конструкция рыбоводных ёмкостей, но и цвет их внутренней поверхности. Так при подращивании личинок окуня (Perca fluviatilis L.) до 15-суточного возраста наилучшие результаты по скорости роста и выживаемости оказались в белом и светло-сером бассейнах, по сравнению с чёрным и тёмно-серым [64]. Похожие результаты получены в Греции при выращивании молоди полосатого карася (Diplodus sargus), который также быстрее рос в белом и голубом бассейнах, по сравнению с бассейном чёрного цвета [65].

В целом, казалось бы, достаточно «пассивные» по выполняемой функции сооружения в составе системы циркуляции УЗВ – рыбоводные ёмкости, способны оказывать большое влияние на результаты культивирования гидробионтов через свои конструктивные особенности, особенно на ранних стадиях их развития. Поэтому рациональная конструкция бассейнов является важной составляющей создания и эксплуатации индустриальных рыбоводных хозяйств.

5. Основные загрязнения, методы, аппараты и сооружения очистки оборотной воды

Основной источник загрязнения оборотной воды в УЗВ – это метаболиты гидробионтов, не съеденные остатки корма, отработавший активный ил системы биоочистки, которые имеют органическую природу и представляют собой комплекс взвешенных и растворённых загрязняющих веществ.

Данные о количестве образующихся в процессе выращивания рыбы взвешенных веществ варьируют достаточно широко.

Главным образом, количество взвешенных веществ зависит от целого ряда факторов, связанных с кормлением: способа и режима его осуществления, величины суточного рациона, вида и рецептуры корма, качества его изготовления, поедаемости и некоторых других факторов.

В частности установлено, что в процессе выращивания карпа на 1 кг потребляемого рыбой корма в воду выделяется около 200-400 г взвешенных веществ.

Непосредственное негативное влияние взвешенных веществ на гидробионтов выражено незначительно (за исключением икры или личинок), главным образом через повышение мутности и снижение освещённости в толще воды, что ограничивает возможности визуального восприятия окружающей среды водными животными. Существуют рекомендации, что при инкубации икры содержание взвешенных веществ не должно превышать 1-2 мг/л, а при подращивании личинок – 2-5 мг/л.

Важнее то, что высокая концентрация взвешенных веществ является источником накопления растворённых органических загрязнений, что в свою очередь способствует снижению концентрации растворённого кислорода, росту содержания аммонийных соединений и двуокиси углерода.

Что касается рыб старших возрастных групп, то взвешенные вещества не обнаруживали неблагоприятного действия на карпа, пока не достигли концентрации 20000 мг/л, а в течение недели карпы переносили и более высокую концентрацию взвесей – 100000 мг/л [66]. Более длительные наблюдения (несколько месяцев) показали, что различные рыбы нормально переносили взвешенные вещества в концентрации 80-100 мг/л, но при её росте до 200-300 мг/л отмечались патологические изменения в жабрах и загнивание хвостовых плавников. В итоге допустимым пределом содержания взвешенных веществ при длительной экспозиции рекомендовано считать концентрацию 80 мг/л. [67].

5.1. Растворённые органические и азотные вещества

Основным продуктами обмена веществ водных организмов являются белковые соединения, аминокислоты, мочевина и мочевая кислота, поэтому изучению динамики азотных метаболитов уделяется особенно большое внимание.

Костистые рыбы, миноги и миксины являются ярко выраженными аммонотеликами – у которых главным продуктом обмена азотистых веществ является аммиак. До 20 % азота выделяется также в виде мочевины.

Уровень растворённых органических загрязнений характеризуется такими показателями, как окисляемость по ХПК (химическое потребление кислорода в профильтрованной пробе воды – или бихроматная окисляемость) и БПК (биологическое потребление кислорода – или перманганатная окисляемость).

Допустимым значением для карповых прудовых хозяйств считается окисляемость до 50 мгО₂/л (по ХПК) [68]. Учитывая, что в УЗВ ключевым звеном является биологическая очистка воды, низкий уровень ХПК (до 20 мгО₂/л) соответствует малой нагрузке на её сооружения, а оптимальной считается величина ХПК 20-60 мгО₂/л. Увеличение ХПК до 70-100 мгО₂/л указывает на перегрузку системы циркуляции органическими веществами [69].

Одним из показателей, достаточно полно отражающим химические изменения в воде является окислительно-восстановительный потенциал – rH среды профильтрованной пробы оборотной воды, статистически связанный с растворённым органическим веществом. Чем выше этот показатель, тем меньшая концентрация органических веществ присутствует в воде. При этом оптимальный диапазон, составляет 150-450 мв.

Сами по себе растворённые органические вещества в оборотной воде циркуляционных систем малотоксичные для гидробионтов. Однако они являются питательной средой для чрезмерного развития всевозможных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Кроме того, в результате биологических окислительных процессов аммонификации, органические вещества являются источником накопления аммонийных соединений, других вредных веществ, что сопровождается активным потреблением растворённого в воде кислорода. Всё это значительно ухудшает среду обитания гидробионтов и отрицательно сказывается на результатах их культивирования. Рекомендуемая периодичность контроля уровня органического загрязнения оборотной воды – 1 раз в неделю.

Установлено, что количественную связь между содержанием органических веществ по ХПК и выделяющимся аммонием можно выразить уравнением [70]:

NH₄⁺ — N = 0,388 ХПК ^0,378.

Определяющее влияние на загрязнение воды, в том числе соединениями азота, оказывает количество внесённого корма и особенно его избыточное количество. 19 % поступающего с кормом азота потреблялось рыбой, 4% накапливалось в осадках, а 61 % переходил в растворённое состояние [71].

Другим источником аммонийных соединений является процесс обмена веществ гидробионтов. Рыбы выделяют в воду значительное количество азотсодержащих загрязнений в виде мочевины и аммония, причём по разным данным от 20 до 90 % потреблённого азота пищи выделяется в восстановленной до форме.

В обычном состоянии выделение аммония через жабры возможно, если значение рН воды равно или меньше, чем крови (7,3-7,5), тогда аммоний диффундирует из крови в воду беспрепятственно. При аммиачной интоксикации (при высоком рН воды) происходит блокирование выделения аммония из жабр в воду. Развивается жаберный некроз, увеличивается частота дыхания, появляются судороги, вращательные движения.

Токсичность аммиака для рыб в значительной степени зависит от рН, при этом для рыб ядовита только неионизированная форма аммиака, а ионизированная мало токсична, или вообще не токсична. Неионизированной формой аммиака является свободный аммиак (NН₃), который растворён в воде. Ионизированным аммиаком называют аммиак, который находится в водной среде в виде ионов аммония (). Через тканевый барьер животных может проходить только неионизированный аммиак, в то время, как положительно заряженный ион пройти не может [Steffens, 1968]. Химические методы анализа позволяют определить суммарную концентрацию аммония и аммиака (NН₃ + ) в воде. Метод пересчёта концентраций неионизированного аммиака можно осуществить с помощью специальной таблицы 4.

Доля неионизированного аммиака, кроме величины рН, зависит и от некоторых других факторов. Известно, что с повышением температуры на 10ºС его доля в растворе удваивается [72].

Влияние солёности непосредственно на токсичность аммиака не выявлено [73], однако в морской воде по сравнению с пресной, при одинаковых рН и концентрации аммонийного азота, количество неионизированного аммиака меньше в среднем на 25-28 % [74].

Не менее токсичным для гидробионтов является продукт первой стадии нитрификации – окисления аммонийного азота – нитриты. Нитритный токсикоз вызывает у рыб окисление феррогемоглобина крови до ферригемоглобина.

Таблица 4 – Содержание свободного аммиака (%) в растворах гидроокиси аммония при различных значениях рН и температуры [50]

Продолжение таблицы 4

Ионы хлора снижают токсичность нитритов. Снизить токсическое действие нитритов можно внесением хлорида натрия в сочетании с хлоридом кальция из расчёта 5 мгCl/м³ на каждые 0,1 г нитритного азота в 1 м³ воды. При отсутствии CaCl₂ – дозу поваренной соли увеличивают до 8 г/м³ [69]. В зависимости от наличия хлоридов допускают следующие концентрации нитритов (таблица 5).

Таблица 5 – Допустимая концентрация нитритов в зависимости от содержания хлоридов [75]

Полное восстановление организма рыб после функциональной и гемолитической анемии, вызванной кратковременным действием летальных концентраций нитритов, происходит только через 24 дня [76].

Кроме нитритов, в системах с циркуляцией воды происходит накопление нитратов – продуктов второй, завершающей стадии нитрификации. Однако этот окисел азота является малотоксичным. Опыт эксплуатации хозяйств с замкнутым водоснабжением бассейнов показал, что рыбы нормально растут при концентрации нитратов до 20 мг/л и более. А немецкие исследователи утверждали, что рост карпа и форели не угнетают концентрации нитратов 1800 и 275 мг/л соответственно [77].

Все вышеперечисленные показатели содержания неорганического азота являются основными величинами, характеризующими работу системы очистки оборотной воды, а значит и всей системы в целом. При этом для оценки её работы имеют значение не только каждый показатель в отдельности, но и их сочетание относительно друг друга.

Так если в воде отмечено высокое содержание аммонийного азота при низких концентрациях нитритов и нитратов, это указывает на низкую скорость процесса нитрификации. Повышенное содержание нитритов говорит о перегрузке загрязнениями, когда система биологической очистки воды не успевает осуществить полную нитрификацию. Присутствие нитритов может также указывать на наличие неконтролируемых процессов денитрификации. И, наконец, нормативное содержание аммония и нитритов на фоне роста нитратов – указывает на нормальную работу системы биологической очистки воды.

При проведении гидрохимических исследований по содержанию неорганических соединений азота, результаты анализов могут быть представлены как в виде концентрации тех или иных ионов, так и по величине содержащегося азота, соотношение которых представлено ниже [78]:

— неионизированный (свободный) аммиак NH₃ 1 мг/л = 1,2159 мг/л аммиачного азота (NH₃ – N);

— ионизированный аммиак (аммоний) NH₄⁺ 1 мг/л = 1,2873 мг/л аммонийного азота (NH₄ – N);

— нитриты NО^—₂ 1 мг/л = 3,3333 нитритного азота (NО₂ – N) мг/л;

— нитраты NО^—₃ 1 мг/л = 4,4267 нитратного азота (NО₃ – N) мг/л.

В пусковой период сооружений биологической очистки рекомендуется проводить эти исследования ежедневно (иногда несколько раз в сутки), а по выходу системы очистки на рабочий режим – 2-3 раза в неделю. При этом, чем крупнее по объёму замкнутая система, тем более стабилен её гидрохимический режим и инертнее динамика его изменений, соответственно в малых циркуляционных системах (объёмом до 10 м³), контроль этих и других показателей следует осуществлять чаще, чем в крупных.

Чтобы поддерживать перечисленные выше гидрохимические показатели в заданных параметрах, в УЗВ используются различные методы очистки воды. При этом их можно разделить на физико-химические, механические и биологические. Они могут применяться как каждый в отдельности, так и в комплексе, дополняя друг друга. Иногда некоторые авторы выделяют физические и химические методы очистки воды, однако на наш взгляд этого делать не стоит, так как некоторые методы имеют одновременно как физическую, так и химическую природу.

5.2. Физико-химические методы водоочистки

Различные физико-химические методы (окисление, адсорбция, ионообмен, коагуляция, ультрафиолетовое облучение и др.) наиболее широко используются в установках аквариумного типа, либо в системах для инкубации икры и подращивания личинок, то есть там, где расход циркулирующей воды относительно невелик. В крупных промышленных установках эти методы применяются значительно реже, что связано с большими затратами энергии и различных реагентов: чем крупнее установка, тем выше эти затраты, сложнее её конструкция и, соответственно, эксплуатация. Кроме того, существует опасность непосредственного губительного воздействия некоторых реагентов на выращиваемые объекты.

Наиболее часто из физико-химических методов в рыбоводных установках используют озонирование.

Установлено, что озон способен окислять органические вещества с длинными молекулярными цепями, недоступные для биологического окисления. При этом по данным С. Спотта [74] при обычных дозах и непродолжительном контакте озонирование не снижает содержание растворённых органических веществ путём прямого окисления (а лишь делает их доступнее для биологического окисления). В результате образуются молекулы с более короткой молекулярной цепью, способные разлагаться биологическим путём [79].

Сложнее обстоит дело со способностью озона очищать воду от азотных загрязнений. Долгое время среди специалистов аквакультуры бытовали самые разные мнения по данному вопросу вплоть до полного отрицания такой возможности. В частности С. Спотт [74] отмечал, что озон не переводит общий аммоний в более окисленные соединения и не окисляет нитриты. Ф. Уитон [62] утверждал, что озон почти не вступает в реакцию с аммиаком.

В настоящее время известно, что озон оказывает сильное влияние на круговорот азота, однако он окисляет аммоний через нитриты до нитратов при значении рН выше 7, прежде всего в морской воде, рН которой соответствует значениям 8,2-8,5, а так же с участием брома, который присутствует только в морской воде. Таким образом, по данным М. Сандера [79], в пресной воде аммоний не окисляется озоном.

Кроме того, известно, что озон способен окислять нитриты, как в пресной, так и морской воде [79].

Помимо положительных моментов использования озона в составе системы водоподготовки циркуляционных установок в морских УЗВ, озон может полностью удалить из воды йод и марганец, переводит железо из доступной для гидробионтов двухвалентной формы в трёхвалентную и вступает во взаимодействие с бромом, образуя токсичные для водных организмов гипобромиды (химический аналог гипохлоридов) [80].

Очень важное свойство озона – его антимикробное, бактерицидное действие (таблица 5). Озон убивает бактерии и вирусы в 10 раз быстрее, чем хлор или его соединения, сохраняя при этом химическую чистоту водной среды.

Для лечения годовиков и двухлеток карпа, больных сапролегниозом, триходиниозом, апиосомозом, хилодонеллёзом и другими эктопаразитарными заболеваниями, рекомендуется использовать воду с концентрацией озона 0,3-0,5 мг/л.

Применяя метод озонирования для водоподготовки, следует помнить, что даже низкие концентрации остаточного озона могут вызывать гибель гидробионтов. Ф. Уитон [62] отмечал, что любые измеряемые концентрации озона для них токсичны.

Есть данные, что водоросли погибают при концентрации 0,5-1,0 мг/л, личинки дрейссены – 0,9-3,0 мг/л, циклопы, дафнии, коловратки, олигохеты – 2 мг/л [81].

По сравнению с беспозвоночными, рыбы более чувствительны к воздействию озона. В результате в качестве предельно допустимой величины остаточного количества озона, не вызывающей вредных изменений в организме рыб, рекомендована концентрация 0,002 мг/л.

Таблица 6 – Рекомендации по использованию озона для борьбы с патогенными организмами [82]

Продолжение таблицы 6

Чтобы исключить негативное влияние остаточных концентраций озона на выращиваемых гидробионтов, воду после озонирования рекомендуется отстаивать в течение 15 минут, либо пропускать её через активированный уголь. Оба варианта требуют использования дополнительной ёмкости, то есть увеличения общего объёма водоподготовки в целом. Так если расход оборотной воды составляет 100 м³/час, то объём ёмкости должен быть не менее 25 м³.

Озонирование достаточно энергоёмко, требует использования дополнительного специального оборудования и квалифицированного обслуживания. Для получения 500 г озона из чистого кислорода требуется 6 квт/час электроэнергии, а при выработке из воздуха – 12 квт/час [82].

Озон остро токсичен для людей, при этом его трудно обнаружить и улавливать в атмосфере помещения, что очень опасно для обслуживающего персонала. Естественная его концентрация в атмосферном воздухе 0,005-0,02 мг/м³, а порог его восприятия человеком 0,015-0,2 мг/м³. Необходимо помнить, что озон разрушает каучук, поэтому его нельзя пропускать по резиновым трубкам.

Адсорбция. Процесс адсорбции характеризуется осаждением растворённого в оборотной воде органического вещества на поверхности твёрдых (активированный уголь, цеолиты, хитозан и др.) или газообразных (пузырьки воздуха) сред. При этом если химические связи загрязняющих веществ и адсорбента достаточно сильны, помимо физической, возникает ещё и химическая адсорбция.

Во время использования адсорбенты постепенно насыщаются извлечёнными из воды веществами. В итоге в лучшем случае они просто перестают выполнять свои функции, а в худшем – происходит обратный процесс десорбции, т.е. внезапный выброс в оборотную воду накопленных загрязнений. В этой связи особое значение приобретает своевременная замена и регенерация используемых материалов. Поэтому в установках приходится иметь два сорбционных контактора (один рабочий, а другой – резервный), что увеличивает объём УЗВ и её стоимость. Регенерация адсорбента достаточно не простое мероприятие, требующее специальных условий, реагентов и оборудования.

Наибольшее распространение получила адсорбция с применением активированного угля. Сырьём для его получения может служить практически любой углеродсодержащий материал: уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности и других производств.

Известно, что активированный уголь позволяет удалять только окислители и органические вещества [79]. Удаление активированным углём аммонийного азота малоэффективно.

Для очистки воды от растворённых органических веществ, выделяемых каждой тонной рыбы необходимо ежесуточно не менее 10 кг активированного угля.

Перспективно использование в качестве метода сорбционной очистки оборотной воды флотации. Как правило, флотаторы представляют собой колонны вертикального типа, в нижнюю часть которых подаётся распыляемый воздух, а очищаемая вода движется сверху вниз навстречу потоку пузырьков. В верхней части колонны имеется зона накопления пены и камера для её отбора. Эффективность процесса флотации зависит от размера пузырьков газа, скорости их подъёма. Показано, что наиболее эффективен процесс пенообразования при диаметре пузырьков до 5 мм, а оптимальным считают диаметр 1-1,5 мм.

Установлено, что оптимальное соотношение потока очищаемой воды и потока воздуха при флотационном удалении органических загрязнений составляет 6:1. Продувая через загрязнённую воду воздух и переводя органические вещества в пену, можно удалить до 40 % органики, а ХПК пены во флотаторе доходит до 2000-4000 мг/л [79].

С. Спотт [по Лавровском, 55] считал, что с помощью флотатора можно удалить до 92 % аммонийного азота. Кроме того, флотатор вместе с пеной выводит другие соединения азота, свободную углекислоту, фосфаты и прочие вещества.

Важно, что бы флотатор способствовал удалению белковых соединений из очищаемой воды до того, как они будут разлагаться биологически, снижая тем самым нагрузку на сооружения биологической очистки воды.

Недостатком флотационной очистки воды является возможное выведение вместе с пеной микроэлементов, например, кальция, что было обнаружено в одном из морских аквариумов Амстердама [83].

Ионообмен. Неорганические биогенные вещества могут удаляться из воды в ионообменниках. Это в частности ионы аммония, нитритов, нитратов, фосфатов. Одним из таких материалов являются цеолиты. Они занимают промежуточное положение между сорбентами и ионообменными материалами, так как представляют собой группу минералов, обладающих одновременно адсорбционными и ионообменными свойствами.

При низких концентрациях загрязняющих веществ цеолиты действуют как ионообменные материалы, а при высоких – как сорбенты, нейтрализуя при этом 90-99 % аммиака. При выращивании 1 тонны карпа необходимо около 300 кг клиноптилолита ежесуточно. Одним из важных преимуществ цеолитовых материалов является способность поглощать аммонийный азот сразу, без проведения пускового периода (в противоположность биологическому окислению) и в широком диапазоне температур, что делает его перспективным в циркуляционных установках для лососевых видов рыб при температуре воды 8-12^оС и ниже.

Иногда цеолиты используются в качестве загрузки для биофильтров. Обеспечивающий изъятие аммиака в количестве 1,95 мг/кг загрузки в час. Однако увеличение солёности снижает поглотительную способность цеолитов. Так при солёности воды всего 5 ‰ извлечение аммония путём ионообмена уменьшается в 10 раз [74; 62].

Ультрафиолетовое облучение. В целях обеззараживания воды (снижения уровня бактериального загрязнения) в аквакультуре широко применяется ультрафиолетовое (УФ) облучение. Специальные ультрафиолетовые лампы создают соответствующее излучение, которое, воздействуя на ДНК микроорганизмов, убивает их. Рекомендуемая длина волны при этом составляет 254 нм [84]. Эффективность облучения зависит от его продолжительности, размеров микроорганизмов, интенсивности излучения и глубины проникновения лучей в толщу воды. Важным моментом является независимость эффективности процесса ультрафиолетового облучения от температуры воды.

При оптимальных условиях УФ-лучи способны проникать на глубину не более 5 см, поэтому оптимальная толщина слоя обрабатываемой воды 1-3 см [85]. На сегодняшний день разработаны установки самой разной производительности. Ориентировочные рекомендуемые энергозатраты при использовании этого метода обработки составляют 1,5 вт на расход воды 1 л/мин. [85]. Средняя продолжительность работы лампы составляет около 5 тыс. часов, т.е. примерно через 6 месяцев её следует заменять [86]. В процессе эксплуатации стенки лампы очищают от обрастаний, для чего в промышленных стерилизаторах предусмотрены специальные устройства. Следует помнить, что непосредственное облучение гидробионтов может оказывать на них вредное воздействие, вызывая ожоги и угнетение иммунитета. Излучение открытых ламп опасно для обслуживающего персонала (особенно для глаз).

5.3. Механические методы очистки

Роль и значение механической очистки воды. Механическую (физическую) очистку воды применяют для уменьшения концентрации в ней взвешенных веществ.

Главное негативное влияние взвешенных веществ заключается в загрязнении оборотной воды токсичными продуктами их распада при окислении. Так, 70 % аммонийного азота в оборотной воде накапливается не в результате его непосредственного выделения гидробионтами, а от распада взвесей. Даже частичное удаление взвешенных веществ позволяет сразу изъять от 10 до 20 % аммонийного азота и 31-71 % органических загрязнений [87; 85].

Учитывая, что процесс накопления взвешенных веществ осуществляется в рыбоводных ёмкостях и сооружениях биоочистки, следует предусматривать две стадии механической очистки оборотной воды: первичную – после рыбоводных ёмкостей перед биоочисткой (улавливание экскрементов и остатков кормов) и вторичную – после биоочистки (улавливание выносимого отмершего и избыточного активного ила).

При этом взвешенные вещества, образующиеся на первой стадии технологического процесса, выделяют значительно быстрее и больше вторичных загрязнений, чем выносимый активный ил. Поэтому осуществлять механическую очистку воды до её биологической очистки наиболее важно, уменьшая нагрузку на последнюю.

Повышенное содержание взвешенных загрязняющих веществ (до 39,2 мг/л), поступающих на биологическую очистку, угнетало жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий. В результате в оборотной воде после биологической очистки оказалось повышенное содержание недоокисленных нитритов, а нитратов было значительно меньше, по сравнению с результатами эксплуатации установки с первичной механической очисткой (таблица 7). Это указывает на замедление процесса нитрификации при повышенном содержании взвешенных органических веществ. Отмечено резкое увеличение окисляемости и концентрации углекислоты, смещение в кислую сторону активной реакции среды.

Таблица 7 – Основные показатели качества воды при эксплуатации УЗВ с первичной механической очисткой и без неё

Примечание: разность достоверна при * Р< 0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001

Ухудшение гидрохимических показателей привело к значительному снижению среднесуточного прироста карпа с 4,3 г/сут. В первом варианте эксплуатации, до 2,7 г/сут. Во втором и соответствующему снижению удельной скорости роста (таблица 8). В результате выход продукции при использовании первичной механической очистки воды составил 234,9 кг карпа и был достоверно выше, чем при её отсутствии – всего 185,1 кг. И хотя гибели рыбы в обоих вариантах опыта отмечено не было, рост карпа при отсутствии механической очистки воды значительно замедлился. При этом отмечено увеличение кормовых затрат до 3,2 кг/кг прироста при снижении потребления корма.

Таким образом, экономия на аппаратах первичной механической очистки воды обернулась снижением рыбопродукции бассейнов за 40 дней выращивания на 21,2 %.

То-есть первичная механическая очистка воды является одним из основных условий успешной эксплуатации УЗВ.

В промышленных рыбоводных установках она осуществляется главным образом двумя основными методами: осаждением взвешенных веществ или фильтрованием.

Таблица 8 – Результаты выращивания карпа при эксплуатации УЗВ с первичной механической очистки воды и без неё

Осаждение. Осаждение взвешенных веществ основано на естественном выпадении твёрдых частиц из толщи воды на дно ёмкости под действием силы тяжести. В рыбоводных установках для осаждения взвесей чаше всего применяются обычные отстойники.

По нашим данным эффект очистки в отстойниках рыбоводных установок составляет не более 40 % при времени отстаивания 1,5 часа. Однако имеются и другие более оптимистичные сведения об эффективности гравитационного осветления воды от рыбоводного осадка: 88 % при отстаивании в течение 60 минут [78]. Во многом такую разницу в результатах отстаивания можно объяснить разной крупностью осаждаемых частиц и соответственно разной скоростью их седиментации, а также некоторыми другими факторами.

Из-за длительности процесса отстаивания требуются отстойники больших объёмов, и они занимают большие площади, что значительно увеличивает капитальные затраты. Так для очистки потока воды с расходом 100 м³/час необходимо иметь отстойник объёмом как минимум 100-150 м³. Кроме этого, скапливающийся в отстойнике осадок, разлагаясь, вызывает вторичное загрязнение воды продуктами своего распада. В отстойниках имеют место теплопотери, а затраты на подогрев воды в установках интенсивного выращивания теплолюбивых рыб могут достигать 10-15 % себестоимости рыбопродукции.

В целях уменьшения отмеченных недостатков в составе УЗВ иногда используются полочные или трубчатые отстойники. Эти аппараты представляют собой ёмкости, в объёме которых размещены плоские наклонные пластины (полки) или трубы. Они позволяют сократить путь оседающих частиц в толще воды, а значит и время отстаивания. Это даёт возможность уменьшить объём аппарата, сохранив его производительность и повысить эффект очистки до 74 %.

Однако биологические обрастания пластин и трубок препятствуют сползанию осадка, поэтому необходимо очищать такие отстойники каждые 4-5 дней (что достаточно трудоёмко), иначе он начинает давать вторичные загрязнения в виде аммонийного азота.

Дно отстойника должно иметь конусную (пирамидальную) форму, а патрубок отведения осадка следует располагать в самой нижней его части. Иначе на дне образуется застойная зона, где скапливается не удалённый осадок, обильно выделяющий вторичные растворённые загрязнения. При этом угол наклона конусного дна отстойника должен составлять не менее 45^о. Только такой наклон обеспечивает самопроизвольное сползание осадка к сбросному патрубку. В противном случае скапливающийся на дне осадок, даже на наклонных поверхностях, приходится удалять гидросмывом, специальными скребковыми, сифонными и прочими устройствами, что чревато повторным взмучиванием осадка и частичным выносом взвесей из отстойника.

В аквакультуре известно удаление взвешенных веществ в гидроциклонах и пластинчатых сепараторах, работа которых основана на использовании центробежных сил, создаваемых спиралевидным потоком воды. Конструктивно гидроциклоны достаточно просты, их может обслуживать персонал невысокой квалификации. Они компактны, занимают незначительную площадь, не имеют вращающихся частей или приводов. Капитальные затраты на создание гидроциклонов по сравнению с отстойниками ниже в 6-10 раз.

Эффективность очистки в гидроциклонах тем выше, чем выше скорость движения очищаемой воды. Различают безнапорные и напорные аппараты. Безнапорные циклоны достаточно эффективно работают в аквариумах и промышленных рыбоводных установках, задерживая примерно 15 % взвесей, выпуск осадка должен производиться не реже одного раза в сутки.

Напорные гидроциклоны позволяют уменьшить продолжительность очистки воды с 20 до 7,5 минут, т.е. значительно сократить объём аппаратов механической очистки воды.

В производственных условиях рыбоводного хозяйства Новосибирской ТЭЦ-2 эффект очистки воды от взвешенных веществ в гидроциклоне достигал 70 % [88]. Исследования, проведённые Е.Я. Яковенко [89] показали, что при концентрации взвешенных веществ 100-200 мг/л эффект очистки при выращивании рыбы достигал 80-87 %. При этом качество кормов не оказывало влияния на эффективность работы аппарата.

В рыбоводной практике гидроциклоны использовались в единичных случаях. Причина тому – необходимость в высоком давлении на входе, а, следовательно, высокие энергетические затраты.

Использование гидроциклонов и сепараторов в установках связано с расходом электроэнергии (0,04-0,14 квт на 1 л в минуту обрабатываемой воды) [62] и повышенными потерями оборотной воды: от 3-8 % до 10-12 % от поступающей на очистку. Это вызвано постоянным оттоком из аппаратов концентрированных взвесей, что приводит к соответствующему увеличению расхода подпиточной воды и затрат на терморегуляцию.

Фильтрование. Фильтрование воды осуществляется в специальных фильтрах, где фильтрующим элементом являются всевозможные сетки, либо объёмная гранулированная загрузка (гравийные, песчаные, диатомовые фильтры, гранулы или волокна из синтетических материалов). Фильтрование воды позволяет увеличить эффект очистки и в десятки раз снизить габаритные размеры аппаратов по сравнению с отстаиванием, сохранив высокую производительность. Эффективность работы фильтров определяется размером фракции фильтрующего материала (размером отверстий сетчатых материалов) и скоростью прохождения воды через фильтрующий элемент.

При выборе механического фильтра, включаемого в состав замкнутой установки, учитываются четыре основных параметра: габариты, энергоёмкость, простота обслуживания и эффективность изъятия загрязнений [78].

Песчано-гравийные и другие подобные фильтрующие аппараты для очистки воды от взвесей более эффективны, чем отстойники. Однако они обладают рядом недостатков. При сравнительно больших объёмах, эти аппараты имеют низкую производительность. Кроме этого, периодически происходит заиливание фильтрующего материала (чем меньше размер пор или отверстий – тем быстрее это происходит). Поэтому такие фильтры требуют систематической промывки с большим расходом воды под высоким давлением.

Песчаные фильтры оказались непригодны для очистки воды в рыбоводных установках потому, что со временем поверхность песчинок покрывается слоем биоплёнки. Биоплёнка притягивает загрязнения, разрастается и закупоривает фильтр, сращивая песчинки в единый конгломерат, а обратная промывка сросшегося слоя песка не восстанавливает его фильтрующих свойств.

Избежать негативных явлений, связанных с зарастанием и регенерацией фильтрующего материала, позволяют механические фильтры с плавающей зернистой загрузкой из полиэтиленовых гранул диаметром 2,5 мм с плотностью 0,93 – 0,95.

Схема такого фильтра представлена на рисунке 6. Фильтрующий слой гранул 1 размещается в корпусе 2, имеющем кольцевой лоток 3, выход в который защищён сеткой 4. Для подачи воды в фильтр внутри корпуса устроена труба 5.

Фильтр совмещает в себе два метода механической очистки. Сначала загрязнённая вода отстаивается в нижней части аппарата, а затем, медленно поднимаясь вверх, фильтруется через слой плавающих гранул. По мере накопления осадка на фильтрующем материале, его необходимо периодически промывать или встряхивать путём подачи сжатого воздуха с отключением фильтра из системы циркуляции через каждые 24 часа.

Рисунок 6 – Фильтр с плавающей загрузкой: 1 – фильтрующий слой гранулы; 2 – корпус; 3 – кольцевой лоток; 4 – сетка; 5 – подающая труба [62]

Вместе с тем, длительное пребывание органических взвесей на фильтрующем материале или в отстойнике ведёт к значительному вторичному загрязнению воды растворёнными органическими и аммонийными соединениями на фоне избыточного потребления кислорода и изменения рН водной среды.

В идеале, в целях предотвращения вторичного накопления растворённых загрязняющих веществ, в десятки раз увеличивающих нагрузку на сооружения очистки оборотной воды, органические взвеси должны быть изъяты из оборотной воды как можно быстрее. Однако непрерывное изъятие образующихся взвесей связано с повышенным расходом подпиточной воды и затратами на её подогрев (охлаждение) до требуемой температуры.

Рыбоводный осадок, активно выделяет вторичные загрязнения спустя 22-24 часа после хранения в воде установок. Этим определяется максимально допустимое время цикла очистки отстойников или промывки фильтров рыбоводной установки от накопившегося осадка.

Из всего вышесказанного следует, что в составе УЗВ наиболее целесообразно использовать такой аппарат для первичной механической очистки воды, который имеет малые габариты, высокую производительность, обеспечивает необходимое качество оборотной воды, работает непрерывно, то есть без выключения из работы на период промывки, обеспечивая быстрое изъятие взвесей из оборотной воды.

В наибольшей степени этим требованиям отвечают всевозможные мелкоячеистые сетчатые фильтры (микрофильтры), как напорной, так и безнапорной конструкций.

Внешний вид и схема работы одного из подобных фильтров представлены на рисунках 7а, б (проспект «Hydrotech Drumfilter»).

Рисунок 7 а – Безнапорный сетчатый механический фильтр для установки внутри водосборной ёмкости

Рисунок 7 б – Схема работы безнапорного сетчатогой механического фильтра: фиолетовый цвет – загрязненная вода; голубой – очищенная вода; красный – сбор и отвод отфильтрованных взвесей

Практика создания современных УЗВ показывает высокую эффективность применения именно фильтрующих сетчатых аппаратов для очистки воды от взвешенных веществ, особенно на первичной стадии.

5.4. Биологическая очистка воды

Метод биологической очистки воды основан на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата многие органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в очищаемой воде, в результате происходит их превращение в малотоксичные формы. Полный цикл биологической очистки включает в себя три стадии. Первая стадия представляет собой минерализацию азотсодержащих органических веществ (аммонификацию), в результате которой органические кислоты, мочевина переходят в минеральную аммонийную форму (NH₄⁺ + NH₃).

Вторая стадия – нитрификация – осуществляет последовательный переход аммонийного азота в нитриты и нитраты. И последняя, третья стадия – денитрификация, в результате которой азот нитратов переходит в газообразный азот.

Аэробная биологическая очистка. Аммонификация и нитрификация протекают в аэробных условиях среды при интенсивном потреблении бактериями растворённого кислорода. В большинстве существующих циркуляционных систем именно эти две стадии используют для очистки воды, и называют аэробной биологической очисткой. Практически этого вполне достаточно для выращивания товарной рыбопродукции.

Последнюю фазу аммонификации можно представить в виде разложения мочевины, в результате чего образуются углекислый газ и аммиак:

NH₂

О = С < + H₂O → CO₂ + 2NH₃

NH₂

Приоритет открытия в конце 19 века биологической природы процесса нитрификации принадлежит российскому учёному С.Н. Виноградскому, который также установил, что процесс нитрификации проходит в два этапа: сначала аммонийный азот превращается бактериями Nitrosomonas в нитриты:

2NH⁺₄ + 3O₂ = 2NO^—₂ + 4H⁺ + 2H₂O + энергия,

а затем нитриты бактериями Nitrobacter окисляются до нитратов:

2NO^—₂ + O₂ → 2NO^—₃

При этом энергия, высвобождаемая в процессе химической реакции, используется бактериями для жизнедеятельности и наращивания своей биомассы.

Исходя из кислородных потребностей бактерий Nitrosomonas, Nitrobacter, для полного окисления 1 г аммония до нитратов (по азоту) необходимо затратить от 4 до 4,6 г кислорода [62].

Поскольку вышеназванные процессы очистки воды имеют биологическую природу, становится понятно, что их нельзя включить в работу одномоментно, как другие методы очистки, так как для развития требуемого количества необходимых бактерий должно пройти определённое время.

Этот период времени называют «пусковой период». Он характеризуется постепенными количественным и качественным развитием сообщества микроорганизмов активного ила, сопровождающимся последовательными изменениями гидрохимического состава очищаемой воды.

Активный ил аэробной биоочистки – это биоценоз микроорганизмов-минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества очищаемой жидкости. Активный ил по внешнему виду представляет собой мелкие хлопья от светло- до тёмно-коричневого цвета, которые состоят из большого числа многослойно расположенных клеток.

Начальный период эксплуатации любой установки с замкнутым водоиспользованием характеризуется тем, что в сооружениях биологической очистки воды отсутствует необходимое количество микроорганизмов активного ила. Как и для всего живого, им требуется время для своего размножения и наращивания биомассы, достаточной для окисления поступающих из рыбоводных ёмкостей (бассейнов) загрязнений. Чем больше загрязнений в единицу времени поступает из бассейнов, тем большая биомасса активного ила требуется для их окисления.

В качестве примера можно привести полученные нами данные пускового периода одного из биофильтров с плавающим наполнителем рыбоводной установки (рисунок 8).

_ _. _ _. _ _. _ _{аммоний; __ __ __ __ нитриты; ____________ нитраты}

Рисунок 8 – Динамика соединений азота в пусковой период биоочистки

Постепенное развитие процесса аммонификации привело к соответствующему накоплению аммония, концентрация которого достигла в данном случае своего пика на седьмой день наблюдений и составила 2,54 мг/л. Затем содержание аммония резко снизилось и в дальнейшем удавалось обнаружить только его следы. Очевидно, что последовала первая фаза нитрификации – накопление ядовитых для рыб нитритов, благодаря окислению аммония в соли азотистой кислоты бактериями рода Nitrosomonas. Максимальная концентрация нитритов отмечена на 9-й день и составила 3 мг/л. По мере накопления нитритов, начинается активное развитие бактерий другого рода – Nitrobacter, которые окисляют соли азотистой кислоты до солей азотной кислоты. В результате следует вторая фаза нитрификации. При этом содержание нитратов достигло максимума на 19-й день, составив 7,0 мг/л, и в дальнейшем сохранялось приблизительно на этом уровне, так как в систему добавлялась свежая вода.

Длительность пускового периода биоочистки во многом зависит от температуры очищаемой воды и составляет в обычных условиях (15-30^оС) в среднем от 20 до 60 суток. Выход на режим биофильтров в установках для выращивания холодолюбивых рыб растягивается до 1-2 месяцев, а в солёной воде – до 2-3 месяцев.

В идеале пусковой период сооружений биологической очистки в УЗВ следует проводить заблаговременно, когда в рыбоводных ёмкостях ещё нет гидробионтов. Это позволяет избежать риска губительного воздействия на них высоких концентраций аммиака и нитритов в момент формирования биоценоза активного ила. В этом случае в качестве источника загрязнений (органического и аммонийного питания для развития бактерий) в систему циркуляции следует вносить какую-либо органику, и минеральные соли, например, хлорид аммония, другие искусственные питательные среды.

Чтобы сократить этот опасный период и оперативно начать технологический процесс содержания гидробионтов, в практике аквакультуры используют специальные «водные кондиционеры» и ускорители, представляющие собой концентрированные смеси культур бактерий – нитрификаторов, либо активного ила из действующих аппаратов биоочистки.

Таким образом, проведение пускового периода сооружений биоочистки в УЗВ можно осуществить тремя основными способами:

— внесением всевозможных реагентов в качестве питательной среды для микроорганизмов;

— добавлением популяции бактерий в виде чистых культур и бактериальных смесей, всевозможных субстратов из других биофильтров или природных источников;

— постепенной подсадкой гидробионтов в систему.

После выхода на рабочий режим сооружений биологической очистки воды в их объёме развивается определённое количество микроорганизмов-окислителей органики и нитрификаторов, очищающих оборотную воду, между которыми устанавливается определенное биологическое равновесие. Одними из основных показателей, характеризующих работу этих сооружений, являются:

— окислительная мощность сооружения – количество аммонийного азота, удаляемого в единице объёма сооружения в единицу времени;

— окислительно-восстановительная мощность – количество общего азота, удаляемого в единице объёма сооружения в единицу времени.

Очевидно, что эффективная работа этих сооружений зависит от того, насколько близки к оптимальным созданные условия для развития и жизнедеятельности окисляющих органику и нитрифицирующих бактерий.

Наши наблюдения показывают, что окислительные процессы в биологических фильтрах протекают в оптимальном режиме, если на вытоке из аппарата концентрация растворённого кислорода не опускается ниже 4 мг/л. Слишком высокие концентрации кислорода в вытекающей из биофильтра воде указывают на избыточный расход воздуха, подаваемого для аэрации.

Рекомендуемая активная реакция среды нейтральная – рН 6,5-7,5, значения рН в диапазоне от 9,8 до 10,0 могут считаться допустимыми.

Оптимальная температура воды для осуществления нитрификационных процессов составляет 25ºС.

Важную роль играет и время пребывания (контакта) очищаемой воды в сооружениях биоочистки. Так, его продление с 30 до 38 минут приводит к увеличению нитрифицирующей способности фильтра с 48 до 60 % по окислению аммония [85].

Производительность сооружений биологической очистки зависит от расхода подаваемой на очистку воды в пересчёте на их объём (гидравлическая нагрузка), концентрации азотных загрязнений, типа и конструкции самого сооружения, некоторых других факторов.

С ростом ихтиомассы в бассейнах установки происходит увеличение концентрации загрязняющих веществ, и это вызывает соответствующее увеличение концентрации активного ила в биофильтре. Такая зависимость подтверждена проведёнными исследованиями (рисунок 9).

Рисунок 9 – Динамика дозы ила в зависимости от ихтиомассы

Биомасса активного ила постоянно возрастает вследствие активной деятельности микроорганизмов, и в определённый момент начинает опережать прирост загрязнений, поступающих на очистку. Избыточную часть биомассы необходимо своевременно удалять, иначе потребуется дополнительно расходовать на ее окисление большое количество растворённого кислорода. В противном случае в результате анаэробных процессов происходит явление «вспухания» избыточного ила, которое проявляется во всплытии крупных его кусков (до 10-15 см в диаметре) на поверхность воды в сооружениях биоочистки, сопровождаемое активным газовыделением и резким ростом концентрации аммонийного азота и нитритов в оборотной воде.

Следует помнить, что физический смысл биоочистки заключается в переводе растворённых загрязнений в биомассу микроорганизмов, которая затем в виде осадка должна быть удалена из очищаемой воды. Поэтому в этом смысле процесс биологической очистки нельзя считать завершённым, если образовавшаяся при этом избыточная биомасса бактерий не будет изъята из оборотной воды.

Периодичность и количество отводимого осадка определяется скоростью его образования, которая в свою очередь зависит от многих вышеназванных факторов, влияющих на работу биоочистки (количество рыбы, уровень кормления, температурные, гидрохимические, гидрологические параметры и т.д.).

Существует мнение, что необходима непрерывная круглогодичная эксплуатация замкнутых систем, так как перерыв в их работе вызывает гибель сообществ микроорганизмов в биофильтре, после чего требуется длительное восстановление процесса биологической очистки. Мнение это верно лишь отчасти, так как погибает далеко не весь биоценоз активного ила, а только его часть. Число жизнеспособных клеток уменьшается на два-три порядка. Бактерии-нитрификаторы впадают в анабиоз (инактивируются) и могут находиться в нём довольно длительное время (несколько лет) [79]. При восстановлении благоприятной среды обитания они достаточно быстро активизируются и размножаются. В частности, наш опыт показывает, что после остановки эксплуатации биофильтра на 1-2 месяца, восстановление работы биоочиски в тепловодной УЗВ происходит за 3-5 дней, а в холодноводных за 6-10 суток.

Денитрификация (анаэробная очистка воды). В результате последовательного осуществления процессов аммонификации и нитрификации в оборотной воде происходит накопление нитратов. После этого наступает последняя, третья стадия биологической очистки воды – денитрификация, в результате которой азот нитратов переходит в газообразный азот.

Обычно содержание нитратов в УЗВ регулируется добавлением свежей воды. В среднем в процессе эксплуатации циркуляционных систем в сутки на подпитку расходуется 5-10 % воды от общего их объёма и её величина зависит главным образом от количества содержащейся рыбы, интенсивности кормления и конструктивных особенностей установок.

Однако бывают случаи, когда возможность подачи подпиточной воды ограничена. Практика эксплуатации циркуляционных установок показывает, что стадию денитрификации в составе системы очистки целесообразно использовать для снижения расхода подпиточной воды менее 3-4 % общего объёма системы. Поэтому рекомендуется осуществлять стадию денитрификации только в особых случаях, когда возможности подачи подпиточной воды ограничены.

Поскольку токсичность нитратов для гидробионтов не высока, нет необходимости полностью очищать от них оборотную воду, так как это достаточно дорого и не имеет практического смысла. Достаточно подвергать денитрификации около 10 % расхода циркулирующей воды (как бы имитируя подпитку).

Денитрификация – восстановление нитратов до свободного азота – проходит в два этапа:

NO^—₃ + 1/3CH₃OH → NO^—₂ + 1/3CO₂ + 2/3H₂O

NO^—₂ + ½CH₃OH → ½ N₂ + ½CO₂ = ½H₂O + OH^—

Этот процесс анаэробный и идёт интенсивнее в среде, обеднённой кислородом.

При анаэробном дыхании бактерии-денитрификаторы усваивают окись азота вместо кислорода. Ионы водорода, необходимые для хода реакции, бактерии берут из растворённых в воде органических веществ, которые окисляются до двуокиси углерода и воды.

Процесс денитрификации осуществляется обычно в таких же аппаратах, как и нитрификация, но при этом воздух для аэрации воды в них не подаётся, с целью создания анаэробных условий.

Экспериментально получены значения восстанавливающей способности денитрификатора (постоянная денитрификации) в пересчёте на площадь поверхности загрузочного материала, которые могут быть использованы для расчёта его параметров. При температуре воды 14^оС она составляет 2,32 г NО₃^— — N/м² в сутки, а при 27^оС – 3,56 г NО₃^— — N/м² в сутки [78].

Поскольку процесс денитрификации является биологическим, для его полноценного осуществления тоже требуется время на формирование соответствующего биоценоза микроорганизмов-денитрификаторов. Также необходимо своевременное удаление накапливающейся избыточной биомассы активного ила.

Продолжительность пускового периода денитрификаторов составляет 2-3 недели. В холодноводной УЗВ для выращивания лососёвых формирование биоплёнки в сооружениях биоочистки, включая денитрификатор завершалось на 40-е сутки [75].

Процесс денитрификации эффективно протекает при рН > 7,0, оптимальный уровень рН при этом составляет 8,5, а при рН 6,0-6,5 процесс денитрификации практически не идёт.

Концентрация растворённого в воде кислорода не должна быть выше 2 мг/л.

Оптимальное время пребывания очищаемой воды в денитрификаторе составляет 1,5-2,0 часа.

Для успешного осуществления процесса денитрификации необходимо наличие в очищаемой воде достаточного количества содержащей углерод органики. Учитывая, что в УЗВ поступающая в денитрификатор вода, прошедшая ранее биологическую нитрификацию, имеет высокое содержание нитратов, но бедна органикой, в качестве источника органического питания для бактерий-денитрификаторов в воду добавляют метанол.

Кроме метанола в аквакультуре использовали и другие источники органического углерода: углеводы (сахар, крахмал, глюкоза), спирты, органические кислоты, продукты распада белков и так далее.

Для полного превращения 1 кг нитратного азота в газообразный азот (N₂) требуется 0,9-1,6 кг уксусной кислоты, либо 0,65-0,75 кг этанола или 1,9 кг метанола, а отсутствие их достаточного количества для завершения процесса денитрификации увеличивает содержание нитритов в воде [78].

Однако, не следует забывать, что отработанная вода, вытекающая из рыбоводных бассейнов, содержит достаточное количество органических веществ, которые и могут быть использованы при денитрификации в качестве органического субстрата для бактерий, кроме того, таким же субстратом может служить и осадок из системы очистки.

Для осуществления биологической очистки воды существуют специальные сооружения.

Аэротенки. Аэротенк – аппарат для биологической очистки воды, в котором этот процесс идёт в аэробной среде при интенсивной подаче сжатого воздуха в очищаемую воду. При этом активный ил поддерживается во взвешенном состоянии за счёт интенсивного перемешивания воды сжатым воздухом. Очистка насыщенной растворённым кислородом воды в аэротенке без её активной аэрации внутри аппарата невозможна из-за выпадения активного ила в осадок.

По мере роста рыбы в бассейнах УЗВ в сооружениях биоочистки необходимо постоянно и пропорционально наращивать количество активного ила. В аэротэнке такая возможность очень ограничена только в пределах (максимум 3-5 г/л) из-за его плохой осаждаемости (ил выносится с водой).

Поддержание необходимой концентрации ила в обрабатываемой воде аэротенка – самая трудная задача при его эксплуатации. Сложно постоянно определять какое количество возвратного ила необходимо подавать именно в данный период выращивания и одновременно какое количество избыточного ила выводить из системы, чтобы избежать излишних затрат кислорода на его окисление. То есть аэротенк – это не саморегулирующаяся система.

Характерная особенность установок с использованием аэротенков и их модификаций – мутная вода, так как отделение ила перед подачей воды в бассейн проблематично, а для некоторых установок вообще не предусматривается.

Чтобы обеспечить достаточную степень обработки воды приходится увеличивать время её очистки до 5-6 часов. В результате объём аэротенков в 5-10 раз должен превышать объём рыбоводных бассейнов.

Из-за перечисленных недостатков на сегодняшний день в составе современных циркуляционных рыбоводных установках аэротенки практически не используются из-за больших габаритов и соответственно высоких капитальных затрат для их размещения в закрытых помещениях.

Биофильтры. Биофильтр – сооружение для биологической очистки воды в виде резервуара, заполненного загрузочным материалом естественного или искусственного происхождения, который служит субстратом для закрепления на его поверхности биоценоза активного ила в виде биологической плёнки. Благодаря этому в биофильтрах удаётся поддерживать значительно бόльшую концентрацию активного ила в единице объёма аппарата (в 25-50 раз выше или 100 г/л против 2-5 г/л), чем в аэротенке, что позволяет сократить объём сооружений биоочистки и соответственно снизить затраты на их строительство и эксплуатацию.

По конструктивным особенностям загрузочного материала биофильтры делятся на два типа: с объёмной и плоскостной загрузкой.

К первому типу относятся биофильтры, в которых в качестве загрузочного материала используют песок, щебень, шлак, гравий, керамзит и другие материалы плотностью 500-1500 кг/м³ и пористостью 40-50 %.

Ко второму типу относятся биофильтры, где в виде загрузки используются всевозможные кольца, обрезки труб, жёсткие каркасные конструкции в виде решёток, блоков, собранные из чередующихся плоских и гофрированных листов.

Чем больше поверхность загрузочного материала, тем больше бактерий может поселиться в кубическом метре активной зоны фильтра, тем выше производительность сооружения. Поэтому субстрат оценивают по развитости его поверхности, которая выражается удельной площадью в единице объёма активной зоны биофильтра, занимаемой субстратом (м²/м³).

Применение биофильтра взамен аэротенка даёт возможность сделать биологическую очистку саморегулирующейся, то есть в каждый момент времени иметь оптимальное соотношение величины биоценоза, ведущего очистку, и величины поступающих загрязнений из рыбоводных бассейнов, с постоянным удалением выносимого избыточного количества микроорганизмов. При правильном расчёте на максимум нагрузки в конце цикла выращивания рыбы, на поверхности субстрата биофильтра развивается столько биологической плёнки, сколько необходимо в данный период для очистки воды от поступающих с ней загрязнений. При увеличении количества загрязнений, пропорционально увеличивается и количество биоплёнки, и, наоборот: при недостатке питания (сокращении объёма подаваемых загрязнений) – излишняя биоплёнка отмирает. Отделившаяся от загрузочного материала отмирающая биоплёнка выносится с очищенной водой и должна быть выделена во избежание вторичного загрязнения воды (как правило, отстаиванием).

Как всё живое, микроорганизмы биологической плёнки рождаются, живут, наращивая свою биомассу, и умирают. На смену им приходят новые поколения микроорганизмов. В случае, когда толщина биоплёнки превышает 3 мм, под ней образуется анаэробный слой, который быстро нарастает. Если при этом в биофильтре не решены проблемы удаления отмирающей биоплёнки, то она разлагается и загрязняет воду, а биофильтр «заиливается» и перестаёт пропускать её через себя. Иногда в субстрате образуются каналы, по которым вода проходит с наименьшим сопротивлением, не соприкасаясь со значительной частью его поверхности. В результате вода не очищается, а в фильтре образуются бескислородные зоны, аэробные процессы биоочистки нарушаются. Эта проблема одна из самых главных и в разных конструкциях биофильтров имеет свои решения.

Все биологические фильтры можно разделить на две группы: орошаемые и затопленные. В орошаемых (ещё их называют капельными или сухими) – загрузочный материал в корпусе биофильтра не заливается очищаемой водой, а равномерно орошается ею сверху. Вода тонким слоем стекает по поверхности загрузочного материала, покрытого биологической плёнкой, которая осуществляет её очистку. Преимущество такого типа биофильтров заключается в том, что процесс очистки происходит в воздушной среде и не требует принудительной аэрации, а значит и дополнительных затрат электроэнергии.

Есть данные, что работа капельного фильтра несколько эффективнее, чем погружного, так как в нём выше обеспеченность кислородом за счёт воздуха, находящегося в промежутках между отдельными элементами субстрата. Вода, скатываясь по его поверхности, обогащается кислородом воздуха. Кроме того, в тонком слое воды, текущем по поверхности загрузки, выше турбулентность, чем в воде, плавно проходящей через толщу залитого материала [55; 78].

Важным моментом является равномерное распределение очищаемой воды в таких биофильтрах по всей поверхности загрузочного материала.

Однако при использовании такой конструкции биофильтров необходим большой (3-3,5 м) перепад уровней воды, подаваемой на очистку и очищенной. Вода, проходящая через загрузочный материал, вновь стекает вниз, непродуктивно теряя высоту подъёма. Это требует дополнительного насоса для подъёма воды на теряемый уровень, что усложняет эксплуатацию установки и повышает её энергоёмкость.

Иногда в составе рыбоводных установок встречаются комбинированные биофильтры, верхняя часть которых является орошаемой, а нижняя – затопленной (двухступенчатая очистка). Таким биофильтрам свойственны как недостатки, так и преимущества обоих вышеназванных конструкций.

В затопленных (погружных) биофильтрах загрузочный материал полностью находится в толще воды. Такие биофильтры не требуют большого перепада уровня воды в установке, однако почти всегда нуждаются в принудительной аэрации своего объёма. Воздух для аэрации затопленных биофильтров обычно подаётся в нижнюю часть.

Изначально в качестве загрузочного материала биофильтров в УЗВ применяли загрузку из песка, гравия, шлака, коралловой или диатомовой крошки, стеклянных и керамических элементов.

Такая загрузка имеет большой удельный вес, практически неподвижна, очень быстро заиливается отмирающим активным илом. Если в небольших аквариумных УЗВ не составляет большого труда быстро вынуть и промыть такой загрузочный материал, то в промышленных установках, где объём биофильтра составляет десятки кубических метров, эта процедура очень трудоёмка, растягивается на длительное время и требует прекращения работы УЗВ. При этом заиливание происходит тем быстрее, чем мельче фракция загрузочного материала.

Таким образом, возникает принципиальное противоречие: с одной стороны, чем меньше фракция загрузочного материала, тем больше удельная поверхность биофильтра (таблица 9), но количество пустот между отдельными элементами субстрата резко сокращается, что вызывает быстрое засорение загрузочного материала. Многолетняя практика нашей работы показывает, что компромиссное решение этого вопроса для данного типа загрузки в биофильтрах большого объёма находится в диапазоне размера частиц 20-40 мм. Соответственно и объём такого биофильтра должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить требуемую удельную поверхность загрузочного материала.

Таблица – 9 Примерная величина рабочей поверхности биофильтра в зависимости от размера частиц загрузочного материала [90]

Иногда приходится сталкиваться с заблуждением, что если перед подачей воды в биофильтр обеспечена её предварительная механическая очистка, то засорения его субстрата можно избежать. На самом деле это не так, засорение всё равно произойдёт несколько позже из-за отмирающей в биофильтре биоплёнки. В среднем полное засорение биофильтра в промышленных УЗВ из-за отсутствия выноса отмершей биоплёнки происходит не позднее 5-6 месяцев его непрерывной работы при размере фракции загрузочного материала 3-6 см.

Чтобы этого избежать, необходимо периодически промывать биофильтр обратным током воды большого расхода и давления, либо продувать загрузку сжатым воздухом, что трудоёмко и приводит к временному нарушению биологического равновесия в нём. При этом промывная вода с осадком должна выводиться из системы.

Оптимальное количество гравия в биофильтре составляет 15-40 м³ на 1 тонну выращиваемой рыбы, что соответствует 1,5-4 м³ биофильтра на каждый 1 м³ бассейна. Кроме того, необходим ещё и бассейн-отстойник. Это ведет к большим потерям производственных объёмов и площадей.

Вторая проблема биофильтра со статичной загрузкой – высокая нагруженность верхних слоёв субстрата продуктами загрязнения. Нижележащие слои субстрата омываются водами, из которых уже изъята часть загрязнений. Этот эффект настолько существенен, что снижает эффективность работы всего объёма биофильтра до 40 % от потенциально возможного уровня [78].

Все вышеперечисленные недостатки привели к тому, что в рыбоводных установках гравийные и им подобные биофильтры чаще всего применяют в малонагруженных системах с ихтиомассой 2 – 10 кг/м³.

Блочная загрузка. Трудности очистки гравийных фильтров побудили конструкторов к поиску самоочищающихся загрузок биофильтров. Для этих целей стали использовать блочную загрузку в виде колец Рашига, обрезков труб, решёток, плоских и гофрированных листов, стеклянных блоков с отверстиями, устанавливаемые один над другим, объёмных блоков в виде пчелиных сот из синтетических материалов.

При использовании таких загрузок необходимость в обратной промывке часто отпадает, так как отмирающие участки биоплёнки могут свободно выноситься из субстрата и оседать в конусной отстойной части биофильтра. Необходимо лишь предусмотреть в самой его нижней части дренажный трубопровод сброса осадка.

Удельная площадь такого субстрата колеблется от 50 до 200 м²/м³. Дальнейшее повышение удельной площади загрузки такого вида невозможно, так как отверстия для пропуска воды сужаются и с течением времени наглухо зарастают биоплёнкой. Производительность единицы объёма биофильтра с пластмассовой загрузкой в 4-7 раз выше, чем с керамзитовой или гравийной. При этом как зарубежный, так и отечественный опыт строительства подобных биофильтров показывает снижение капитальных затрат в 1,5-2 раза по сравнению с созданием гравийных биофильтров [91].

Вращающиеся биофильтры и их аналоги. Недостатком биофильтров таких конструкций является необходимость использования электродвигателя, т.е. повышенная энергоёмкость, наличие механических вращающихся частей (рисунок 10). Это увеличивает риск выхода аппарата из строя, с чем сталкивались некоторые исследователи. Подобные технические решения не обеспечивают стабильных условий обитания биологической плёнки, в связи с чем не достигается требуемое качество оборотной воды, если соотношение объёмов рыбоводных ёмкостей и аппаратов водоподготовки ниже, чем 1 : 3-4.

Рисунок 10 – Макет системы датской фирмы «Euromatic» с вращающимися биобарабанами (фото Е.П. Попова)

Плавающая загрузка. Важным этапом в развитии рыбоводных циркуляционных систем стало использование плавающих наполнителей для биофильтров. Ниже представлена одна из наиболее удачных, разработанных нами, конструкций такого типа аппарата (рисунок 11) [59].

Биофильтр работает следующим образом. Загрязнённая вода поступает в аппарат по водоподающему трубопроводу 2 сверху в зону аэрации I, в которой свободно плавает загрузка 11. Аэрация воды осуществляется сжатым воздухом, подаваемым по воздухопроводу 3. Движение воды в аэрационной зоне I сверху вниз. Из зоны аэрации вода поступает в зону отстаивания II. Очищенная вода подогревается за счёт пара, подаваемого в трубопровод 1 в верхней части зоны отстаивания II до необходимой температуры, переливается через зубчатый перелив 5 в водосборный желоб 6 и отводится по трубопроводу 7. Образующийся осадок периодически сбрасывается из аппарата по трубопроводу 9. Для его полного опорожнения используется трубопровод 14. Перепад уровней воды в биофильтре и отводящем лотке 15 см.

Рисунок 11 – Биофильтр с плавающей загрузкой

Позднее была разработана горизонтальная конструкция подобного биофильтра, сохраняющая преимущества и принципы работы своего прототипа (рисунок 12).

Биофильтр обладает саморегуляцией. По мере того, как масса выращиваемой рыбы увеличивается, увеличивается и количество загрязняющих веществ, что в свою очередь вызывает увеличение биомассы активного ила на загрузке и в объёме аэротенка. Если же часть рыбы из установки удаляется, либо полностью заменяется новой партией меньшей ихтиомассой, количество загрязняющих веществ уменьшается, происходит отмирание избыточной биомассы активного ила в соответствии с тем, на сколько сократилось количество поступающих в биофильтр органических загрязнений. Выносимый активный ил осаждается в конической части аппарата и отводится из него.

а

б

Рисунок 12 – Биофильтр с плавающим наполнителем горизонтального типа: а – внешний вид; б – технологическая схема

Благодаря тому, что загрузка плавающая и имеет возможность свободно перемещаться внутри аппарата в толще воды, находясь во взвешенном состоянии, биомасса активного ила равномерно распределяется по всему объёму, как на плавающем субстрате, так и во взвешенном состоянии. Тем самым удаётся избежать негативного явления, при котором основная масса микроорганизмов находится в верхнем слое загрузки, а нижние слои вносят малый вклад в процесс очистки. Перепад уровней поступающей и отводимой воды в биофильтре минимальный, что позволяет оптимально скомпоновать установку в одном здании с одной группой насосов, забирающих воду из ёмкости-накопителя.

Важным технологическим условием эффективной эксплуатации аппаратов с плавающим наполнителем является его количество в зоне аэрации. Поскольку смысл использования плавающего наполнителя заключается в его равномерном непрерывном движении по всему объёму зоны аэрации, исключающее возникновение застойных зон, загрузочный материал должен иметь определённую степень свободы для перемещения в корпусе сооружения.

Стремление увеличить производительность аппарата, максимально заполнив весь объём аэрационной зоны как можно бόльшим числом плавающих гранул (шариков, колец и т.д.) приводит к обратному эффекту. Чрезмерное наполнение объёма биофильтра увеличивает силу и частоту соприкосновения движущихся гранул между собой, и их гладкая поверхность слишком легко освобождается от активного ила, уменьшая его количество на гранулах.

При этом некоторые разработчики циркуляционных систем допускают принципиальную ошибку. Они используют для насыщения воды кислородом не барботажный способ аэрации непосредственно внутри аппарата биоочистки, а предварительное её насыщение в оксигенаторе, справедливо полагая, что насыщенная кислородом вода будет очищаться бактериями значительно эффективнее. Однако при этом забывается роль барботажной аэрации, как силы, заставляющей активно перемещаться плавающий наполнитель. Тем самым сводится на нет весь смысл использования плавающего наполнителя в биологических фильтрах: появляются застойные зоны, заиливание загрузочного материала, необходимость его периодических промывок.

Псевдосжиженный загрузочный материал в биофильтрах. В последнее десятилетие появились фильтры с так называемым взвешенным субстратом, в котором мелкий песок или мелкие тонущие гранулы поддерживается во взвешенном (плавающем) состоянии восходящим снизу-вверх потоком обрабатываемой воды. Обычно такие фильтры имеют цилиндрический корпус, в который вода подаётся снизу и заставляет песок постоянно двигаться. При этом вся поверхность песка заселяется нитрифицирующими бактериями, что обеспечивает значительное увеличение удельной производительности такого устройства [86], где удельная поверхность загрузочного материала достигает 3000-5000 м²/м³ [92].

Как показывают первые итоги эксплуатации, подобные аппараты, способны значительно (на порядок) сократить необходимый объём сооружений биологической очистки (а значит и капитальные затраты на их строительство).

Вместе с тем поддержание загрузочного материала во взвешенном состоянии требует использования высоконапорного (более энергоёмкого) циркуляционного насоса. Необходимо поддерживать постоянное давление очищаемой воды, так как его снижение приведёт к залеганию субстрата, а увеличение – к его выносу. При отключении такого биофильтра из работы на несколько суток может произойти залегание и слёживание субстрата, поэтому восстановление его работы требует подачи исходного расхода очищаемой воды со значительно бόльшим давлением, чем предусмотрено обычным режимом эксплуатации. Всё это увеличивает эксплуатационные затраты на биологическую очистку воды.

Общие рекомендации по проектированию и расчёту биофильтров. Число независимых (работающих параллельно) секций или отдельных биофильтров рекомендуется иметь не менее двух. Особенно это актуально для аппаратов, требующих периодических промывок субстрата. В этом случае обеспечивается возможность вывода аппарата из системы циркуляции на время его промывки или ремонтно-профилактических работ. При этом оставшийся работающим биофильтр (или его секция) должен обеспечивать прохождение всего расхода циркулирующей воды. В случае если биофильтр в системе всего один, рекомендуется предусматривать обводной трубопровод с запорной арматурой, который при необходимости позволит исключить аппарат водоочистки из системы циркуляции на время ремонтных работ или лечебно-профилактических обработок гидробионтов. Конечно, качество оборотной воды станет постепенно ухудшаться, однако её циркуляция через бассейны будет сохранена.

При этом расчёт водораспределительной и отводящей сети следует проектировать по максимальному расходу с коэффициентом запаса 1,3.

Для расчёта производительности биофильтров тепловодных УЗВ рекомендуют использовать величину удельной производительности площади загрузки 1,0 г/м² аммонийного азота в сутки при температуре воды 23-27^оС, а для форелевых хозяйств – 0,3-0,5 г/м² в сутки.

При расчёте биологических фильтров количество выделяемых загрязнений следует рассчитывать для общей массы содержащихся гидробионтов, которую планируется получить в конце этапа (цикла) выращивания, когда нагрузка на очистную систему максимальна.

Для этого специалисты ВНИИПРХ рекомендовали использовать следующую формулу определения количества общего азота растворённых веществ, выделяемых рыбой [93]:

R_n= 2 x M x 3,12 x m ^-0,15 x 2,25 ^0,1(T-27), где:

R_n – количество азота, выделяемого ихтиомассой, кг/сут.;

М – общая ихтиомасса в системе, тонн;

m – средняя масса одной рыбы, г;

Т – температура воды, ^оС.

Зная количество общего азота растворённых веществ, выделяемых рыбой и удельную производительность поверхности загрузки биофильтра, подсчитывают общую площадь активной поверхности, необходимой для окисления этих токсичных веществ. Затем через величину удельной площади поверхности загрузки биофильтра находят необходимый его объём. Как правило, удельная площадь поверхности плоскостной (блочной) загрузки биофильтра определяется её паспортными данными, либо путём специальных вычислений. Также в паспортных данных биофильтра может быть приведена удельная его производительность по тем или иным загрязнениям в пересчёте на его объём, т.е. г/м³ в сутки, которая также может быть определена в процессе опытной эксплуатации, в том числе на модельном объекте.

Желательно проектировать производительность биофильтров с некоторым запасом (10-15 %). Если биологический фильтр планируется использовать в системах с солоноватой или морской водой, то его расчётную производительность следует увеличить ещё на 10-20 %.

Многолетняя практика нашей работы показывает, что при «стандартных» условиях эксплуатации УЗВ, т.е. когда в рыбоводном бассейне объёмом 1 м³ содержат 100 кг товарного карпа, для очистки оборотной воды необходимо иметь 0,7-1,0 м³ объёма биологического фильтра (зоны активной аэрации), а, учитывая объём зоны отстаивания, эта величина возрастает до 1,5-2,0 м³. Таким образом, при соотношении объёма рыбоводных ёмкостей к объёму биологического фильтра (включая зону отстаивания) 1,0 : 1,5-2,0 качество оборотной воды и эффективность выращивания рыбы, как правило, соответствуют нормативным требованиям.

Поэтому, не утруждая себя расчётами по приведённой выше формуле, можно ориентировочно сказать какой объём биологического фильтра необходим для очистки воды в той или иной установке. Причём, чем больше это соотношение, тем устойчивее параметры эксплуатации УЗВ и наоборот: снижение этого соотношения, например, до величины 1:1, хотя и возможно, но уменьшает устойчивость необходимых параметров эксплуатации, и требует бóльшего внимания и квалификации персонала для их стабильного поддержания.

Понятно, что чем выше соотношение объёмов сооружений биоочистки и рыбоводных ёмкостей, тем больше капитальные затраты. Поэтому подавляющее большинство компаний-проектировщиков на рынке УЗВ имеют тенденцию слишком высоко оценивать допустимые нагрузки на предлагаемые ими системы водоочистки в погоне за конкурентными преимуществами. В этой связи рекомендуется с осторожностью подходить к тем или иным проектам УЗВ, если они по своим техническим характеристикам слишком сильно отклоняются от приведённых выше параметров и соотношений объёмов бассейнов и системы водоочистки.

6. Параметры водной среды

6.1. Температура воды

Влияние температурного фактора при выращивании гидробионтов имеет первостепенное значение. Обычно их подразделяют на эвритермных и стенотермных. Первые обитают при широких колебаниях температуры, вторые – приспособлены к узкому интервалу температур (тропические, арктические и глубоководные виды). С возрастом температурный оптимум становится шире, поэтому влияние этого показателя на рост наиболее сильно проявляется на ранних стадиях развития.

Повышение или понижение температуры в допустимых пределах вызывает соответствующие сдвиги в жизнедеятельности гидробионтов. При этом многие рыбы обладают способностью различать градиенты температур менее 1^оС [62]. Повышение температуры увеличивает потребление кислорода, экскрецию аммонийного азота, активизирует другие процессы метаболизма, усиливает поиск, потребление, переваривание пищи, ускоряет всасывание растворённых веществ из окружающей среды, повышает чувствительность к токсикантам, ускоряет развитие и половое созревание.

В холоде живые организмы впадают в состояние покоя (анабиоза). Температуру, при которой это происходит, называют «условный биологический ноль». Для разных видов рыб эта температура различна: так для холодолюбивых (лососи, сиги) она близка к 0^оС, для теплолюбивых (карп, растительноядные, канальный сом) – составляет 10-14^оС. Осетровые занимают промежуточное положение [94].

Выращивание рыбы в установках с замкнутым водоиспользованием придаёт температурному фактору особое значение, так как он является полностью управляемым параметром создаваемой искусственной экосистемы. Это в свою очередь позволяет воздействовать на жизненные функции содержащихся гидробионтов и, что особенно важно, на репродуктивные циклы водных организмов. Появляется возможность в ускоренном режиме формировать их маточное поголовье, получать потомство в требуемые сроки, независимо от времени года, и, как следствие, круглогодично осуществлять получение и реализацию рыбопродукции в режиме многоцикличного (полицикличного) выращивания.

Следует помнить, что влияние температуры на рыб тесно связано с другими факторами окружающей их водной среды и воздействует на организм в совокупности с ними. При выборе температуры выращивания гидробионтов в системах с замкнутым водоиспользованием приходится учитывать влияние метаболитов рыб, расход кислорода на оксигенацию, скорость распада взвешенных загрязняющих веществ, условия существования микроорганизмов в сооружениях биоочистки воды, изменение экскреции аммонийного азота, углекислоты и некоторые другие факторы. Практически не существует единой оптимальной температуры воды для того или иного вида без её связи с другими факторами среды.

Поддержание требуемого температурного режима в УЗВ при выращивании гидробионтов сводится к восполнению неизбежных теплопотерь, возникающих при контакте циркулирующей оборотной воды с окружающей средой, и к доведению температуры подпиточной воды до заданного уровня.

Важным моментом работы проточных водонагревателей является подбор скорости движения нагреваемой технологической воды в трубках, которая исключает их зарастание биоплёнкой. Эта скорость должна быть не менее 1,5 м/сек. [78].

Поскольку удельная теплоёмкость воды составляет 1 ккал/кг на 1^оС, это означает, что для нагрева 1 л воды на 1^оС необходимо затратить 1 ккал тепла. Полученную в результате расчётов величину рекомендуется увеличить на 10-30 % в целях учёта теплопотерь при передаче тепла оборотной воде от теплоносителя.

Известно, что при эксплуатации промышленных циркуляционных систем без терморегуляции температура оборотной воды, как правило, соответствует температуре воздуха в помещении. В этой связи поддерживать низкую температуру воды в тёплом помещении достаточно проблематично. Это требует повышенных энергозатрат, ведёт к обильной конденсации влаги на всех элементах установки, приводит к сырости в помещении и коррозии оборудования.

Существует большое количество серийно выпускаемого относительно недорогого оборудования для охлаждения воздуха в помещении (вплоть до отрицательных температур). В этой связи рекомендуется размещать холодноводные УЗВ в помещениях, охлаждаемых до требуемой температуры. Это значительно снижает капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с использованием проточных водоохладителей. При этом само помещение должно иметь хорошую термоизоляцию.

6.2. Растворённый кислород

Рыбы и многие другие гидробионты дышат растворённым в воде кислородом, главным образом через жабры, поэтому содержание его в воде имеет для них первостепенное значение.

Наиболее требовательны к содержанию кислорода в воде холодноводные и реофильные рыбы, типичным представителем которых является форель. Теплолюбивые рыбы, например, карп и тиляпия, относительно не требовательны к содержанию растворённого в воде кислорода и легко переносят уменьшение его концентрации до 3-4 мг/л.

Существует общая закономерность, состоящая в том, что в благоприятной экологической обстановке минимальное постоянное содержание растворённого кислорода, равное 5 мг/л, удовлетворяет потребности рыб на основных стадиях и процессах жизненного цикла, включая рост молоди, плодовитость, выклев из икры, морфологию, выживаемость личинок и т.д. [72].

В воде может быть растворено строго определённое количество кислорода, называемое равновесной концентрацией, принимаемой за 100 % насыщения [56]. Зависимость равновесной концентрации кислорода в воде от её температуры и солености при нормальном атмосферном давлении представлена в таблице 10.

Таблица 10 – Растворимость кислорода в воде (мг/л)* при давлении атмосферы 760 мм. Рт. Ст. в зависимости от температуры и солёности [66]

* справочно: иногда концентрация указывается в мл/л (1 мг/л О₂ = 0,6998 мл/л)

Известно, что рост рыбы сильно замедляется при насыщении воды кислородом ниже 45-55 %.

Чрезмерное насыщение воды кислородом также может быть для рыбы губительно. Предельный уровень насыщения воды кислородом для большинства рыб составляет 250-300 %. При насыщении воды кислородом выше такого уровня у них появляются пузырьки газа в кровеносных сосудах, затем наступают судороги и смерть.

При использовании высокой плотности посадки и высоких температурах особенно важно поддерживать требуемый уровень насыщения воды кислородом. При расчёте кислородного баланса в рыбоводных бассейнах необходимо учитывать количество кислорода в поступающей и вытекающей воде, расход кислорода на дыхание гидробионтов, окисление растворённых органических веществ, диффузионный газообмен с атмосферой.

Потребность рыбы в кислороде очень сильно варьирует в зависимости от конкретно складывающихся условий выращивания и колеблется в широких пределах, например, при товарном выращивании карпа – от 100 мг/кг в час до 600 мг/кг в час.

При кислородоснабжении рыбоводных бассейнов с высокой плотностью посадки целесообразно использовать технический кислород, доводя при этом его концентрацию в поступающей в бассейн воде до 15-20 мг/л. Использование технического кислорода позволяет в 2-5 раз увеличивать плотности посадки рыбы и снижать расход воды в 2-4 раза. Рыба при этом растёт значительно быстрее, уменьшаются её отход и затраты корма за счёт лучшего его использования.

В свою очередь уменьшение расхода циркулирующей воды позволяет снижать диаметр используемых трубопроводов, а также мощность циркуляционных насосов, что сокращает капитальные и эксплуатационные затраты. Однако чрезмерный расход кислорода отрицательно сказывается на себестоимости получаемой продукции.

Содержание растворённого кислорода в оборотной воде является важнейшим технологическим показателем эксплуатации УЗВ, который к тому же зависит от целого ряда факторов и подвержен быстрым и частым колебаниям. В этой связи обязательным условием успешной эксплуатации промышленных УЗВ является систематический, а в идеале постоянный в автоматическом режиме, контроль концентрации растворённого кислорода, в первую очередь на вытоке из рыбоводных ёмкостей и сооружений биологической очистки.

Насыщение воды кислородом может осуществляться путём обычной аэрации за счёт распыления пузырьков воздуха в толще воды (барботаж). Особенно эффективен этот способ при начальном содержании кислорода в аэрируемой воде 0-4 мг/л и дальнейшем насыщении до 5-7 мг/л [56]. Скорость насыщения кислородом резко растёт при диаметре пузырьков менее 5 мм [62]. Однако при пропускании воздуха через воду в нём растворяется не более 1-4 % кислорода от общего количества, а остальной выходит в атмосферу.

Существуют другие конструкции всевозможных механических аэраторов, осуществляющих перемешивание воды и атмосферного воздуха, либо её разбрызгивание в воздушной среде.

Известны конструкции, основанные на эффекте подсасывания атмосферного воздуха за счёт разряженности его давления в специальных устройствах – эжекторах. Относительные малогабаритность и небольшой вес подобных конструкций позволяют монтировать их непосредственно на напорной трубе и т поддерживать количество растворённого в воде кислорода на уровне 100-150 % насыщения, что при температуре оборотной воды 25^оС составляет 8-12 мг/л.

Вместе с тем в современных рыбоводных установках удельная ихтиомасса в бассейнах при товарном выращивании может достигать 100 кг/м³ и более. Ранее предпринимались попытки насыщения воды чистым кислородом путём его распыления в воде. Однако эффект такого насыщения, крайне расточителен – только 5-10 % кислорода успевает растворяться в воде, а остальной уходит в атмосферу. Поэтому прибегают к повышению концентрации кислорода в воде на входе в бассейн сверх равновесного насыщения.

Для осуществления этой задачи разработаны специальные аппараты – оксигенаторы. Сегодня разработан широкий спектр конструкций оксигенаторов, различной производительности до 1000 м³/час, процесс работы которых полностью автоматизирован. В зависимости от используемого давления кислорода в оксигенаторах их можно разделить на безнапорные, низконапорные и высоконапорные.

Во всех из них насыщение кислородом ведётся не из атмосферного воздуха, а из смеси газов, большую часть которой (более 90 %) составляет кислород. При этом в последних двух типах этот процесс осуществляется при повышенном давлении газа, создаваемом в аппаратах. Это позволяет получать значительно бóльшую концентрацию растворённого в воде кислорода, на много превышающую уровень нормального насыщения. В данном случае этот показатель лимитируется допустимым, как отмечалось выше, уровнем в 250-300 % насыщения.

В качестве примера, на рисунке 13 представлена зависимость уровня насыщения воды кислородом от температуры воды и давления в аппарате для оксигенаторов, при нулевой входной концентрации. Очень важно, чтобы газовая смесь, подаваемая в оксигенатор, содержала в своём составе не менее 90 % кислорода.

Рисунок 13 – Зависимость концентрация кислорода в воде на выходе из оксигенатора от давления и температуры [78]

Принципиальная конструкция оксигенатора представляет собой герметичную цилиндрическую ёмкость с соотношением диаметра к высоте 1:3 – 1:5. В верхней части корпуса находится водоподающий трубопровод. Вода мелко разбрызгивается в кислородной среде, создаваемой внутри аппарата за счёт подачи чистого кислорода. Снизу осуществляется отвод насыщенной кислородом воды. Зависимость объёма оксигенатора от расхода воды в нём представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Зависимость объёма оксигенатора от расхода воды [56]

При расчёте количества кислорода, которое необходимо подать в оксигенатор, следует учитывать его потери в процессе оксигенации, которые, в зависимости от конструкции могут составлять 10-20 %.В хозяйствах аквакультуры могут использоваться различные источники технического кислорода. Для сравнительно небольших рыбоводных установок можно использовать привозные стандартные кислородные баллоны.

Если потребности в кислороде более значительны, можно использовать жидкий кислород с предварительной его газификацией на месте потребления. Специальные ёмкости – газификаторы устанавливаются непосредственно в хозяйстве (с учётом обязательных требований безопасности) и периодически заполняются привезённым на специальном автотранспорте кислородом.

Однако наиболее технологичны всевозможные генераторы кислорода, позволяющие получать газообразный кислород высокой степени чистоты непосредственно на месте использования. Эти аппараты предназначены для получения кислорода из воздуха путём его разделения на кислород и азот.

Выбор источника кислорода при проектировании индустриальных рыбоводных хозяйств зависит от конкретных технико-экономических условий.

Вместе с тем при работе с любым кислородным оборудованием следует соблюдать ряд предусмотренных нормативными документами мер и требований техники безопасности и пожарной безопасности. Генераторы кислорода и другие кислородные источники, в зависимости от предъявляемых к ним требований, надо размещать в отдельных хорошо проветриваемых помещениях, вынесенных за пределы основного здания, либо на удалённых специально оборудованных площадках. В процессе изъятия кислорода из атмосферного воздуха выброс азота от кислородогенератора должен осуществляться в окружающую среду вне помещения.

6.3. Активная реакция среды (рН)

Показатель рН, обусловленный концентрацией водородных ионов, является одним из важных абиотических факторов среды обитания рыб. Воздействие рН на жизнедеятельность гидробионтов связано с изменением уровня глюкозы и концентрации гемоглобина в крови рыб и со способностью гемоглобина использовать растворённый в воде кислород при различных концентрациях водородных ионов. При низких значениях рН наступает депрессия функциональной активности имунной системы рыбы. Увеличение рН более 9,0 вызывает рост концентрации аммонийного азота в крови.

В системах оборотного водоснабжения необходимо учитывать и то обстоятельство, что оптимальным диапазоном для нитрифицирующих бактерий является рН 7,1-7,8 [74], а значение рН ниже 6,5 препятствует процессу нитрификации. Имеется возможность регулирования этого показателя путём дозирования щёлочи или кислоты в оборотную воду в зависимости от того, в кислую или щелочную сторону необходимо сместить значение рН. При этом с целью достижения максимального роста рыбы рекомендуется не допускать колебаний этого показателя более 0,2-0,5 единиц в сутки. При использовании сильных щелочей или кислот следует пользоваться 2-10 %-ными растворами, добавляя их капельным методом и строго наблюдая за динамикой параметра. Вносить реагенты при корректировке рН рекомендуется в отдельную ёмкость, располагаемую после аппаратов водоочистки.

6.4. Требования к качеству оборотной воды

Помимо перечисленных выше, необходимо учитывать и некоторые другие гидрохимические показатели: щёлочность, жёсткость, количество углекислого газа, фосфатов, сульфатов, хлоридов, ионов железа и др.. Они также воздействуют на рост живых организмов либо непосредственно, либо воздействуя через микроорганизмы биологической очистки воды на её качество и тем самым на жизнедеятельность и рост гидробионтов.

Обобщая и сопоставляя все имеющиеся литературные данные, рассмотренные выше, можно заключить, что оборотная вода, поступающая в рыбоводные бассейны, должна отвечать требованиям, представленным в таблице 11.

Таблица 11 – Требования к качеству оборотной воды

Продолжение таблицы 11

Соблюдение перечисленных выше параметров оборотной воды является гарантией получения в УЗВ экологически чистой рыбы, или сырья, отвечающих требованиям продукта функционального питания.

7. Типовые технологические схемы УЗВ

Анализ многолетних и многочисленных собственных и других исследования в сфере создания и эксплуатации замкнутых систем позволил сформулировать основные принципы и последовательность осуществления технологических операций водоподготовки, требования к составу необходимого оборудования в УЗВ и типовые схемы его последовательного расположения (рисунок 15а, б).

Типовая последовательность осуществления технологических операций водоиспользования включает в себя:

1. Размещение и содержание гидробионтов в рыбоводных ёмкостях (инкубационные аппараты, аквариумы, лотки, бассейны, силосы), в которых осуществляются все рыбоводно-технологические операции.

2. Первичная механическая очистка (отстойники, фильтры), предназначенная для удаления из воды, вытекающей из рыбоводных ёмкостей, взвешенных веществ (главным образом экскрементов и остатков не съеденного корма).

3. Биологическая очистка воды (аэротенки, биофильтры, денитрификаторы и др.) предназначенная для очистки воды от растворённых органических и азотных загрязнений.

4. Вторичная механическая очистка (отстойники, фильтры) предназначенная для очистки воды от взвешенных веществ, главным образом активного ила, образующегося и выносимого из сооружений биоочистки;

5. Терморегуляция для регулировки и поддержания заданной температуры оборотной воды. Как правило, это её подогрев, однако для холодноводных УЗВ используются водяные охладители.

а

б

Рисунок 15 – Типовые структурные схемы циркуляционных установок без блока денитрификации: а) с напорным первичным механическим фильтром и безнапорным (низконапорным) оксигенатором; б) с безнапорной первичной механической очисткой и напорным оксигенатором

6. Бактерицидная обработка оборотной воды (УФ-облучение, озонирование и др.) предназначена для снижения уровня бактериального загрязнения циркулирующей воды. Как правило, используется в инкубационных системах, при выращивании молоди и посадочного материала. При товарном выращивании часто не используется, хотя её наличие желательно.

7. Насыщение воды атмосферным (аэрация) или чистым (оксигенация) кислородом. Важнейшее необходимое условие при содержании гидробионтов в индустриальных условиях с высокой плотностью посадки.

8. Перекачка оборотной воды (насосы, эрлифты) необходима для осуществления последовательного непрерывного перемещения оборотной воды по всем вышеназванным элементам системы, обеспечивающим выполнение вышеперечисленных функций и в итоге – нормальную жизнедеятельность культивируемых гидробионтов.

9. Накопление оборотной воды в специальной ёмкости, необходимой для обеспечения питания насоса и выполнения некоторых других вспомогательных функций (например, приёма подпиточной воды, регулировки рН, солёности и др.).

В зависимости от функциональных задач, стоящих перед конкретной системой циркуляции, при необходимости она может дополняться соответствующим вспомогательным оборудованием. Иногда одно используемое сооружение может совмещать в себе несколько функций.

Правильность подбора и размещения основного и вспомогательного оборудования является залогом эффективной эксплуатации всей рыбоводной циркуляционной системы в целом.

8. Производство экологически чистой форели, отвечающей требованиям продукта функционального питания с применением УЗВ

8.1. Краткая биологическая характеристика форели

Значительному увеличению производства рыбы способствует расширение ассортимента культивируемых объектов, особенно за счет видов, дающих деликатесную продукцию. Среди таких видов рыб следует выделить радужную форель (Oncorhynchus mikiss Walbaum) (рисунок 16, 17). Она является одной из ценных рыб, которая пользуется высоким спросом в крупных промышленных, курортных и туристских центрах. Поскольку радужной форели присуща биологическая пластичность, она хорошо приспосабливается к искусственным условиям содержания, кормления; обладает высокой скоростью роста даже при значительной плотности посадки, особенно в первые три года жизни [95].

Рисунок 16 – Радужная форель (самец)

Рисунок 17 – Радужная форель (самка)

В естественных условиях радужная форель обитает в холодных и прозрачных пресноводных водоемах, хорошо растет и в обычных водоемах с незагрязненной водой и достаточным содержанием растворимого кислорода. Температура воды в диапазоне 11-18^оC не вызывает изменений в реакции организма форели, отражающихся на росте рыбы. Она может жить в широком температурном диапазоне – от 0 до 30^оC. Оптимальная температура для нее в летнее время составляет 17 – 20^оC при температуре более 20^оC интенсивность питания форели падает, а при 25^оC – прекращается. В зимнее время при температуре воды 2-3^оC форель продолжает питаться, прирост массы тела может составлять 75-150%; при температуре воды близкой к 0^оC рост прекращается.

Радужная форель очень требовательна к содержанию растворимого кислорода в воде, является оксифильной рыбой, хотя может переносить и сравнительно низкие концентрации кислорода. Содержание кислорода в воде около 5 мг/л является для ее роста критическим и дальнейшее уменьшение на 1 мг/л замедляет рост на 30%. Содержание кислорода в воде, поступающей в рыбоводные сооружения на втоке, должно составлять не менее 10 – 11 мг/л и 7 мг/л на вытоке из них [95].

Радужная форель так же требовательна и к другим физико-химическим параметрам воды: рН, концентрации азотистых соединений, железа и другим [96].

Радужная форель – хищная рыба, поэтому наряду с вышеизложенными факторами, значительную роль в эффективности ее производства имеют корма. В зависимости от размера и возраста рыбы разработаны соответствующие рецептуры отечественных и импортных кормов. Россия – РГМ; Финляндия – Edel Raisio; Германия – «Aquavalent» Kraft Beeskow и др. В их состав входит много компонентов (основную часть которых составляет рыбная мука, шроты, жмыхи, витамины и др.) и они должны содержать 40% и более протеина; до 22% и более жира. Нормативные затраты таких кормов на 1 кг прироста должны быть на уровне 0,9-1,1 кг.

Считается, что успешное производство форели на 59% зависит от количества и качества корма, на 24% — от технологии и на 17% — от селекционно-племенной работы [97].

8.2. Опыт форелеводства в замкнутых системах

В настоящее время в нашей стране лососеводство испытывает интенсивное развитие. Производство лососевых за 5 лет выросло более чем в 2 раза – до 90,8 тыс. тонн. Из них более 86% выращивается на предприятиях Северо-Западного федерального округа (СЗФО) [2], который по итогам 2019 года занял в России первое место по темпам развития аквакультуры. Лидерами в этой отрасли являются Республика Карелия, Мурманская и Ленинградская области, где очень заметно продвинулась индустриальная аквакультура. Увеличение объемов производства связано с формированием новых рыбоводных участков, технологической модернизацией рыбоводных хозяйств, увеличением их производственных мощностей, а также мерами государственной поддержки аквакультуры, реализуемыми на территории СЗФО [98]. На лидирующие позиции по производству рыбы стали выходить регионы, где ведется интенсивное выращивание рыбы с использованием высокоиндустриальных, современных технологий. Именно они демонстрируют самые высокие темпы роста. Хорошо известны такие крупные инвестиционные проекты, как «Русское море – аквакультура» и «Русский лосось», позволившие за последние годы в десятки раз увеличить объемы товарного выращивания рыбы в Мурманской области.

В Ленинградской области расположено более 40 предприятий, специализирующихся на товарном рыбоводстве (главным образом это форелеводство). Более трех четвертей всего объема товарной рыбоводной продукции выращивается в естественных водоемах Приозерского и Выборгского районов, имеющих доступ к Выборгскому заливу и Ладожскому озеру. За последние годы рост объема производства составлял до 15% в год. В Ленинградской области, имеется своя база по производству рыбопосадочного материала — «Федеральный селекционно-генетический центр рыбоводства» в Ропше, который дает около 1 млн штук малька в год.

Вместе с тем задача обеспечения товарных форелевых рыбоводных хозяйств качественным рыбопосадочным материалом по-прежнему остается одной из главных проблем, сдерживающих это направление рыбоводства. В этой связи в Мурманской области рассматривается проект строительства современного комплекса для производства посадочного материала лосося и форели. Аналогичная задача стоит в Карелии, где планируется запустить селекционно-племенной центр по производству оплодотворенной икры и молоди в 2024 году. Однако такие инвестиции могут позволить себе только крупные компании.

В этой связи не лишним будет вспомнить имеющийся положительный опыт использования циркуляционных установок для быстрого создания ремонтно-маточных стад, внесезонной инкубации икры и получения крупного посадочного материала, с целью последующего зарыбления садков и бассейнов для товарного выращивания в традиционных условиях.

Выращивание лососевых рыб относится к холодноводному направлению аквакультуры, требующему большого количества проточной воды высокого качества. Именно относительный дефицит таких водоисточников во многом и привёл когда-то специалистов аквакультуры к разработке замкнутых рыбоводных систем. Именно одно из наиболее развитых в технологическом и техническом плане направлений рыбоводства – форелеводство – дало толчок развитию индустриальных бассейновых и садковых рыбоводных хозяйств.

В форелеводстве часто применяется повторное (многократное) водоиспользование с последовательным каскадным расположении бассейнов, без какой-либо очистки. При этом в каждом последующем лотке плотность посадки рыбы, как правило, снижают на 10% относительно предыдущего. В поисках более рационального использования проточной воды и снижения её потребления столь водоёмким направлением аквакультуры, разработчики постепенно пришли к применению циркуляционных установок.

Первые установки с замкнутым водоснабжением бассейнов по выращиванию радужной форели и других лососей были созданы в США примерно в 1957 году [99], которые затем нашли своё применение и в европейских странах. В частности, в бывшей ГДР именно за счёт использования УЗВ было значительно увеличено и стабилизировано получение посадочного материала форели [100].

Впервые в СССР промышленная система оборотного водоснабжения бассейнов инкубационно-личиночного цеха форелевого хозяйства «Сходня» (Московская обл.) была использована в 1973 году с очисткой воды в биологических прудах [99]. А первая циркуляционная установка промышленных объёмов, хорошо известная специалистам, была создана в Эстонском колхозе им. С.М. Кирова, называлась «Биорек» и являлась аналогом немецкой установки «Штеллерматик» с вращающимся биологическим фильтром. Именно на этой установке отечественными специалистами в основном и отрабатывалась биотехника полносистемного выращивания форели в УЗВ. Кроме того, работы по созданию полносистемного форелевого хозяйства на базе УЗВ и последующее выращивание рыбы осуществлялось в рыболовецком колхозе «Балтика» (Ленинградской обл.) [101].

Вместе с тем товарное выращивание форели в УЗВ не является столь актуальным вопросом для севера и северо-запада нашей страны, так как эти регионы обладают благоприятными природно-климатическими условиями для осуществления лососеводства в естественных условиях многочисленных водных объектов, в том числе в морских акваториях Белого и Баренцева морей.

Применение таких УЗВ более актуально с точки зрения раннего получения оплодотворенной икры и крупного посадочного материала. При этом их работу следует подстраивать под естественный годовой цикл производства рыбопродукции. Поскольку известно, что температура оборотной воды в УЗВ стремится к температуре окружающего её воздуха, установка для инкубации икры форели должна быть размещена в отдельном помещении, где в зимнее и весеннее время можно поддерживать температуру воздуха, близкую к оптимальным температурам воды в период инкубации икры и свободных эмбрионов. Бассейны для маточного стада также рекомендовано размещать в отдельном помещении с более низкой температурой воздуха (и соответственно воды) в преднерестовый и нерестовый периоды [102].

Поскольку радужная форель является распространённым и традиционным объектом аквакультуры, её отношение к основным технологическим факторам водной среды достаточно хорошо изучены.

В нашей стране данные, касающиеся выращивания форели в УЗВ, накоплены в основном в период существования СССР и главным образом были получены на базе установки «Биорек» при выращивании форели Дональдсона – породной группы радужной форели, выведенной в результате длительной селекции в США, при этом основное внимание уделялось увеличению размеров и плодовитости.

Работы по рыбохозяйственному освоению форели Дональдсона были начаты в 1982 году. Результаты исследований показали, что эта форель обладала большей потенцией роста по сравнению с культивируемой в хозяйствах радужной форелью. При этом наилучшие результаты по жизнестойкости, темпу роста, ускоренному половому созреванию были получены в условиях регулируемых оптимальных параметров среды в УЗВ. Уже через год исследователям удалось получить икру от впервые созревших производителей, выращенных в УЗВ «Биорек». Первые самки созревали при средней массе 1 кг, однако полученная от них икра оказалась низкого качества и практически не оплодотворялась. Самцы созревали на 1-2 месяца раньше самок в возрасте 9-12 месяцев, но качество их спермы также было ниже по сравнению с самцами старшего возраста. К первому нересту созревало 100 % самцов и 80 % самок (ко второму все – 100 %).

В этой связи формирование маточного стада форели в УЗВ рекомендуется начинать с отбора пар повторно нерестящихся производителей, отдельной инкубации качественной икры и раздельного выращивание молоди при посадках в 2-3 раза более низких по сравнению с нормативами промышленного производства посадочного материала. Масса сеголетков в этих условиях должна составлять 500 г, и в этом возрасте уже производится отбраковка части самцов, достигших половой зрелости для составления нужной пропорции в стаде производителей, масса которых в возрасте одного года должна составлять около 1 кг, созревание самок происходит в возрасте до 1,5 лет [103]. Основные технологические принципы работы на данном этапе практически воспроизводят традиционные методы формирования маточных стад форели в индустриальных хозяйствах [95; 104], за исключением главного отличия по более быстрым срокам созревания и более крупной массе получаемых производителей [102, 103].

Температуру воды при содержании производителей в межнерестовый период рекомендовано поддерживать на уровне 16-17^оС, а за 1,5 месяца до нереста и в период нереста снижать до 13-8^оС. При этом в бассейны рекомендуют подавать воздух, не только для аэрации, но и для создания внутри него дополнительной циркуляции, которая благотворно воздействует на производителей при созревании гонад.

В преднерестовый период до созревания первых самок, особей кормят полноценным витаминизированным кормом с увеличением количества премикса до 2-3 %, но суточную норму уменьшают до 0,5 % от массы форели. Кормление прекращают за 4 дня до сортировки производителей по половым признакам, которую проводят за 2 недели до нереста. Кормление пастообразными смесями исключается, так как они загрязняют воду.

Рекомендуемый срок эксплуатации самцов в УЗВ составляет 1-2 года, при этом установлено, что их можно использовать 5-6 (не более 8) раз за нерест с интервалом 3 суток, самок – в течение 2-3 лет (включая первый нерест), далее необходима отбраковка производителей из-за достижения крупных размеров [102; 105].

Проведённые американской компанией «Clear Springs Trout Company» эксперименты показывают, что под влиянием усиленного питания, постоянной температуры воды 15^оС и контролируемого фотопериода, половые продукты форели могут созревать до 4 раз в год. Однако, при четырехразовом нересте качество икры получается довольно низким, при трёхразовом – допустимое для рыбоводных целей, а при двухразовом – хорошее, что позволяет предприятию получать икру в течение всего года [106].

В процессе отработки инкубации икры форели и выдерживания свободных эмбрионов в УЗВ было показано, что их выживаемость зависела от возраста полового созревания самок и качества половых продуктов. При этом наибольший отход наблюдался в период инкубации икры до стадии «глазка» и при выдерживании свободных эмбрионов, хотя он не превышал существующие нормативы для прямоточных систем, а выживаемость выдерживаемых эмбрионов была выше нормативных требований [107].

В дальнейшем интенсивность роста личинок обеспечивала достижение средней массы особей 1 г в течение 30-40 дней при выживаемости до 95 %, затратах корма 0,8-0,9 кг/кг привеса и плотности посадки в мальковых бассейнах типа «силос» до 30 тыс. шт./м³. Последующее опытное выращивание посадочного материала форели в УЗВ из полученной молоди средней массой 1 г показало, что при исходной плотности посадки рыбы 5 тыс. шт./м³ форель достигает веса 10 г через 35 дней, и далее – 20 г за 25 суток, при выходе рыбопродукции молоди массой 10 и 20 г – соответственно 40 и 60 кг/м³, а выживаемости 90-98 % [103].

Другими исследователями установлено, что основные физиолого-биохимические и гематологические показатели сеголетков форели Дональдсона и стальноголового лосося, выращенных в регулируемых условиях УЗВ оказались в норме или близки к таковой [108].

В целом результаты многолетней эксплуатации УЗВ «Биорек» показали, что масса форели увеличивалась от 0,2 до 50 г за 120-140 дней выращивания, а за год достигала 1 кг [109]. При этом максимальный индивидуальный прирост рыбы и минимальные затраты корма отмечены при ихтиомассе в бассейне 70 кг/м³ [110], а максимально достигнутая нагрузка по товарной форели составила 83,3 кг/м³ бассейна [102].

Отмечено, что превосходство в скорости роста форели, выращиваемой в УЗВ, проявляется особенно заметно на стадии получения посадочного материала, когда она в 2-3 раза превышала таковую по сравнению с традиционными методами выращивания. Это также предопределило схему преимущественного использования УЗВ на этапе получения посадочного материала форели во внесезонные сроки с последующей её пересадкой в хозяйства нагульного типа. В результате общий срок производства товарной продукции сокращается до 1 года и менее. Примером комбинированного выращивания товарной форели с использованием УЗВ и прямоточных бассейнов являлось хозяйство рыболовецкого колхоза им. С.М. Кирова, где в течение зимнего времени в УЗВ «Биорек» выращивался крупный (100-200 г) посадочный материал, который в дальнейшем, при наступлении благоприятных условий, пересаживали в бассейны, где он достигал к концу первого года 400-800 г. То есть получаемая продукция переходила в разряд ценной и более дорогой, что повышало рентабельность работы хозяйства в целом [103].

В условиях Ленинградской области, за счёт проведения ранних сроков нереста и выращивания посадочного материала форели в УЗВ, удаётся зарыблять озёрные садки рыбой массой 20 г, а не 5 г, как при традиционной технологии. В свою очередь к концу сезона выращивания форель достигает товарной массы 500 г, против 165 г, то есть за один сезон [92].

На основании положительного опыта содержания форели в солоноватых водах, были разработаны рекомендации по комбинированному выращиванию её посадочного материала массой до 50 г в УЗВ для последующего получения товарной рыбы в морских садках. Процесс культивирования рекомендуется начинать с момента инкубации икры при солёности 3-5‰. Затем, с момента начала подращивания личинок, её постепенно увеличивают до 5,0-7,5‰. При подращивании личинок до 500 мг температуру воды рекомендовано поддерживать в диапазоне 15-18^оС. В ходе дальнейшего выращивания температуру воды постепенно повышают до 20^оС. Поскольку наличие солей в оборотной воде снижает негативное воздействие на рыб соединений азота, нормативы допускают содержание азота нитритов от 0,1 до 0,3 мг/л, а нитратов – от 100 до 200 мг/л [111]. Общая продолжительность выращивания рыбы в УЗВ при этом составляет 165 суток (таблица 111).

Таблица 11 – Некоторые параметры технологии выращивания молоди

форели в УЗВ на солоноватых водах (солёность 5,0-7,5‰) [103]

Что касается специфических особенностей возникновения заболеваний лососёвых в условиях циркуляционных установок, то сведения об этом практически отсутствуют. Скорее данные носят общий характер, свойственный всем УЗВ в целом.

Известна гибель радужной форели от газопузырькового заболевания при насыщении воды азотом до 109-120%, сопровождавшаяся множественными патологическими отклонениями состояния организма, как функционального, так и структурного характера. При этом после уменьшения насыщения до 103,8% гибель рыбы прекратилась [112; 113]. В этой связи не рекомендуется превышать уровень насыщения воды азотом выше 100% [114].

В целом можно констатировать, что содержание ремонтно-маточного стада, инкубация икры и выращивание посадочного материала форели в условиях УЗВ достаточно хорошо отработаны и этот опыт может быть с успехом использован для расширения производства посадочного материала и дальнейшего наращивания объемов производства товарной продукции форелеводства.

8.3. Форель, как натуральный продукт высокого содержания Омега-3 жирных кислот

При условии выращивания в экологически чистых условиях форель априори отвечает требованиям продукта функционального питания. Это связано с тем, что в отличие от многих других видов культивируемая форель относится к рыбам, мускулатура которых богата жиром. Соединительная ткань образует «каркас» мышц. Большая часть ее представлена рыхлой соединительной тканью, формирующей эндомизий в виде тонких волокон, окутывающих отдельные мышечные волокна и перимизия, разделяющего отдельные пучки волокон. При этом крупная форель характеризуется несколько меньшим, чем мелкая содержанием соединительной ткани. Таким образом радужная форель – функциональный продукт натурального происхождения, источник жирных омега-3 кислот.

Ненасыщенные жирные кислоты – это жирные кислоты, которые содержат, по крайней мере, одну двойную связь в цепи жирной кислоты. В зависимости от насыщенности, они делятся на две группы:

— мононенасыщенные жирные кислоты, содержащие одну двойную связь;

— полиненасыщенные жирные кислоты, содержащие более чем одну двойную связь.

Полиненасыщенные жирные кислоты являются одним из наиболее перспективных функциональных ингредиентов [115].

Эти кислоты считаются более здоровыми, чем насыщенные жирные кислоты. Некоторые из них (линолевая, олеиновая, миристолеиновая, пальмитолеиновая и арахидоновая) имеют способность снижать уровень холестерина и кровяного давления, тем самым уменьшая риск сердечных заболеваний.

Норма потребления омега-3 жирных кислот для взрослого человека составляет 1–3 г в сутки.

К сожалению, в настоящее время среднедушевой уровень потребления Омега-3 полиненасыщенных жирных кислот в России составляет порядка 130 – 150 г в год на человека, что примерно на 2/3 ниже нормы, рекомендованной Всемирной организацией здравоохранения (из расчета 1 г в сутки) [116].

Уровень современного потребления и прогноз его роста в нашей стране представлен на рисунке 18.

Информация о том, что пищевой продукт является источником омега-3 жирных кислот, а также любая информация, имеющая такое же значение для потребителя, может быть приведена в маркировке пищевого продукта только при условии, если сумма омега-3 жирных кислот составляет не менее 0,2 г на 100 г [115].

Рисунок 18 – Потребление Омега-3 жирных кислот и прогноз его роста в России

Информация о том, что пищевой продукт является источником высокого содержания Омега-3 жирных кислот, а также любая информация, имеющая такое же значение для потребителя, может быть приведена в маркировке пищевого продукта только при условии, если сумма омега-3 жирных кислот составляет не менее чем 0,4 г на 100 г.

Наши исследования показали, что мясо форели средней массой 380 г, выращенной в модельной УЗВ, содержало в своем составе 1,28 г омега-3 жирных кислот на 100 г продукта. Таким образом, выращенная рыба является источником высокого содержания Омега-3 жирных кислот.

Соответственно для получения суточной нормы их потребления человеку достаточно съесть 100-200 г мяса форели. При этом усвояемость Омега-3 жирных кислот составит около 69% [117].

8.4. Прижизненное обогащение мяса форели селеном в УЗВ

8.4.1. Значение селена в питании

Селен представляет собой физиологически важный микроэлемент, незаменимый в питании человека и животных. В естественных условиях селен поступает в организм в виде селеносодержащих аминокислот – селенометионина и селеноцистеина. Селен и его соединения стимулируют синтез белков, в том числе фракцию иммуноглобулинов, повышая иммунный статус организма, улучшают процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, стимулируют рост организма.

Правительство Российской Федерации определило дефицит селена, наряду с недостаточностью других микроэлементов, как значительную угрозу для населения и национальной экономики. Несмотря на то, что потребление селена в большей части России достаточное для предотвращения острых селенодефицитных заболеваний, тем не менее, оно достаточно низкое и не может поддерживать оптимального состояния здоровья. Селен в питательной, органической форме (селенометионин) следует добавлять в корма для животных и птицы в больших объемах, чем считалось ранее, для увеличения его содержания в яйцах, мясе и молоке – трех основных источниках пищевого селена для людей [118; 6].

В человеческом организме минерал накапливается в печени, почках, селезенке, сердце, костном мозге, легких, коже и семенных канатиках. Суммарная концентрация микроэлемента во внутренних органах не превышает четырнадцати миллиграмм (спичечной головки). В микродозах он содержится в ядрах всех клеток. Для лучшего усвоения селена, рекомендуется одновременно принимать витамины Е, С.

Селенметионин, селенцистеин (природная форма соединения) обладает наивысшей степенью усвояемости – до 98%. Из животной формы организм поглощает только 30% элемента, из неорганической (селенит натрия) – 10%. Термическая обработка на 30 – 60 % снижает содержание микроэлемента в продуктах питания. При этом, неконтролируемое употребление средств в таблетированной форме может привести к передозировке соединения в организме.

Суточная потребность человека в селене зависит от возраста и пола: младенцам 1-3 лет необходимо – 20 мкг; детям 4-8 лет – 30 мкг; школьникам 9-13 лет – 40 мкг; подросткам 14-18 лет – 55 мкг; женщинам от 19 лет и старше – 55 мкг; мужчинам от 19 лет и старше – 70 мкг. Согласно международным нормам, если в пищевых и кормовых продуктах содержится менее 100 мкг/кг, то такой рацион характеризуется как селендефицитный. [119; 120].

Искусственное снабжение организма селеном при его алиментарном дефиците может осуществляться в виде селенита или селената натрия, а так же в форме органических соединений селена микробиального происхождения. Все эти соединения легко всасываются в желудочно-кишечном тракте. Селенит, в свою очередь, участвует в обмене серосодержащих соединений, например, в превращении метионина в цистин, а также заменяет витамин Е в ряде биохимических реакций. Установлено, что селен и витамин Е являются компонентами естественной антиоксидантной системы, регулирующей процессы свободнорадикального перекисного окисления липидов: витамин Е прекращает аутоокисление липидов, снижая уровень свободных радикалов, а селен разрушает липопероксидазы, входя в структуру глютатионпероксидаз. Таким образом, селенит обладает антиокислительными свойствами и выступает как стабилизатор биомембран [120].

Поступая из воды через жабры, селен разносится кровью по всему организму рыб и находится в тканях в основном в неорганической форме; поступив в печень, переходит в органическую форму, и в случае его избытка может выводиться из организма. Рыбы обладают выраженной способностью аккумулировать селен из воды и корма. Однако большинство территорий России дефицитны по селену. Его избыток в почвах и в воде обнаружен только в ряде биогеохимических провинций Южного Урала и Тувы, поэтому пища – основной источник селена для рыб. Потребность в селене у различных видов рыб варьирует в пределах 0,15-0,50 мг/кг корма. Потребность радужной форели в селене колеблется в пределах от 0,15 до 1,25 мг/кг корма, карпа — 0,15-0,25 мг. Корма, содержащие около 2% и более рыбной муки, удовлетворяют потребность рыб в селене [121].

Интенсивное жиронакопление при выращивании рыб на теплых водах приводит к ухудшению их физиологического состояния и качественных показателей товарной продукции. Одним из способов снижения вредного влияния аккумулируемых в организме липидов могут служить добавки в корма биологически активных веществ, антиоксидантов, таких как препарат «Эсвекс», включающего в себя токоферол и селен [122].

«Эсвекс» содержит действующие вещества: селенита натрия и токоферола ацетата (витамина Е). Витамин Е регулирует окислительно-восстановительные процессы и влияет на углеводно-жировой обмен, усиливает действие витаминов А и D3, оказывает влияние на состояние иммунитета, общую сопротивляемость организма. Биологическая роль селена связана с его антиоксидантными свойствами. Он способствует выведению токсических веществ из организма, повышению иммунитета животных. Введение препарата в организм приводит к быстрому возрастанию уровня витамина Е и селена в организме животных, нормализации обменных процессов.

8.4.2. Материал и методы исследования

Опыт проводился в условиях аквариальной кафедры аквакультуры и пчеловодства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Цель опыта – определить влияние добавки в корма препарата «Эсвекс» на организм сеголеток радужной форели в условиях модельной установки с замкнутым водоиспользованием (таблица 12).

Таблица 12 – Технические характеристики опытной установки

Установка состояла из двух рыбоводных бассейнов рабочим объемом по 1 м³ каждый, бака-накопителя отработанной воды, двух циркуляционных насосов (один из них резервный), механического фильтра, биофильтра, аэратора. Площадь каждого бассейна составляла 2 м², глубина – 0,5 м. Температура воды в период опыта составляла 13-15ºС, а содержание кислорода не менее 90% насыщения.

Исследования проводили в двух вариантах, при одинаковой плотности посадки и начальной массе тела сеголетков в течение 110 суток (таблица 13).

Таблица 13 – Схема проведения опыта

Указанная доза препарата была выбрана исходя из предыдущего опыта его использования при кормлении форели в садках [122].

При проведении исследований систематически контролировали основные гидрохимические показатели с интервалами в 2-3 суток: концентрации растворённого кислорода и азотистых соединений, pH. Эти показатели регистрировали с помощью портативного мультипараметрового зонда YSI-85 и YSI-556 (содержание кислорода, солёность и pH, производство «Yellow Springs Instruments», США) и pH-211 (pH, производство «Hanna Instruments», США). Концентрации аммония, нитритов и нитратов определяли колориметрированием проб на фотоэлектрическом фотометре КФК-3-01 (Россия) со спектральным диапазоном от 315 до 990 нм [123]. Температуру воды в экспериментах поддерживали автоматически и ежедневно контролировали данный показатель, как по данным приборов, так и прямым измерением с помощью термометра.

Контроль за ростом осуществлялся 1 раз в 15 дней путем вылова и взвешивания 10% исследуемых рыб.

В контроле рыбу кормили продукционным кормом для форели «ЛимКорм 42/17». Комбикорм «ЛимКорм 42/17» — эффективный, сбалансированный корм с пониженным уровнем сырого жира для товарного выращивания форели. Рекомендуется для использования в условиях повышенных температур воды (таблица 14).

Таблица 14 – Характеристика форелевого корма «ЛимКорм 42/17»

Основные ингредиенты корма: рыбная мука, пшеница, экстраты растительного белка (концентрат белка подсолнечника, кукурузный глютен), шрот соевый, рыбий жир, растительное масло, порошковый гемоглобин, премикс, комплекс биологических добавок.

«Эсвекс» вносили в корм широко практикуемым ихтиопатологами методом – протравливания [124], равномерно распыляя препарат на корм и давая ему просохнуть. Корма готовили по необходимости – порционно. В период осуществления опыта было проведено обследование 10 контрольных и 10 опытных экземпляров из каждой группы рыб, выращиваемых с добавлением препарата.

Определение количества гемоглобина в крови проводилось колориметрическим способом (гематиновый метод Сали), основанным на образовании устойчивого раствора коричневого цвета при взаимодействии гемоглобина с соляной кислотой. Химический состав мышц рыб определяли по методикам, описанным A.A. Лукашик и В.А. Тащилиным [125]. Гематологические исследования проводили согласно методикам Н.Т. Ивановой [126].

Морфометрические показатели рыб определялись путем измерений различных частей тела [127]. Особей вскрывали и подвергали полному морфологическому анализу. Определяли массу внутреннего жира, печени, желудочно-кишечного тракта, сердца, головной и туловищной почек, гонад. От тела отделяли голову, плавники, кожу с чешуей, мышцы и стволовой скелет [128; 129]. Рассчитывали относительную массу отдельных органов и частей тела в процентах от массы тела. Определяли коэффициенты роста тела и отдельных его частей.

Пробы мускулатуры для биохимических исследований, брали на уровне спинного плавника.

Изучение накопления селена в тканях рыб при введении в рацион препарата «Эсвекс» в конце выращивания определяли по общепринятой методике [118; 130].

Математическую обработку полученных результатов проводили по Г.Ф. Лакину [131].

8.4.3. Результаты исследований

Систематический контроль качества циркулирующей воды по изучаемым показателям показал его соответствие существующим требованиям во всех вариантах и на всех этапах проводимых исследований (таблица 15).

Таблица 15 – Качество циркулирующей воды в процессе исследований

Добавка в корм селен содержащего препарата не оказала статистически значимого влияния на рыбоводные показатели. Однако выживаемость рыб в опыте была выше и составила 86,7% против 75% в контроле, что повлияла на рыбопродуктивность, которая оказалась выше на 17,5% в опытном бассейне (таблица 15).

Таблица 15 – Влияние добавки в рацион форели препарата «Эсвекс»

Кроме этого у рыб из опытного варианта наблюдалась тенденция к увеличению некоторых количественных показателей соматических структур, в частности порки, тушки и мышц (таблица 16).

При использовании в опыте корма с добавкой селена, коэффициент жирности рыб по сравнению с контролем уменьшился на 46,4%, а индекс печени – на 16,9%.

Известно, что ожирение рыб часто обусловлено не замедлением распада липидов, а ускорением их синтеза. По-видимому, применение добавки селена дает возможность достаточно эффективно снижать интенсивность и масштабы жиронакопления у форели. При этом он не оказал влияния на другие изучаемые показатели.

Таблица 16 – Морфофизиологическая характеристика форели

(% от массы тела)

*разность достоверна при Р ≤ 0,05

Существенных отличий по клиническим показателям крови у опытных и контрольных рыб не установлено (таблица 17). Однако содержание ряда биохимических показателей в плазме крови рыб при использовании «Эсвекса» несколько изменяется, хотя существенных отклонений в системе крови у рыб, получавших в качестве добавок биологически активные вещества, не выявлено. Напротив, стабилизация жирового обмена позволяет улучшить физиологическое состояние рыб и снизить отход.

Таким образом, применение добавки селена способствует повышению выживаемости форели из-за стабилизации жирового обмена и снижению накопления внутреннего полостного жира.

Анализ мышечной ткани выращенной форели показал, что в опытной группе содержание селена составило 20,1 мкг/100 г, что на 7,3 мкг больше, чем в контроле (12,8 мкг/100 г).

Таблица 17 – Клинические и биохимические показатели крови рыб

Сопоставляя эти данные с величиной суточной потребности человека в селене (70 мкг для мужчин и 55 мкг для женщин) можно заключить, что рыба, выращенная в контроле содержала в мясе 18,3-23,3% суточной нормы и в соответствии с ГОСТ Р 55577-2013 может быть отнесена к продукту – «источник селена», а форель, получавшая в корм селенсодержащую добавку в зависимости от пола потребителя близка или соответствует продукту с «высоким содержанием селена», так как этот показатель составлял 28,7-36,6% от суточной нормы потребления мужчины и женщины соответственно (таблица 18).

Таблица 18 – Категория форели по содержанию селена в зависимости от суточной нормы его потребления, % по ГОСТ Р 55577-2013

Таким образом, благодаря введению в кормовой рацион форели, выращиваемой в УЗВ, селен содержащего препарата «Эсвекс» в количестве 1 мл/кг корма, удалось не только повысить ее выживаемость на 11,7% и рыбопродуктивность на 17,5 %, но и увеличить содержание селена в мясе, получив экологически чистый и функциональный продукт питания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задачей государственной политики в области здорового питания населения является расширение отечественного производства основных видов сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности, наряду с производством пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, в том числе продуктов функционального назначения. Одним из уникальных и безопасных видов сырья для получения продуктов функционального питания являются рыба и морепродукты.

Поэтому проведенные нами исследования, с целью предложить инновационную технологию производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания с применением установок с замкнутым водоиспользованием (УЗВ), посвящены решению актуальных задач, стоящих перед рыбохозяйственным комплексом и перерабатывающей промышленностью, в деле обеспечения населения качественными и полезными продуктами питания.

Функциональные продукты – продукты питания, содержащие ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека, повышают его сопротивляемость к заболеваниям, способны улучшить многие физиологические процессы в организме человека, позволяя ему долгое время сохранять активный образ жизни.

В отличие от общепринятого понятия рационального питания, под термином «функциональное питание» подразумевается использование таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывают позитивное регулирующее действие на определенные системы и органы макроорганизма или их функции, улучшая физическое и психическое здоровье человека.

Объем российского производства функциональных продуктов питания увеличился с 2006-го по 2011 год практически на 160% в натуральном выражении, при этом рост объема рынка продолжается в пределах 2-3% в год.

Рыба является одним из важнейших источников пищи человека. Ее ценность, как продукта питания, определяется в первую очередь наличием большого количества полноценных белков, содержащих все восемь жизненно необходимых незаменимых аминокислот. Все это делает рыбу незаменимой и особенно ценной в детском, лечебном и диетическом питании.

Однако потребление рыбы в нашей стране на душу населения за последние 5 лет по данным Росстата, снизилось — на 29% у женщин и на 28% у мужчин, что является отрицательной тенденцией.

В условиях современного рынка производство качественной, рентабельной, конкурентноспособной продукции просто невозможно без использования передовых технологий и инновационных решений в области обеспечения людей продуктами питания. Инновации в сфере пищевых технологий подчинены поиску способов и средств, обеспечивающих экономичное получение и гарантирующих максимальные безопасность и качество пищевых продуктов, включая пищевую ценность, органолептические свойства, а также свойства, определяющие пользу для здоровья, совокупность которых непосредственно зависит от ингредиентного состава пищевого продукта. Создание изделий массового потребления повышенной пищевой и биологической ценности, а также продуктов профилактического и диетического назначения требует расширения и совершенствования сырьевой базы отечественной промышленности. Одним из таких направлений может стать производство нового поколения продукции в условиях аквакультуры.

Известно, что функциональные продукты по своим свойствам и способу происхождения разделяются на: натуральные и искусственные (обогащенные).

Натуральные функциональные продукты изначально содержат в своем составе большое количество витаминов, микроэлементов, белков и других полезных компонентов.

Искусственные функциональные продукты обогащены полезными компонентами посредством специальной технологической обработки.

Рыбы относятся к натуральному сырью животного происхождения и имеют в своем составе витамины, белки, жиры, минералы и другие компоненты в сбалансированных пропорциях. Их систематическое употребление способствует нормализации и ускорению процесса метаболизма. При этом мясо рыбы не относится к лекарственным средствам и биологически активным добавкам и его употребление исключает последствия передозировки перечисленных выше веществ. Таким образом выращенная рыба, при определенных условиях может считаться продуктом функционального питания.

Рассматривая направление получения продуктов функционального питания путем обогащения животного сырья полезными компонентами посредством специальной технологической обработки, следует отметить два пути его осуществления:

— прижизненное обогащение живого организма полезными нутриентами путем их включения в рацион животных (в т.ч. рыб) с последующим накоплением в их органах и тканях;

— введение нутриентов в полученное животное сырье в процессе его переработки.

Анализ доступной нам литературы показывает, что в целом оба направления получения продуктов функционального питания из животного сырья применяется, как в мировой, так и отечественной практике. Однако для этих целей наиболее часто используются мясомолочный скот и молочные продукты, а также птица и их яйца. К сожалению, рыба, как возможное сырье или продукт функционального и специализированного назначения часто не рассматривается и даже не упоминается в официальных документах.

Метод прижизненного обогащения живого организма менее распространен и предполагает получение сырья с заданным компонентным составом. Если говорить о рыбоводной продукции, то прижизненное обогащение выращиваемых рыб для получения функциональных продуктов еще не нашло широкого применения, чаше практикуется введение нутриентов в полученное сырье из морских видов рыб в процессе его переработки.

Исследования по получению функциональных продуктов в аквакультуре весьма ограничены, фрагментарны и начаты сравнительно недавно. Вместе с тем стремительно развивающийся сегмент сырьевых ресурсов в виде аквакультуры, требует самого пристального внимания учёных и специалистов, как потенциальный источник для производства функциональной продукции.

При этом следует отметить, что введение в рацион различных биологически активных добавок и других нутриентов (витамины; пробиотики; пребиотики; минеральные вещества и т.д.) в корма для рыб практикуется достаточно широко. Однако цель этих мероприятий не предусматривает разработки методов получения функциональной пищевой рыбопродукции, а заключается в улучшении физиологического состояния выращиваемых рыб, повышении скорости их роста, и в итоге – повышении рыбопродуктивности.

Отдельно следует выделить серию исследований по обогащению различных видов выращиваемых рыб йодом, которые были проведены в Саратовском государственном аграрном университете [35; 36 и др.]. Эти работы отличает комплексный подход к изучению проблемы, заключающийся в том, что авторами изучены не только влияние йодсодержащих препаратов на морфофизиологические и рыбоводно-биологические показатели объектов выращивания, но и на пищевое качество полученной рыбоводной продукции, а также на содержание йода в органах и тканях изучаемых особей. В результате была наглядно продемонстрирована возможность прижизненного обогащения рыб столь важным нутриентом, как йод.

Помимо исследований с введением в корма йодсодержащих препаратов, были проведены немногочисленные опыты по влиянию селенсодержащих препаратов на динамику накопления и распределения селена в организме рыб.

Таким образом, как и из любого животного сырья функциональные продукты питания из рыбы могут быть получены традиционными методами или в результате технологических модификаций — за счет обогащения биоактивными веществами.

Поскольку функциональные продукты изготавливаются только из экологически чистого сырья высокого качества, выращенная в аквакультуре продукция должна полностью соответствовать указанному требованию.

При этом гарантированное получение экологически чистой рыбоводной продукции можно добиться только в случае применяя индустриальных рыбоводных установок с замкнутым водоиспользованием (УЗВ). Это связано с глобальным загрязнением окружающей среды, что в полной мере относится к водным экосистемам, являющимся одними из главных источников пищевых ресурсов. Лимитирующими факторами выступают земельные и водные ресурсы, а также их экологическое состояние

При этом выращивание рыбы и других гидробионтов в установках с замкнутым водоиспользованием является высшей формой развития индустриальной аквакультуры. Наш собственный опыт 25-летних исследований, а также работы других учёных показали, что при эксплуатации подобных установок достигается полная независимость производственного процесса от природно-климатических условий, а также его непрерывность, независимо от времени года. Благодаря этому появляется возможность выращивания практически любых видов гидробионтов во всех климатических зонах мира.

Кроме того, выращивание рыбы в УЗВ позволяет уйти от сезонности в производстве, обеспечивая стабильность и ритмичность поставок экологически чистой рыбопродукции, в том числе с заданными функциональными свойствами.

Анализ многолетних и многочисленных собственных и других исследования позволил нам сформулировать основные принципы создания и эксплуатации рыбоводных установок, конструкции аппаратов, оптимальные методы водоподготовки, комплексные критерии оценки создаваемых циркуляционных систем. Выработаны последовательность осуществления технологических операций водоподготовки, требования к составу необходимого оборудования в УЗВ и типовые схемы его последовательного расположения. Сформулированы требования к качеству оборотной и подпиточной воды по основным гидрохимическим показателям.

Соблюдение перечисленных выше принципов является гарантией получения в УЗВ экологически чистой рыбы, или сырья, отвечающих требованиям продукта функционального питания.

Индустриальная аквакультура нацелена на быстрорастущие виды и породы рыб, которые адаптированы к обитанию в искусственно созданных условиях, приспособлены к питанию искусственными кормами, хорошо переносят высокие плотности посадки.

Одним из таких видов, дающих деликатесную продукцию, является радужная форель (Oncorhynchus mikiss Walbaum). Эта рыба заслуженно пользуется высоким спросом в крупных промышленных, курортных и туристских центрах.

В настоящее время в нашей стране лососеводство (включая форелеводство) испытывает интенсивное развитие. Производство лососевых за 5 лет выросло более чем в 2 раза – до 90,8 тыс. тонн.

В целом можно констатировать, что содержание ремонтно-маточного стада, инкубация икры и выращивание посадочного материала форели в условиях УЗВ достаточно хорошо отработаны и этот опыт может быть с успехом использован для расширения производства товарной продукции форелеводства с высокими потребительскими качествами.

При условии выращивания в экологически чистых условиях форель априори отвечает требованиям продукта функционального питания. Это связано с тем, что в отличие от многих других видов, культивируемая форель относится к рыбам, мускулатура которых богата жиром. Таким образом радужная форель – функциональный продукт натурального происхождения, источник Омега-3 жирных кислот, норма потребления которых для взрослого человека составляет 1–3 г в сутки.

К сожалению, в настоящее время среднедушевой уровень потребления Омега-3 полиненасыщенных жирных кислот в России составляет порядка 130 – 150 г в год на человека, что примерно на 2/3 ниже нормы, рекомендованной Всемирной организацией здравоохранения (из расчета 1 г в сутки).

Наши исследования показали, что мясо форели средней массой 380 г, выращенной в модельной УЗВ, содержало в своем составе 1,28 г Омега-3 жирных кислот на 100 г продукта. Таким образом, выращенная рыба является источником высокого содержания этих нутриентов. Соответственно для получения суточной нормы их потребления человеку достаточно съесть 100-200 г мяса форели.

Другой нутриент – селен представляет собой физиологически важный микроэлемент, незаменимый в питании человека и животных.

Правительство Российской Федерации определило дефицит селена, наряду с недостаточностью других микроэлементов, как значительную угрозу для населения и национальной экономики. Оно достаточно низкое и не может поддерживать оптимального состояния здоровья.

В этой связи нами в условиях аквариальной кафедры аквакультуры и пчеловодства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева проведены исследования, цель которых – определить влияние добавки в корма селен содержащего препарата «Эсвекс» на организм сеголеток радужной форели в условиях модельной установки с замкнутым водоиспользованием.

Результаьы показали, что введение в комбикормкорм данного препарата не оказало статистически значимого влияния на рыбоводные показатели. Однако выживаемость рыб в опыте была выше и составила 86,7% против 75% в контроле, что повлияло на рыбопродуктивность, которая оказалась выше на 17,5% в опытном бассейне.

Анализ мышечной ткани выращенной форели показал, что в опытной группе содержание селена составило 20,1 мкг/100 г, что на 7,3 мкг больше, чем в контроле (12,8 мкг/100 г).

Сопоставляя эти данные с величиной суточной потребности человека в селене (70 мкг для мужчин и 55 мкг для женщин) можно заключить, что рыба, выращенная в контроле содержала в мясе 18,3-23,3% суточной нормы и в соответствии с ГОСТ Р 55577-2013 может быть отнесена к продукту – «источник селена», а форель, получавшая в корм селен содержащую добавку, в зависимости от пола потребителя, близка или соответствует продукту с «высоким содержанием селена», так как этот показатель составлял 28,7-36,6% от суточной нормы потребления мужчины и женщины соответственно.

Таким образом, благодаря введению в кормовой рацион форели, выращиваемой в УЗВ, селен содержащего препарата «Эсвекс» в количестве 1 мл/кг корма, удалось не только повысить ее выживаемость на 11,7% и рыбопродуктивность на 17,5 %, но и увеличить содержание селена в мясе, получив экологически чистый и функциональный продукт питания.

В целом проведенные исследования позволяют предложить новое направление развития инновационной биотехнологии производства экологически чистой рыбы, отвечающей требованиям продукта функционального питания, в высокотехнологичной индустриальной аквакультуре путем получения натуральной продукции, а также целенаправленного прижизненного обогащения мяса рыб заданными нутриентами, через введение их в организм через скармливаемые комбикорма.

По-видимому, следует говорить о создании, помимо стартовых и продукционных (финишных) рыбных комбикормов, еще и линейку специализированных комбикормов, обогащенных требуемыми нутриентами с определением сроков их введения в рацион и продолжительности скармливания перед реализацией рыбы, а также целого ряда других вопросов кормопроизводства.

Разработка таких технологий предполагает подбор видов и пород гидробионтов, препаратов с соответствующими нутриентами, способов обогащения ими комбикормов, подбор оптимальных дозировок, способствующих не только повышению рыбопродуктивности, но оптимальному уровню обогащения выращиваемого организма в количестве, соответствующем продукту функционального питания. Требуется проведение медико-биологических исследований по усвоению человеческим организмом полученной рыбоводной продукции.

Такие комплексные и многоплановые исследования следует проводить в рамках интердисциплинарных коллективов, состоящих из специалистов аквакультуры по производству высококачественной рыбы (генетический отбор, модификация с помощью дифференцированных систем откорма и содержания), технологов рыбоперерабатывающего производства, специалистов и врачей диетологов, а также ветеринаров.

Исследования должны включать развитие новых технологий производства, клинические тесты, с помощью которых проверяется влияние новых продуктов на здоровье человека, а также экономический анализ и маркетинговые исследования. Итогом всего пакета исследований должна стать комплексная разработка новых технологий производства высококачественного сырья аквакультурного происхождения, а также инновационных технологий его переработки, обеспечивающих сохранение биоактивных компонентов в готовых продуктах, при сохранении их традиционной формы и сенсорных свойств.

Подобная стратегия исследований должна способствовать повышению уровня инновационности и конкурентоспособности аграрно-продовольственного сектора на внутреннем и мировом рынках продовольствия, а также улучшению здоровья населения [14].

Список использованной литературы и источников

Приложения

РЕФЕРАТ

Отчет 77 с., 1 кн., 6 рис.,24 таб., 86источн., 2 прил.

Ключевые слова: ПЧЕЛЫ, КРОЛИКИ, РАДУЖНАЯ ФОРЕЛЬ, МЕТОД ПАР-АНАЛОГОВ, КЕД, ЛУКЕД, ЛУБ БАРХАТА АМУРСКОГО.

Объектом исследования являются биологически активные добавки КЕД, ЛБА и ЛУКЕД, а также животные: пчелы, кролики и форель.

Цель работы:Разработать и внедрить функциональные кормовые добавки и биологические лечебно-профилактические препараты как элементы биорегулирующей терапии для органического животноводства и аквакультуры.

В результате разработана новая: Биологически активная добавка ЛУКЕД (Заявка на изобретение: рег. № 2020142614).

Изобретение относится к сельскому хозяйству, и может быть использовано для биорегулирующей терапии с целью повышения жизнеспособности животных, увеличения воспроизводительных способностей, улучшения их продуктивности и рентабельности производства продукции.

Рекомендована для использования в пчеловодстве, кролиководстве и аквакультуре.

Следует считать оптимальной норму включения в рационы животных растительных препаратов в следующих концентрациях: для пчел КЕД, луб бархата амурского, ЛУКЕД в количестве 1 г на кг сахарного сиропа. Для молоди форели эффективной является доза 1 г препарата ЛУКЕД на 10 кг корма. Наибольшей эффективностью для кроликов биологически активная добавка ЛУКЕД обладает в количестве 5 мг на кг живой массы;

Расчет экономической эффективности показал, что препарат ЛУКЕД в дозе 5 мг на кг живой массы в рационах кроликов увеличивает уровень рентабельности на 10,9%.

ВВЕДЕНИЕ

Животноводство вносит непосредственный вклад в обеспечение человека энергией, полноценным белком, жиром, а также витаминами, полиненасыщенными жирными кислотами, минеральными и другими необходимыми для нормальной жизнедеятельности организма полезными веществами.

В последние годы во всем мире отдается предпочтение натуральным продуктам, так называемым «органическим». Органическое животноводство играет огромную роль в обеспечении экологической устойчивости, сокращении угроз заболеваний человека.

При этой системе ведения животноводства для лечения запрещено использование химических веществ на основе антибиотиков, а также акарицидов. Они приводят к накоплению в продукции канцерогенных веществ, вредных для здоровья человека.

Для организации органического животноводства необходимо разработать способы повышения сопротивляемости организма животных заболеваниям. Одним из способов достижения такого результата, может стать скармливание им биологически активных препаратов как элементов биорегулирующей терапии.

Как известно, в основе биорегулирующей терапии лежит активация собственных защитных сил организма с помощью сверх слабых раздражителей. Используемые для этих целей лечебно-профилактические препараты и функциональные кормовые добавки восстанавливают механизмы удаления токсичных веществ и свободных радикалов, балансируют окислительно-восстановительные процессы и иммунную реакцию организма животного. В результате организм сдерживает развитие любых патологических процессов, ускоряется реабилитация животного после воздействия различных неблагоприятных факторов как внутренних, так и внешних. Увеличивается продолжительность жизни животного, срок его хозяйственного использования, возрастают воспроизводительные способности и продуктивность.

До сих пор учёные озабочены поиском более дешёвых, легкоусвояемых, экологически чистых кормовых добавок, имеющих региональное значение. В условиях Приморского края в практике животноводства все чаще применяется растительное сырье дальневосточной флоры [65]. Оно используется для сбалансирования рационов по недостающим элементам, улучшения вкусовых качеств основных кормов, повышения переваримости, целенаправленного изменения обмена веществ и профилактики стрессовых состояний животных [48].

Применение природных биологически активных веществ в кормлении животных и аквакультуры является частью директив, охватывающих перечень мероприятий и условий, необходимых при производстве органических продуктов питания.

Следовательно, разработка и внедрение функциональных кормовых добавок и биологических лечебно-профилактических препаратов как элементов биорегулирующей терапии для органического животноводства и аквакультуры, является актуальным направлением.

В ходе исследований проанализирован накопленный материал в области применения функциональных кормовых добавок в животноводстве и влияние различных биологически активных веществ на жизнеспособность и продуктивность животных;

Разработан биологически активный препарат на основе отходов переработки растительных ресурсов Приморского края;

Изучена возможность использования исследуемой добавки в качестве лечебно-профилактического (иммуномодулирующего) препарата;

Определено влияние биологически активных добавок на хозяйственно-полезные признаки и продуктивность животных и аквакультуры;

Обоснованы оптимальные нормы включения функциональных кормовых добавок в рацион животных;

Рассчитана экономическую эффективность использования функциональных кормовых добавок и лечебно-профилактических препаратов для животноводства.

Результаты исследований позволят использовать разработанный препарат в качестве функциональной кормовой добавки и лечебно-профилактического препарата для органического животноводства.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В КОРМЛЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Концепция функционального питания впервые возникла в Японии в 80-х годах XX века. Японские исследователи определили три основных составляющих функциональных продуктов: пищевая (энергетическая) ценность; приятный вкус; положительное, физиологическое воздействие. Функциональный продукт, помимо влияния традиционных питательных веществ, которые он содержит, должен: оказывать благотворное влияние на организм; регулировать определенные процессы в организме; предотвращать развитие определенных заболеваний.

В качестве функциональных продуктов могут использоваться пробиотики, пребиотики, биологически активные добавки, как животного, так и растительного, а также синтетического происхождения.

Микробиологические препараты используются в кормлении сельскохозяйственных животных давно и, как правило, показывают прекрасный результат. Так применение препарата «Лактокормовит» в кормлении поросят способствует повышению их скорости роста на 17%.[79]

Комплексное использование пробиотика ЭМ-Вита для обработки свиноводческих помещений и путем введения в корм поросятам способствует снижению концентрации вредных газов в логове поросят и повышает прирост свиней.[49]

Использование пробиотиков АпиВрач, СпасиПчел и ПчелоНормоСил в составе сахарного сиропа для пчел способствует улучшению хозяйственно-полезных признаков пчелиных семей.[37, 75]

Включение в рацион хорьков препарата целлобактерина в количестве 75 мг на 1 кг живой массы, в период с февраля и до отсадки щенков от самки, оказывает положительное влияние на воспроизводительную способность самок (повышается выход щенков на основную самку, снижается дорегистрационный отход). [30]

Положительный эффект, при использовании пробиотиков, достигается, по-видимому, за счет нормализации кишечной микрофлоры животных.

В условиях Приморского края изучено использование трутовой биомассы в кормлении норок. Так,включение в рационы норок гомогената в количестве 10 мг/кг живой массы оказывает положительное влияние на гематологические показатели, результаты гона, беременности, способствует повышению оплодотворяемости, молочности самок и как следствие увеличивает выход щенков. [53]

В опытах на растущем молодняке норок различных пород: жемчужной, стандартной тёмно-коричневой, серебристо-голубой установлено, что включение трутовой биомассы в дозе 1,5 г/кг живой массы в рацион молодняка норок способствовало увеличению живой массы у жемчужной породы на 3%, стандартной тёмно-коричневой — 2%, серебристо-голубой — 5,8%.

У всех пород наблюдалось увеличение длины тела в опытных группах по сравнению с контрольной, которое составило у жемчужной норки — 9,2%; стандартной тёмно-коричневой — 5%, серебристо-голубой — 7,7%.

При расчёте товароведческой оценки процент зачёта в опытной группе, где применяли трутовую биомассу, был выше контрольной: жемчужной — на 4,9; стандартной тёмно-коричневой — 3,9 и серебристо-голубой — 3,2. Включение трутовой биомассы позволило увеличить окупаемость затрат на 5,6%.[61]

Применение препарата «Биостимул-2», полученного из гомогената трутневых личинок с добавлением ламинарии, в кормлении щенков собак породы русский чёрный терьер позволило в шестимесячном возрасте увеличить живую массу самцов на 2,7%, самок на 3,1%; улучшились показатели шерстного покрова. [59]

В пчеловодстве нашли применение феромонные препараты. Так, феромонный препарат апирой в составе сахарного сиропа (1 г/л) улучшает прием даваемых на воспитание маточных личинок, повышает массу маток. [12]

Подкормка пчелиных семей сахарным сиропом с добавлением препаратов апирой и апиник, способствуют увеличению массы трутней, повышению у них объема гемолимфы, улучшению активности сперматозоидов.[2]

Саттарова А.А., Гиниятуллин М.Г., Ишмуратова Н.М. [71], Дмитриев А.О. [12] добились повышения приема личинок путем скармливания семьям-воспитательницам белковых подкормок (пыльцевая обножка, гомогенат трутневых личинок), синтетического феромона апирой и настоя мелисы.

Козуб М.А. [27] установил, что повысить прием личинок взятых на воспитание можно увеличить путем скармливания семьям-воспитательницам стимулирующих подкормок, таких как апивитаминка, гармония природы, пчелодар, стимовит. Эти препараты способствуют лучшему развитию гипофарингальных желез у пчел-кормилец и повышает количество выделяемого ими маточного молочка.

В наших исследованиях [50] использование феромонного препарата апирой в составе личиночного корма при прививке маточных личинок на воспитание не дало положительного эффекта, наоборот, ни одна личинка не была принята семьями-воспитательницами.

Эффективным является применение в рационах сельскохозяйственных животных минеральных и витаминных добавок.

Орлова Е.Н. с соавторами [38]отмечают, что внесение в сахарный сироп аспарагината кобальта (в количестве 4 мг/л) в весенний и осенний периоды стимулирует обменные процессы у пчел, в следствие этого повышается медовая продуктивность пчелиных семей и улучшается качество меда.

Благоприятно на воспроизводительной способности трутней отражается подкормка пчелиных семей йод- и селен- содержащими препаратами.[16, 17]

Хороший эффект дает скармливание пчелам антиоксидантного препарата дегидрокварцетина (получаемого из комлевой части даурской и сибирской лиственницы) в составе медового сиропа. Благодаря ему увеличивается количество выращиваемого расплода на 12,2-13,5% и возрастает медовая продуктивность пчелиных семей. [14, 84]

Скармливание с сахарным сиропом йодсодержащего препарата Прост в различных концентрациях и дигидрокверцетина способствует улучшению яйценоскости пчелиных маток и активизирует сперматогенез у трутней. Наилучший эффект достигается при скармливании препарата Прост в концентрации в пересчете на йод 2 мг йода/кг пчел. [15]

Минеральная добавка Цеостимул в дозе 3% от массы комбикорма в сочетании с пробиотиком Проваген способствует повышению сохранности поголовья, увеличивает скорость роста молодняка, улучшает качество крольчатины.[70]

Микроэлементы железо и медь, по-видимому, не являются лимитирующими для кроликов. По данным Квартниковой Е.Г. с соавторами [20], как внесение этих веществ в виде сернокислых солей в количестве 10,0 мг% железа и 1,0 мг% меди, так и их полное исключение из премикса не оказывает влияние на продуктивность кроликов. В то же время, увеличение добавки железа до 30,0 мг%, а меди до 3 мг% приводит к достоверному снижению прироста и мясной продуктивности молодняка кроликов.

Включение в полнорационный комбикорм синтетических витаминов А и D в количестве 500 МЕ и 150 МЕ на 100 г корма соответственно повышает переваримость питательных веществ рациона кроликов, кроме того способствует депонированию витамина D в печени подопытных животных. [21] Повышает продуктивность молодняка кроликов введение в их рацион препарата Аминовит. [74]

Дальний Восток имеет огромный потенциал в использовании местных нетрадиционных кормов и добавок. Широкое применение в животноводстве получили морские биоресурсы.

Для улучшения пушнины рационы плотоядных обогащаются биологически активными добавками из отходов морепродуктов, которые лучше усваиваются организмом животных, чем витамины, гормоны, микро и макроэлементы, полученные синтетическим путём.

Одним из основных промысловых видов голотурий Дальневосточных морей является кукумария.Минеральный состав внутренностей животных содержит 16 элементов. Химический состав представлен водой на 88,5-89,3%, липидами на 2,5-2,7%, белками на 3,1-4,9% и минеральными веществами на 3,2-3,6%.[58]

Выход сушеных внутренностей кукумарии при содержании воды 5,4-6,5% составляет 17,-18,2% от массы сырых внутренностей. В состав сушеных внутренностей входят: вода — 6,5±0,8%, липиды — 21±0,1; белок — 40,6±0,7%; минеральные вещества — 31,9±0,1%.

Биологически активная добавка из сушёных внутренностей кукумарии в дозе 5 мг/кг положительно повлияла на динамику живой массы норок как у самок, так и у самцов соответственно на 7% и 10% с достоверностью Р>0,99. Динамика живой массы имела сходную тенденцию с динамикой длины тела. Длина тела у самцов опытной группы была выше контроля на 4%. Размер шкурок оказал влияние на общий процент зачёта. Наибольшая величина зачёта шкурок была в опытной группе и составила 107,1%,что на 7,53% выше контрольных показателей.[62]

Использование в свиноводстве Корбикулы японской способствует повышению скорости роста поросят [82], улучшает качество мяса [80], способствует удалению токсичных элементов из организма животного. [81]

Хорошие результаты показало скармливание в составе рационов для свиней кормовой пасты из ферментированных отходов переработки дальневосточных рыб. [45] Эта добавка способствует увеличению скорости роста поросят-отъемышей, [46] улучшает откормочные и мясные качества свиней. [47]

Введение добавки Анадары Броутона в рацион кроликов поспособствовало увеличению абсолютного прироста живой массы на 7%, сохранности поголовья на 10%, уровня рентабельности на 16,5%.[57]

1.2 ПРИМЕНЕНИЕ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И ОТХОДОВ ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ни один регион нашей страны не имеет такого разнообразия произрастающих в Приморской тайге экзотических растений, отходы которых можно с успехом применять в животноводстве.

Их применяют как в ветеринарной практике, так и в качестве функциональных кормовых добавок. Например, экстракт элеутерококка входит в состав ранозаживляющих средств. Способствует ускорению заживления повреждений кожи и ран у животных.[42]В то же время может быть использован как стимулятор воспроизводительной функции хряков-производителей, при его добавлении в корм этих животных. [3]

Некоторое растительное сырье нашло применение для приготовления красителей, применяемых при гистологических и морфологических исследованиях. Для этого используются ягоды черемухи Маака, [1] шелуха луковицы лука, [43] плоды марены среднелистной, лесной.[41]

Но все таки,растительное сырье и отходы лесоперерабатывающей промышленности используются чаще в кормлении сельскохозяйственных животных.

Нашли применение в звероводстве растительные адаптогены такие как, лимонник китайский и орех маньчжурский. [64, 65] Хорошо показали себя в кормлении молочного скота побеги аралии колючей. [36]

Установлено, что в лозе лимонника китайского содержится (%): сырого протеина — 12,6; массовая доля клетчатки -13,6; массовая доля кальция — 1,34; массовая доля фосфора — 0,26; (г) жира — 2,2. [28]

Применение лимонника китайского в дозе 15 мг/кг способствовало увеличению живой массы самцов на 8,8% в сравнении с самцами контрольной группы. Аналогичная тенденция отмечена и среди самок, в опытной группе живая масса была выше на 11,4% ( Р<0,001).[29]

Площадь шкурок в опытной группе превосходила контрольную на 0,82 дм² (Р<0,001). Самое большое количество бездефектных шкурок наблюдалось в опытной группе (86%) против контрольной (70%). Высокий зачёт по качеству отмечен в опытной группе, что составило разницу с контрольной — 7,2% с достоверностью Р<0,01. Прибыль от реализации одной шкурки при включении лимонника китайского в рацион норок увеличилась на 88,3 рубля, а уровень рентабельности повысился на 10,3%. [63]

Широкое применение в практике животноводства нашли бархат амурский и сосна кедровую корейскую.

Бархат амурский (Phellodendron amurense Rupr.)в Российской Федерации произрастает в Приморском и Хабаровском краях, а также в Амурской области. Кроме того встречается на территории КНР и КНДР.

Это крупное дерево до 25-28 м высотой и до 80-100 см в диаметре. [76]Наиболее значительные заросли бархата амурского в долинных лесах предгорного и низкогорного поясов. У бархата амурского хорошо развита корневая система, поэтому он крайне редко встречается среди повальных деревьев.

Бархат известен своей мягкой, эластичной, пробковой корой, которая достигает 7 см толщиной. Толщина лубяного слоя составляет 3-4 см. [83]Луб располагается сразу после коры, имеет ярко-желтый цвет и весной легко отделяется от древесины. Старые, перестойные, деревья могут давать до 20-30 кг сухого луба. [77]

В лубе бархата амурского присутствует очень много биологических компонентов, которые положительно влияют на продуктивные качества животных. В его составе углеводы, сапонины, алкалоиды, стероиды, кумарины и дубильные вещества. [32]

Многие лечебные свойства луба бархата амурского (ЛБА) определяются содержащимися в нем алкалоидами.

Алкалоиды – это природные азотсодержащие соединения основного характера. В настоящее время их известно свыше 5000 видов.

Обычно в растениях количество алкалоидов не превышает сотые или десятые доли процента. Для фармацевтической промышленности используется высокоалкалоидное растительное сырье с содержанием алкалоидов от 1 до 3%.

Различают 16 групп алкалоидов в зависимости от их строения. Берберин, содержащийся в бархате амурском, относится к изохинолиновым алкалоидам, группе диизохинолина. [6]

Берберин широко используется в медицине. Он обладает антибактериальным, антипротозойным и противогрибковым действием. Эффективен против многих болезнетворных микроорганизмов, в том числе, всех штаммов холерного вибриона, возбудителей бактериальной и амебной дизентерии, а также дрожжевых грибков рода Candida и некоторых видов дерматофитов.

Берберин является антиоксидантом и спазмолитиком, способен задерживать рост опухолей. [78]Используется при холециститах и других случаях, когда желателен желчегонный эффект, свойственный этому веществу. [19]

Кроме берберина в бархате амурском обнаружены феллодендрин, пальматин и другие алкалоиды.[32]

В лубе содержится до 18% дубильных веществ, которые легко растворимы в воде. [4] Танины применяются как вяжущее, противовоспалительное, антибактериальное, антисептическое и кровеостанавливающее средство. Кроме того дубильные вещества связывают и способствуют выведению токсинов и тяжелых металлов. [6]

Входящие в состав бархата амурского кумарины обладают антикоагуляционными свойствами, Р-витаминной активностью, спазмолитическим, протистоцидным и противоопухолевым действием. [6] Сапонины обеспечивают отхаркивающее действие препаратов на основе луба бархата амурского. [32]

Именно поэтому, это растение используют не только в медицине, но и в разных отраслях животноводства в качестве биологически активной добавки.

Использование водного настоя луба бархата амурского в рационах кормления самок норок положительно влияет на продуктивность. Так, включение луба бархата амурского в рационы кормления самок норок стандартного темно-коричневого типа позволяет увеличить выход щенков на основную самкуповышается сохранность щенков.[10]

Также, использование луба бархата амурского в кормлении молодняка норок положительно влияет на интенсивность роста молодняка и на качество получаемых от них шкурок. От зверей, выращенных на рационах с включением ЛБА, получают шкуры высшего качества и более крупного размера. [11]

Луб бархата амурского вводили в кормосмесь в виде порошка с размером частиц не более 1,4 мм. Использование луба бархата амурского в дозе 15мг/кг в кормлении молодняка норок, как биологически активной добавки к основному рациону, в условиях Приморского края позволило увеличить живую массу самцов выше контрольных показателей на 0,7% (Р<0,001).У самок отмечалась та же тенденция: контрольные показатели были ниже опытных на 0,3% (Р<0,01).[73]

Товароведческая оценка шкурок показала положительную динамику в пользу введения в рацион норок луба бархата амурского, зачёт по качеству шкурок на 6,1% был выше контроля. Уровень рентабельности в опытной группе составил 10,6% против 4,5% в контрольной. [11]

Используют ЛБА и в птицеводстве. В результате исследований было установлено, что включение луба бархата амурского в состав рациона повышает продуктивность птицы, снижаются затраты кормов, а в продуктах птицеводства — яйце и мясе нет вредных веществ, называемых тяжелыми металлами. Применение луба бархата амурскогоповышает использование, переваримость иусвоение питательных веществ корма. [8]

Сосна кедровая корейская, «кедр» корейский (P. koraiensisSieboldetZucc.) –наиболее ценный представитель кедрово-широколиственного леса. Кедр корейский произрастает в Приморском и Хабаровском краях и в юго-восточной части Амурской области.

Это дерево высотой 35-40 метров, и более 1,5 метром в диаметре ствола. Кора коричнево-серая с красноватым оттенком, шелушащаяся, сравнительно тонкая. Растение однодомное. Мужские колоски желтые, женские шишки – красновато-фиолетовые. «Цветет» в июне. Шишки созревают в сентябре – октябре следующего после «цветения» года и, как правило, опадают осенью с семенами. [76]

Из коры кедра, пней и торцов свежезаготовленных кедровых сортиментов собирают живицу – исходный продукт для выработки скипидара и канифоли. Сухой перегонкой осмола (из пней, корней, сучков) добывают смолу, скипидар, а из оставшейся массы – древесный уголь. Из хвои и лапок (концов ветвей) можно отгонять хвойное эфирное масло. Из древесины, а также из ее отходов путем гидролиза получают кормовой сахар, сбраживаемый этиловый спирт, а также кормовые дрожжи и другие химические продукты. [77]

Важное народнохозяйственное значение имеют семена кедра – орешки. Они являются объектом специального промысла. В их ядрах содержится до 65% масла – вкусного и высокопитательного диетического продукта. Оно не улетучивается и не замерзает, используется в народной медицине при желудочных заболеваниях, а также в технике – при сборке оптических приборов. [77]Нашли применение в животноводстве хвоя и шелуха шишеккедра.[54]

Отходы при получении орехов составляют около 50%. В шелухе орехов содержится большое количество минеральных элементов, таких как: кальций – 8,5-18,2 г/кг, фосфор – 3,9-7,9 г/кг, калий – 7,4-21,4 г/кг, марганец – 312-409 мг/кг, кобальт -1,1-2,2 мг/кг и другие микроэлементы. [44]

Особый интерес представляет изучение влияния шелухи шишек сосны корейской как нетрадиционной биологически активной кормовой добавки в кормлении сельскохозяйственных животных.

Приходько А.Н. [44]было экспериментально доказано, что включение в рационы телок во все периоды выращивания обработанной 0,1 моль/дм³ соляной кислотой и необработанной шелухи шишек сосны корейской в дозе 15 мг/кг живой массы, снижает затраты кормовых единиц и переваримого протеина на 1 кг прироста, при этом прирост массы тела увеличивается, в результате себестоимость 1 кг прироста снижается на 8,94-9,41%.

Так же установлено, что включение в рационы телок шелухи шишек сосны корейской во все периоды выращивания улучшает их воспроизводительные функции.Так в опытных группах процент оплодотворения от первого осеменения превышал контрольную группу на 1-3%. Дальнейшие наблюдения за первотелками показали, что удой молока 4% жирности у опытных групп был на 10-11% выше, чем у контрольной. [44]

На основе шелухи шишек сосны корейской получена кормовая добавка Биолеккс, которая с успехом используется в различных отраслях животноводства.При добавлении вкормосмесь пушных зверей премикса «Биолеккс» в контрольной группе самки в периодотсадки имели массу тела в пределах 1030г, самцы — 1475г, а в группе самок, получавшихочищенную шелуху в дозе 10 мг/кг живой массы, соответственно — 1170 и 1775г.

Скармливание дойным коровам премикса «Биолеккс» в количестве 4 г/гол,способствовало увеличению удоя на 4,1%, выхода молочного жира на 11,9%, и белка на6,9%.[31]

Кормовая добавка «Биолеккс» для кур яичных и мясных пород позволила увеличить яйценоскость и снизить затраты на корма на 15 – 20 %.

Включение в рацион перепелам кормовойдобавки «Биолеккс» в количестве 2,5 г на 1 кг кормосмесиповысило среднесуточный прирост и живую массу перепелов, использование добавки снизило затраты на прирост живой массы, увеличилась сохранность поголовья. [72]

Таким образом, в большинстве выше перечисленных исследований отмечается, что эффективность растительных препаратов проявляется при внесении их в корм животных в дозировке 1 г на 1 кг живой массы.[72]

При заготовке кедровых орех отходами производства является шелуха шишек. В 1989 году учёным НИИПЗК Г. С. Тарановым из шелухи шишек кедра был приготовлен препарат КЕД.

Исследованиями установлена наиболее приемлемая доза введения препарата КЕД в рационы норок в период роста молодняка – 10 мг/кг живой массы. Включение препарата КЕД в рацион стандартной тёмно-коричневой норки оказало положительное влияние на энергию роста молодняка. Живая масса самцов увеличилась на 300 г, а самок на 140 г (Р<0,01). Длина тела самцов была больше на 1,2 см, а самок на 0,5 см (Р<0,01). Препарат КЕД способствовал увеличению размера шкурок на 23,6%, а шкурок без дефектов — на 12,0%. В результате зачёт по качеству шкурок оказался выше на 6,3% Уровень рентабельности составил 101,04%.[56]

В опытах Н.Т. Рассказовой [55]установлено, что введение в рационы стандартных темно-коричневых норок и молодняка норок препарата КЕД, полученного из шелухи шишек сосны корейской, в количестве 10 мг/кг живой массы позволило повысить плодовитость в 1,2 раза и увеличить выход щенков на одну основную самку на 0,9 голов, снизить процент мертворожденных щенков на 0,7 головы.

Кроме этого, включение препарата КЕД в рационы молодняка оказало положительное влияние на их биохимический состав крови, у всех подопытных животных наблюдалась тенденция к увеличению в крови гемоглобина, эритроцитов, кальция и фосфора. Среднесуточный прирост молодняка норок в опытной группе, получавшей препарат КЕД в дозе 10 мг/кг живой массы, оказался выше: у самцов на 0,6 г, у самок на 0,3 г по сравнению с молодняком норок контрольной группы. [39]

Изучено влияние препарата КЕД на интенсивность роста, сохранность молодняка и убойную массу кроликов.Научно-хозяйственный опыт проведённый,Рассказовой Н.Т., Пулинец Е.К. [60],в условиях Научно-исследовательской лаборатории «Владмила» КФХ «Курбатов В.Г.», Уссурийского округа, Приморского края на откормочном молодняке кроликов породы Чайка с 45- до 135-дневного возраста показал положительное влияние на живую массу. К возрасту 135 дней в опытных двух группах, где применяли препарат КЕД, живая масса кроликов была выше, чем в контрольной группе на 249,3 и 201,2 г соответственно.

Введение препарата КЕД в рацион кроликов способствует увеличению абсолютного прироста на 12% сохранности поголовья на 13,3%, выхода убойной массы на 1,9% и как следствие уровень рентабельности возрастает на 20,9%.

Таким образом, использование стимулирующих подкормок растительного происхождения в рационах сельскохозяйственных животных способствует увеличению у них продуктивности и снижению себестоимости продукции.

2 СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Цель работы — Разработать и внедрить функциональные кормовые добавки и биологические лечебно-профилактические препараты как элементы биорегулирующей терапии для органического животноводства и аквакультуры.

Задачи работы:В соответствии с поставленной целью необходимо выполнить следующие задачи:

1. Разработать биологически активный препарат на основе растительных ресурсов Приморского края;
2. Изучить возможность использования исследуемой добавки в качестве лечебно-профилактического (иммуномодулирующего) препарата;
3. Определить влияние биологически активных добавок на хозяйственно-полезные признаки и продуктивность животных и аквакультуры;
4. Обосновать оптимальные нормы включения функциональных кормовых добавок в рацион животных;
5. Рассчитать экономическую эффективность использования функциональных кормовых добавок и лечебно-профилактических препаратов для животноводства.

2.2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена на трех видах животных: пчелах, кроликах и форели радужной согласно схеме исследований (рисунок 1). Научно-хозяйственный опыт на пчелах проводился на Учебно-научно-производственной пасеке ФГБОУ ВО Приморская ГСХА. Исследования на кроликах и аквакультуре осуществлялись в условиях Крестьянских (фермерских) хозяйств, Спасского и Ханкайского районов, Приморского края.

Рисунок 1 – Схема исследований

Для исследований использовались три растительных препарата: КЕД, луб бархата амурского (ЛБА) и КЕД+ЛБА (ЛУКЕД). Химический состав препаратов изучали в Уссурийском филиале ФГБУ «Приморская межобластная ветеринарная лаборатория», пос. Тимирязевский.

Исследования и наблюдения на пчелах проводили в соответствии с рекомендациями, разработанными ГНУ «ФНЦ Пчеловодства», г. Рыбное: «Методы проведения научно-исследовательских работ в пчеловодстве».[35]

Возможность использования исследуемых добавок в качестве лечебно-профилактических (иммуномодулирующих) препаратов оценивали садковым методом по способности пчел перенести бактериальную инфекцию.

Для опыта использовались 12 деревянных садка (по 3 садка в контрольной и опытных группах) с вентиляционными отверстиями, передняя стенка закрыта стеклянным экраном, внутри помещена пластиковая кормушка объемом 15 мл.

Садки заселялись одновременно однодневными пчелами, отобранными от одной пчелиной семьи по 100 шт. в каждый. Подопытные пчелы содержались в помещении при температуре 25 ⁰С и влажности 70%.

Опыт состоял из двух периодов. В первый период, который длился 5 дней, пчелы получали сахарный сироп концентрацией 1/1. При этом контрольнаягруппа получала сахарный сироп без добавок, а опытным к сахарному сиропу добавляли растительные препараты из расчета 1 г на литр сиропа.В первой опытной группе к сахарному сиропу добавляли препарат КЕД, во второй – луб бархата амурского, третьей опытной группе скармливали препарат ЛУКЕД.

Затем пчел содержали в течение 24 часов на корме с добавлением 5% Битоксибацаллина (бактериальный инсектицид содержащий Bacillusthuringiensisvar. thuringiensis). Препарат представляет собой спорово-кристаллический комплекс и экзотоксин микробной культуры (БА-1500 ЕА/мг).

Во второй период, который длился 10 суток, оценивали выживаемость пчел в контрольных и опытных группах.

Патологические изменения в организме пчел при воздействии Bacillusthuringiensis изучали визуально. Кроме того, для установления причины гибели проводили микроскопирование содержимого кишечника пчел. Препарат-мазок готовили следующим образом. [22]Бактериологической петлей, прокаленной над пламенем спиртовки, захватывали каплю материала, наносили его на обезжиренное предметное стекло и тщательно растирали по поверхности. Препарат высушивали на воздухе. Высохший препарат фиксировали физическим методом (над пламенем спиртовки проводили 2-3 раза обратной стороной мазка).

Полученный препарат-мазок окрашивали по Грамму. Для этого окрашивали генцианвиолетом в течение 2-3 минут. Не смывая водой, краску сливали и на 2-3 минуты на препарат наносили раствор Люголя. Раствор Люголя сливали и препарат, не промывая водой, обрабатывали 96% спиртом в течение 30 секунд, затем хорошо промывали водой. После чего препарат дополнительно окрашивали рабочим раствором фуксина (1 минута), вновь промывали водой, сушили фильтровальной бумагой и микроскопировали.[22]

Для определения видовой принадлежности возбудителя, готовили эталонный препарат из инсектицида Битоксибациллин, выше описанным способом.

После получения положительных результатов приступили к постановке научно-хозяйственныхопытов.Схема научно-хозяйственных опытов приведена в таблице 1.

Для проведения исследований были сформированы 4 группы пчелиных семей по 10 шт. в каждой. Семьи содержались в типовых двухкорпусных ульях.Для них были созданы одинаковые условия содержания и кормления. Группы формировали методом пар-аналогов с учетом силы пчелиных семей, наличия кормовых запасов и возраста маток.

Таблица 1 – Схема научно-хозяйственных опытов

Контрольная группа получала сахарный сироп; 1 опытная группа – сахарный сироп + КЕД; 2 опытная группа — сахарный сироп + луб бархата амурского; 3 опытная группа – сахарный сироп + ЛУКЕД.

Биологически активные вещества всех трех препаратов не доступны для пчел без специальной подготовки. В связи с этим перед скармливанием пчелам готовили на их основе настой следующим образом: 10 г препарата заливали 100 мл горячей воды и выдерживали при температуре 80 ⁰С в течение 8 часов, после процеживания вносили в 10 литров сахарного сиропа. То есть концентрация препарата в сиропе составляла 1:1000.

Для приготовления осенней подкормки сахарный сироп готовили из расчёта 2 кг сахара на 1 л кипячёной воды при 100 °С.

Весенняя подкормка осуществлялась 50% сахарным сиропом. Его скармливали пчелам из расчета 250 г на 1 рамку пчел троекратно с интервалом 7 дней.

В процессе исследований были изучены следующие хозяйственно-полезные признаки пчелиных семей: зимостойкость, рост и развитие пчелиных семей и их медовая продуктивность.

Зимостойкость пчелиных семей оценивали:

— по расходу корма на одну семью и на одну рамку, идущих в зиму пчёл за период зимовки;

— отходу пчёл за зимний период в выше обозначенные сроки;

— жизнеспособности пчел (количеству выращенного расплода за первые три учета после выставки пчелиных семей из зимовника);

— каловой нагрузке задней кишки, которую определяли путем взвешивания отпрепарированной толстой кишки у 100 пчел каждой группы. Взвешивание проводили в день выставки пчел из зимовника до облета пчел на торсионных весах марки ВТ-500.

Рост определяли по изменению силы пчелиных семей, которую оценивали каждые 12 дней количеством плотно обсиженных пчелами рамок пчел. Учет проводили рано утром до начала активного лета пчел.

Развитие устанавливали по количеству в пчелиных семьях закрытого расплода (с интервалом в 12 дней). Подсчет проводили при помощи рамки-сетки с ячейками 5х5 см. В каждом таком квадрате находится 100 ячеек пчелиного расплода или 70 ячеек – трутневого.

Медовую продуктивность устанавливали по выходу товарного меда индивидуально от каждой семьи. Для этого взвешивали рамки с медом до откачивания и после, по разнице находили количество меда.

Воспроизводительную способность пчелиных маток определяли по их яйценоскости. Яйценоскость рассчитывали путем деления сотен ячеек с расплодом на 12 (такое количество дней проходит у пчел стадии предкуколки и куколки, внутри запечатанной ячейки).

Данные обработаны методами вариационной статистики по Рокитскому П.Ф.[67]

Влияние биологически активной добавки ЛУКЕД на аквакультуру проводилось в рыбоводческом хозяйстве, Ханкайского района. После первой сортировки молоди радужной форели (при достижении мальками массы 1 г) сформировали две группы, методом пар-аналогов по 4,5 кг в каждой. Первая группа – контрольная получала основной рацион, второй группе – опытной к основному рациону вводили препарат ЛУКЕД из расчета 1 г на 10 кг корма. Учет продолжался до высадки мальков в пруды (достижение массы 30-35 г). При этом учитывались следующие показатели: прирост, количество израсходованного корма, сохранность молоди, рассчитывался кормовой коэффициент.

Исследования на кроликах проводили в соответствии с методическими рекомендациями ФГБНУ НИИПЗК.[33]

Работа велась в условиях кролиководческогохозяйстваКФХ «Вербицкая Н.А». Для чёткости изложения каждому из проводимых опытов присвоен порядковый номер.

Опыт 1 – определение возможности включения в рационы кроликов биологически активной добавки ЛУКЕДв период выращивания.

На начальном этапе изучали динамику роста животных, сохранность поголовья и мясную продуктивность.Для проведения исследований было сформировано две группы клинически здорового молодняка кроликов калифорнийскойпороды по методу пар-аналогов с учётом происхождения, живой массы, пола и возраста по 15 голов в каждой.Животных содержали в одинаковых условиях. Первая группа была контрольной, вторая – опытной.

Всех подопытных животных кормили полнорационным гранулированным комбикормом (ОР). В контрольной группе кроликам задавали основной рацион (ОР), в опытной к основному рациону добавляли препарат «ЛУКЕД» из расчёта 5мг на 1 кг живой массы. Препарат вводили в кормовую смесь согласно составленному рациону.

В течение всего опыта препаратЛУКЕДзадавали периодами по 10 дней с таким же интервалом. Интактные кролики препарат ЛУКЕДне получали. Молодняк обеих групп кормили вволю (с учётом поедаемости).

Содержали молодняк от отсадки до 120-дневного возраста в соответствии с зоогигиеническими и зоотехническими требованиями по системе Михайлова-МИАКРО.

Критериями оценки роста молодняка служили показатели живой массы, оцениваемые путём индивидуального взвешивания кроликов в 45-, 60-, 90-, 120-дневном возрасте. Взвешивание кроликов проводили на электронных весах.

На основании результатов взвешивания вычисляли среднесуточный прирост живой массы и величину абсолютного.

На протяжении всего опыта учитывали сохранность молодняка кроликов.У павших животных проводили патологоанатомическое вскрытие и устанавливали причину смерти.

После достижения кроликами 120-дневного возраста определяли мясную продуктивность посредством убоятрёх голов кроликов из каждой группы. Убойный выход устанавливали расчётным путём, соотнося массутушки вместе с внутренним жиром и предубойную массу, выраженные в процентах.

Опыт 2 –изучение влияния препарата ЛУКЕДна воспроизводительную способность крольчих.

Оценку эффективности применения препарата ЛУКЕД производили по следующим показателям: плодовитость, молочность, продуктивность крольчих; сохранность крольчих и подсосных крольчат.

Для этогобыло сформировано 2 группы сукрольных маток по 15 голов в каждой. Крольчих отбирали попринципу аналогов с учётом живой массы, возраста и физиологического состояния. Всех подопытных животных кормили гранулированным комбикормом и сеном вволю.

В контрольной группе кроликам задавали основной рацион (ОР), для второй группы в тот же комбикорм добавляли препарат ЛУКЕДиз расчёта 5 мг/кг живой массы. В течение всего опыта комбикорм с препаратом ЛУКЕДзадавали периодами по 10 дней с таким же интервалом.

Плодовитость рассчитывали по количеству живых и мертворождённых крольчат, приходящихся в среднем на одну крольчиху. Молочность крольчих определяли по общепринятой методике прироста молодняка за первые 20 дней лактации. Продуктивность крольчих устанавливали по количеству отсаженных крольчат в возрасте 45 дней на одну голову. Сохранностькрольчих и подсосных крольчат в период опыта определяли путём ежедневной регистрации отхода.

Опыт 3 – определение оптимальной дозы действия биологически активной добавки ЛУКЕна воспроизводительную способность кроликов, энергию роста молодняка, мясную продуктивность, морфологические, биохимические показатели крови иэкономическую эффективность.

Для проведения опыта было сформировано три группы кроликов калифорнийской породы (по 15 голов в каждой). Группы являлись однородными по живой массе, возрасту, физиологическому состоянию.

Животных содержали в одинаковых условиях. Первая группа была контрольной, вторая и третья – опытными.Кормление подопытных кроликов было одинаковым, различие заключалось лишь в дополнительном введении в рацион препарата ЛУКЕД: во второй опытной группе в дозе 5мг на 1 кг живой массы, в третьей – 10 мг на 1 кг живой массы.

В течение всего опыта препарат ЛУКЕДзадавали периодами по 10 дней с таким же интервалом. Интактные кролики препарат ЛУКЕДне получали.

С начала опыта до окрола вели наблюдение за состоянием здоровья, изменением живой массы крольчих, за поедаемостью корма, а после окрола определяли плодовитость, причины отхода, живую массу крольчат при рождении, на 20-й день с момента рождения и при отсадке в возрасте 45 дней. Оценку эффективности применения препарата ЛУКЕДпроизводили по параметраммолочности и сохранности крольчих и подсосных крольчат.Молочность устанавливали, следуя общепринятой методике по приросту молодняка за первые 20 дней лактации и учитывая, что на один грамм прироста живой массы крольчонка расходуется два грамма молока.

Продуктивность крольчих определяли по количеству отсаженных крольчат в возрасте 45 дней, сохранность крольчих и подсосных крольчат – путём ежедневной регистрации отхода. Количество потреблённого корма крольчихами и подсосными крольчатами рассчитывалипосредством ежедневного учёта заданного корма и остатков. После отъёма крольчат от матерей второй, третьей и интактной групп были сформированы соответственно три группы молодняка по 15 голов в каждой.

Динамику роста молодняка определяли с помощью индивидуального взвешивания кроликов в 45-, 60-, 90- и 120-дневном возрасте. На основании результатов взвешивания рассчитывали среднесуточный прирост.На протяжении всего опыта учитывали сохранность молодняка. У павших кроликов проводили патологоанатомическое вскрытие и устанавливали причину смерти. Перед проведением опытов всех кроликов подвергали клиническому осмотру. На протяжении всего процесса исследований контролировали клиническое состояние животных.

Кровь для лабораторных исследований как подопытных, так и интактных кроликов брали в конце опыта из ушной вены утром до кормления у трёх голов из каждой группы. В цельной крови определяли содержание эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, СОЭ, общего белка, мочевины, кальция, фосфора, гематокрита по общепринятым методикам. [34]

После достижения кроликами 120-дневного возраста проводили контрольный убой, отбирая по 3 объекта из каждой группы.Убойный выход устанавливали расчётным путём, соотнося массутушки вместе с внутренним жиром и предубойную массу, выраженные в процентах. При определении мясных качеств взвешивали массу тушки с почками и внутренним жиром без головы, шкурки и внутренних органов. В ходе осмотра тушек определяли их внешний вид и цвет поверхности, покровной и внутренней жировой ткани, брюшной серозной оболочки. После созревания мяса проводили сортовой разруб тушек на 4 анатомические части: лопаточно-плечевую, шейно-грудную, пояснично-крестцовую и тазобедренную. Для определения количества мышц, жира и костей в тушках осуществили их обвалку. Затем рассчитали коэффициент мясности.

Качество мяса кроликов оценивали по ГОСТ 20235.0-74,учитывая внешний вид и цвет, состояние мышц на разрезе, консистенцию, запах.

По результатам исследований определили экономическую эффективность использования препарата ЛУКЕД, расчёт которой проводили исходя из количества кроликов, себестоимости выращивания 1 головы и выхода мяса.

2.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.3.1 ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ КЕД, ЛБА И ЛУКЕД

Луббархата амурскогопредставляет собой свежий слой древесной коры, отделяемый непосредственно от ствола. Луб заготавливали в момент «отсочки» в начале лета с деревьев, подлежащих рубке. Сушили луб в проветриваемом помещении вдали от солнечных лучей. Перед сушкой нарезали небольшими кусочками. Хранили луб в бумажном пакете в сухом темном месте.

Он содержит очень много биологических компонентов, которые могут положительно влиять на продуктивные качества животных и аквакультуры. В нем содержаться изохинолиновые алкалоиды (берберин), кумарины, сапонины и дубильные вещества. Изохинолиновые алкалоиды – это большая весьма разнообразная группа истинных алкалоидов, по численности занимающая второе место после индольных алкалоидов. Предшественниками их в растениях являются аминокислоты фенилаланин и тирозин.

Биологические функции алкалоидов еще до конца не изучены, но считается, что они принимают активное участие в обмене веществ, являются стимуляторами и регуляторами биохимических процессов, есть данные об их участии в окислительно-восстановительных процессах, выполняют защитную роль.[6]

В таблице 2 представлен химический состав луба бархата амурского. В нем содержится много биологических компонентов, которые могут положительно повлиять на жизнедеятельность животных. Так, в лубе бархата амурского присутствуют минеральные вещества – фосфор, кальций, натрий, медь, цинк. Именно минеральные вещества участвуют в регулировании физиологических процессов в организме животных. Они необходимы для транспортировки кислорода, регулирования водного режима, нейтрализации вредных продуктов, образующихся в результате окислительных процессов.

Таблица 2 — Химический состав луба бархата амурского

Препарат КЕД, это порошок темно-коричневого цвета с запахом кедровых орехов, имеет кисловатый вкус с привкусом легкой горечи.

Для приготовления препарата кед шелуху кедровых орехов в течение 10 — 12 часов выдерживают в 0,1 N растворе соляной кислоты. Затем промывают холодной проточной водой и высушивают при температуре 100 — 105^oC. После сушки шелуху размалывают до получения пылевидного порошка. Химический состав препарата КЕД представлен в таблице 3.

Так же, как и луб бархата амурского, препарат КЕД имеет разнообразный состав. В нем были обнаружены минеральные вещества, такие как кальций, фосфор, медь, цинк, причем содержание этих веществ гораздо выше, чем в лубе. Кроме того содержатся дубильные вещества катехинового ряда и фитостерин.

Таблица 3 — Химический состав препарата КЕД

Изучив химический состав этих растительных препаратов, мы решили объединить их полезные свойства в одну биологически активную добавку, которую назвали ЛУКЕД. Химический состав препарата ЛУКЕД приведен в таблице 4.

Объединение этих двух растительных препаратов позволило улучшить состав и собрать в одной добавке их полезные свойства.

Таблица 4 – Химический состав препарата ЛУКЕД

Таким образом, можно сделать вывод, что все три препарата в своем составе содержат необходимые для питания животных вещества, и могут быть изучены в качестве источников биологически активных веществ для введения в корм.

2.3.2 ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БАД В КАЧЕСТВЕ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ (ИММУНОМОДУЛИРУЮЩИХ) ПРЕПАРАТОВ

Иммуномодуляторы – разнородные биологически активные вещества, влияющие на иммунную систему, либо участвующие в ее функционировании. Не оказывают прямого воздействия на патогены, но могут изменять иммунный ответ клеток. Иммуномодулирующие препараты обычно используются для регулирования или нормализации работы иммунной системы, в частности при лечении инфекций.

В пчеловодстве иммуномодулирующий эффект проявляют препараты на основе хитозана,[69] синтетические аналоги компонента эктогормона (аписил и биосил). [68]

Для заражения пчел использовался Битоксибацаллин. Это порошок серо-коричневого цвета со специфическим неприятным запахом. Входящие в его состав микроорганизмыBacillusthuringiensisявляются наиболее распространенными энтомопатогенными бактериями. Они действуют избирательно на насекомых-вредителей и безвредны для человека, теплокровных животных и окружающей среды. [86]

Для пчел относится к 3 классу опасности и при использовании в соответствии с инструкцией малотоксичен. Кроме того, специфический запах отпугивает пчел.[5]

Bacillusthuringiensis–это грамположительные, спорообразующие, палочковидные бактерии, почвенный анаэроб. Вегетативные клетки могут быть как одиночными, так и в виде коротких цепочек по 2-4 клетки в цепочке. Величина клеток односуточной культуры составляет (2,5-3,0)х(0,8-0,9) мкм. На 3-4 сутки роста в клетках образуются споры овальной формы, размером (1,1-1,3)х(0,8-0,9) мкм и папаспоральные включения эндотоксина (кристаллы) правильной бобовидной формы размером 1,1-1,3 мкм. [40]

Патогенные свойства Bacillusthuringiensis связаны с выработкой 4 видов токсинов:α-, β-, γ-экзотоксины и δ-эндотоксин. Наиболее токсичным из них является δ-эндотоксин. Он имеет кристаллическую форму и состоит из белка. Образуется эндотоксин одновременно со спорами, по 1 реже по 2 в каждой бактериальной клетке. Токсин нарушает работу кишечника насекомого. [13]

Избирательное действие этого эндотоксина связано с тем, что он практически не растворим в воде и может растворяться только в кишечном соке определенных видов насекомых, при рН около 9,5. [7]

На вторые сутки после заражения пчел они становились беспокойными, у них снижался аппетит. На третьи-четвертые сутки начинается массовая гибель пчел. На стенках садков появлялись следы испражнений.

У погибших пчел кишечник приобретал темно-коричневый, почти черный цвет. Средняя кишка была сильно увеличена в размерах, с нарушенной складчатостью. Толстая кишка становилась дряблой, легко разрывалась при извлечении. Содержимое кишечника источало резкий неприятный запах.

В препарате, приготовленном из содержимого толстой кишки погибших пчел хорошо различимы споры и кристаллы эндотоксина Bacillusthuringiensisvar. thuringiensis.

Влияние биологически активных добавок на сопротивление пчел инфекции отражено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Иммуномодулирующее действие биологически активных препаратов

Гибель пчел в контрольной и опытных группах происходила неодинаково.

Через десять дней после заражения пчел в опытных группах оставались в живых 52-72% пчел, тогда как в контрольной группе только 47%. При этом самую высокую сопротивляемость инфекции показали пчелы третьей опытной группы, получавшие в подкормке препарат ЛУКЕД (сохранность составила 72%). Это на 8% больше по сравнению со второй группой (испытуемый препарат луб бархата амурского), на 20% — первой группы (подкормка КЕД) и на 25% выше в сравнении с контрольной группой.

Таким образом, растительные препараты КЕД, луб бархата амурского и ЛУКЕД обладают ярко выраженными иммуномодулирующими свойствами, и могут быть использованы как элементы биорегулирующей терапии для органического животноводства и аквакультуры.

2.3.3 ВЛИЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫЕ ПРИЗНАКИ ЖИВОТНЫХ

2.3.3.1 ПРИМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК КЕД, ЛБА И ЛУКЕД В ПЧЕЛОВОДСТВЕ

Зимний период – важный этап в жизнедеятельности пчелиной семьи. От этого периода во многом зависит дальнейший рост и развитие пчелиной семьи. Именно в это время закладывается ее будущая продуктивность.

Так, по мнению Родиновой О.А, Пулинец Е.К. [66], на качество зимовки влияет происхождение пчел. Серая популяция дальневосточных пчел отличается более высокой зимостойкостью по сравнению с пчелами, имеющими желтизну на первых трех тергитах.

Пулинец Е.К. [51] отмечает, при раннем наступлении безоблетного периода лучше зимуют пчелы с матками двух и трехлетнего возраста по сравнению с матками текущего года вывода. Это связано с тем, что молодые матки дольше продолжают откладку яиц и при резком наступлении холодов в их семьях наблюдается высокий отход пчел (погибают только вышедшие из ячейки пчелы, не успевшие облететься перед зимовкой и те которые их воспитывали).[26]

Пасека, где находились опытные пчелиные семьи, расположена в таежной зоне.

В зимний период пчелиные семьи содержались в зимовнике при температуре 0-4 °C. На зимовку пчелиных семей ставили, когда температура воздуха снижалась до -7-9 °C.

В 2019 году это произошло 5 ноября. Зима была мягкой. Пчёл выставляли 20 марта.

День выставки пчел из зимовника выбирали солнечный и безветренный, чтобы пчёлы могли спокойно совершить очистительный облёт. Безоблётный период составил 137 дней.

За период зимовки сохранность семей составила 100%. Гнезда были сухие и чистые.

Зимостойкость пчелиных семей оценивается по количеству израсходованного корма. Пулинец Е.К. [52], Кодесь Л.Г., Столбова Т.В.[23] отмечают, что потребление корма в зимний период составляет 0,97-1,26 кг при этом отход пчел в семьях достигает 1,6 улочки пчел.

В таблице 5 приведены данные по отходу пчел за период зимовки в пчелиных семьяхконтрольной и опытных групп.

Таблица 5 – Отход пчел за период зимовки в пчелиных семьяхконтрольной и опытных групп, улочек

Наименьший отход пчел составил в третьей опытной группе1,0±0,15 улочек, что достоверно (Р≥0,02) меньше по сравнению с контрольной группой (1,6±0,16 улочек), а также на 4% и 2% ниже, чем в первой и второй опытных группах соответственно.

Расход корма за период зимовки пчелиными семьями контрольной и опытных групп приведен в таблице 6.

Таблица 6 – Расход корма за период зимовки пчелиными семьями контрольной и опытных групп

Внесение в сахарный сироп биологически активных добавок, при осенней подкормке пчелиных семей, способствовало снижению потребления корма в опытных группах во время зимовки на 6-12% по сравнению с контрольной.

При этом расход корма на 1 рамку идущих в зиму пчел составил в 1 опытной группе 1,05±0,02 кг, во 2 опытной — 1,02±0,02 и 0,98±0,04 кг в третьей опытной группе.

Одной из биологических особенностей пчёл является то, что в течение зимовки они не освобождают кишечник от экскрементов. По исследованиям М.В. Жеребкин [18] масса задней кишки в конце зимы равна 16,5-38,9 мг, или составляет 16-42% от общей массы пчелы. Наполнение задней кишки до 43,3 мг, (46,3% от общей массы) автор считает в пределах нормы. Превышение этой массы составляет опасную нагрузку, так как во многих случаях оно сопровождается потребностью освободить кишечник даже зимой в гнезде. Каловая нагрузка толстой кишки у пчел контрольной и опытной групп отражена в таблице 7.

Масса задней кишки составила в контрольной группе 26,24±0,24 мг, что достоверно (Р≥0,001) больше чем в первой опытной группе (25,09±0,31 мг), на 12% выше (Р≥0,001) этого показателя второй (23,21±0,29 мг) и на 15%, чем в третьей опытной группе (22,27±0,19 мг), разница достовернапри Р≥0,001.

Таблица 7 — Каловая нагрузка толстой кишки у пчел контрольной и опытной групп, мг

Немаловажным показателем качества зимовки пчел является весеннее развитие пчелиных семей (количество выращенного расплода за три первых учета после выставки пчел из зимовника). Не случайно этот показатель принято называть жизнеспособностью пчел.

В первый месяц после зимовки идет замена перезимовавших пчел на молодых. Как известно, выкармливанием расплода в пчелиной семье занимаются ульевые пчелы в возрасте до трехнедельного возраста, затем они переключаются на работу по сбору нектара и пыльцы. Пчелы, вышедшие из зимовки, являются долгожителями (им уже 8-9 месяцев),и, несмотря на то, что они сохраняют способность к выкармливанию расплода, выполнение этой функции требует от них больших усилий. По данным Кодесь Л.Г. [24]одна перезимовавшая пчела может выкормить в среднем 1,12 личинок, а каждая родившаяся весной пчела, выращивает 3-4 личинки.

В связи с этим, количество выращенного расплода за первые 36 дней после очистительного облета, во многом определяется резервом питательных веществ и жизненных сил у пчел, вышедших из зимовки.

Жизнеспособность пчелиных семей контрольной и опытных групп отражена в таблице 8.

Таблица 8 — Жизнеспособность пчелиных семей контрольной и опытных групп, сотен ячеек

Подкормка пчелиных семей сахарным сиропом с биологически активными добавками благоприятно отразилась на весеннем развитии пчелиных семей.

От роста и развития пчелиных семей во многом зависит использование пчелами главного медосбора. Эти два процесса взаимосвязаны и находятся в прямой зависимости друг от друга. Чем больше в семье выращивается расплода, тем больше в ней накапливается пчел. И на оборот, чем выше сила семьи, тем больше расплода она сможет воспитать. Характер роста и развития пчелиных семей в 2020 году представлен в таблице 9 и на рисунке 3.

В первый месяц после выставки пчелиных семей из зимовника количество пчел в ульях остается неизменным. Затем наблюдается постепенный рост семей и максимальной силы они достигают в начале главного медосбора. В результате работы пчел по сбору и переработке нектара их организм сильно изнашивается, при этом в период заготовки кормов, в семьях практически отсутствует расплод, поэтому после главного взятка сила семей снижается.

Анализ развития пчелиных семей в период подготовки к главному медосбору показывает, что ранней весной в пчелиных семьях уже имеется расплод, количество которого минимальное и составляет в первый учетный период у пчел 1 опытной группы – 8,1±1,40 сот. ячеек; 2 опытной группы –9,3±1,34 и 12,9±1,51 сотен ячеек у семей 3 опытной группы.

Таблица 9 – Развитие пчелиных семей, сотен ячеек

Максимальное количество расплода отмечено в семьях первой (166,6±7,25 сотен ячеек) и второй (167,7±6,70 сотен ячеек) опытных групп15 июня. В семьях контрольной и третьей опытных групп пик развития пришелся на 2 июня, количество выращенного расплода составилот151,5±12,63 и 186,0±3,83 сотен ячеек, соответственно.

Таким образом, биологически активные вещества растительных препаратов КЕД, луб бархата амурского и ЛУКЕД благоприятно отражаются на росте и развитии пчелиных семей.

Рисунок 3 – Рост пчелиных семей

Важным показателем воспроизводительной способности пчелиных маток является их яйценоскость. Кодесь Л.Г., Пулинец Е.К. [25]отмечают, что яйценоскость маток рекордисток в условиях таежной зоны Приморского края может достигать величины 1700-1975 яиц в сутки.

Количество отложенных маткой яиц за сутки сильно варьирует в течение активного периода жизнедеятельности пчел (рисунок 4).

Результаты исследований в первый учетный период, после выставки семей из зимовника показывают, что яйценоскость маток колебалась от 65,0 яиц в сутки (контрольная группа), до 107,5 яиц в сутки (3 опытная группа).

По мере накопления пчёл в семье увеличивается интенсивность откладки яиц матками. В первой декаде мая (после замены перезимовавших пчел) она составляет в первой группе 839,2 яиц в сутки, в опытных 859,2; 908,3 и 957,5 яиц в сутки, соответственно.

До начала главного медосбора количество откладываемых маткой яиц продолжает увеличиваться, достигая в июне своей максимальной величины, и составляет в среднем по группам от 1260 (1 опытная группа) до 1550 яиц в сутки (3 опытная группа).

С наступлением главного медосбора яйценоскость маток всех групп сокращается, так как пчёлы ограничивают яйцекладку матки, заполняя свободные ячейки нектаром. Среднесуточная величина этого признака в контрольной группе составила 1102,0 яиц, в 1, 2 и 3 опытных группах 1013,3; 912,5 и 1175,0 яиц в сутки соответственно.

Рисунок 4- Яйценоскость маток в период подготовки к медосбору

После главного медосбора, в первой декаде августа наблюдается второй пик яйценоскости маток. В этот период матки откладывают в сутки до 1347,5 яиц. В условиях таежной зоны Приморского края, во второй половине сентября, откладка матками яиц прекращается полностью.

Срок наступления пика яйценоскости у разных маток происходит неодинаково (рисунок 5).

Большинство маток показали свою наивысшую продуктивность в первой (20%) и во второй (67%) половине июня. Следует отметить, что некоторые матки не смогли проявить свой генетический потенциал до наступления главного медосбора. Их максимальная яйценоскость зафиксирована в июле (5% маток) и августе (8% маток).

Рисунок 5- Процент маток проявивших максимальную яйценоскость по датам учета

Биологически активные добавки КЕД, луб бархата амурского и ЛУКЕД способствовали повышению воспроизводительных способностей маток (таблица 10). Так максимальная продуктивность маток в 3 опытной группе составила 1698±41,09 яиц в сутки, с колебаниями этого признака от 1550 до 2025 яиц в сутки.

Таблица 10 — Воспроизводительные способности маток

Это на 19% выше соответствующего признака в контрольной группе (1429±64,70 яиц; при lim — 1067-1733 яиц в сутки). В первой и второй опытных группах яйценоскость маток также превышала показатель контрольной группы, но разница была не столь существенной – 1% (1 опытная группа) и 6% (2 опытная группа).

В целом использование биологически активных добавок способствовало увеличению количества выращенного расплода в опытных группах, как до медосбора: на 8% (1 опытная группа); 10 (2 опытная группа) и 23% (з опытная группа), так и за весь сезон на 6-17% по сравнению с семьями получавшими в качестве подкормки чистый сахарный сироп.

Медовая продуктивность пчелиных семей тесно связана с интенсивностью выделения нектара липой, которая является основным нектароносом на Дальнем Востоке.

Согласно исследованиям KominA.E., PulinetsE.K., GamaevaS.V.[85] в условиях таежной зоны Приморского края продолжительность медосбора в разные годы колеблется от 16 до 28 дней. Пик выделения нектара липой, как правило, приходится на 12-15 июля. В отдельные годы приносы нектара до 10 кг в сутки могут наблюдаться вплоть до 25 июля.

Принос нектара в период главного медосбора отражен на рисунке 6.

Продолжительность медосбора в период проведения исследований составила 29 дней. Максимальный принос отмечался 20 июля и составил 14 кг. За период медосбора контрольная семья собрала 162,5 кг нектара.

Рисунок 6 – Принос нектара в период главного медосбора

Медовая продуктивность пчелиных семей контрольной и опытных групп отражена в таблице 11.Анализ медовой продуктивности пчелиных семей показывает, что у опытных групп, получавших биологически активные добавки, медовая продуктивность была выше, чем в контрольной.

Таблица 11 – Медовая продуктивность пчелиных семей, кг

Так, от 1, 2 и 3 опытных и групп было собрано на 11, 13 и 26% меда, соответственно, больше чем от контрольной.

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что трехкратная подкормка пчелиных семей препаратом КЕД (1 опытная группа), лубом бархата амурского (2 опытная группа), ЛУКЕД (3 опытная группа) повлияло на увеличение медовой продуктивности на 11-26% по сравнению с контрольной группой.

2.3.3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕПАРАТА ЛУКЕД ДЛЯ АКВАКУЛЬТУРЫ

Радужная форель является ценным объектом холодноводной аквакультуры. Как известно, в структуре себестоимости продукции форелеводства корма составляют 80%.

Молодь форели радужной (после первой сортировки при достижении массы 1 г) содержали в прямоугольных бассейнах с плотностью посадки 2 тысячи штук на м². Водообмен поддерживался равным 6-9 раз в час в 1 м³.

Кормление осуществлялось фаршем из мягких субпродуктов с добавлением концентрированных кормов в виде гранул в соотношении 3:1. Содержание протеина в корме составляло 49%. Размер гранул – в пределах 0,4-0,6 мм. Режим кормления 9-10 раз за световой день. Корма замазывались на сетчатые рамки, которые подвешены в толще воды. Биологически активную добавку ЛУКЕД опытной группе вносили в корм непосредственно перед кормлением из расчета 1 г на 10 кг корма.

Эффективность использования кормов мальками форели отражена в таблице 12.

Таблица 12 – Эффективность использования кормов мальками форели

Внесение препарата ЛУКЕД в корм молоди форели способствовало увеличению прироста на 10%, снижению кормового коэффициента с 0,72 (контрольная группа) до 0,64 (опытная группа). Кроме того, сохранность молоди, в период выращивания от 0,5-1,5 г до 30-35 г увеличилась в опытной группе на 1,2%.

2.3.3.3 ВКЛЮЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ЛУКЕД В РАЦИОНЫ КРОЛИКОВ

Нормальная деятельность организма кролика, его рост и развитие, устойчивость к заболеваниям зависят от условий кормления и содержания. Кормление кроликов проводилось вволю с учётом потребности в сыром протеине, переваримом протеине, сырой клетчатке и углеводах, а также минеральных веществах, витаминах и обменной энергии. Применялся комбинированный тип кормления гранулированными комбикормами и сеном. Препарат ЛУКЕДскармливали животным в составе комбикорма, в состав которого входили концентрированные корма собственного производства: овёс, пшеница, ячмень, шрот соевый. Дополнительно закупали рыбную муку, мел кормовой, соль поваренную.

Соотношение питательных веществ регулировали в зависимости от физиологического периода (таблица 13).

Таблица 13 –Среднесуточное потребление гранулированного полноценного комбикорма молодняком кроликов

Из данных таблицы 13 видно, что среднесуточное потребление комбикормов за весь период опыта (с 45- до 120-дневного возраста)во всех группах колебалось в пределах от 132,9 до 133,0 г. Поедаемость гранул была практически одинаковой.

Результаты исследований влияния препарата ЛУКЕДна живую массу кроликов представлены в таблице 14.

Таблица 14 – Изменения живой массы молодняка кроликов

*** – р≤0,001

Препарат ЛУКЕД в дозе 5мг/кг живой массы оказал положительное действие на рост кроликов. На протяжении всего опыта самые высокие показатели живой массы в возрасте 90 и 120 днейбыли отмечены у кроликов опытной группы, где задавали препарат в количестве 5мг/кг живой массы.

Они превосходили по этому параметру своих сверстников из контрольной группы на 160,4 г в возрасте 90 дней и на 119,7 г в возрасте 120 дней.Кролики опытной группы к моменту завершения исследований по абсолютному приросту живой массы превосходилиживотных контрольной группы на 6,1%.

За время проведенияопыта в контрольной группе пало 3 головы молодняка, а в опытной – 1 голова (вынужденный убой). Павшие кролики были подвергнуты патологоанатомическому обследованию. При вскрытии у животных контрольной группы было обнаружено поражение тонкого отдела кишечника: слизистая оболочка покрасневшая, местами с отслаиванием, содержимое кишок жидкое, иногда с пузырьками газа. В опытной группе пришлось забить 1 кролика по причине травматического повреждения.

С целью определения специфичности действия растительного препарата ЛУКЕДна мясную продуктивность кроликов в концерекогносцировочного опыта в 120-дневном возрасте был проведён контрольный убой кроликов, его результаты представлены в таблице 15.

Таблица 15 – Показатели контрольного убоя кроликов, (M±m)

* – р≤0,05; ** – р≤0,01

По результатам убоя видно, чтокормление кроликов рационом с добавлением препарата ЛУКЕДпоспособствовало увеличению предубойной массы на 4,2 %, массы тушки на 10,3 %, а убойного выхода на 5,9 % относительно контрольной группы.

Воспроизводительная способность крольчих представлена в таблице 16.

В опытной группе родилось на пять крольчат больше, т.е. плодовитость выше на 0,3 крольчонка.

Молочность крольчих имеет большое значение, т.к. в первые дни жизни крольчата питаются исключительно молоком матери. Хорошо развитый молодняк в подсосный период легче адаптируется после отъёма.Молочность крольчих опытной группы превысила молочность контрольных крольчих на 0,83 кг с высокой степенью достоверности (р≤0,001).

Таблица 16– Воспроизводительная способность крольчих

*** – р≤0,001

Результаты живой массы к моменту отсадки крольчат в 45-дневном возрасте подтверждают положительный эффект применения препарата ЛУКЕД в дозе 5 мг/кг живой массы. Живая масса крольчат в опытной группе была на 100 г выше, чем в контрольной (р≤0,001). Количество крольчат в помёте при отсадке от матери является важным показателем экономической эффективности. Результаты сохранности крольчих и подсосных крольчат до отсадки, выход молодняка к отсадке представлены в таблице 17 и свидетельствуют о том, что препарат ЛУКЕДположительно повлиял на сохранность крольчих и крольчат.

Таблица 17– Результаты сохранности крольчих и подсосных крольчат до отсадки

Анализируя данные таблицы 6, можно увидеть, что в контрольной группе пала одна крольчиха, в то время как в опытной сохранность была 100-%-ной. Прослеживается положительная динамика продуктивности крольчих за подсосный период. Сохранность подсосных крольчат в опытной группе составила 93,1% против 85,0 % в контрольной. Выход крольчат к отсадке в контрольной группе составил 6,6 голов на крольчиху против 7,5 голов в опытной группе, т.е. меньше на 13,6% (р≤0,1). Эти показатели свидетельствуют о том, что препарат ЛУКЕД положительно повлиял на воспроизводительную способность крольчих.

2.3.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЗЫ ДЕЙСТВИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ ЛУКЕД

Результаты влияния различных доз препарата ЛУКЕДна воспроизводительную способность крольчих представлены в таблице 7.

По данным таблицы18видно, что во второй опытной группе родилось на пять крольчат больше, чем в контрольной, а в третьей опытной на одного крольчонка. Плодовитость во второй опытной группе на 0,3 крольчонка выше, чем в контрольной, а в третьей опытной группе на одинаковом уровне с контрольной.

Таблица 18–Результаты воспроизводительной способности крольчих

*** — р≤0,001

Наиболее высокой молочностью отличались самки второй опытной группы, где задавали препарат ЛУКЕДв количестве 5 мг/гол. Молочность крольчих второй опытной группы превысила молочность контрольных крольчих на 0,63 кг, а третьей опытной – на 0, 32 кг с высокой степенью достоверности (р≤0,001). Эти показатели свидетельствуют о том,что препарат ЛУКЕД в дозе 5 мг/кг живой массы положительно повлиял на плодовитость и молочность крольчих.

По выходу живой массы к моменту отсадки крольчат в 45-дневном возрасте видно, чтоприменение препарата ЛУКЕДв дозе 5 мг/кг живой массы эффективно. Живая масса крольчат во второй опытной группе была на 690 г (р≤0,001) выше, чем в контрольной, а втретьей опытной на 60 г (р≤0,001). Сохранность крольчих и подсосных крольчат до отсадки, выход молодняка на крольчиху представлены в таблице 19.

Данные таблицы 19 показывают, что в контрольной группе и втретьей опытной пало по одной крольчихе, в то время как во второй опытной группе сохранность была 100-%-ной. Самый высокий выход молодняка к отсадке был во второй опытной группе, где задавали препарат ЛУКЕД в дозе5 мг/кг живой массы,– 7,8 голов на крольчиху.

Таблица 19 – Сохранность крольчих и подсосных крольчат до отсадки

В контрольной группе этот показатель составил 6,6 голов, в третьей опытной – 7,4 голов на одну крольчиху, т.е. выход молодняка в опытных группах на 18,1% и 12,1% (р≤0,1) был выше, чем в контроле. После отсадки крольчат от матерей было сформировано три подопытных группы молодняка по 15 голов в каждой. Изменения живой массы кроликов представлены в таблице 20.

Таблица 20 – Изменения живой массы кроликов

*** – р≤0,001

Изучаемый препаратЛУКЕД оказал положительное действие на рост живой массы кроликов. Наиболее высокие показатели наблюдались уживотных 2-й опытной группы, которые получали комбикорм с добавлением препарата ЛУКЕД в количестве 5 мг/кг живой массы.

Кролики 2-й опытной группы к завершению исследований имели больший абсолютный прирост живой массы по сравнению с контрольной на 6,1%.

Нами выявлено положительное действие препарата ЛУКЕДна сохранность поголовья кроликов. Сохранность поголовья в контрольной группе составила 80%, во 2-ой и в 3-й опытных группах, соответственно, 93,3 и 86,6%.

При вскрытии у павших кроликов контрольной группы было обнаружено поражение тонкого отдела кишечника. Слизистая оболочка тонких кишок покрасневшая, местами с отслаиванием, содержимое кишок жидкое, иногда с пузырьками газа. Во 2-ой опытной группе из-за травматического повреждения 1голову пришлось забить. В 3-й опытной группе кролики пали от солнечного удара. Следует полагать, что ЛУКЕДподействовал на молодняк кроликов как лечебно-профилактический препарат.

Морфологические и биохимические показатели крови представлены в таблице 21.

Таблица 21 – Морфологические и биохимические показатели крови

Все изученные показатели у интактных и опытных кроликов находились в пределах физиологической нормы. При применении препарата ЛУКЕД морфологическая картина крови у кроликов характеризовалась усилением гемопоэза. Содержание в крови эритроцитов во второй опытной группе составило 5,1±0,1×10¹² л, втретьей – 5,0±0,1×10¹² л, в контроле – 4,7±0,1×10¹² л.

Под действием препарата ЛУКЕДувеличивается количество гемоглобина по сравнению с контролем на 11,2% во второй опытной группе, на 8% в третьей опытной группе. Увеличение количества эритроцитов, гемоглобина и биохимических показателей (кроме мочевины и лейкоцитов) в крови кроликов под действием препарата ЛУКЕДоказывает положительное влияние на иммунную систему животных, является основой повышения энергии роста их живой массы.

С целью определения оптимальногодействия растительногопрепаратаЛУКЕДна мясную продуктивность кроликов в конце исследований в 120-дневном возрасте был проведён контрольный убой кроликов, результаты которого представлены в таблице 22.

Кормление кроликов рационами с добавлением препарата ЛУКЕД способствовало увеличению массы тушки в опытных группах. Наибольшая масса тушки была у кроликов второй опытной группы – 1881,1 г, что достоверно выше на 10,5 % ( р≤0,001), чем в контрольной группе.

Таблица 22 – Показатели убоя кроликов

* — р≤0,05; **-р≤0,01

В результате визуального осмотра тушек кроликов контрольной и опытных групп было установлено, что различий по органолептическим показателям не было. Все тушки по внешнему виду, цвету серозной оболочки брюшной полости, мышц на разрезе, консистенции, запаху, прозрачности и аромату бульона были одинаковыми.

Соотношение съедобных частей тушки кроликов представлено в таблице 23.

Таблица 23 – Соотношение съедобных частей тушки кроликов

Данные исследований свидетельствуют о том, что наибольшее содержание мышечной ткани оказалось во 2-ой опытной группе – 79%, т. е. на 1,1%превосходило результаты в контрольной группе. Коэффициент мясности во 2-ой и 3-й опытных группах был выше на 14,7% и 3,2%, чем в контрольной.

Скармливание кроликам препарата ЛУКЕДоказало положительное влияние на мясные качества крольчатины.

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОРМОВЫХ ДОБАВОК ДЛЯ ЖИВОТНОВОДСТВА

Данный препарат относится к оборотным средствам, поэтому расчёт эффективности его применения определяется традиционным способом через показатели прибыли и уровня рентабельности.

Экономическая эффективность использования препарата в рационах кроликов калифорнийской породы представлена в таблице 24.

Таблица 24– Экономическая эффективность применения препарата ЛУКЕДв кормлении молодняка кроликов в расчёте на одну голову

Использование препарата ЛУКЕДв кормлении молодняка кроликов экономически выгодно. Так, уровень рентабельности за период научно-хозяйственного опыта во второйи третьей опытных группах оказался выше, чем в контрольной, на 10,9 % и 5,4 % соответственно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог изложенному, следует сделать следующие выводы:

1. Разработанный растительный препарат ЛУКЕД содержит в своем составе натуральные биологически активные вещества, что позволяет использовать его в качестве функциональной кормовой добавки для органического животноводства и аквакультуры;
2. Биологически активные добавки КЕД, луб бархата амурского и ЛУКЕД способствуют повышению выживаемости пчел после заражения битоксибациллином на 5, 17, 25% соответственно, и могут быть использованы в качестве лечебно-профилактических (иммуномодулирующих) препаратов при бактериальных инфекциях;
3. Функциональные кормовые добавки КЕД, луб бархата амурского и ЛУКЕД улучшают зимостойкость пчелиных семей, способствуют увеличению их медовой продуктивности на 6-22%. Обладают стимулирующим действием для пчелиных маток. Количество выращенного расплода к главному медосбору увеличивается на 3-13%
4. Внесение препарата ЛУКЕД в корм молоди форели способствует повышению эффективности использования корма, увеличению прироста на 10% и сохранности мальков на 1,2%;
5. Препарат ЛУКЕД в дозе 5 мг на кг живой массы в рационах кроликов положительно влияет на воспроизводительную способность крольчих: обеспечивает увеличение плодовитости на 3,8%, молочности на 12,1%, выхода молодняка на 18,2%. Способствует повышению энергии роста молодняка на 6,1% сохранности поголовья на 13,3%.
6. Следует считать оптимальной норму включения в рационы животных растительных препаратов в следующих концентрациях: для пчел КЕД, луб бархата амурского, ЛУКЕД в количестве 1 г на кг сахарного сиропа. Для молоди форели эффективной является доза 1 г препарата ЛУКЕД на 10 кг корма. Наибольшей эффективностью для кроликов биологически активная добавка ЛУКЕД обладает в количестве 5 мг на кг живой массы;
7. Расчет экономической эффективности показал, что препарат ЛУКЕД в дозе 5 мг на кг живой массы в рационах кроликов увеличивает уровень рентабельности на 10,9%.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

Рекомендуем пчеловодам при осеннем и весеннем кормлении пчел вносить в сахарный сироп растительный препарат ЛУКЕД (из расчета 1 г/л) для его обогащения биологически активными веществами и улучшения рентабельности производства меда;

Использовать препарат ЛУКЕД в дозе 5 мг на кг живой массы каждые 10 дней с таким же перерывом в кормлении кроликов во все биологические периоды;

Включать в рационы молоди форели биологически активную добавку ЛУКЕД в количестве 0,1 г на кг корма.

АПРОБАЦИЯ И ПУБЛИКАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих мероприятиях:

1. IV International conference AGRITECH IV — 2020: Agribusiness, environmental engineering and biotechnologies, г. Красноярск;
2. III Международная научная конференция «Феномен доместикации – как фактор эволюции», посвященной памяти академика   Дмитрия Константиновича Беляева», г. Москва;
3. XX Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и специалистов «Молодые ученые –Агропромышленному комплексу Дальнего Востока», ФГБОУ ВО Приморская ГСХА, г. Уссурийск;
4. Национальная (Всероссийская) научно-практическая конференция «Медовый край – медовая Россия: история, традиции, современные тенденции пчеловодства» ФГБОУ ВО Приморская ГСХА, г. Уссурийск;
5. Международная научно-практическая конференция «Современные тенденции в пчеловодстве и апитерапии», г. Рыбное.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих печатных изданиях:

1. Rasskazova, N.T. Productivityofrabbitswhenusingthedrug «KED+LBA» intheirdiets / N.T. Rasskazova, Z.V. Tsoy, A.K. Pulinets // IOPConferenceSeries: Earthandenvironmentalscience.
2. Rasskazova, N.T.The effectiveness of experimental herbal preparations in organic animal husbandry/ N.T. Rasskazova, Z.V. Tsoy, A.K. Pulinets // IOP Conference Series: Earth and environmental science.
3. Рассказова, Н.Т. Использование биологически активных веществ в кормлении молодняка плотоядных животных в условиях Приморского края / Н.Т. Рассказова, Е.К. Пулинец, З.А. Бунина // Кролиководство и звероводство. – 2020. – №3. – С.24-29.
4. Рассказова, Н.Т. Применение препаратов растительного происхождения в органическом животноводстве в Приморском крае /Н.Т. Рассказова, А.К. Пулинец, С.В. Иншаков // Кролиководство и звероводство. – 2020. – № 4. – С. 40-45.
5. Пулинец, А.К. Влияние биопрепаратов растительного происхождения на зимостойкость пчелиных семей / А.К. Пулинец, Е.К. Пулинец, Н.Т. Рассказова; под ред. С.В. Иншакова // Молодые учёные – агропромышленному комплексу Дальнего Востока: матер. науч.-прак. конф. молодых учёных, аспирантов и специалистов. – 2020. – С. 208-215.
6. Пулинец, А.К. Использование стимулирующих подкормок для пчёл в условиях таёжной зоны Приморского края / А.К. Пулинец, Е.К. Пулинец, Рассказова Н.Т. // Современные тенденции в пчеловодстве и апитерапии: матер. международной конф., г. Рыбное.
7. Рассказова, Н.Т. Эффективность применения биологически активных веществ в кормлении молодняка кроликов в Приморском крае / Н.Т. Рассказова, Е.А. Вострикова // Аграрный вестник Приморья. – 2020. – № 1 (17). – С. 23-27.
8. Рассказова, Н.Т. Эффективность использования иммуномодулирующих препаратов в органическом животноводстве / Н.Т. Рассказова, А.К. Пулинец // Медовый край – медовая Россия.Матер. Всероссийской (национальной) науч.-прак. конф. 07 — 09 октября 2020 г. / ФГБОУ ВО Приморская ГСХА; отв. ред. С. В. Иншаков. – Уссурийск, 2020. – С. 159-166.
9. Подана заявка на изобретение:Биологически активная добавка «ЛУКЕД», рег. № 2020142614

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авторское свидетельство № SU 1597376 A1 СССР, МПК С098 61/00. Способ получения красителя из растительного сырья: №4425922 : заявл. 04.04.1998 : опубл. 07.10.1990 / Момот Н.В., Лапшин Л.В., Мешков Н.Н.; заявитель Приморский сельскохозяйственный институт.
2. Анахина, Е.А. Влияние стимулирующих подкормок на показатели трутней / Е.А. Анахина, А.С. Скачко, А.Г. Маннапов, О.А. Антимирова // Пчеловодство. – 2020. — №1. – С. 16-18.
3. Апанасенко С.В. Влияние адаптогенов семейства аралиевых на спармопродукцию хряков-производителей и их потомство / С.В. Апанасенко // Аграрный вестник Урала. – 2012. — №7 (99). – С 38-39.
4. Бархат Амурский / Под ред. Кудашева Р.Ф. – Л.: Гослесбумиздат, 1952. – 140 с.
5. Белоусова М.Е. Энтомоцидная активность новых штаммов и экспериментальных инсектицидов на основе Bacillus thuringiensis berliner: дис. …канд. биолог. наук / М.Е. Белоусова, 2019. – СПб. – 132 с.
6. Ботанико-фармакогностический словарь: Справ. пособие / К.Ф. Блинова, Н.А. Борисова, Г.Б. Гортинский и др., Под ред. К.Ф. Блиновой, Г.П. Яковлева – М.: Выс. Шк., 1990. – 272 с.
7. Bacillusthuringiensis. – Текст: электронный / Википедия: [сайт]. – 2015. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/bacillus_thuringiensis/(дата обращения 15.12.2020)
8. Васильева, Н.В. Влияние нетрадиционной кормовой добавки растительного происхождения на продуктивные качества кур-несушек в условиях Дальнего Востока: монография / Н. В. Васильева, А. М. Калачинская. – Уссурийск: ФГБОУ ГСХА, 2012. – 102 с.
9. ГОСТ 20235.0-74 – ГОСТ 20235.2-74 Мясо кроликов. Методы анализа. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1975. – 5 с.
10. Гуков Г.В. Использование луба бархата амурского в кормлении норок в период воспроизводства в Приморском крае / Г.В. Гуков, Н.Т. Рассказова, Д.Р.Радченко // Лесные биологически активные ресурсы (березовый сок, живица, эфирные масла, пищевые, технические и лекарственные растения). Материалы международного семинара, 2001. — С. 172-173.
11. Гуков Г.В. Эффективность применения луба бархата амурского при выращивании норок / Г.В. Гуков, Н.Т. Рассказова, Д.Р.Радченко // Аграрная политика и технология производства сельскохозяйственной продукции в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Материалы Международной научно-практической конференции. Приморская государственная сельскохозяйственная академия, 2002. — С. 177-179.
12. Дмитриев, А.О. Влияние стимулирующих подкормок на прием личинок и получение неплодных маток / А.О. Дмитриев // Пчеловодство. 2016. — № 2. — С. 12-13.
13. Додонова А.Ш. Энтомопатогенные свойства Bacillusthuringiensis / А.Ш. Додонова, И.М. Кабдеш // Биологические науки. 6 Микробиология: [Сайт]. – 2015. – Текст: электронный // URL: https://rusnauka.com/45_VSN_2015/Biologia/6_203961.doc.htm/ (Дата обращения 23.12.2020).
14. Еськов, Е.К. Биологически активные вещества, стиммулирующие репродуктивную функцию маток и трутней / Е.К. Еськов, М.Д. Еськова, Е.Г. Кекина, Г.С. Мазина, Г.С. Ярошевич // Пчеловодство. – 2018. — №4. – С.23-25.
15. Еськов, Е.К. Изменчивость массы тела и морфометрических признаков трутней / Е.К. Еськов, М.Д. Еськова // Пчеловодства. – 2018. — №3. – С. 18-21.
16. Еськов, Е.К. Развитие трутней при подкормках семей биопрепаратами и ультрадисперсным селеном / Е.К. Еськов, М.Д. Еськова, М.Д. Мазина, Г.С. Ярошевич, Д.О. Ушарнов // Пчеловодство. – 2014. — №8. – С. 14-15.
17. Еськов Е.К. Стимуляция развития трутней микродозами биойода и дигидрокверцетина / Е.К. Еськов, М.Д. Еськова, Г.С. Мазина, Г.С. Ярошевич // Пчеловодство. – 2017. — № 8. – С. 10-12.
18. Жеребкин, М.В. Зимовка пчел / М.В. Жеребкин. – М.: Россельхозиздат, 1979. – 151 с.
19. Зориков П.С. Основные лекарственные растения Приморского края: Учебное пособие / П.С. Зориков. – Владивосток: Дальнаука, 2004. – 129 с.
20. Квартникова Е.Г. Влияние добавок микроэлементов в полнорационный гранулированный комбикорм (ПГК) на мясную продуктивность молодняка кроликов / Е.Л. Квартникова, И.П. Люднов, Н.П. Ковальчук, М.П. Квартников, Г.Ю. Косовский // Кролиководство и звероводство. – 2018. — №4. – С. 4-7.
21. Квартникова Е.Г. Роль синтетических витаминов А и D в переваримости питательных веществ и энергии рациона молодняком кроликов / Е.Г. Квартникова, Г.Ю. Косовский, М.П. Квартников // Крольководство и звероводство. – 2020. — №3. – С. 14-23.
22. Кисленко В.Н. Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии / В.Н. Кисленко. – М.: КолосС, 2005. – 232 с.
23. Кодесь, Л.Г. Биологические и хозяйственно-полезные признаки Дальневосточных пчел Приморского края: монография / Л.Г., Кодесь, Т.В., Столбова. – Уссурийск, 2006. -169 с.
24. Кодесь, Л.Г. Технология производства, переработки, стандартизации продуктов пчеловодства в Дальневосточном регионе /Л.Г. Кодесь.- Уссурийск, 2002. – 165 с.
25. Кодесь Л.Г.Слагаемые качества маток / Л.Г. Кодесь, Е.К. Пулинец // Пчеловодство. — 2004. — № 5. — С. 14-15.
26. Кодесь Л.Г. Сравнительная оценка различных сроков и способов вывода пчелиных маток в условиях Приморского края: монография / Л.Г. Кодесь, Е.К. Пулинец. – Уссурийск: Приморская ГСХА, 2005. – 142 с.
27. Козуб, М.А. Применение стимулирующих подкормок при получении маточного молочка / М.А. Козуб // Пчеловодство. — 2014. — № 6. — С. 16-17.
28. Колтун Г.Г.Влияние лимонника китайского на молочность самок норок / Г.Г. Колтун, Н.Т.Рассказова // Молодые ученые — агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 2008. — С. 21-23.
29. Колтун Г.Г. Лимонник китайский, его воздействие на воспроизводительную способность норок / Г.Г. Колтун, Н.Т.Рассказова // Мировое сельское хозяйство: современное состояние, актуальные проблемы и тенденции развития. Материалы международного симпозиума, посвященного пятидесятилетию ФГОУ ВПО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия». Редакционная коллегия: В.В. Филько, Н.П. Бессонова, О.А. Беликова, О.Н. Ивус, 2008. — С. 57-60.
30. Куликов Н.Е. Тестирование пробиотика целлобактерин и его влияние на воспроизводительную способность хорьков / Н.Е. Куликов, Е.Г. Квартникова, С.А. Федосеев // Научное обеспечение животноводства Сибири: мат-лы III Междунар. науч.- практ. конф. Составители Л.В. Ефимова, Т.В. Зазнобина; КрасНИИЖ ФИЦ КНЦ СО РАН. – Красноярск, 2019. – С. 169-172.
31. Ларина Н.А. Влияние премикса «Биолеккс» на рост живой массы молодняка типа «Приобский» / Н.А. Ларина, А.М. Немзоров, В.Г. Прокопьев, Е.С.Ажиенко //

Международный научно-исследовательский журнал. – 2015. — №11 (42). — Ч. 6. – С. 67-69. —  [сайт]. –URL: https://research-journal.org/agriculture/vliyanie-premiksa-biolekks-na-rost-zhivoj-massy-molodnyaka-tipa-priobskij.

1. Лекарственные свойства растений флоры Дальнего Востока / Сост. Ильченко Т.П., Бакуменко Н.И.: Приморский сельскохозяйственный институт – Владивосток, 1992. – 110 с.
2. Методические указания проведения научно-хозяйственных опытов по кормлению пушных зверей / Под ред. Н.А. Балакирева, В.К. Юдина. — М. -1994. — 31 с.
3. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики / И.П. Кондрахин, А. В. Архипов. – М.: КолосС, 2004. – 520 с.
4. Методы проведения научно-исследовательских работ в пчеловодстве / А.В. Борадачев, А.Н. Бурмистров, А.И. Касьянов и др. – Рыбное: НИИП, 2006. – 154 с.
5. Никулина, О.А. Растительные адаптогены в кормлении молочного скота: монография / О.А. Никулина, Ю.П. Никулин. – Уссурийск: Приморская ГСХА, 2010. – 174 с.
6. Науразбаева А.И., Мишуковская Г.С., Гиниятуллин М.Г., Шелехов Д.В., Смольникова Е.А. Влияние кормовых добавок на продолжительность жизни пчел в садках // Пчеловодство. — 2020. – №4. – С. 14-17.
7. Орлова, Е.Н. Влияние аспарагината кобальта на медовую продуктивность и качество меда / Е.Н. Орлова, Т.Н. Родионова, В.В. Строгов, М.В. Забелина // Пчеловодство. – 2018. — №7. – С.7-9.
8. Патент RU 2138160 Россия, МПК А61К 36/15, А01К 67/02, А61К 135/00. Биологически активный стимулятор препарат «КЕД»: № 98111382/13 : заявл. 08.06.1998 : опубл. 27.09.1999 / Рассказова Н.Т., Старикова Н.П.; заявитель, Дальневосточныйнаучно-исследовательский институт сельского хозяйства.
9. Патент № RU 2 514 211 С1Российская Федерация, МПК С12N 1/20 (2006.01), А01N 63/00 (2006.01). Штамм Bacillus thuringiensis var. thuringiensis №800/15, используемый в качестве энтомоцидного биопрепарата:№RU2012143320А : заявл. 2012.10.10 : опубл. 2014.04.20 /Тихонович И.А., Романова Т.А.,Ермолова В.П., Гришечкина С.Д.; заявитель: ГНУ ВНИИСХМ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ.
10. Патент №RU 207815 С1 Россия, МПК С09В 61/00. Способ получения красителя из растительного сырья: №94023580/04 : опубл. 22.06.1994 / Момот Н.В., Лапшин Л.В.; заявитель Приморский сельскохозяйственный институт.
11. Патент № RU 2235548 С1 Россия, МПК А61К 36/254, А61К 31/715, А61К 35/10, А61Р 17/02, А61Р 41/00. Ранозаживляющее средство: № 2003113570/15 : зарег. 08.05.2003: опубл. 10.09.2004 / Любченко Е.Н., Анисимов М.М., Кулешов С.М.; заявитель Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного отделения РАН.
12. Патент № RU2243246 С2 Россия, МПК А61К 8/49, А61К 8/31, А61Q 5/10, С098 61/00. Способ получения основного красителя для морфологических целей: № 2002116045/04 : зарег. 14.06.2002 : опубл. 27.12.2004 / Момот Н.В., Лапшин Л.В., Момот Ю.А.; заявитель Приморская государственная сельскохозяйственная академия.
13. Приходько, А.Н. Влияние шелухи шишек сосны корейской на продуктивные функции телок: Автореф. дис. …канд. с.-х. наук / ПГСХА. – Уссурийск, 2004. – 40 с.
14. Прудченко, Л.И. Ферментированные кормовые продукты из отходов переработки дальневосточных рыб в рационах свиней / Л.И. Прудченко, Ю.П. Никулин // Свиноводство. – 2012. — № 8. – С. 26-28.
15. Прудченко, Л.И. Влияние кормовой рыбной пасты на интенсивность роста поросят-отъемышей / Прудченко Л.И.// Зоотехния. – 2013. — № 1. – С. 16-17.
16. Прудченко, Л.И. Эффективность кормовой рыбной пасты при откорме свиней / Прудченко Л.И., Никулин Ю.П., Никулина О.А. // Зоотехния. – 2013. — № 3. – С. 21-22.
17. Прудченко Л.И. Использование ферментированной рыбной пасты в кормлении свиней: монография / Л.И. Прудченко, Ю.П. Никулин. – Уссурийск: Изд-во ФГБОУ ВПО «Приморская ГСХА», 2015.-126 с.
18. Пулинец Е.К. Влияние биопрепарата «Восток ЭМ-2» на концентрацию вредных газов в свиноводческом помещении / Е.К. Пулинец // Молодые ученые — агропромышленному комплексу Дальнего Востока: Материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов. Приморская государственная сельскохозяйственная академия, 2010. — С. 91-93.
19. Пулинец, Е.К. Влияние различных факторов на прием маточных личинок семьями-воспитательницами в условиях таежной зоны Приморского края / Е.К. Пулинец, Н.Т. Рассказова, А.К. Пулинец // Среднерусская порода медоносных пчел в стратегии развития мирового пчеловодства: монография, под общ. ред. А.З. Брандорф, М.М. Ивойловой. – Киров: ФАНЦ Северо-Востока, 2019. – С. 68-72.
20. Пулинец, Е.К. Зимостойкость пчелиных семей в условиях таежной зоны Приморского края / Е.К. Пулинец // Состояние и перспективы сельскохозяйственного производства Приморского края: материалы научно-практической конференции молодых ученых. – Уссурийск: ПГСХА, 2003. – С. 192-195.
21. Пулинец, Е.К. Сравнительная оценка различных сроков и способов вывода пчелиных маток: автореф. дис. … канд. с.-х. наук / Пулинец Е. К. – Уссурийск, 2004. – 18 с.
22. Рассказова Н.Т. Влияние гомогената трутневых личинок на воспроизводительную способность норок / Н.Т. Рассказова, Е.К. Пулинец // Кролиководство и звероводство. – 2017. — №3. – С.75-77.
23. Рассказова Н.Т. Влияние препарата из хвои кедра на продуктивность «мелакриловых» норок в АОЗТ «Октябрьский» Приморского края /
    Н.Т. Рассказова, Ю.Матвеенко // Морфология, физиология и патология животных. Сборник научных трудов по материалам научно-производственной конференции, посвященной памяти доктора ветеринарных наук, первого декана ветеринарного факультета, профессора Кирьянова Е.А. Приморская государственная сельскохозяйственная академия, 2000. — С. 115-117.
24. Рассказова, Н.Т. Влияние препарата Кед на воспроизводственную способность норок и их продуктивность: Автореф. Дис. … канд: с.-х. наук / Н.Т. Рассказова. – Уссурийск, 1998. – 20 с.
25. Рассказова, Н.Т. Влияние препарата Кед на воспроизводительную способность норок и их продуктивность / Н.Т. Рассказова. Дис. на соиск. уч. ст. канд. с.-х. наук. – Уссурийск, 1998. – 123 с.
26. Рассказова Н.Т. Возможность включения добавки из моллюска Анадары Броутона в рационы молодняка кроликов / Н.Т. Рассказова, Е.К. Пулинец // Вестник Орловского государственного аграрного университета. – 2017. — №3 (66). – С. 116-120.
27. Рассказова, Н.Т. Использование нетрадиционных добавок в кормлении молодняка норок / Н.Т. Рассказова, Л.И. Прудченко, Н.В. Васильева // Кролиководство и звероводство.- 2019. — №1. – С. 19-22.
28. Рассказова, Н.Т. Использование БАД природных ресурсов Приморья в пушном звероводстве и собаководстве / Н.Т. Рассказова, Л.И. Прудченко, Б.А. Васильев // Роль аграрной науки в развитии лесного и сельского хозяйства Дальнего востока: материалы II Национальной (Всероссийской) научно-практической конференции, 08-09 ноября 2018 г.: в 3-х ч. Ч. 2., — 208-214 с.
29. Рассказова, Н.Т. Использование препарата Кед в кормлении молодняка кроликов / Н.Т. Рассказова, Е.К. Пулинец. – Аграрная Россия. – 2017. — № 5. – С.- 17-19.
30. Рассказова Н.Т. Использование трутовой биомассы в кормлении растущего молодняка норок различных пород / Н.Т. Рассказова, Е.К. Пулинец // Роль аграрной науки в развитии лесного и сельского хозяйства Дальнего Востока: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Приморская государственная сельскохозяйственная академия, 2017. – С. 89-94.
31. Рассказова Н.Т.Эффективность использования кукумарии в рационах кормления молодняка норок / Н.Т.Рассказова, О. Кузнецова, А.А.Карлина
    // Достижения аграрной науки — практике животноводства. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной юбилею зооинженерного факультета и факультета ветеринарной медицины. Приморская государственная сельскохозяйственная академия, 2004. — С. 124-127.
32. Рассказова, Н.Т. Эффективность использования лимонника китайского в рационах кормления норок для повышения их репродуктивной способности /
    Н.Т.Рассказова, Г.Г.Колтун //Дальневосточный аграрный вестник. — 2008. -№ 3 (7). — С. 54-56.
33. Рассказова, Н.Т. Эффективность использования плодов ореха маньчжурского в кормлении молодняка норок. / Н.Т. Рассказова, Е.К. Пулинец // Кролиководство и Звероводство. — № 5. — 2015. – С.13-14.
34. Рассказова Н.Т. Перспективы возрождения звероводства в Приморском крае / Н.Т. Рассказова, Е.К.Пулинец, Н.А.Чугаева // Кролиководство и звероводство. — 2018. — № 4. — С. 44-46.
35. Родинова, О.А. Оценка зимостойкости пчелиных семей дальневосточных пчел в условиях таежной зоны Приморского края / О.А. Родинова, Е.К. Пулинец // Молодые ученые – агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Материалы XIV межвузовской научно-практической конференции. – Уссурийск, 2014. – С. 53-57.
36. Рокитский П.Ф. Биологическая статистика / П.Ф. Рокитский. – Минск, 1976. – 326 с.
37. Салтыкова Е.С. Актуальные проблемы повышения адаптивного потенциала медоносной пчелы Apis mellifera в условиях пасечного содержания / Е.С.Салтыкова, А.Г. Николенко // Мир пчеловодства: [Сайт]. –Текст: электронный // URL: https://apiwold.ru/135357850.html/ (Дата обращения 7.10.2020)
38. Салтыкова Е.С. Иммуномодулирующее действие хитоолигосахаридов на медоносную пчелу Apis mellifera L. / Е.С.Салтыкова,А.В. Поскряков, А.Г. Николенко, Р.М. Хайруллин // Эволюционная биохимия и физиология. — 2000. — №5. — С.563-568.
39. Саляхов А.Ш.Мясная продуктивностькроликов при использовании в их рационах Цеостимула в комплексе с пробиотическим препаратом «Проваген»: Дис. на соиск. уч. ст. канд. с.-х. наук. / А.Ш. Салихов. – Казань, 2017. – 114 с.
40. Саттарова, А.А., Влияние гомогената трутневого расплода на качество маток / А.А. Саттарова, М.Г. Гиниятуллин, Н.М. Ишмуратова // Пчеловодство. — 2010. — № 2. — С. 15-16.
41. Солошенко, В.А. Использование шелухи шишек сосны корейской в кормлении перепелов / В.А. Солошенко, В.А. Реймер, О.Г. Мерзлякова, А.В. Фесикова. – Новосибирск: Актуальные проблемы агропромышленного комплекса. – 2016. – С. 256-260.
42. Станчас Н.А.Влияние препарата из бархата амурского на шкурковую продуктивность молодняка норок /Н.А. Станчас, Н.Т. Рассказова, Е.Ю. Чуханов // Молодые ученые — агропромышленному комплексу Дальнего Востока. материалы межвузовской научно-практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 2006. — С. 121-123.
43. Трегубенко А.Д.Влияние препарата «Аминовит» на продуктивность кроликов /А.Д. Трегубенко, Н.Т.Рассказова //Инновации молодых — развитию сельского хозяйства. Материалы 51 научной студенческой конференции, 2015. -С. 100-104.
44. Тронина А.С., Воробьева С.Л., Колбина Л.М., Мануров И.М., Васильева М.И. Влияние пробиотиков СпасиПчел и ПчелоНормоСил на продуктивные показатели пчелиных семей // Пчеловодство. – 2020. — №2. – С. 18-20.
45. Урусов, В.М. Деревья, кустарники и лианы Приморского края / В.М. Урусов, И.И. Лобанова. – Владивосток: ТИГ ДВО РАН. – 2018. – 475 с.
46. Усенко, Н. В. Деревья, кустарники и лианы Дальнего Востока: справочная книга / Н.В. Усенко ; науч. ред. С.Д. Шлотгауэр. — 3-е изд., перераб. и доп. — Хабаровск : Приамурские ведомости, 2010. — 272 с.
47. Фруентов Н.К. Лекарственные растения Дальнего Востока / Н.К. Фруентов. Издание 3-е расширенное и дополненное. – Хабаровск: Кн. изд-во, 1987. – 352 с.
48. Хоркина О.Ю.Эффективность использования препарата «Лактокормовит» в кормлении поросят-отъемышей / О.Ю. Хоркина, Е.К.Пулинец // Инновации молодых — развитию сельского хозяйства: Материалы 47 студенческой научной конференции. Отв. за выпуск: О.А. Беликова, 2012. — С. 117-120.
49. Цой З.В. Качество и биологическая ценность мяса свиней при скармливании концентрата из Корбикулы японской/ З.В. Цой, Ю.П. Никулин. — Зоотехния. 2015. № 12. с. 14-15
50. Цой З.В. Кормовой концентрат из Корбикулы японской обеспечивает экологическую безопасность свинины/З.В. Цой, Ю.П. Никулин.- Свиноводство. – 2012. — № 4. – с.82-83.
51. Цой З.В. Использование биоресурсов Дальнего Востока в кормлении поросят / З.В. Цой, Ю.П. Никулин // Дальневосточный аграрный вестник. 2008. Т.1. с. 46.
52. Цымек А.А. Главнейшие лиственные породы Дальнего Востока / А.А. Цымек. – Хабаровск: Дальневосточное государственное изд-во, 1950. – 197 с.
53. Якимов, Д.В. Применение антиаксидантов для повышения продуктивности пчелиных семей / Д.В. Якимов, С.Л. Воробьева, М.И. Васильева // Пчеловодство. – 2019. — №4. – С. 12-13.
54. Komin A.E., Pulinets E.K., Gamaeva S.V. Honey yield conditions and characteristics of honeys in the south of the Far East of Russia // Earth and Environment Science, International AgroScience Conference (AgroScience-2020) 10 April 2020, Cheboksary, Russian Federation, Volume 604, 012031.
55. Saltykova E. S., Poskryakov A. V., Benkowskaya G. V., Khayrullin R. M., Nikolenko A. G. Adaptive effect of chitooligosaccharides on the honeybee Apis mellifera mellifera L. // Biologically Active Polysaccharides. Oslo, 1998. P.98.

Приложения

РЕФЕРАТ

Отчет 194 с., 1 кн., 24 рис., 33 табл., 71 источн., 12 прил.

ЧЕРНЫЙ АМУР, ЛИЧИНКИ, ТЕХНОЛОГИЯ ПОДРАЩИВАНИЯ, УСТАНОВКА ЗАМКНУТОГО ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ

Объект исследования – черный амур (лат. Mylopharyngodon piceus Richardson).

Цель работы – разработка технологии подращивания личинок черного амура.

Методы и методология проведения работы. При проведении исследований использованы физиологические, биохимические и экологические методы (биоиндикация и биотестирование).

Результаты работы и их новизна. Усовершенствована технология подращивания личинок черного амура, в том числе, в установке замкнутого водоснабжения (изучаемые показатели: температура воды, содержание кислорода, водообмен, освещение, плотность посадки). Установлено, что жидкая добавка Reasil положительно влияет на интенсификацию раннего развития личинок, повышает их жизнеустойчивость. Разработаны методы биоиндикации и биотестирования для определения устойчивости рыб к заболеваниям.

Область применения результатов – рыбоводные хозяйства различной формы собственности в различных зонах рыбоводства, занимающихся прудовой аквакультурой, объектом которой может стать черный амур. Результаты исследований могут быть использованы в учебной деятельности.

Рекомендации по внедрению и итоги внедрения результатов НИР. Для рыбоводных хозяйств всех форм собственности разработаны «Методические рекомендации по технологии подращивания личинок черного амура». Результаты внедрены: ПСК «Курчанский», Краснодарский край Темрюкский район, пос. «Светлый путь», ИП Строилов А.А. (Рязанская область, Захаровский район), ОАО «Рязаньрыбпром» (Рязанская область, Рязанский, Милославский, Сараевский, Ряжский районы).

Экономическая эффективность или значимость работы.

С учетом повышения устойчивости рыб к заболеваниям, что обеспечит высокую сохранность поголовья черного амура, ожидаемая экономическая эффективность (рыбопродуктивность) при применении модифицированной технологии составит 14-30 %.

Прогнозные предположения о развитии объекта исследования.

Разработка технологии подращивания личинок черного амура в УЗВ, безусловно, должна продолжиться в дальнейшем подборе плотностей при подращивании, определении температурных, гидрохимических условий, подборе различных кормов, определении оптимальных навесок, сроков подращивания.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем отчете о НИР применяют следующие термины с соответствующими определениями:

Аквакультура – разведение и выращивание водных организмов (рыб, ракообразных, моллюсков, водорослей) в естественных и искусственных водоёмах, а также на специально созданных морских плантациях

Биоиндикация – оценка качества природной среды по состоянию ее биоты, основанная на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов

Биотестирование – процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций

Гепатопанкреас – это орган системы пищеварения, который совмещает функции поджелудочной железы и печени

Гуминовые кислоты – сложная смесь высокомолекулярных природных органических соединений, образующихся при разложении отмерших растений и их последующей гумификации (биохимического превращения продуктов разложения органических остатков в гумус при участии микроорганизмов, воды и кислорода)

Леонардит – это окисленный в природных условиях лигнит, образовавшийся в результате длительного выветривания

Полнорационный комбикорм – комбикорм, полностью обеспечивающий потребность животных в питательных, минеральных и биологически активных веществах и предназначенный для скармливания в качестве единственного рациона

Резистентность – сопротивляемость (устойчивость, невосприимчивость) организма к воздействию различных факторов (инфекций, ядов, загрязнений, паразитов и т. п.)

Рыбоводно-биологические показатели – биотехнические показатели, используемые для описания роста, развития и хозяйственных признаков рыб разных возрастных групп

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

В настоящем отчете о НИР применяют следующие сокращения и обозначения:

АПК – аграрный промышленный комплекс

АЭС — Атомная электростанция

БГАТУ – Белорусский государственный агротехнологический университет

ВИНИИПРХ – Всероссийский научно-исследовательский институт пресноводного рыбного хозяйства

ГПО – государствено-кооперативное объединение

ГРЭС – Государственная районная электрическая станция

Д.б.н. – доктор биологических наук

ИП – индивидуальный предприниматель

К.б.н. – кандидат биологических наук

К.с.-х.н. – кандидат сельскохозяйственных наук

КГТУ – Калининградский государственный технический университет

КНР – Китайская Народная Республика

Минсельхоз – Министерство сельского хозяйства и продовольствия

НИР – научно-исследовательская работа

НОЦ – научно-образовательный центр

ОАО – открытое акционерное общество

ПДК – предельно допустимая концентрация

ПСК – производственный сельскохозяйственный кооператив

РГАУ-МСХА – Российский государственный аграрный университет — мсха имени К.А. Тимирязева

РСФСР — Российская Советская Федеративная Социалистическая Республика

РФ – Российская Федерация

УЗВ – установка замкнутого водообеспечения

ФГБОУ ВО РГАТУ – Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

ЦФО – Центральный федеральный округ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Важной задачей современной аквакультуры является обеспечение условий роста и развития рыбы для максимально быстрого достижения ей товарной массы. В условиях интенсивного выращивания объектов аквакультуры в рыбоводных прудах создаются стрессовые условия – увеличенные нагрузки биомассы на единицу объема, искусственное кормление, неестественный трофический режим, цикличность технологических операций, несвойственных естественному росту и развитию рыб в природных условиях. В результате воздействия этих антропогенных и техногенных факторов происходит снижение показателей роста, развития и резистентности рыб, что заметно по ослаблению ростовых показателей, подверженности объектов аквакультуры заболеваниям и т.д. [36].

Естественная рыбопродуктивность не является постоянной величиной, она может со временем изменяться под направляющим влиянием человека, увеличивая или уменьшая пищевые ресурсы [68].

В условиях санкций стран Евросоюза по поставкам в Российскую Федерацию ряда продовольственных товаров, для выполнения задачи импортозамещения, актуализируется проблема разработки инновационных методов отечественной аквакультуры. Внутренние водоемы обладают значительными потенциальными продуктивными возможностями. Для обеспечения потребностей российского потребителя качественной рыбой необходимо интенсифицировать разведение растительноядных видов рыб, обладающих высокой скоростью роста и продуктивностью, толерантностью к изменению факторов внешней среды при стойком иммунитете и высокой резистентностью к заболеваниям. Растительноядные рыбы обладают рядом преимуществ: имеют диетическое нежирное мясо, осуществляют биологическую мелиорацию прудов, улучшают санитарное состояние водоемов вне зависимости от типов водоемов [64].

В настоящее время в нашей стране придают большое значение производству именно отечественных продовольственных товаров, все больше внимания уделяется органической продукции, проверке ее экологического качества. Стратегия инновационной деятельности АПК РФ реализуется через Федеральный закон «О развитии сельского хозяйства» и национальный проект «Развитие АПК». В проектах «Искусственное воспроизводство водных биологических ресурсов», «Международное сотрудничество» предложен алгоритм усовершенствования разведения рыб, обеспечение доступа отечественных объектов рыбоводства на мировые рынки. Эти задачи приобрели актуальность в связи с санкциями, на фоне пандемии, которые привели к мировому кризису в сфере логистики при импорте и экспорте продуктов питания, в том числе, производимых в технологии аквакультуры. Надо отметить, что актуально изучать экологическую составляющую при использовании различных современных технологий, используемых в товарном рыбоводстве. Исходя из сложившейся ситуации, среди предпринимательского сектора занятого в рыбоводстве, возрастает интерес к использованию установок с замкнутым циркулирующим водоснабжением (УЗВ), позволяющим выращивать рыбу при минимальных затратах ресурсов естественной природной среды. Актуально использовать УЗВ для подращивания личинок рыб и далее реализовывать их в хозяйства. В прудах самым уязвимым возрастом рыб являются стадии личинки и малька. Потери при естественном содержании могут составить 85-90 %. С учетом того, что хозяйств, осуществляющих разведение и реализацию черного амура единицы, у рыбхозов есть сложности с приобретением этой рыбы, возникает интерес к подращиванию личинок в УЗВ, где создается уникальная экологическая среда, поддержание которой требует особого внимания со стороны специалистов.

С экологической позиции одним из определяющих преимуществ технологии аквакультуры в УЗВ является минимизация антропогенного и техногенного давления на рыб, содержащихся в бассейнах.

Цель – разработка технологии подращивания личинок черного амура.

Содержание НИР:

– анализ существующих и апробация разрабатываемой технологии «подращивания» личинок черного амура;

– оптимизация условий содержания (температурный, кислородный режимы и водообмен) для личинок черного амура при «подращивании» в УЗВ;

– оптимизация технологии кормления и корректировка рационов для личинок черного амура, «подращиваемых» в УЗВ;

– оптимизация гидрохимического состава среды в УЗВ путем добавления жидкой фракции леонардита, содержащего немодифицированные гуминовые кислоты, для эффективного «подращивания» личинок черного амура;

– анализ индикаторных показателей (лизоцим, гемагглютинин, цитоморфологические маркеры), отражающих динамику гомеостаза личинок, при изменении условий содержания, гидрохимии среды и кормления. Определение эффективности использования индикаторных маркеров с целью своевременной корректировки технологического режима для «подращивания» посадочного материала черного амура;

– разработка комбикормов для маточного стада черного амура, с учетом трофических особенностей этих рыб, что эффективно для получения качественных личинок;

– разработка методических рекомендаций по технологии «подращивания» личинок черного амура.

К области возможного внедрения планируемых результатов относятся предприятия различной формы собственности (рыбхозы), специализирующиеся на пресноводной аквакультуре. Разработанные рекомендации планируются к представлению в Минсельхоз РФ, Министерство сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области, ГКО «Росрыбхоз», о чем прошли совещания с ведущими рыбоводами РФ.

Основные требования к проведению НИР:

– возможность повсеместного использования объекта разработки предприятиями всех форм собственности, занимающихся рыбоводством;

– легкость и простота применения разработки для пользователей;

– прогнозирование эффективности применения методических рекомендаций в рыбоводных хозяйствах, расположенных в различных зонах рыбоводства.

Научная и практическая ценность ожидаемых результатов.

В аквакультуре черный амур высоко востребованная рыба-моллюскофаг, благодаря которой происходит мелиорация прудов от переносчиков паразитических заболеваний. Однако научных разработок по этой рыбе уже давно не проводилось. Проблемой для аквакультуры являются биологические особенности черного амура – для нереста требуется большое количество градусо-дней, низкая приспособленность производителей к заводскому нересту, отсутствие свободных естественных площадей прудов для «подращивания» личинок, невозможность использования посадочного материала в поликультуре, низкая выживаемость личинок в естественных условиях, в том числе из-за поздних сроков инкубации, даже в Краснодарском крае. Черный амур, особенно в период личиночной стадии, имеет низкую жизнестойкость, подвержен гибели, решение этой проблемы требует научного подхода. Актуально разработать комбикорма для маточного стада черного амура, с учетом трофических особенностей этих рыб, что эффективно для получения качественных личинок и является одной из задач наших исследований.

Научная ценность – разработка современной технологии работы с посадочным материалом черного амура, позволяющая применять ее без учета климатических, экологических и иных условий, имеющихся в V-VI зонах рыбоводства нашей страны, воздействующих на рост, развитие личинок и не позволяющих сохранить их жизнестойкость на должном уровне. Впервые проводятся исследования по выявлению гомеостазных индикаторов, дающих возможность своевременно регулировать рост и развитие посадочного материала черного амура; осуществляется подбор биологически активных компонентов, изменяющих гидрохимические условия среды для обеспечения жизнестойкости личинок, оптимизируются рационы и рецепты комбикормов для черного амура.

Практическая значимость: будет состоять в использовании предложенных решений для применения технологии «подращивания» личинок черного амура в хозяйствах любого типа и формы собственности. К практической значимости работы относится и то, что в рекомендации по «подращиванию» личинок черного амура будут включены маркерные показатели положительных и отрицательных тест-ответов организма мальков, отражающие эффективность их роста и развития; представлены рационы и рецепты комбикормов для черного амура. Такой подход позволит производителям посадочного материала черного амура своевременно реагировать и вносить изменения в технологический процесс, а именно, изменять трофические условия, гидрохимический состав среды и т.д. В естественных условиях прудов проводить такую работу сложно. Предлагаемая нами технология актуализирует «подращивание» личинок черного амура в УЗВ, что позволит производителям исключить потерю численности посадочного материала, эффективно использовать возможности регуляции роста и развития мальков независимо от того, в какой зоне рыбоводства проводятся работы, решить проблему рыбхозов по недостатку моллюскофагов в их хозяйствах. Ожидаемая экономическая эффективность (рыбопродуктивность) при применении технологии составит 14-30 %.

Приоритетами данной научно-исследовательской работы является направление, которое позволяет получить научные и научно-технические результаты по созданию и применению современных методов и подходов в подращивании личинок черного амура в УЗВ. Результаты научной разработки создают основу инновационного развития российской аквакультуры при использовании комплекса зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий, обеспечивают переход к передовым производственным технологиям в прудовом рыбоводстве; усиливают рост, развитие и здоровье рыб в первую очередь в товарных и маточных стадах, с учетом требований к высокопродуктивному и экологически чистому производству в аквахозяйствах; оптимизируют технологию подращивания личинок черного амура для создания экологически безопасных и качественных функциональных рыбопродуктов.

Результатом работы является совершенствование технологии подращивания личинок черного амура с целью интенсификации их более раннего развития, повышения процентного выхода личинок, устойчивости к заболеваниям, сопровождающим технологию аквакультуры, снижения заболеваемости рыб в водоеме, где в итоге используют в поликультуре черного амура.

Новизной исследований так же является обоснование использования УЗВ для подращивания личинок черного амура при использовании зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий для анализа применения различных комбикормов. Предложенная технология подращивания личинок черного амура позволит интенсифицировать прудовую аквакультуру за счет снижения заболеваемости рыб инвазионными заболеваниями, что в итоге положительно влияет на товарную навеску, внешний вид рыбы, снижает себестоимость продукции за счет улучшения противоэпизоотической ситуации.

В ходе работы модифицирована технология подращивания личинок черного амура, в том числе в УЗВ, усовершенствована технология кормления личинок, разработаны для рыб рецепты полнорационных комбикормов с немодифицированными микропористыми гуминовыми кислотами из леонардита, технология использования комбикормов с леонардитом в обеспечении жизнестойкости и устойчивости к заболеваниям производителей черного амура к заболеваниям; применены биоиндикация и биотестирование для определения устойчивости рыб к заболеваниям (приложения А, Б, В, Г).

Разработаны методические рекомендации по технологии «подращивания» личинок черного амура в условиях установки замкнутого водоснабжения (аспекты кормления и условий среды для эффективного роста, развития и жизнестойкости) с учетом зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий и их применению в рыбоводстве (приложения Д, Ж, И).

Практическая значимость заключается в развитии современной программы интенсификации отечественного рыбного хозяйства через внедрение комплекса мероприятий по расширенному использованию черного амура для борьбы с заболеваниями за счет подращивания личинок в УЗВ.

Результаты внедрены в работу рыбоводных хозяйств, занимающихся разведением и выращиванием карпа: Краснодарский край Темрюкский район, пос. «Светлый путь», ИП А.А. Строилов (Рязанская область, Захаровский район), ОАО «Рязаньрыбпром» (Рязанская область, отделения рыбхоз «Пара» Сараевского района, рыбхоз «Липяговский» Милославского района», рыбхоз «Ряжский» Ряжского района, рыбхоз «Павловский» Рязанского района Рязанской области (приложения К, Л, М, Н).

Апробация работы. Результаты работы апробированы, доложены и обсуждены на следующих конференциях и мероприятиях рыбоводов: на Международной научно-практической конференции «Научные инновации в развитии отраслей АПК», Ижевская государственная сельскохозяйственная академия (Ижевск), 18-21 февраля 2020 года на тему «Черный амур в современной аквакультуре»; на Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Научные приоритеты современного животноводства в исследованиях молодых ученых», Рязань, РГАТУ, 5 марта 2020 года на тему «Использование установки замкнутого водоснабжения в научно-образовательном центре аквакультуры и рыбоводства»; на Международной научно-практической конференции «Перспективы развития отрасли и предприятий АПК: отечественный и международный опыт», Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина (г. Омск), 30 марта 2020 года на тему «Экологические и рыбохозяйственные аспекты выращивания черного амура в аквакультуре»; на 71-й Международной научно-практической конференции «Современные вызовы для АПК и инновационные пути их решения», 2 секция (Актуальные проблемы и приоритетные направления животноводства), Рязань, РГАТУ, 15 апреля 2020 года на тему «Рыбохозяйственная и экологическая актуальность использования черного амура в аквакультуре». По результатам конференций были опубликованы в сборниках научные статьи. В «Вестнике РГАТУ» издана статья «Экологические и рыбоводно-хозяйственные аспекты подращивания личинок черного амура в системах с замкнутым циркулирующим водоснабжением», одна статья в базе WoS – Bioindication of Surface Water of Fish Pondsand Streams for the Dynamics of Phosphatase Activity in Hepatopancreas of Aquatic Organisms (приложения П).

Аквахозяйствам, в течение 5 лет, рекомендуем представлять статистическую информацию о внедрении разработок в Минсельхоз РФ, НОЦ аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ и ГКО «Росрыбхоз».

По результатам теоретической и опытной части исследований в рыбоводных хозяйствах и НОЦ аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ в 2020 году приступили к использованию и расширению возможностей использования разработанной технологии подращивания личинок черного амура за счет разработанных методических рекомендаций.

Областью применения результатов научных исследований являются: аквакультура, ветеринария, рыбоводные хозяйства различной формы собственности, комбикормовые предприятия.

Значимость работы заключается в том, что подращивание личинок черного амура по усовершенствованной технологии позволит увеличить выход личинок после подращивания за счет зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий, обеспечить их более высокую приспособляемость к естественной среде, что в итоге позволяет повысить рыбоводно-биологические показатели хозяйствам за счет снижения заболеваемости рыб, улучшения эпизоотической ситуации. Решение проблемы подращивания личинок черного амура позволит прудовым хозяйствам разных зон в итоге зарыблять в необходимом количестве пруды черным амуром для борьбы с инвазионными заболеваниями, обеспечить высокую прибыльность в аквакультуре, а также снизить количество заболеваний в водохранилищах и естественных водоемах.

Прогнозируемыми предположениями о развитии объекта исследования является то, что в России возрастают потребности в рыбопродукции, получаемой в аквакультуре. Актуально развивать инновационные проекты для совершенствования технологий выращивания, направленных на улучшение противоэпизоотической ситуации, снижению затрат в рыбоводстве.

Современная программа развития рыбной отрасли предполагает увеличение производства рыбы в 5-7 раз. Актуальной задачей аквакультуры является выращивание гидробионтов с минимальными затратами за счет совершенствования технологии и снижения заболеваний. Так, снижение инвазионной заболеваемости прудовых рыб, снижение заболеваемости в естественных водоемах и водохранилищах, где обработка вообще не проводится, возможна за счет биологического метода, т.е. использования черного амура.

Одной из интенсивно развивающихся технологий работы в аквакультуре является увеличение устойчивости рыб к заболеваемости. Внедрение в практику аквакультуры технологии подращивания личинок черного амура в УЗВ эффективно для повышения резистентности, выживаемости и ускорения роста рыб, что даст экономический эффект при производстве товарной рыбы в аквакультуре, снизит затраты на лечение и противоэпизоотические мероприятия, даст возможность реализовывать рыбу в течение лета не дожидаясь сроков выдержки рыбы после обработки противогельминтными препаратами.

Использование УЗВ позволит обеспечить полную независимость производственного цикла подращивания личинок черного амура от климатических условий и экологических факторов, воздействующих на прудовые хозяйства в естественных условиях среды, даст возможность подрастить личинок, более приспособленных в дальнейшем к естественной среде.

С производственной точки зрения в процессе подращивания личинок черного амура в УЗВ позволяет высвободить мальковые пруды для подращивания карпа и др., появляется возможность научных разработок по применению разработанной технологии.

О преимуществах использования модифицированной технологии подращивания личинок в УЗВ свидетельствуют полученные в нашей работе рыбоводно-биологические показатели. Результатом исследований является разработка технологии подращивания личинок в УЗВ за счет применения комплекса зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий для повышения сохранности экземпляров, резистентности, снижения себестоимости рыбопродукции.

Внедрение разработанной технологии подращивания личинок черного амура в отечественную аквакультуру является перспективным направлением, в результате чего возможно бороться с инвазионными заболеваниями не медикаментозным методом, а биологическим и в итоге получать товарную рыбу высокого качества.

1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ОТЧЕТА О НИР

1.1 Анализ технологий получения и подращивания личинок рыб-мелиораторов в РФ и за рубежом

Работы по акклиматизации растительноядных рыб, обитающих в реках Дальнего Востока, в нашей стране начались в конце 30-х годов 20 века. Эту работу начал ВИНИИПРХ [2, 45].

Работы были возобновлены только в 1948 г.

Ни Да-шу и др. считали, что самки амуров при выращивании в прудах не созревают и что, для нормального развития воспроизводительной системы необходимы условия проточного водоема [50].

Только в конце пятидесятых годов XX века это мнение опровергли. Работа по распространению растительноядных рыб не могла базироваться на завозном посадочном материале. Установлено, что самки амуров и толстолобиков могут достигать половой зрелости при выращивании в обычных карповых прудах, и могут быть использованы для рыбоводных целей в качестве производителей [9, 34].

В стране начали пытаться активно использовать растительноядных рыб, так были созданы маточные стада в Саввинском опытном рыбхозе (Московская область), с 1956 г. на юге России – в краснодарском крае (рыбопитомник «Горячий Ключ»). В 1958 г. из КНР в «Горячий Ключ» завели более 500 четырехгодовиков всех видов амуров и толстолобиков. В 1962 г. во ВНИИПРХ была организована лаборатория акклиматизации и рыбохозяйственного освоения новых объектов.

В 1965 г. в рыбопитомнике «Горячий ключ» впервые в практике отечественного рыбоводства получено потомство от черного амура. Особенностями развития черного амура занималась Е.Б. Зарянова. В 1967 г. получены жизнестойкие гибриды черного амура с белым.

В мае – июне 1966 г. в Читукском рыбопитомнике (Краснодарский край) Л.В. Хромовым был проведен эксперимент по подращиванию личинок растительноядных рыб в мальковых прудах.

Амур черный (Mylopharyngodon piceus Richardson) – карповая быстрорастущая рыба, достигающая в России длины 1 м и более, массы 36-55 кг. По данным А.Ф. Мухамедовой; С.В. Аксенова; Н.П. Шаповалова в КНР отдельные экземпляры достигают массы 70 кг. Характерные представители китайского комплекса и черный амур являются теплолюбивыми рыбами, быстро развивающимися при температуре воды выше 20 С. Резко снижается активность питания при снижении температуры воды до 16 С и ниже. А начиная с 10 С – рыба совсем перестает принимать корм [47].

Черный амур характеризуетcя удлиненным телом, темной окраской, почти черной, с более светлым брюхом, темными плавниками, DIII 7-8, AIII 8, обычно в боковой линии 39-43 чешуи, жаберных тычинок 19-21, позвонков – 38-41. Также черный амур имеет массивные, дробящие глоточные зубы, которые расположены в один (4-5) или два ряда [7, 51].

Черный амур имеет широкий ареал, от рек Дальнего Востока до Южного Китая [51].

В южных водоемах бывшего СССР (реки Амударья, Сырдарья, системы Днепра, Волги, Кубани) черного амура пытались разводить как промысловую рыбу, но в российских естественных условиях он не прижился. Однако был отмечен нерест в Амударье и Каракумском канале [42, 44].

На территории Китая нижнее течение реки Сунгари было отмечено основное место нереста черного амура. Многочисленно он обитает в крупных равнинных реках Китая – Янцзы, Жемчужная, Западная и их притоках [61, 67].

В настоящее время образ жизни его мало изучен, т.к. в бассейне Амура этот вид достаточно редок. Летом, как правило, обитает в придаточной системе, а в основном русле держится зимой. Ему свойственно узкоспециализированное питание (стенофагия). Основной корм – моллюски, раковины которых дробит при помощи мощных глоточных зубов. В меньшей степени в пищевой цепи играют личинки насекомых. В Цымлянском водохранилище десятигодовики имели массу тела свыше 18 кг [47].

По мнению А.И. Сухановой черный амур половой зрелости достигает в возрасте 7 лет (6 +), имея длину тела 75-80 см и массу 12-18 кг. Нерестится в Амуре в июне при температуре воды 26-30 С. Откладывает пелагическую икру с оболочкой (диаметр 4,4-5,2 мм). Плодовитость рыбы в зависимости от возраста колеблется в пределах 116-1800 тыс. икринок. Длительность инкубации составляет около 2 суток, выклев наблюдается при длине 5,6-5,8 мм. На 7-е сутки при длине 8,5 мм личинки переходят на внешнее питание [62].

Черному амуру свойствовен придонный образ жизни (места массового развития моллюсков, которые являются основным объектом его питания), при этом он остается требователен к кислородному режиму. По остальным абиотическим факторам внешней среды черный амур – это типичный представитель речной ихтиофауны. Он в раннем возрасте переходит на придонный образ жизни, что делает его практически недоступным для пелагического хищника – судака. Являясь теплолюбивым, черный амур предпочитает находиться на сильно прогреваемых участках водоемов, что позволяет ему избегать еще одного хищника – щуку, которая выбирает места с невысокой (естественной) температурой. Малые размеры окуня определяют его минимальный пресс на вселенцев, индивидуальная масса которых находится в пределах 10 г и более [11, 12].

Черный амур давно описан во Вьетнаме, Лаосе и Кампучии, еще в 1937 году. Существует мнение, что вьетнамский черный амур (Mylophryngodon acthiops Basilevsky) считается самостоятельным видом (подвидом) и не связан по происхождению с завозом амура из КНР, т.к. впервые толстолобики и белый амур завезены из КНР во Вьетнам в 1963 г.

В Европейскую часть России черный амур завезен из КНР вместе с интродукцией толстолобика и белого амура. В 1987-1988 годах черный амур в количестве 100 тыс. шт. завезен с целью его разведения [69, 71].

Из-за малого количества в бассейне Амура не стал объектом промысла, в отличие от Китая. Еще с 1972 г. с советской части бассейна Амура установлен запрет на вылов черного амура. Как малочисленный вид включен в «Красную книгу РСФСР» и «Красную книгу Российской Федерации». Основное направление селекции черного амура – это приспособленность к заводскому способу воспроизводства, так как рыба обладает высокими вкусовыми и пищевыми качествами. Прогресс в этом направлении есть, но он недостаточен для промышленного рыбоводства [31, 39, 40].

По данным В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича в раннем возрасте молодь питается зоопланктоном, затем личинками хирономид. Черный амур питается бентосом (моллюсками и другими донными организмами) и также может потреблять комбикорм. При использовании комбикорма рост рыбы замедляется, а в теле наблюдается накопление жира [33].

По данным А.М. Багрова, М.Ф. Вундцеттеля, Л.В. Калмыкова и др. черный амур массой 120-130 мг уже может потреблять мелких моллюсков. В эксперименте доказано, что активно потреблять дрейссену размером 3 мм может молодь черного амура, достигшая массы 2-3 г. Размеры потребляемой дрейссены увеличиваются по мере роста рыбы. Рыба при длине тела в 8 см и массой тела 6,5-6,6 г использует дрейссену размером 6 мм, при массе тела 50-60 г – до 15 мм. Суточный рацион молоди при живой массе 15 г in vitro составляет 20 % от массы, при массе 30 г – 27 %. Моллюсками размером 4-8 мм охотно питается молодь, тогда как при их отсутствии в питании рост черного амура замедляется [5].

АА. Львова, В.П. Михеев и Н.В. Новик констатируют то, что дрейссена является массовым представителем фауны водохранилищ. Данного двухстворчатого моллюска пытались использовать для кормления карпа, форели, стерляди и пр. Моллюски заселяют всевозможные твердые предметы, оказавшиеся в воде: остатки деревьев и кустарников, мягкой и жесткой луговой растительности, каменистые обнажения, всевозможные случайные предметы, панцири и раковины крупных малоподвижных животных и другие субстраты, пригодные для жизни молоди дрейссены. Дрейссена очень чувствительно реагирует на близость иловых отложений. Моллюски не живут на дне водоема при глубине слоя ила более 2 см. Ветви деревьев, покрытые даже очень тонким слоем ила, не заселяются дрейссеной [41, 46].

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. приводят данные, что уже на втором году жизни моллюски служат основной пищей черного амура. Расчеты авторов свидетельствуют, что за период интенсивного питания 4-летняя особь черного амура может употребить из водоема до 200 кг дрейссены [4].

А.И. Денисов и В.К. Виноградов в своих работах сделали вывод, что необходимо в водоемы высаживать 30-50 экз./га годовиков черного амура для сдерживания роста моллюсков [10, 23].

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. рассматривают черного амура как облигатного моллюскофага, но, при отсутствии моллюсков его рост резко замедляется [4].

По мнению В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича в прудовых хозяйствах, где заводским способом разводят черного амура, индивидуальная плодовитость самок составляет 116-173 тыс. икринок. Овулированные икринки диаметром 1,24-1,44 мм через 6 часов после взаимодействия с водой набухают до размера 4,44-5,21 мм. Инкубационный период и дальнейшее развитие происходит, как и у растительноядных рыб. Вылупившаяся личинка имеет длину 5,7-5,8 мм [33].

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. отмечают, что необходимо учитывать пищевые особенности черного амура на всех стадиях онтогенеза для определения его оптимального возраста при зарыблении водоемов. Он совпадает с возрастом перехода рыбы на активное питание моллюсками. При этом черный амур выступает в качестве биологического мелиоратора рыбоводных прудов, способствуя снижению заражения различными инвазионными заболеваниями, так как поедает промежуточного хозяина возбудителей (моллюсков) [4].

Г.И. Сапожников в своих работах считает, что использование черного амура как метода борьбы с промежуточными хозяевами трематод при достижении рыбами массы 100-130 мг является одним из методов борьбы с постодиплостомозом, диплостомозом, сангвиниколезом и другими трематодозами [59, 60].

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. приводят данные, что в Цимлянском водохранилище Волгоградской и Ростовской областей осуществлялось зарыбление черным амуром. В связи с тем, что было выпущено малое количество сеголетков черного амура, он не стал иметь промыслового значения в этом водохранилище.

Они же приводят сведения, что первое зарыбление водоема-охладителя Мироновской ГРЭС (Донецкая область, Украина) черным амуров в возрасте 2-х лет в количестве 2100 экземпляров было предпринято в 1968 г.

Также зарыбляли с помощью черного амура водоем-охладитель Молдавской ГРЭС [4].

Были попытки в течение 3 лет зарыбления черным амуром Новомичуринского водохранилища (в водоеме охладителе Рязанской ГРЭС), который предназначался для борьбы с дрейссеной. Эти исследования не были окончательно завершены. В то же время стала увеличиваться биомасса мелкого зоопланктона и фитопланктона.

Черный амур в аквакультуре Беларуси представлен как перспективный объект [57, 58].

Интересен черный амур и как объект спортивного рыболовства.

А.И Денисов, В.Ф. Демьяненко считают, что черный амур, питаясь моллюсками, которые считаются промежуточными хозяевами паразитов (потодипластомоз, дипластомоз), препятствует их полноценному развитию, вследствие чего наблюдается снижение заболеваемости рыб [24, 22].

По данным В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича для борьбы с трематодозами (диплостамозом, постодипластомозом) прудовых рыб разработаны нормативы введения в водоемы черного амура для Краснодарского края в зависимости от вида водоема и массы рыбы.

Производителей черного амура при заводском воспроизводстве выращивают в водоемах с большим количеством моллюсков при температуре воды 22 С и выше в летний период [33].

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. считают, что только рыбхозы V-VI зон рыбоводства пригодны для выращивания племенного материала. В более северных районах целесообразно использовать пруды с подачей сбросных подогретых вод энергетических установок, либо садков на водоемах-охладителях. Черного амура независимо от возраста содержат в прудах вместе с племенным материалом растительноядных рыб, за исключением карпа. Пруды для разведения черного амура должны быть полностью осушаемыми, а также иметь правильную планировку ложа.

В прудах ремонт и производителей содержат в поликультуре с растительноядными рыбами и карпом при плотности посадки 15 шт./га. Кормление комбикормами не рекомендуется. При отсутствии моллюсков в пруду их доставляют из других водоемов. Зимовку проводят в обычных карповых прудах.

Целесообразно организовывать кормление черного амура в период летнего нагула и перед нерестом форелевыми кормами или кормами для садкового выращивания карпа. Нормы кормления принимаются те же, что и для племенного материала карпа. При благоприятной температуре (не ниже 20 С) и хорошем кислородном режиме (не ниже 4-5 мг/л) ориентировочный расход кормов в среднем за сезон составляет для сеголетков – 6-8, для двухлетков – 5-6, для трех-четырехлетков – 4-5, старших возрастов – 2,5-3 % от массы рыбы.

При выращивании племенного материала черного амура ограничиваются выбраковкой отставших в росте, уродливых и травмированных особей, т.е. отбор носит корректирующий характер. Рекомендуемая напряженность отбора – 5 %. Направленный отбор в маточном стаде проводится среди впервые созревающих производителей по степени выраженности половых признаков. Экспериментальным путем показано, что при благоприятных условиях содержания из старшей группы ремонта в производители отбирают не менее 70-80 % самок и самцов. Самок черного амура переводят в производители в возрасте восьмигодовиков, самцов – семигодовиками. Соотношение полов в маточном стаде 1:1 (самцы мало отдают молок). Продолжительность эксплуатации производителей 5 лет [4, 18, 21, 70].

По данным В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича эффективно выращивать племенное стадо черного амура в водоемах-охладителях энергетических объектов, богатых моллюсками. При такой технологии созревание наступает в 7-8 лет, тогда как в прудах только в возрасте 10-13 лет [33].

А.К. Богерук, Н.Ю. Евтихиева, Ю.И. Илясов, В.В. Залепухин приводят данные, что черный амур достигает половой зрелости поздно: самки в 10 лет, самцы в 7-8 лет. Отлов производителей из водоемов охладителей осуществляется поздней осенью или ранней весной, с дальнейшей передержкой в прудах [8, 26].

По данным В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича заводское воспроизводство начинают в период, который приходится на конец инкубационной кампании растительноядных рыб, на теплых водах – в середине – конце июня, в прудах – в конце июня – середине июля. Естественный нерест проходит в июле [33].

Есть данные о применении гипофизарных инъекций, какие используются и для растительноядных рыб. Тело производителей черного амура покрыто большим количеством слизи, что требует большой осторожности при работе с ним. Также авторы убеждены, что самцам черного амура следует вводить больше вещества гипофиза (20-30 мг на рыбу), чем самцам других видов рыб, так как среди них меньше встречается текучих особей, семенники у них небольшие, молок выделяется меньше.

Оплодотворение, инкубация икры и выдерживание личинок осуществляется также как и для растительноядных рыб, используя аппараты ВНИИПРХа, ИВЛ-2, «Амур». Оптимальная температура воды при инкубации икры 22-26 С, допустимо колебание от 20 С до 28 С [4, 63].

Ряд авторов убеждены, что подращивание личинок можно осуществлять как в мальковых прудах, так и заводских условиях, до IV-го личиночного этапа. Сроки подращивания составляют 10-14 дней, при массе подрощенных личинок 20-30 мг. Личинки черного амура, в отличие от толстолобика, предпочитают использование более крупных форм зоопланктона. Подращивание производиться в монокультуре.

3-5 суточных личинок, которые перешли на активное питание, подращивают в мальковых прудах в монокультуре при плотности посадки 1000 тыс. шт./га в течение 3-4 недель до массы 300-500 мг, выход мальков составляет 50-60 %. На этом этапе молодь подкармливают стартовыми кормами или мелкими фракциями комбикорма из расчета 2 кг на 100 тыс. экз. в сутки.

Отлов мальков производят в прохладное время суток, учет производят объемным методом (используют дуршлаг).

Выращивание сеголеток черного амура осуществляют в выростных прудах в поликультуре с растительноядными рыбами (без карпа или с низкой плотностью его посадки). Можно использовать при кормлении карповый комбикорм по нормам, принятым для сеголетков карпа. При осеннем облове сеголетков черного амура проводят сортировку [4, 28, 30, 43].

По данным В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича в выростных прудах сеголетков выращивают в поликультуре с карпом и растительноядными рыбами. Плотность посадки черного амура должна быть не более 50 тыс. шт./га. В первые месяцы выращивания рекомендуется подкармливать дроблеными моллюсками [33].

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. считают, что зимовку черного амура надо осуществлять в монокультуре, возможно и вместе с толстолобиками (без белого амура и карпа). Черный амур по зимостойкости не уступает карпу. В качестве биологического мелиоратора годовиков черного амура реализуют хозяйствам.

Племенной материал черного амура зимует вместе с ремонтом и производителями растительноядных рыб и карпа. Нормативы для проведения зимовки всех возрастных категорий черного амура принимаются те же, что и для соответствующих категорий карпа [4].

Нормативы для разведения и выращивая черного амура в южных районах Украины [3] показаны в таблице 1.

Таблица 1 – Нормативы для разведения и выращивая черного амура в южных районах Украины (Балан А.И. и др., 1976)

Багров А.М., Богерук А.К., Веригин Б.В. и др. приводят рыбоводно-биологические нормативы для выращивания черного амура (таблица 2).

Таблица 2 – Рыбоводно-биологические нормы при выращивании черного амура

В.М. Симонов и Л.А. Шарт приводят данные, что черный амур (одомашненная форма) получена от завезенных в Россию в 1987 г. черных амуров из КНР. По их же данным в настоящее время разводится в двух хозяйствах – рыбплемхозе «Горячий Ключ» и специализированном рыбзаводе растительноядных рыб ПО «Адыгрыбхоз».

Основная биологическая ценность – питание моллюсками, их личинками, креветками [56].

Черный амур внесен в реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, в 1993 году. Основное направление селекции состояло в улучшении приспособленности к заводскому способу воспроизводства.

Черный амур в Российской Федерации сосредоточен в Краснодарском крае. Воспроизводительные качества черного амура представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Воспроизводительные качества черного амура

Ю.А. Привезенцев также отмечает, что черный амур обитает в донной части прудов, основная его пища – моллюски, а дополнительная (при недостатке основной) личинки хирономид, олигохеты. Автор относит черного амура к бентосоядным рыбам [54].

Технологические характеристики черного амура представлены в таблицах 4-6.

Таблица 4 – Технологические характеристики черного амура

Таблица 5 – Технологические характеристики черного амура

Таблица 6 – Технологические характеристики черного амура

По данным В.И. Козлова и Л.С. Абрамовича у черного амура половозрелость наступает в 6-8 лет при массе тела до 18 кг. Процесс размножения такой же, как и у растительноядных рыб.

Черный амур – это теплолюбивый вид, причем даже более чем белый амур (сумма активных температур (tС15С) превышает 3000 градусо-дней), т.е. его распространение с целью искусственного воспроизводства ограничено VI-VII зонами прудового рыбоводства [33].

А.К. Богерук, Н.Ю. Евтихиева, Ю.И. Ильясов приводят данные, что в естественной среде (р. Амур) черный амур половой зрелости достигает на 12-14 годах. В настоящее время в р. Амур он встречается редко, но имеется маточное стадо на базе тепловодного хозяйства при Лукомольской ГРЭС в Приморском крае. Авторы приводят данные, что промышленное производство черного амура есть только в КНР. Так, в 1997 году произведено 138,6 тыс. тонн черного амура [8].

А.М. Багров, М.Ф. Вундцеттель, Л.М. Калмыков и др. описывают технологию получения посадочного материала черного амура для зарыбления водоемов-охладителей РРЭС и АЭС с целью биологической мелиорации – борьбой с дрейссеной, которая имеет 3 варианта:

– подращивание черного амура до 1 г в УЗВ;

– подращивание в прудовых условиях I-II зон рыбоводства с использованием теплой воды;

– выращивание сеголетков до массы 10 г.

Данная технология рассчитана на выращивание посадочного материала черного амура преимущественно за счет естественной кормовой базы [5].

А.В. Ширяев, А.Ю. Киселев, В.И. Филатов и др. разработали технологию выращивания молоди черного амура в установках замкнутого водообеспечения (УЗВ) до массы 1 г. Авторы обобщили опыт выращивания черного амура в прудовых хозяйствах юга России, производственные исследования проводили в рыбхозе, расположенном недалеко от Рязанской ГРЭС. Данная технология учитывает особенности биологии молоди черного амура и производственные возможности рыбхозов. Так, при данной технологии имеется возможность регулировать температуру воды и степень обеспеченности прудовыми площадями. Размеры посадочного материала определялись спецификой зарыбления водоемов.

Технология предусматривает 3 варианта выращивания посадочного материала:

1. Подращивание личинок до массы 1 г в условиях регулируемого температурного режима (УЗВ и другие рыбоводные установки) и последующее выращивание сеголетков массой 10 г и более в прудах.
2. Непрерывное выращивание сеголетков массой 10 г и более в прудах.
3. Выращивание молоди черного амура массой 1 г при высоких плотностях посадки (до 500 тыс. шт./га) с последующим разреживанием и доращиванием до массы 10 г и более в этом же пруду. Избыток 1-граммовой молоди черного амура после разреживания выпускается в водоем зарыбления при условии отсутствия существенного пресса хищников.

Биотехнология выращивания посадочного материала черного амура до жизнестойких стадий в I-III зонах рыбоводства предусматривает использование прудов с подачей сбросных подогретых вод ГРЭС или предварительное выращивание молоди в индустриальных установках с тем, чтобы во времени наступления оптимальных температур воды в прудах молодь достигала возраста перехода на питание крупными формами зоопланктона и бентическими организмами [65].

Технология подращивание молоди черного амура в УЗВ показана в таблице 7.

Таблица 7 – Подращивание молоди черного амура до массы 1 г в УЗВ

(Ширяев А.В.; Киселев А.Ю.; Филатов В.И.; Илясов А.Ю., 1995)

Примечание — Общая продолжительность подращивания молоди черного амура до массы 1 г составляет 50 дней, что следует учитывать при определении необходимых сроков получения личинки в заводских условиях, исходя из оптимальных сроков зарыбления выростных прудов подрощенной 1-граммовой молодью в условиях I-III зон рыбоводства.

Подращивание молоди до массы 1 г в прудах

1. Требования к основным параметрам воды в прудах

Температура. Для обеспечения интенсивного роста личинок черного амура необходима температура воды выше 20 С (оптимум 25-30 С), при снижении температуры воды до 16-17 С личинки перестают активно питаться, при 10 С и ниже личинки теряют двигательную активность и опускаются на дно. Температурный режим прудов в центральных регионах России не всегда благоприятен для молоди черного амура. Экономически целесообразно использовать сбросные воды ГРЭС. За счет подачи теплой воды в периоды похолодания можно поддерживать оптимальный температурный режим в прудах, что особенно важно на ранних этапах развития личинок черного амура.

Растворенный в воде кислород. Оптимальное для личинок черного амура содержание кислорода составляет 7-12 мгО₂/л.

Естественная кормовая база. Кормовая база прудов по размерно-видовому составу и количественному развитию должна соответствовать требованиям личинок к объектам питания на каждой возрастной стадии. Впервые дни подращивания необходимо наличие преимущественно мелких форм зоопланктона (коловратки, науплии, веслоногие, молодь босмины, моины, дафнии) в количестве 800-1200 экз./л. В конце первой недели подращивания личинки переходят на питание более крупными формами зоопланктона (веслоногие и ветвистоусые рачки). Концентрация рачкового зоопланктона в этот период должна находиться в пределах 400-600 экз./л. В дальнейшем по мере роста личинки активно питаются крупными формами зоопланктона, включая в рацион и мелких личинок хирономид [52].

1. Рыбоводно-технологические процессы.

Технология подращивания молоди черного амура включает следующие процессы:

1. подготовка пруда к эксплуатации (таблица 8);
2. посадку личинок и их подращивание (таблица 9);
3. контроль над параметрами среды и ростом молоди (таблица 10);
4. спуск пруда и вылов подрощенной молоди – вариант.

Таблица 8 – Подготовка пруда к эксплуатации

Определяющими факторами в достижении предусмотренной технологией показателей по выживаемости, массе подрощенной молоди и рыбопродуктивности пруда являются последовательность, сроки и плотность посадки личинок (в зависимости от варианта), а также соблюдение режима удобрения пруда.

Таблица 9 – Посадка личинок в пруд и их подращивание

Таблица 10 – Контроль над параметрами среды и ростом черного амура

Продолжительность подращивания молоди черного амура до массы 1 г при относительно высоких плотностях посадки (до 500 тыс. шт./га) составляет в среднем 35 суток; в зависимости от температурных условий года и возможности регулирования температуры в пруду сроки подращивания колеблются в пределах 30-45 суток. При разреженной посадке (вариант 1) молодь достигает массы 1 г через 25-30 дней.

Спуск пруда и вылов подрощенной молоди проводится по стандартной технологии облова мальковых прудов, не следует учитывать поведенческие особенности молоди черного амура, в частности, ее реотаксис на любой, даже незначительный приток воды в пруду во время спуска. При спуске пруда необходимо не допускать любого притока воды из водоподающей системы.

По второму варианту технологии пруд с подрощенной молодью не спускается, поскольку выращивание посадочного материала здесь проводится в течение сезона непосредственно от личинки до сеголетков массой 10 г.

По третьему варианту технологии после спуска пруда и вылова подрощенной молоди пруд сразу же заливается водой, и в него выпускают часть подрощенной молоди в количестве соответствующем нормативной плотности зарыбления.

Выращивание сеголетков черного амура в прудах

Данная технология базируется на стандартных рыбоводных требованиях к выростным прудам, но при ее разработке учтен ряд отличительных особенностей этого объекта аквакультуры, в частности, этиология и питание в процессе онтогенеза. Технология выращивания сеголетков черного амура в выростных прудах включает следующие процессы:

1) подготовку прудов к эксплуатации (таблица 11);

1. посадку подрощенной молоди и выращивание сеголетков (таблица 11);

3) контроль над параметрами среды и ростом рыбы (таблица 12);

4) спуск выростных прудов и вылов сеголетков.

Таблица 11 – Подготовка прудов к эксплуатации (1 вариант технологии)

Таблица 12 – Контроль над параметрами среды и ростом рыбы

Перевозка сеголетков черного амура к местам выпуска в водоемы осуществляется живорыбными машинами при температуре воды не выше 10 С, норма загрузки 200 кг/м³ с учетом, что время транспортировки не должно превышать 3 ч.

Нормативные показатели к технологии выращивания посадочного материала черного амура для зарыбления водоемов комплексного назначения представлены в таблице 13.

Таблица 13 – Нормативы к технологии выращивания посадочного материала черного амура для зарыбления водоемов комплексного назначения

Использование черного амура – облигатного моллюскофага – в качестве агента биомелиорации водоемов с массовым развитием дрейссены предполагает наличие базы по его воспроизводству и выращиванию посадочного материала [52].

С.В. Пономарев, Л.Ю. Лагуткина, И.Ю. Киреева приводят технологию выращивания черного амура в фермерских хозяйствах.

Полностью очистить пруды от моллюсков позволит посадка в них 30-50 шт./га годовиков черного амура средней массой 25-30 г. На водоемах-охладителях тепловых и атомных электростанций, где наблюдается массовое развитие моллюсков, которые мешают работе агрегатов, особенно эффективно использовать черного амура как биологического мелиоратора. В пресноводные водоемы, где наблюдается массовое развитие моллюсков, целесообразно вселять черного амура. Данная технология включает в себя выращивание племенного материала, вопросы искусственного воспроизводства, подращивание личинок и выращивание сеголетков [32, 35, 53].

Черный амур выступит в роли биологического мелиоратора и улучшит эпизоотическую обстановку в рыбоводческих хозяйствах, так как в процессе питания уничтожает моллюсков, которые являются промежуточными хозяевами ряда паразитов, инфицирующих рыб [19, 20, 25, 27].

В.А. Власов полагает, что на юге России в водоемах с многочисленным развитием моллюсков черный амур может обеспечить повышение рыбопродуктивности, но конкретных данных не приводит [15].

Подращивают личинок и других видов рыб согласно Приказа Минрыбхоза СССР от 24.04. 1985 № 241 «Об утверждении отраслевого сборника нормативно-технологической документации по товарному рыбоводству» – карпа и растительноядных рыб 1 мг до 20 мг в бассейнах объемом 1 м³ при плотности посадки 200 тыс. на 1 м³ в зависимости от температуры 25-28С 15-10 суток, выживаемость личинок 70 %. По данной технологии подращивание до 7-8 мг проводят на науплиях артемии. Личинок подращивают в бассейнах. На основании этого документа подращивание личинок осуществляется в прудах площадью до 1 га за 10-15 суток до 20-30 мг, но выход подрощенной молоди составляет только 40-50 %.

1.2 Разработка технологии содержания и использования маточных стад для получения черного амура (моллюскофага)

В настоящее время в рыбоводстве существует шесть (I-VI) рыбоводных зон (таблица 14). В бывшем СССР была еще VII зона количеством дней с температурой воздуха более 15 градусов: 151-175 дней, в которую входят республики Азербайджан, Туркменистан, Таджикистан, Казахстан.

Таблица 14 – Зоны прудового рыбоводства

Более благоприятные зоны для разведения черного амура V-VII зоны рыбоводства, в остальных возможно эффективное содержание производителей черного амура на теплых водах или в УЗВ и перспективно подращивание личинок черного амура в УЗВ.

По заказу Министерства сельского хозяйства РФ в 2017 г. нами была выполнена тема: «Разработка мероприятий по обновлению и мобилизации генофонда растительноядных рыб, включая селекционно-племенной план с белым и черным амурами, белым и пестрым толстолобиками» (номер регистрации АААА-А17-117101640020-3), в которой при разведении растительноядных рыб предложено, что с практической точки зрения необходимо разделить зоны рыбоводства на следующие зоны:

1. предлагаемая зона А (I-II классические зоны): продолжительная зима и прохладное лето;
2. предлагаемая зона Б (III-IV классические зоны): продолжительная зима и теплое лето;
3. предлагаемая зона В (V-VI классические зоны): короткая зима и жаркое лето.

При разведении черного амура актуальными остаются только V-VI зоны прудового рыбоводства, где именно и располагаются хозяйства с успехом получающие его личинку.

Существует классическая схема разведения карпа и растительноядных рыб (таблицы 15-17) [30]. В этой схеме черный амур не фигурирует. Также не фигурируют и др. дополнительные рыбы: такие как щука, судак, линь, европейский сом. Все они обычно разводятся в поликультуре. Черный амур типичный моллюскофаг, поэтому содержать его одного не эффективно.

Приведем простой пример: фактическое зарыбление зависит от кормовой базы, так, например, при посадке 50 шт. черного амура на гектар в 100 гектарный пруд получается, что зарыбляется 5000 штук. Даже при приросте живой массы 1 кг за год рыбопродуктивность составит 5000 т (50 ц).

Таблица 15 – Нормативы в прудовом рыбоводстве

* Ремонтное поголовье и производители карпа содержатся совместно с растительноядными рыбами.

** Снижение процента сохранности производителей в южных зонах в результате повышенного содержания пестицидов подтверждается актами об отходе рыб.

*** Для амурского сазана нормы по приросту ремонтных групп ниже на 30 %, а по производителям – на 50 %.

Таблица 16 – Выращивание сеголеток карпа и растительноядных рыб

Таблица 17 – Выращивание товарных прудовых рыб

Мы предлагаем несколько другую схему. Технология содержания и использования маточных стад для получения черного амура подразумевает ряд мероприятий. К ним относятся: своевременное проведение мелиоративных работ, обогащение удобрениями, поддержание в воде рН и концентрации кислорода в пределах 5 мг/л, введение в рацион сбалансированный комбикорм с протеином животного происхождения не менее 20 %. Не реже одного раза в месяц, необходимо проводить проверочные обловы для контроля развития рыбы.

Важным показателем успеха при содержании племенного черного амура является соблюдение плотности посадки рыб в зимовальные пруды. Оптимальным режимом перехода к зимовке для маточных стад является плотность посадки особей в водоеме в пределах 500 экз./га. В зимовальных прудах они содержались в поликультуре. Если рыбхоз, наряду с растительноядными, занимается производством и иных представителей аквакультуры, при посадке рыбы в зимовальные пруды количество экземпляров растительноядных должны превосходить иные виды.

При проектировании прудовых хозяйств рекомендуется учитывать раздельный вариант содержания производителей, для того чтобы избежать потерь племенного материала растительноядных рыб во время зимовки, однако это не касается остальных возрастных групп.

Экологическая составляющая напрямую влияет на формирование естественной кормовой базы и обеспечивает благоприятные условия для роста и развития рыбы. Биомасса планктона в выростных и нагульных прудах должна быть выше 4 мг/л.

При расчете оптимальной площади прудов для маточного стада необходимо учитывать зону рыбоводства (таблица 18).

Использование гетерозиса в селекции при формировании маточных стад показало свою эффективность. Его достигают путем двухлинейного (или более) разведения, воспроизводством производителей от двух неродственных групп, например, китайского и амурского происхождения. Определение материнской и отцовской форм является важным параметром в воспроизводстве. Рекомендуется половину получить первым способом, вторую половину вторым способом.

Самок черного амура переводят в производители в возрасте восьми лет, самцов – семи. Соотношение полов в маточном стаде 5(6):3. Продолжительность эксплуатации производителей пять лет. Необходимый резерв самок в маточном стаде должен составлять 50 % от общего числа производителей женского пола.

Черный амур – очень сильная рыба, его тело покрыто густой слизью, что создает значительные трудности при отцеживании икры. Обращая внимание на рыбоводно-биологическую продуктивность производителей маточного стада, следует отметить, что не все самки после инъекции дают икру требуемого качества, и это вполне нормальное явление.

Таблица 18 – Оптимальная площадь маточных прудов для выращивания

производителей в зависимости от зон рыбоводства

В нерестовый период рыба также часто травмируется, что приводит к снижению иммунитета, а вследствие этого и невысокому качеству их продуктивного материала. Поэтому непосредственно во время нереста, дважды в год, согласно утвержденному графику, необходимо проводить инвентаризацию маточного стада. В последнее время для идентификации производителей активно проводят их чипирование.

В таблице 19 представлены рыбоводно-биологические нормативы продуктивности самок черного амура.

Таблица 19 – Рыбоводно-биологические нормативы продуктивности самок черного амура

Инвентаризацию маточного стада необходимо проводить в весенний период, при облове зимовальных водоемов, а также осенью, когда такую работу проводят с обитателями летне-маточных прудов.

Необходимо фиксировать показатели общей и средней массы; тщательно осматривать рыбу на предмет травм, паразитов, оценивать клиническое состояние производителей.

В результате проделанных мероприятий составляются соответствующие документы: акт о проведении инвентаризации, ведомость учета рыб племенного стада, отчет о составе и движении рыб из ремонтно-маточного поголовья; ведомости зарыбления прудов (летне- и зимнематочных).

При лечении инфекционных и иных заболеваний, а также профилактических мероприятиях составляется пояснительная записка с указанием схемы лечения или профилактики, дозировками используемых фармацевтических препаратов.

Все документы подписываются комиссией, в состав которой входят, главный рыбовод, рыбовод-селекционер, ихтиопатолог или ветеринарный врач по болезням рыб, визируются директором рыбхоза.

Для того чтобы снизить конкуренцию при выращивании рыб в поликультуре необходимо в непосредственной близости от прудов выращивать хлореллу.

Технология содержания и выращивания производителей черного амура в ПСК «Курчанский» Краснодарского края представлена на рисунках 1-10. Инкубационный цех для получения личинок черного амура в Самаркандском районе республики Узбекистан изображен на рисунке 11.

Рисунок 1 – Пруд для содержания производителей черного амура в ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 2 – Пруд с производителями черного амура ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

.

Рисунок 3 – Садок с производителями черного амура ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 4 – Производители черного амура ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 5 – Отлов производителей черного амура ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 6 – Производители черного амура ПСК «Курчанский» (Краснодарский край) при отлове

Рисунок 7 – Производители черного амура ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 8 – Оценка производителей черного амура в ПСК «Курчанский» (Краснодарский край) перед нерестом

Рисунок 9 – Взвешивание производителей черного амура перед гипофизарными инъекциями ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 10 – Перемещение производителей черного амура для гипофизарных инъекций ПСК «Курчанский» (Краснодарский край)

Рисунок 11 – Инкубационный цех для получения личинок черного амура (Самаркандский район, республика Узбекистан)

1.3 Модификация технологии подращивания личинок черного амура, в том числе в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ)

Получение хорошего посадочного материала позволит повысить эффективность получения товарной рыбы. Основные потери молоди рыб особенно актуальны в начальный период выращивания. Личинок необходимо подращивать до жизнестойких стадий. Этот этап является первостепенным [29].

Ранее проведенные наши исследования напрямую связаны с этой темой. При выполнении в 2018 г. научно-исследовательской работы «Разработка технологии выращивания крупного посадочного материала карпа» (АААА-А18-118082700012-0 27/08/2018) мы подращивали личинки карпа с целью получения крупного посадочного материала. В данном же случае мы руководствовались тем, чтобы подрощенные личинки черного амура были более жизнеспособными для вселения в водоемы. Так на примере рыбхоза «Пара» (ОАО Рязаньрыбпром, Рязанская область, Сараевский район, III зона рыбоводства) видно, что зарыбление прудов начинается 10 мая и продолжается до 25 мая, но это сроки зависят от погоды. Первую партию черного амура нам удалось получить 22 июня, начали ее выращивать в УЗВ 23 июня, из чего следует, что если их запустить в тот же водоем личинки черного амура неминуемо станут зоопланктоном для карпа.

В ходе работы в 2018 году было сформировано 6 опытных групп личинок, которые отличались типом кормления. Первую группу кормили желтком. Вторую – артемией салина из замороженного сырья. Третья получала артемию салина, выращенную в условиях лаборатории. Четвертая была обеспечена кормом фирмы «Тетра» Tetra Mini Baby». Пятую группу кормили размолотым в ступке экструдированным кормом для кормления товарных осетров. Шестая опытная группа получала яичный желток, артемии салина, корм фирмы «Тетра», размолотый комбикормом.

В УЗВ «Рачительная» в каждый из шести лотков в первой серии было посажено по 100 тыс. личинок карпа парской породы (итого 600 тысяч), а во второй серии – по 50 тысяч личинок (всего 300 тысяч личинок).

В задачи исследований входила разработка и апробация методики подращивания личинок до массы 20 мг, tС среды 25-26, срок подращивания составлял 13-15 суток. В результате проведенных исследований было установлено, что выживаемость личинок составила 70 % от изначально посаженных. При повышении tС воды 26-28 срок подращивания сокращается до 10-12 суток, однако при высадке в естественные водоемы у личинки возможен температурный шок.

В ходе эксперимента были получены подрощенные личинки массой 140-160 мг.

При зарыблении водоемов подрощенными личинками выход молоди в 10 раз выше, чем в естественном водоеме. По результатам эксперимента можно утверждать о необходимости использования УЗВ для сокращения сроков выращивания.

В 2020 году объект наших исследований – личинки черного амура. Личинки черного амура были доставлены автомобильным транспортом в НОЦ аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ из ПСК «Курчанский» Краснодарского края Темрюкского района пос. Светлый путь (рисунок 12).

Возраст личинки – 3 суток, количество 300 тыс. шт. Сначала их поместили в мини-УЗВ, которая имеет 2 изолированные емкости по 150 литров, посадили по 50 тысяч личинок (рисунки 13-16). Одновременно личинку посадили в количестве 200 тыс. шт. в УЗВ «Рачительная», которая состоит из 6 сообщающихся емкостей общим объемом 2 тонны воды.

Рисунок 12 – Транспортировка личинок автотранспортом

Рисунок 13 – Адаптация личинки к новой среде (мини-УЗВ) в лаборатории аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ

Рисунок 14 – Адаптация 50 тыс. личинок к новой среде (мини-УЗВ)

Рисунок 15 – Личинки черного амура в новой среде (мини-УЗВ)

Рисунок 16 – Личинки черного амура в новой среде (мини-УЗВ) в лаборатории аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ

Плотность посадки определили экспериментальным путем в 2019 году при подращивании личинок карпа. Время подращивания 10 суток получено также экспериментальным путем опять же при подращивании личинок карпа. Личинок рекомендуется подращивать 14 суток, но на практике получается, что с 10 суток вода начинает мутнеть, несмотря на применение биологической и механической фильтрации, применению УФ-обеззараживания воды. То есть к 14 суткам подращивания, даже при использовании мини-УЗВ, вода резко мутнеет, в результате чего нарушается гидрохимический режим, замедляется темп роста, начинается отход личинки.

Теоретически можно оптимизировать гидрохимический режим при помощи аквариумных сифонов и пылесосов, но личинки еще настолько малы, что при сифонировании возможно значительное попадание личинок с грязью.

В течение периода подращивания контролировали и изучали гидрохимический, температурный режим, выживаемость, плотность посадки.

В мини УЗВ можно было поддерживать различный температурный и гидрохимический режимы, а в УЗВ «Рачительная» другой, но во всех емкостях одинаковый. В помещении лаборатории имеется вытяжная вентиляция. Все системы снабжены аэраторами, нагревателями и фильтрами.

В мини-УЗВ использовали нагреватели фирмы EHEIM с терморегулятором в емкостях объемом 150 модели е 125 Вт, рассчитанные на объем 150-200 л. В УЗВ «Рачительная» в каждой емкости (объем немного более 300), а их 6, применяли нагреватели модели е 200 Вт, рассчитанные на объем воды 300-400 л.

В последнее время в России появилось много комбикормовых заводов, выпускающих качественный комбикорм, но, к сожалению, нет хорошего комбикорма для личинки. Наш выбор остановился на комбикорме ИНИЦИО Плюс 901 фирмы BioMar (в разделе 1.4 представлена наша разработка).

Его можно использовать в воде при температуре от 14 С до 28 С, кормовой коэффициент составляет от 0,7 до 0,95. Процентный состав производитель не раскрывает, но в состав ИНИЦИО Плюс 901 входит рыбная мука, рыбий жир, пшеница, пшеничная клейковина, крилевая мука, витамины, минералы. Крупку использовали самую мелкую (диаметром 0,5 мм). Химический состав ИНИЦИО Плюс 901 приведен в таблице 20.

Таблица 20 – Химический состав комбикорма ИНИЦИО Плюс 901

Кормили рыбу с 8.00 до 20.00 каждый час по поедаемости.

рН воды за все время опыта поддерживался на уровне 6,8-7,2. Вода использоволась водопроводная после трехступенчатой фильтрации.

Дугие показатели по результатам подращивания личинок приведены в таблице 21.

Таблица 21 – Результаты подращивания личинок

Так в емкости № 1 создавали температуру воды 26 С, в емкости № 2 24 С, а в емкостях № 3 22 С. Следует обратить внимание и на то, что в емкостях № 1 и № 2 по сравнению с емкостью № 3 количество личинок в пересчете на 1 м³ было в 3,3 раза выше. Еже изначально наблюдается наличие преимущества для личинок, помещенных в емкость № 3 (УЗВ «Рачительная»).

Начальная длина всех личинок во всех емкостях (№1, 2, 3) была 4,5 мм. В итоге длина у личинок, выращиваемых в емкости № 3, через 10 дней выращивания составила 14 мм, в емкости № 2 – 16 мм, в емкости № 1 – 18 мм. Начальная масса у всех подращиваемых личинок была 5 мг, конечная масса у личинок из емкости № 3 оказалась равна 30 мг (по сравнению с начальной увеличилась в 6 раз), у личинок из емкости 2 оказалась равна 40 мг (по сравнению с начальной увеличилась в 8 раз), у личинок из емкости 1 оказалась равна 80 мг (по сравнению с начальной увеличилась в 16 раз). Выход личинки из емкости 3 равен 62 %, из емкости 2 равен 70 %, из емкости 1 равен 80 %.

Итак, исходя из результатов данного опыта плотность (до 330 тыс. штук на м³) личинки черного амура при подращивании в сочетании с более высокой температурой среды (26С) может быть повышена, и через 10 суток подращивания личинки могут иметь следующие рыбоводные характеристики: конечная длина тела – 18 мм, конечная масса 61 мг, а выход личинки составит порядка 80 %.

1.4 Совершенствование кормления личинок черного амура

Опираясь на «Стратегию развития рыбохозяйственного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года» можно выделит ряд факторов, которые оказывают огромное влияние на состояние рыбохозяйственного комплекса. Ключевое значение имеет прогнозируемый рост населения Земли. Наблюдается повышенный интерес людей к здоровому образу жизни, предъявляются высокие требования к качеству товаров, изменились предпочтения в питании, что создает дополнительный спрос на рыбную продукцию [55].

Одним из этапов реализации стратегии является проект «Искусственное воспроизводство водных биологических ресурсов», который позволит в свою очередь усовершенствовать существующие технологии разведения рыб.

Выполнение проекта «Международное сотрудничество» обеспечит для российских производителей доступ продукции аквакультуры на мировые рынки.

Данные программы требуют внедрения инновационных технологий органического (экологического) производства рыбопродукции в российских рыбхозах, что, несомненно, приведет к повышению ее качества.

Также необходимо создавать резерв пресноводной аквакультуры.

При современной эксплуатации прудов в рыбхозах, оптимально карп выращивать в поликультуре растительноядных рыб-мелиораторов: толстолобик, амур. Эффективным методом для повторного зарыбления мальковых прудов является инкубация черного амура, который являясь моллюскофагом, способен улучшить эпизоотическую ситуацию в хозяйствах.

В аквакультуре помимо мелиоративных функций черного амура, следует отметить и его высокие пищевые качества, характерные для диетического продукта.

Черный амур – эффективный моллюскофаг, который использует в трофике промежуточных хозяев паразитов, вызывающих болезни рыб. Можно улучшить эпизоотическую обстановку в рыбоводческих хозяйствах, используя черного амура в поликультуре. Полного очищения прудов от моллюсков можно добиться при зарыблении в расчете на 1 га прудов 30-50 годовиков черного амура (массой в среднем 25-30 г).

Перспективно использовать черного амура в качестве биологического мелиоратора водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций, где массовое развитие моллюсков создает помехи в работе агрегатов. В пресноводных водоемах отсутствуют потребители крупных моллюсков, пищевые цепи, заканчивающиеся ими, являются трофическим тупиком. Поэтому вполне целесообразно вселение черного амура в озера и водохранилища, где имеются большие запасы моллюсков.

Основным направлением селекции черного в нашей стране является закрепление приспособленности к заводскому способу воспроизводства, что и в настоящее время остается актуальной задачей для рыбоводов.

Возраст черного амура оказывает влияние на его трофические предпочтения. Так на начальном этапе (сеголетки и годовики) питаются различными представителями зоопланктона, личинками хирономид. В возрасте двух лет в рационе преобладают моллюски и другие бентосные организмы, что обеспечивает достаточное количество в организме черного амура кальция и протеина. Если в рационе рыбы преобладает комбикорм, то наблюдается замедление роста, а содержание липидов в мышечной массе увеличивается. Следовательно, ростовой темп черного амура определяется численностью и биомассой бентосных организмов в водоеме.

При проведении профилактических мероприятий против эпизоотических болезней рыб разработаны нормативные показатели для зарыбления водоемов черным амуром (таблица 22).

Таблица 22 – Нормативы зарыбления водоемов черным амуром, экз./га

Нами предлагается, если в хозяйстве не зафиксированы заболевания диплостамозом, постодипластомозом и т.д., можно снизить нормативы (таблица 23).

Таблица 23 – Рекомендуемые нормативы зарыбления водоемов черным амуром, экз./га

Такое предложение обусловлено тем, что черному амуру не хватает моллюсков, он хуже растет и развивается. Вследствие отсутствия основного корма (моллюсков) рыба переходит на другой вид корм, ведь за сутки амур может съесть растительности, которая превышает массу его тела, и кормовой коэффициент составит от 15 до 70! Также амур может потреблять и животную пищу, а если и ее будет недостаточно, то начнет питаться искусственным кормом.

В тех водоемах, в которых нет заболеваний рыб, можно снизить действующие нормативы до 30 %. Причем надо понимать, что часто в водоемы также сажают в небольших количествах еще и щуку, сома, и другую рыбу.

По результатам нашего опыта по подращиванию личинок черного амура, который был поставлен в УЗВ, была определена эффективность жидкой добавки Reasil. В ее составе входил леонардит, содержащий гуминовые кислоты, азот (0,5 %), углерод (61,1 %), сера (3,6 %), водород (5,6 %), кислород (29,2 %). Присутствие в леонардите железа (3,2 мг/г золы), обеспечивает хорошее развитие жаберного дыхания и кроветворения.

Использование этой добавки привело к повышению жизнеустойчивости сеголетков черного амура.

Актуальными остаются исследования рыбоводно-биологических характеристик посадочного материала, сеголеток черного амура как объекта искусственного воспроизводства.

Благодаря работе С.Н. Воропаева обоснованы оптимальные сроки искусственного воспроизводства черного амура [17].

В аквакультуре личинок черного амура получают заводским способом. В наших исследованиях, овулированные икринки размером 1,25-1,45 мм (плодовитость самок 120-170 тыс.шт.) отличаются хорошим ростом и развитием. Они достигают размера 4,5-5,2 мм уже после 6-ти часов контакта с водой. Вылупившиеся из них личинки имеют длину в среднем 5,8 мм. При подращивании таких личинок в УЗВ рекомендуется вводить в их рацион желтково-творожную смесь.

На 3-5 сутки онтогенеза личинки черного амура при плотности посадки 1000 тыс. шт./га в бассейне УЗВ объемом 300 л (или небольшом мальковом пруду) приступают к активному питанию. На 7 сутки мальков подкармливают мелкими гомогенизированными фракциями комбикорма в расчете 2 кг на 100 тыс. шт. в сутки. Такой технологии придерживаются в течение 3 недель – в УЗВ (4 недели – в естественной природе) до достижения черного амура живой массы 300-500 мг. Сохранность мальков в УЗВ составила 95 % (в мальковом пруде – до 60 %).

Затем молодь после отправки в рыбоводные пруды выращивают в поликультуре с карпом при плотности посадки 50 тыс.экз./га. Подкармливают молодь дроблеными моллюсками или креветками. При выращивании рыбы в УЗВ придерживаются такой же технологии.

Использование гуматов при подращивании личинок черного амура весьма актуально. Гуматы из леонардита представляют смесь гуминовых кислот (78-80 %). Препарат характеризуется следующими показателями: влажность – 55 %, кислотность – 6,4 рН, озоленность – 12 %. Гуматы являются катализаторами метаболических процессов, что положительно отражается на развитии рыбы, при использовании их в кормлении.

В результате проведенных нами исследований были разработаны рецепты комбикормов, обогащенных немодифицированными микропористыми гуминовыми кислотами из леонардита, за счет добавки в них препарата «Reasil Humic Health» (2 г на 100 кг живой массы рыбы). Так, если посчитать, что изначально подсадили 50 тысяч личинок массой 5 мг (250 г всего), то по норме необходимо давать в день 0,005 г препарата «Reasil Humic Health», а по норме 10 % всего корма, т.е. – 25 г. В виду того, что данный препарат не вводился собственно в готовую крупку, что было невозможно в наших условиях, то естественно были значительные потери, то суточная доза на 50000 личинок была 0,1 г.

В разделе 1.3 Модификация технологии подращивания личинок черного амура, в том числе в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ) нами оценивался корм ИНИЦИО Плюс 901. Мы провели еще одну серию опытов, целью было испытать корм ИНИЦИО Плюс 901 с использованием леонардита и корм собственного, но лабораторного изготовления с леонардитом (рисунки 17 — 19).

Рисунок 17 – Комбикорм ИНИЦИО Плюс 901

Рисунок 18 – Комбикорм ИНИЦИО Плюс 901

Рисунок 19 – Комбикорм собственного изготовления

В комбикорм собственного производства вошли несколько другие компоненты:

– пшеница (5 %),

– пшеничный глютен (5 %),

– мука рыбная СП 64 (74,9 %),

– рыбий жир (15 %),

– премикс витаминный 3003 (0,06 %),

– железо сернокислое (0,01 %),

– окись марганца (0,017 %),

– медь сернокислая 5-водная (0,003 %),

– окись цинка (0,01 %),

– реасил.

Стоимость импортного комбикорма за 1 кг – 200-400 рублей, расчетная стоимость комбикорма нашего производства – 100 рублей.

Сравнительный анализ химического состава комбикормов показан в таблице 24.

Таблица 24 – Химический состав комбикормов

Кормление рыбы производили с 8.00 до 20.00 каждый час по поедаемости.

Водородный показатель воды за все время опыта поддерживался на уровне 6,8-7,2. Содержание растворенного кислорода в воде было не менее 7-8 мг/л, этот показатель контролировали при помощи термоксиметра Самара-2. Вода использоволась водопроводная, но только после трехступенчатой фильтрации.

Результаты опытов по подращиванию личинок по показателям приведены в таблице 25.

Таблица 25 – Результаты подращивания личинок

Результаты подращивания комбикормом ИНИЦИО Плюс 901 и кормом собственного производства с леонардитом следующие: личинки, получавшие корм собственного производства проиграли по всем показателям, как контролю, так и другой опытной группе, особенно по выходу личинки после подращивания. Корм ИНИЦИО Плюс 901 с леонардитом позволил увеличить длину личинок на 1 мм (5,6 %), конечную массу на 4 мг (6,6 %), выход личинок на 7,5 %. Результаты хорошие, особенно если учесть тот факт, что даже на бумаге нам не удалось повторить рецепт ИНИЦИО Плюс 901. Причина явно кроется в том, что нам недоступны «датские» ингредиенты. Несмотря на то, что корм нашего изготовления дешевле в 4 раза, он оказался неэффективен, так как личинка, получившая этот корм, значительно проиграла по показателям личинки других групп: по длине, конечной массе и особенно по выходу личинки после подращивания, не достигнув даже отечественных нормативов, составила 56 %.

1.5 Применение биоиндикации и биотестирования для определения устойчивости рыб к заболеваниям

Метод биоиндикации позволяет контролировать экологическое состояние рек и озер. Влияния внешних факторов отражается на организме гидробионтов, и по динамике показателей интерьера определяется тип воздействия – аварийное разовое или ретроспективное. Благодаря этому при определении токсичности воды, высока эффективность своевременного принятия мер по ее очистке. Использование динамики фосфатазной активности в гепатопанкреасе моллюсков U. Pictorum, в качестве тест-реакции, достоверно отражает картину загрязнения. Даже при кратковременном загрязнении хозяйственно-бытовыми или сельскохозяйственными стоками отмечается увеличение активности фосфатазы в гепатопанкреасе моллюсков на 1,5 Ед/г белка через 12 часов; через 18 часов – на 0,8 Ед/г белка и т.д. В результате исследований по тест-ответам моллюсков построены графики для определения токсичности среды, которые предложены к использованию при профилактических работах по выявлению загрязненности водоемов и водотоков, используемых при водопое сельскохозяйственных животных [48, 49].

Качество воды в водоемах ухудшается вследствие роста антропогенной нагрузки на агроэкосистемы, что оказывает значительное влияние на эффективность работы водохозяйственного комплекса. Нерациональное водопользование в крупных масштабах порождает многочисленные экологические проблемы. Для прогнозирования адаптивности к условиям возрастающей антропогенной нагрузки, в первую очередь, необходимо проводить комплексное изучение состояния среды обитания во взаимосвязи с физиологическими аспектами биоиндикации и биотестирования [1, 6].

Исследования по адаптации моллюсков для прогностического тестирования на основе биохимических показателей, в частности ферментов, является актуальным направлением факториальной экологии. Адаптация по своей сути есть совокупность биологических особенностей вида, которая обеспечивает специфический ответ на изменение среды. Уровнем адаптивных реакций к среде определяются молекулярные механизмы, обеспечивающие оптимальную физиологическую деятельность всего организма [13, 14].

Актуален интерес к организмам-индикаторам, имеющим длительную продолжительность жизни и достаточно быстрый «эффект отклика» на изменения среды. Очень важно, чтобы в тестируемых водных объектах такие беспозвоночные были многочисленны и доступны для изучения [5-6].

Согласно гипотезе, в случае обнаружения закономерности между интерьерным маркерным показателем и показателями качества воды за определенный период времени, то данные моллюсков могут лечь в основу создания методики, которая позволит разовым исследованием получать ответы по токсичности среды.

Отсюда, целью исследований было выявление маркерных показателей для проведения биоиндикации экологического состояния поверхностных вод водоемов и водотоков по динамике фосфатазной активности в гепатопанкреасе моллюсков.

В качестве экспериментального объекта исследований были выбраны моллюски рода Unio. Благодаря длинному жизненному циклу и типу питания именно они оказались ключом к созданию методики биоиндикации поверхностных вод. В связи с длительной продолжительностью жизни, использование этих моллюсков в качестве индикаторов среды, позволяет получать данные о токсичности воды в водоеме за необходимый период.

Содержание цинка, свинца, меди в теле моллюска определяли согласно ГОСТ 30178 — 96, ИСО 8288 — 86. Выявление фосфатазной активности в мягких тканях моллюсков проводили в соответствии с методикой С.А. Нефедовой и соавторами. Биохимический анализ фосфатазной активности проводили на КФК-2 при длине волны 415 нм.

Для исследования влияния разового выброса в водоем высоких концентраций меди, моделировали эксперимент, в котором организмы были разбиты на 4 группы. Эксперимент проводили в трех параллелях: 1 группа (контрольная, п = 75), находилась в условиях, когда концентрация тяжелого металла в воде была в норме; 2-ая группа (п = 75) была помещена в воду, содержание тяжелого металла в которой в течение первых 4 часов удерживалось в пределах 1,5 ПДК; 3-ая группа проходила 4-х часовую экспозицию тяжелым металлом в концентрации 3 ПДК, 4-я группа – 10 ПДК. После 4-х часовой экспозиции моллюсков возвращали в воду с концентрацией тяжелого металла в пределах нормы, что свойственно естественной среде их обитания в водоеме, где были выловлены беспозвоночные для проведения эксперимента.

Для анализа комплексного воздействия нескольких тяжелых металлов сформированы 4 группы моллюсков. Эксперимент проводили в трех параллелях: 1 группа (контрольная, п = 75), находилась в условиях, когда концентрация тяжелых металлов в воде была в норме; 2-ая группа (п = 75) была помещена в воду, содержание тяжелого металлов в которой в течение первых 4 часов удерживалось в пределах 5 ПДК цинка, 10 ПДК меди и 1,3 ПДК свинца. После 4-х часовой экспозиции моллюсков в экспериментальной среде, их возвращали в чистую воду, свойственную естественной среде их обитания в водоеме.

Биометрическая обработка проводилась по общепринятым методикам с использованием стандартного программного пакета Excel.

Поверхностные воды водоемов часто имеют опасные для окружающей среды концентрации ионов меди, высокое содержание этого вещества способно нарушить работу ферментативной системы печени моллюсков.

Определение влияния ионов меди из поверхностных вод на активность фосфатазы в гепатопанкреасе U. pictorum показало, что реакция моллюсков, не адаптировавшихся к высокому содержанию меди в среде в течение первых 12 часов одинакова, т.е. наблюдалось резкое увеличение концентрации фосфатазы с 5,9 до 8,1 ед., с предшествующим этому в течение первых 4-х часов снижением показателя на 22 % (таблица 26, рисунок 20).

Тенденция к небольшому понижению уровня фосфатазы, с последующим резким повышением сохранялась как у организмов, помещенных в воду со слабым загрязнением (1 ПДК, 3 ПДК), так и в воду с высоким содержанием ионов меди (10 ПДК), что отражает первичную реакцию организма на стрессовую ситуацию.

За первой реакцией на стресс наблюдается реакция торможения, которая по продолжительности отличалась у организмов из разных групп.

У группы организмов, помещенных в среду с содержанием ионов меди, не превышающих ПДК, вторичная реакция торможения проявляется на 24-ом часе снижением активности фосфатазы на 9 %, сменяясь увеличением на 4,4 % к 48-му часу.

Таблица 26 – Динамика фосфатазной активности гепатопанкреаса U. pictorum под действием кратковременного загрязнения ионами меди

У организмов, находившихся в среде с более высоким загрязнением медью, реакция торможения проявлялась только на 48-ом часе, и составляла 6,7 %.

Рисунок 20 – График, отражающий динамику фосфатазной активности гепатопанкреаса моллюсков для биоиндикации среды на наличие ионов меди

Результаты исследований показали, что первичные реакции стресса даже при незначительном загрязнении проявляются достаточно сильно, что дает возможность использовать реакцию фосфатазы в гепатопанкреасе моллюсков в качестве тест-реакции, особенно для быстрого поиска источника загрязнения. Необходимо отметить, что при сильном загрязнении, продолжительность реакций стресса значительно сильнее. У тестовой группы организмов, находившихся в среде с 10-ти кратным превышением ПДК по содержанию ионов меди, уровень фосфатазы между 12-ым и 18-ым часами эксперимента снизился лишь на 2,5 %. При этом организмы из тестовой группы, содержащиеся в среде с 3-х кратным превышением ПДК по ионам меди, показали снижение активности фосфатаз на 10 %.

Практика показывает, что загрязнения поверхностных вод со стороны промышленных предприятий отличаются комплексностью. Разные компоненты стоков могут выступать как антагонисты в отношении действия друг на друга, в иных ситуациях может возникать эффект синергизма, что должно сказываться на ферментативной активности в органах моллюсков. Используя моллюсков при биоиндикации, получаем методику с высокой чувствительностью, интегральностью и универсальностью.

В следующем эксперименте изучали стресс-реакцию моллюсков на однократное комплексное загрязнение среды тяжелыми металлами. В экспериментальной среде концентрация цинка 5 ПДК (проба 1), меди 10 ПДК (проба 2) и свинца 1,3 ПДК (проба 3) (таблица 27, рисунок 21).

Таблица 27 – Активность фосфатазы моллюсков в опытных створах

Примечание – Р * – ≤0,05; ** – ≤0,01; *** – ≤0,001.

Рисунок 21 – График, отражающий динамику фосфатазной активности на однократное комплексное загрязнение среды тяжелыми металлами

Как при комплексном загрязнении среды несколькими тяжелыми металлами, так и в случае, когда вода подвергается загрязнению одним из тяжелых металлов, динамика стресс-реакции моллюсков проявляется одинаково.

Фосфатазная активность при этом в течение первых 12 часов достигает максимума, далее происходит постепенное снижение этого показателя и к 48-му часу эксперимента ферментативная активность гепатопанкреаса моллюсков восстанавливается до нормального значения. Это необходимо учитывать при проведении биоиндикации поверхностных вод, подвергшихся однократному воздействию тяжелых металлов для оперативного поиска источника загрязнения. Биоиндикационные исследования динамики ферментативной активности в гепатопанкреасе U. pictorum позволяет осуществлять оперативный поиск источника несанкционированного воздействия на водоем, при котором происходит недолговременное изменение гидрохимических показателей воды, тогда как донные отложения не успевают аккумулировать поллютанты и остаются чистыми.

В таких ситуациях, в качестве тест-реакции эффективно использовать динамику фосфатазной активности в гепатопанкреасе моллюсков, вызванную стрессированием гидробионтов в результате резкого кратковременного изменения среды.

Использование динамики активности фосфатазы в гепатопанкреасе U. Pictorum достоверно отражает картину аварийного загрязнения водоема малой продолжительности. При этом маркерными параметрами тест-реакции динамики ферментативной активности при кратковременном загрязнении поверхностных вод является увеличение активности фосфатазы в гепатопанкреасе моллюсков на 1,5 Ед/г белка через 12 часов; на 0,8 Ед/г белка через 18 часов.

Биоиндикация поверхностных вод с применением моллюсков Uniopictorum в качестве тест-объектов, а именно, динамики их фосфатазной активности в печени, показали высокую индикаторную способность этого вида беспозвоночных. Разработанная методика позволяет выявить разовое кратковременное загрязнение и долгосрочное воздействие токсичных веществ поверхностных вод. Это актуально для оперативного поиска источника загрязнения.

Моллюски являются универсальными гидробионтами для проведения биоиндикации, так как их реакция на воздействие поллютантов однотипна, не специфична как в отношении комплексного загрязнения среды широким спектром токсикантов, так и на определенный загрязнитель. Механизм влияния условий среды на организм моллюсков таков, что по изменению их интерьерных показателей можно не только точно определить тип воздействия – хроническое или разовое, время воздействия – даже если экологический ущерб водоему нанесен некоторое время назад, но и строить прогноз о сукцессионных изменениях этого водоема.

Внедрение разработанной методики по выявлению динамики фосфатазной активности в гепатопанкреасе моллюсков для поиска разовых источников загрязнения оправдало себя, показав не только высокую степень достоверности, но и отличную работу, в условиях повышенного фонового содержания меди, что позволяет использовать данную методику для оперативного поиска источников загрязнения в регионах с различными физико-географическими условиями, проявляющимися в высокой минерализации поверхностных вод.

В настоящее время среди предпринимателей, проявляющих интерес к сельскохозяйственному производству, привлекательным направлением инвестирования становится рыбоводство. Однако и требования к качеству продовольственной продукции ужесточаются. Отсюда высоко востребованы научные разработки в сфере обеспечения органического производства продуктов питания. Исходя из рекомендаций ГКО «Росрыбхоз» необходимо уделить особое внимание ответственности рыбоводных хозяйств за нарушение экологических нормативов при ведении аквакультуры; принять необходимые меры, направленные на проведение противоэпизоотических мероприятий при работе в поликультуре, когда одновременно используются карп и толстолобик, белый амур, черный амур и т.д.

В связи с тем, что в настоящее время крайне мало разработано технологий по биоиндикации и биотестированию адаптивных возможностей рыб к интенсификации прудовой аквакультуры, а особенно при использовании рыб-моллюскофагов (черный амур), тема является весьма актуальной.

Показатели биоиндикации и биотестирования позволяют определить комфортное состояние среды для роста, развития, резистентности, отсюда регуляцию индикаторных маркеров можно отнести к инновациям в области сельского хозяйства и, в частности, рыбоводства. К биоиндикационным методам относятся и разработки по оценке эпизоотической активности очагов заболеваний животных, в этом плане эффективны схемы дифференциации штаммов. В плане регуляции ответных реакций организма на изменения гомеостаза, что важно при формировании резистентности, можно расценивать тест-реакцию на модифицирующую атаку ряда наночастиц металлов, обеспечивающих динамику активности иммунокомпетентных клеток. Таким образом, необходимо внедрять в работу технологию биотестирования, позволяющую сопоставить факторы иммунитета и цитоморфологические изменения крови тест-объектов, что позволит выявить влияние среды на животных, своевременно обеспечить профилактические мероприятия. Исходя из научной литературы, знание маркерных показателей для биоиндикации и биотестирования дает преимущества в борьбе с различными недугами, что обеспечивает успешную работу животноводства, рыбоводства, птицеводства и т.д. Отсюда, целью наших дальнейших исследований являлось выявление цитоморфологических маркерных показателей в крови рыб (на примере черного амура), позволяющих прогнозировать эпизоотическую ситуацию в прудовом хозяйстве.

В современной аквакультуре для эффективной эксплуатации прудовых хозяйств необходимо использовать поликультуру карпа и рыб-мелиораторов, таких как толстолобик, белый амур, черный амур. Последний имеет особое значение, так как основным трофическим материалом этой рыбы являются моллюски, входящие в цикл развития многих паразитов (рисунок 22). В целом, любое исследование гельминтофауны требует биоиндикационных исследований.

Рисунок 22 – Исследование моллюсков – основной пищи черного амура

Важно выявить маркерные показатели черного амура для биотестирования эпизоотического состояния прудов.

Работа проводилась в ФГБОУ ВО РГАТУ в НОЦ аквакультуры и рыбоводства (рисунок 23) в рамках научных исследований, осуществляющихся за счет средств федерального бюджета с 2018 по 2020 гг. Задачей исследований было совершенствование биоиндикационных методов оценки устойчивости рыб к заболеваниям.

Рисунок 23 – НОЦ аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ РГАТУ

Биоиндикационные исследования показали, что при проведении профилактических эпизоотических мероприятий необходимо в поликультуру к карпу добавлять черного амура, согласно схеме, приведенной в таблице 28.

При этом эффективнее использовать черного амура живой массой 240-330 г.

С учетом того, что рыба быстро растет и неприхотлива к смене климатических условий, черный амур и с экономической точки зрения, выгодный мелиоратор прудов от моллюсков.

Таблица 28 – Зарыбление водоемов черным амуром (экз./га) для проведения эпизоотической профилактики

Примечание: — не нуждается в профилактике, + нуждается в профилактике

Личинок этой рыбы получают заводским способом, плодовитость самок достигает 170 тыс.шт. Овулированные икринки (1,2-1,4 мм в диаметре) достаточно быстро растут. Необходимо учитывать, что в природных условиях их выживаемость гораздо ниже (менее 60 %), чем при подращивании в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ), где их сохранность от 95 % до 98 %. Молодью зарыбляют пруд с учетом планирующихся профилактических мероприятий по линии эпизоотических заболеваний. По аналогии с работами по использованию гуматов в сельскохозяйственной практике, необходимо отметить положительный эффект жидкой фракции из леонардита при подращивании личинок черного амура, такой опыт показал повышение сохранности мальков при их переводе в естественные условия рыбоводных прудов.

Что касается рыбохозяйственной характеристики производителей, необходимо отметить следующее, оптимален для воспроизведения черный амур при наступлении половой зрелости: самки от 6 до 9 лет, самцы – в среднем в 8-ми летнем возрасте; средняя живая масса молодых производителей должна быть в пределах 8-10 кг; эффективной плодовитостью самок считается показатель 500 тыс.шт., цикл выхода на самку при этом по личинкам составляет в среднем 260-270 тыс. экз., что обеспечит хозяйство 115-117 тыс. экз. сеголетков.

Для биоиндикации прудов на эпизоотическое состояние в качестве тест-реакции возможно использовать Шик-реакцию в лейкоцитах черного амура. По количеству выпавших в их цитоплазме белковых гранул можно судить о том, благоприятная ли трофическая обстановка у рыб (таблица 29).

Таблица 29 – Полисахаридная грануляция цитоплазмы лейкоцитов черного амура в зависимости от динамики популяции моллюсков в рыбоводном пруду

Замечено, в случае роста популяции моллюсков, у черного амура происходит положительный пул Шик-реакции, в цитоплазме обильно выпадает осадок в виде полисахаридной грануляции. Благодаря этому методу можно отобрать более устойчивых к различным заболеваниям производителей черного амура, а тем самым получить более качественную личинку, которая обладает повышенной резистентностью.

Таким образом, рыбохозяйственная и экологическая актуальность использования черного амура в аквакультуре несомненна, исследования требуют продолжения.

Целью дальнейшей работы был поиск экологических маркерных тест-ответов личинок черного амура на изменение гидрохимических условий среды в УЗВ при использовании биологически активной добавки, стимулирующей их рост, развитие и жизнестойкость. Эксперимент доказывает, что изменение гидрохимического состава среды в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ), которое происходит за счет поступления в воду немодифицированных гуминовых кислот из леонардита, оказывает положительное воздействие на посадочный материал черного амура. Жидкая водорастворимая фракция леонардита «Reasil Humic Vet» включает в себя микро- и макроэлементы в эссенциальной форме, позволяющей личинкам их легко усваивать. Биологически активная добавка является органической и оказывает положительное воздействие на рост, развитие и жизнестойкость личинок черного амура. В установке замкнутого водоснабжения при использовании жидкой водорастворимой фракции леонардита «Reasil Humic Vet» в технологии содержания посадочного материала черного амура необходимо контролировать состояние рыб, для этого проводить биотестирование, в качестве маркерных тест-ответов на изменение среды использовать динамику геммаглютинина и лизоцима в личинках.

С учетом того, что в аквакультуре при производстве объектов искусственного воспроизводства в УЗВ используется небольшое количество одной и той же циркулирующей в установке воды, требуется постоянно контролировать гидрохимические параметры, концентрацию биогенных веществ, попадающих в УЗВ с кормом и естественными отходами метаболизма рыб. Другими словами, необходимо предотвращать эвтрофирование. Актуально контролировать гидрохимические условия среды при использовании биологически активных органических добавок, позволяющих усилить рост и развитие рыб, обеспечить жизнестойкость личинок. Для этой цели подойдет экологический метод – биотестирование.

Таким образом, целью работы был поиск экологических маркерных тест-ответов личинок черного амура на изменение гидрохимических условий среды в УЗВ при использовании биологически активной добавки, стимулирующей их рост, развитие и жизнестойкость.

Работа проводилась в 2019-2020 годах. Выбор объекта исследований обусловлен тем, что в отечественной аквакультуре черный амур – рыба отряда Карпообразные (Cypriniformes), подотряда Карповидные (Cyprinoidei), семейства Карповые (Cyprinidae), вида Черный амур или Китайская плотва (Mylopharyngodon piceus), принадлежащих к группе моллюскофагов, являющихся оптимальными мелиораторами, способствующими снижению эпизоотических проблем в прудовых хозяйствах, становится высоко востребованным в рыбхозах. Именно эту рыбу необходимо использовать в поликультуре с карпом для минимизации заражения рыб диплостомозом, постодиплостомозом и т.д. Однако далеко не все рыбхозы занимаются не только разведением, но и использованием черного амура вследствие его биологических особенностей.

В научно-образовательном центре нашего университета разработана технология подращивания личинок черного амура в УЗВ. Совершенствуя эту технологию, мы использовали жидкую водорастворимую кормовую добавку комплексного действия «Reasil Humic Vet», ядром которой являются немодифицированные гуминовые кислоты, азот, углерод, сера, водород, кислород и железо, обеспечивающие жизнестойкость, интенсификацию кроветворения и жаберного дыхания во время роста и развития рыб. О положительном воздействии гуматов в качестве кормовых ингредиентов сообщают многие ученые, так для птиц об их эффективности пишут Ж.С. Майорова, К.В. Корсаков, в карповодстве – А.А. Коровушкин [37]. При применении добавки в рыбоводстве, неизбежно изменение гидрохимического состава среды [38].

Для анализа воздействия жидкой водорастворимой фракции леонардита «Reasil Humic Vet» на рост и жизнестойкость посадочного материала черного амура, среди экологических методов использовали биотестирование. В эксперименте исследовали личинку, подсаженную в УЗВ в возрасте 7 дней (рисунок 24). Плотность посадки личинок в начале эксперимента составляла 150 тыс. шт./т; длина тела личинки – в среднем 6,8 мм. С 7-ми дневного возраста личинок подкармливали гомогенизированной фракцией комбикорма до достижения живой массы 500 мг. Количество корма (суточная норма – % от массы рыбы) рассчитывали по рекомендациям ВНИИПРХ.

Рисунок 24 – Работа с личинками черного амура в установке замкнутого водоснабжения «Рачительная» в НОЦ аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ

Схема исследований строилась по следующему алгоритму:

1 – сравнение показателей роста и сохранности количества личинок (жизнестойкость) при применении жидкой фракции леонардита в УЗВ (опытная группа) и без ее применения (контрольная группа). В бассейны, где содержали опытную группу личинок, первую неделю эксперимента вводили жидкую водорастворимую биологически активную добавку комплексного действия «Reasil Humic Vet». Анализировали рыбоводно-биологические показатели экспериментальных рыб: скорость роста – по методике Ю.А. Превезенцева и Н.И. Чугуновой, линейно-весовые показатели – по методике И.Ф. Правдина;

2 – сравнение результатов биотестирования по маркерным тест-ответам (динамика концентрации гемагглютинина, лизоцима) экспериментальных личинок в процессе их роста до живой массы в среднем 500 мг (возраст 3-4 недели). Для определения концентрации гемагглютинина и лизоцима в гомогенате личинок (по 10 мг в каждом эксперименте, в пятикратном повторении) использовали диффузно-гелевый иммуноферментный анализ и метод серийных разведений (титрование). Абсолютный прирост живой массы (увеличение живой массы особи за определенный промежуток времени) рассчитывали по формуле (1):

Аабс. = W₁ – W₀ (1)

где Аабс. – абсолютный прирост живой массы (кг);

W₁ – живая масса животного в конце периода, кг;

W₀ – живая масса животного в начале периода, кг.

Среднесуточный прирост живой массы определяли по формуле (2):

Аср. = W₁ – W₀ /t (2)

где Аср. – среднесуточный прирост живой массы (г);

W₁ – живая масса животного в конце периода, кг;

W₀ – живая масса животного в начале периода, кг;

t – продолжительность периода, дн.

Статистическую обработку результатов проводили по методу Стьюдента с использованием программы «Microsoft Excel».

Биотестирование показало, что жидкая фракция леонардита оказывает положительное влияние на ростовые показатели личинок, способствует их жизнестойкости (таблица 30).

Таблица 30 – Рыбоводно-биологические показатели личинок черного амура, при подращивании в системе замкнутого цикла водоснабжения (УЗВ)

Примечание – * различия с контрольной группой достоверны при Р ≥ 0,05

Первым маркерным тест-ответом на воздействие немодифицированных гуминовых кислот из леонардита на личинок является повышение концентрации лизоцима – белка, обеспечивающего резистентность, почти в два раза (таблица 31).

В качестве второго маркерного тест-ответа на добавление в УЗВ биологически активной добавки исследовали динамику гемаглютинина, основной функцией которого является защита от вирусов, в растущем организме рыбы он способствуют формированию стенок сосудов, сердца, жаберного аппарата.

Таблица 31 – Концентрация гемагглютинина и лизоцима в гомогенате личинок черного амура

Примечание: * различия с контрольной группой достоверны при Р ≥ 0,05.

При подращивании личинок черного амура в УЗВ, необходимо использовать жидкую фракции леонардита, что позволяет повысить концентрацию гемаглютинина в теле рыб на 16,4 %.

1.6 Рекомендации, включающие комплекс зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий по подращиванию личинок черного амура

При использовании черного амура с начальных стадий постнатального развития возникают проблемы связанные с тем, что личинкам при помещении в водоем трудно адаптироваться особенно в I-IV рыбоводных зонах. В водоемы личинок начинают запускать с конца июня, тогда как карпа практически на месяц раньше. В связи с этим возникает необходимость подращивания личинок черного амура, тем более их стоимость намного больше, чем личинок карпа.

Разработанная нами технология включает комплекс зоотехнических, экологических, ветеринарных и технологических мероприятий по подращиванию личинок черного амура. Мы не стали в работе останавливаться на классических рыбоводных моментах, которые известны каждому специалисту, например на качестве воды и др.

Первый аспект получения качественной личинки это работа с маточными стадами. Выбор технологии будет зависеть от направленности стада (ремонтное, маточное). Высокие показатели по сохранности поголовья растительноядных рыб можно получить тогда, когда в зимовальных прудах они содержаться в монокультуре, т.е. содержать производителей необходимо раздельно. Это требование не распространяется на остальные возрастные группы.

Наличие достаточного количества естественной пищи является важным фактором для нагула племенных рыб, что в свою очередь достигается за счет оптимальной площади прудов с учетом зоны рыбоводства. Рекомендуемая оптимальная площадь прудов для ремонтного и маточного стад в зависимости от зон рыбоводства представлена в таблицах 32-33.

Таблице 32 – Оптимальная площадь прудов для ремонтного стада в зависимости от зон рыбоводства (заводской способ воспроизводства, на 100 пар производителей)

Таблица 33 – Оптимальная площадь маточных прудов для выращивания производителей в зависимости от зон рыбоводства

Использование гетерозиса в селекции при формировании маточных стад показало свою эффективность. Его достигают путем двухлинейного (или более) разведения, воспроизводством производителей от двух неродственных групп, например, китайского и амурского происхождения. Определение материнской и отцовской форм является важным параметром в воспроизводстве. Рекомендуется половину получить первым способом, вторую половину вторым способом.

Самок черного амура переводят в производители в возрасте восьми лет, самцов – семи. Соотношение полов в маточном стаде 5(6):3. Продолжительность эксплуатации производителей пять лет. Необходимый резерв самок в маточном стаде должен составлять 50 % от общего числа производителей женского пола.

Для предотвращения проблем с качественными показателями икры непосредственно во время нереста, дважды в год, согласно утвержденному графику, необходимо проводить инвентаризацию маточного стада. В последнее время для идентификации производителей активно начинают их чипирование.

Все поголовье необходимо разбивать по возрастным группам, для каждой возрастной категории фиксировать показатели общей и средней массы. Необходимо регулярно осматривать рыбу на предмет травм и паразитов. Своевременно оценивать клиническое состояние производителей.

Так же при подращивании личинки черного амура важны зоотехнические и технологические аспекты.

При выполнении исследований в 2018 г. по подращиванию личинок карпа с целью получения крупного посадочного материала установили необходимость того, чтобы подрощенные личинки черного амура были более жизнеспособными для вселения в водоемы. Так напримере рыбхоза «Пара» (ОАО Рязаньрыбпром, Рязанская область, Сараевский район, III зона рыбоводства) видно, что зарыбление прудов начинается 10 мая и продолжается до 25 мая, но это сроки зависят от погоды. Первую партию черного амура нам удалось получить 22 июня, начали ее выращивать в УЗВ 23 июня, из чего следует, что если их запустить в тот же водоем личинки черного амура неминуемо станут зоопланктоном для карпа.

Одной из задач исследований 2018 г. была разработка и апробация методики подращивания личинок до массы 20 мг, tС среды 25-26, срок подращивания составлял 13-15 суток. В ходе работы было сформировано 6 опытных групп личинок, которые отличались типом кормления. Первую группу кормили желтком. Вторую – артемией салина из замороженного сырья. Третья получала артемию салина, выращенную в условиях лаборатории. Четвертая была обеспечена кормом фирмы «Тетра» Tetra Mini Baby». Пятую группу кормили размолотым в ступке экструдированным кормом для кормления товарных осетров. Шестая опытная группа получала яичный желток, артемии салина, корм фирмы «Тетра», размолотый комбикормом.

В результате проведенных исследований было установлено, что выживаемость личинок составила 70 % от изначально посаженных. При повышении tС воды 26-28 срок подращивания сокращается до 10-12 суток, однако при высадке в естественные водоемы у личинки возможен температурный шок. В ходе эксперимента были получены подрощенные личинки массой 140-160 мг. Это напрямую доказывает необходимость УЗВ для сокращения сроков выращивания.

В 2020 году объект наших исследований были личинки черного амура, возраст личинки – 3 суток. Плотность посадки была определена экспериментальным путем в 2019 году при подращивании личинок карпа. Время подращивания 10 суток получено также экспериментальным путем опять же при подращивании личинок карпа. Личинок рекомендуется подращивать 14 суток, но на практике получается, что с 10 суток вода начинает мутнеть, несмотря на применение биологической и механической фильтрации, применению УФ-обеззараживания воды. То есть к 14 суткам подращивания, даже при использовании мини-УЗВ, вода резко мутнеет, в результате чего нарушается гидрохимический режим, замедляет темп роста, начинается отход личинки.

В последнее время в России появилось много комбикормовых заводов, выпускающих качественный комбикорм, но, к сожалению, нет качественного комбикорма для личинки. Наш выбор остановился на комбикорме ИНИЦИО Плюс 901 фирмы BioMar. Его можно использовать в воде при температуре от 14 С до 28 С, кормовой коэффициент составляет от 0,7 до 0,95. Процентный состав производитель не раскрывает, но в состав ИНИЦИО Плюс 901 входит рыбная мука, рыбий жир, пшеница, пшеничная клейковина, крилевая мука, витамины, минералы. Крупку использовали самую мелкую диаметром 0,5 мм. По химическому составу ИНИЦИО Плюс 901 имел следующие показатели: сырой протеин – 58 %, сырой жир – 14 %, углеводы (БЭВ) – 11 %, клетчатка – 0,2 %, зола – 11,1 %, общий фосфор (Р) – 1,6 %, валовая энергия – 21,2 МДж/кг, переваримая энергия – 19,0 МДж/кг.

Кормление рыбы производили каждый час с 8.00 до 20.00 по мере поедаемости. рН воды за все время опыта поддерживался на уровне 6,8-7,2. Вода использоволась водопроводная, после трехступенчатой фильтрации.

Исходя из результатов данного опыта плотность (до 330 тыс. штук на м³) личинки черного амура при подращивании в сочетании с более высокой температурой среды (26С) может быть повышена, и через 10 суток подращивания личинки могут иметь следующие рыбоводные характеристики: конечная длина тела – 18 мм, конечная масса 61 мг, а выход личинки составит порядка 80 %.

По результатам нашего опыта по подращиванию личинок черного амура, который был поставлен в УЗВ, была определена эффективность жидкой добавки Reasil. В ее составе входил леонардит, содержащий гуминовые кислоты, азот (0,5 %), углерод (61,1 %), сера (3,6 %), водород (5,6 %), кислород (29,2 %). Присутствие в леонардите железа (3,2 мг/г золы), обеспечивает хорошее развитие жаберного дыхания и кроветворения.

В наших исследованиях, овулированные икринки размером 1,25-1,45 мм (плодовитость самок 120-170 тыс.шт.) отличаются хорошим ростом и развитием. Они достигают размера 4,5-5,2 мм уже после 6-ти часов контакта с водой. Вылупившиеся из них личинки имеют длину в среднем 5,8 мм. При подращивании таких личинок в УЗВ рекомендуется вводить в их рацион желтково-творожную смесь.

На 3-5 сутки онтогенеза личинки черного амура при плотности посадки 1000 тыс. шт./га в бассейне УЗВ объемом 300 л (или небольшом мальковом пруду) приступают к активному питанию. На 7 сутки мальков подкармливают мелкими гомогенизированными фракциями комбикорма в расчете 2 кг на 100 тыс. шт. в сутки. Такой технологии придерживаются в течение 3 недель – в УЗВ (4 недели – в естественной природе) до достижения черного амура живой массы 300-500 мг. Сохранность мальков в УЗВ составила 95 % (в мальковом пруде – до 60 %).

Затем молодь после отправки в рыбоводные пруды выращивают в поликультуре с карпом при плотности посадки 50 тыс.экз./га. Подкармливают молодь дроблеными моллюсками или креветками. При выращивании рыбы в УЗВ придерживаются такой же технологии.

Гуматы из леонардита представляют смесь гуминовых кислот (78-80 %). Препарат характеризуется следующими показателями: влажность – 55 %, кислотность – 6,4 рН, озоленность – 12 %. Гуматы являются катализаторами метаболических процессов, что положительно отражается на развитии рыбы, при использовании их в кормлении.

В результате проведенных нами исследований были разработаны рецепты комбикормов, обогащенных немодифицированными микропористыми гуминовыми кислотами из леонардита, за счет добавки в них препарата «Reasil Humic Health» (2 г на 100 кг живой массы рыбы). Так, если посчитать, что изначально посадили 50 тысяч личинок массой 5 мг (250 г всего), то по норме необходимо давать в день 0,005 г препарата «Reasil Humic Health», а по норме 10 % всего корма, т.е. – 25 г. В виду того, что данный препарат не вводился собственно в готовую крупку, это было невозможно в наших условиях, естественно были значительные потери, то суточная доза на 50000 личинок была 0,1 г.

Ранее нами оценивался корм ИНИЦИО Плюс 901. Мы провели еще одну серию опытов, целью было испытать корм ИНИЦИО Плюс 901 с использованием леонардита и корм собственного, но лабораторного изготовления с леонардитом.

В комбикорм собственного производства вошли компоненты:

– пшеница (5 %),

– пшеничный глютен (5 %),

– мука рыбная СП 64 (74,9 %),

– рыбий жир (15 %),

– премикс витаминный 3003 (0,06 %),

– железо сернокислое (0,01 %),

– окись марганца (0,017 %),

– медь сернокислая 5-водная (0,003 %),

– окись цинка (0,01 %),

– реасил.

Стоимость импортного комбикорма за 1 кг – 200-400 рублей, расчетная стоимость комбикорма нашего производства – 100 рублей.

Результаты подращивания комбикормом ИНИЦИО Плюс 901 кормом собственного производства с леонардитом следующие: личинки, получавшие корм собственного производства проиграли по всем показателям, как контролю, так и другой опытной группе, особенно по выходу личинки после подращивания. Корм ИНИЦИО Плюс 901 с леонардитом позволил увеличить длину личинок на 1 мм (5,6 %), конечную массу на 4 мг (6,6 %), выход личинок на 7,5 %. Результаты хорошие, особенно если учесть тот факт, что даже на бумаге нам не удалось повторить рецепт ИНИЦИО Плюс 901. Причина явно кроется в том, что нам недоступны «датские» ингредиенты. Несмотря на то, что корм нашего изготовления дешевле в 4 раза, он оказался неэффективен, так как личинка, получившая этот корм, значительно проиграла по показателям личинки других групп: по длине, конечной массе и особенно по выходу личинки после подращивания, не достигнув даже отечественных нормативов, составила 56 %.

Важным аспектом подращивания личинок, в том числе черного амура являются экологические мероприятия (биоиндикация и биотестирование).

Известно, что поверхностные воды водоемов часто имеют опасные для окружающей среды концентрации ионов меди, высокое содержание этого вещества способно нарушить работу ферментативной системы печени моллюсков.

Определение влияния ионов меди из поверхностных вод на активность фосфатазы в гепатопанкреасе U. pictorum показало, что реакция моллюсков, не адаптировавшихся к высокому содержанию меди в среде в течение первых 12 часов одинакова, т.е. наблюдалось резкое увеличение концентрации фосфатазы 5,9-8,1 ед., с предшествующим этому в течение первых 4-х часов снижением показателя на 22 %.

Тенденция к небольшому понижению уровня фосфатазы, с последующим резким повышением сохранялась как у организмов, помещенных в воду со слабым загрязнением (1 ПДК, 3 ПДК), так и в воду с высоким содержанием ионов меди (10 ПДК), что отражает первичную реакцию организма на стрессовую ситуацию.

У группы организмов, помещенных в среду с содержанием ионов меди, не превышающих ПДК, вторичная реакция торможения проявляется на 24-ом часе снижением активности фосфатазы на 9 %, сменяясь увеличением на 4,4 % к 48-му часу.

У организмов, находившихся в среде с более высоким загрязнением медью, реакция торможения проявлялась только на 48-ом часе, и составляла 6,7 %.

Результаты исследований показали, что первичные реакции стресса даже при незначительном загрязнении проявляются достаточно сильно, что дает возможность использовать реакцию фосфатазы в гепатопанкреасе моллюсков в качестве тест-реакции, особенно для быстрого поиска источника загрязнения. Необходимо отметить, что при сильном загрязнении, продолжительность реакций стресса значительно сильнее. У тестовой группы организмов, находившихся в среде с 10-ти кратным превышением ПДК по содержанию ионов меди, уровень фосфатазы между 12-ым и 18-ым часами эксперимента снизился лишь на 2,5 %. При этом организмы из тестовой группы, содержащиеся в среде с 3-х кратным превышением ПДК по ионам меди, показали снижение активности фосфатаз на 10 %.

В следующем эксперименте проанализировали стресс-реакцию моллюсков на однократное комплексное загрязнение среды тяжелыми металлами.

Как при комплексном загрязнении среды несколькими тяжелыми металлами, так и в случае, когда вода подвергается загрязнению одним из тяжелых металлов, динамика стресс-реакции моллюсков проявляется одинаково. Фосфатазная активность при этом в течение первых 12 часов достигает максимума, далее происходит постепенное снижение этого показателя и к 48-му часу эксперимента ферментативная активность гепатопанкреаса моллюсков восстанавливается до нормального значения. Это необходимо учитывать при проведении биоиндикации поверхностных вод, подвергшихся однократному воздействию тяжелых металлов для оперативного поиска источника загрязнения. Биоиндикационные исследования динамики ферментативной активности в гепатопанкреасе U. pictorum позволяет осуществлять оперативный поиск источника несанкционированного воздействия на водоем, при котором происходит недолговременное изменение гидрохимических показателей воды, тогда как донные отложения не успевают аккумулировать поллютанты и остаются чистыми.

Моллюски являются универсальными гидробионтами для проведения биоиндикации, так как их реакция на воздействие поллютантов однотипна, не специфична как в отношении комплексного загрязнения среды широким спектром токсикантов, так и на определенный загрязнитель. Механизм влияния условий среды на организм моллюсков таков, что по изменению их интерьерных показателей можно не только точно определить тип воздействия – хроническое или разовое, время воздействия – даже если экологический ущерб водоему нанесен некоторое время назад, но и строить прогноз о сукцессионных изменениях этого водоема.

Внедрение разработанной методики по выявлению динамики фосфатазной активности в гепатопанкреасе моллюсков для поиска разовых источников загрязнения оправдало себя, показав не только высокую степень достоверности, но и отличную работу, в условиях повышенного фонового содержания меди, что позволяет использовать данную методику для оперативного поиска источников загрязнения в регионах с различными физико-географическими условиями, проявляющимися в высокой минерализации поверхностных вод.

В настоящее время среди предпринимателей, проявляющих интерес к сельскохозяйственному производству, привлекательным направлением инвестирования становится рыбоводство. Однако и требования к качеству продовольственной продукции ужесточаются. Отсюда высоко востребованы научные разработки в сфере обеспечения органического производства продуктов питания. Исходя из рекомендаций ГКО «Росрыбхоз» необходимо уделить особое внимание ответственности рыбоводных хозяйств за нарушение экологических нормативов при ведении аквакультуры; принять необходимые меры, направленные на проведение противоэпизоотических мероприятий при работе в поликультуре, когда одновременно используются карп и толстолобик, белый амур, черный амур и т.д.

Важно выявить маркерные показатели черного амура для биотестирования эпизоотического состояния прудов.

Биоиндикационные исследования показали, что при проведении профилактических эпизоотических мероприятий необходимо в поликультуру к карпу добавлять черного амура. При этом эффективнее использовать черного амура живой массой 240-330 г. С учетом, что рыба быстро растет и неприхотлива к смене климатических условий, черный амур и с экономической точки зрения, выгодный мелиоратор прудов от моллюсков.

Для биоиндикации прудов на эпизоотическое состояние, в качестве тест-реакции возможно использовать Шик-реакцию в лейкоцитах черного амура. По количеству выпавших в их цитоплазме белковых гранул можно судить о том, благоприятная ли трофическая обстановка у рыб.

Замечено, в случае роста популяции моллюсков, у черного амура происходит положительный пул Шик-реакции, в цитоплазме обильно выпадает осадок в виде полисахаридной грануляции. Благодаря этому методу можно отобрать более устойчивых к различным заболеваниям производителей черного амура, а тем самым получить более качественную личинку, которая обладает повышенной резистентностью.

Таким образом, рыбохозяйственная и экологическая актуальность использования черного амура в аквакультуре несомненна, исследования требуют продолжения.

Целью дальнейшей работы был поиск экологических маркерных тест-ответов личинок черного амура на изменение гидрохимических условий среды в УЗВ при использовании биологически активной добавки, стимулирующей их рост, развитие и жизнестойкость. Эксперимент доказывает, что изменение гидрохимического состава среды в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ), которое происходит за счет поступления в воду немодифицированных гуминовых кислот из леонардита, оказывает положительное воздействие на посадочный материал черного амура. Жидкая водорастворимая фракция леонардита «Reasil Humic Vet» включает в себя микро- и макроэлементы в эссенциальной форме, позволяющей личинкам их легко усваивать. Биологически активная добавка является органической и оказывает положительное воздействие на рост, развитие и жизнестойкость личинок черного амура. В установке замкнутого водоснабжения при использовании жидкой водорастворимой фракции леонардита «Reasil Humic Vet» в технологии содержания посадочного материала черного амура необходимо контролировать состояние рыб, для этого проводить биотестирование, в качестве маркерных тест-ответов на изменение среды использовать динамику геммаглютинина и лизоцима в личинках.

С учетом того, что в аквакультуре при производстве объектов искусственного воспроизводства в УЗВ используется небольшое количество одной и той же циркулирующей в установке воды, требуется постоянно контролировать гидрохимические параметры, концентрацию биогенных веществ, попадающих в УЗВ с кормом и естественными отходами метаболизма рыб. Другими словами, необходимо предотвращать эвтрофирование. Актуально контролировать гидрохимические условия среды при использовании биологически активных органических добавок, позволяющих усилить рост и развитие рыб, обеспечить жизнестойкость личинок. Для этой цели подойдет экологический метод – биотестирование.

Таким образом, целью работы был поиск экологических маркерных тест-ответов личинок черного амура на изменение гидрохимических условий среды в УЗВ при использовании биологически активной добавки, стимулирующей их рост, развитие и жизнестойкость.

В научно-образовательном центре нашего университета в 2019-2020 годах разработана технология подращивания личинок черного амура в УЗВ. Совершенствуя эту технологию, мы использовали жидкую водорастворимую кормовую добавку комплексного действия «Reasil Humic Vet», ядром которой являются немодифицированные гуминовые кислоты, азот, углерод, сера, водород, кислород и железо, обеспечивающие жизнестойкость, интенсификацию кроветворения и жаберного дыхания во время роста и развития рыб.

В эксперименте исследовали личинку, подсаженную в УЗВ в возрасте 7 дней. Плотность посадки личинок в начале эксперимента составляла 150 тыс. шт./т; длина тела личинки – в среднем 6,8 мм. С 7-ми дневного возраста личинок подкармливали гомогенизированной фракцией комбикорма до достижения живой массы 500 мг. Количество корма (суточная норма – % от массы рыбы) рассчитывали по рекомендациям ВНИИПРХ.

Схема исследований строилась по следующему алгоритму:

1 – сравнение показателей роста и сохранности количества личинок (жизнестойкость) при применении жидкой фракции леонардита в УЗВ (опытная группа) и без ее применения (контрольная группа). В бассейны, где содержали опытную группу личинок, первую неделю эксперимента вводили жидкую водорастворимую биологически активную добавку комплексного действия «Reasil Humic Vet». Анализировали рыбоводно-биологические показатели экспериментальных рыб: скорость роста – по методике Ю.А. Превезенцева и Н.И. Чугуновой, линейно-весовые показатели – по методике И.Ф. Правдина;

2 – сравнение результатов биотестирования по маркерным тест-ответам (динамика концентрации гемагглютинина, лизоцима) экспериментальных личинок в процессе их роста до живой массы в среднем 500 мг (возраст 3-4 недели). Для определения концентрации гемагглютинина и лизоцима в гомогенате личинок (по 10 мг в каждом эксперименте, в пятикратном повторении) использовали диффузно-гелевый иммуноферментный анализ и метод серийных разведений (титрование). Рассчитывали абсолютный прирост живой массы.

Биотестирование показало, что жидкая фракция леонардита оказывает положительное влияние на ростовые показатели личинок, способствует их жизнестойкости.

Первым маркерным тест-ответом на воздействие немодифицированных гуминовых кислот из леонардита на личинок является повышение концентрации лизоцима – белка, обеспечивающего резистентность, почти в два раза.

В качестве второго маркерного тест-ответа на добавление в УЗВ биологически активной добавки исследовали динамику гемаглютинина, основной функцией которого является защита от вирусов, в растущем организме рыбы он способствуют формированию стенок сосудов, сердца, жаберного аппарата.

При подращивании личинок черного амура в УЗВ, необходимо использовать жидкую фракции леонардита, что позволяет повысить концентрацию гемаглютинина в теле рыб на 16,4 %.

Черный амур помогает бороться с инвазионными заболеваниями (ветеринарные аспекты). В современной аквакультуре необходимо совершенствовать технологии работы с черным амуром, являющимся моллюскофагом и обладающим диетическим мясом с хорошими органолептическими свойствами. Для подращивания личинок черного амура эффективно использовать установку замкнутого водоснабжения (УЗВ), так как в ней при высокой сохранности экземпляров, мальки быстрее растут, появляется возможность использовать водорастворимую фракцию леонардита для усиления их жаберного дыхания.

При проведении профилактических мероприятий против эпизоотических болезней рыб разработаны нормативные показатели для зарыбления прудов и водоемов черным амуром (см таблицу 22).

Нами предлагается, если в хозяйстве нет заболеваний диплостамозом, постодипластомозом снизить нормативы (см таблицу 23). Такое предложение обусловлено тем, что черному амуру не хватает моллюсков, он хуже растет и развивается. Вследствие отсутствия основного корма (моллюсков) рыба переходит на другой вид корм, ведь за сутки амур может съесть растительности, которая превышает массу его тела, и кормовой коэффициент составит от 15 до 70! Также амур может потреблять и животную пищу, а если и ее будет недостаточно, то начнет питаться искусственным кормом.

В тех водоемах, в которых нет заболеваний рыб, можно снизить действующие нормативы до 30 %. Причем надо понимать, что часто в водоемы также сажают в небольших количествах еще и щуку, сома, и другую рыбу.

Итак, разработанные нами рекомендации по подращиванию личинок черного амура, включают комплекс зоотехнических (рыбоводных), экологических, ветеринарных и технологических мероприятий. В дополнении к традиционным методам подращивания личинок, они, несомненно, принесут свои плоды, но следует учитывать хозяйственные и прочие особенности. Результаты у использующих данную технологию могут быть различными, так как методы необходимо подбирать с учетом специфических особенностей хозяйства.

1.7 Предложения производству

1. При содержании и использования маточных стад для получения черного амура рыбхозам необходимо: своевременное проведение мелиоративных работ, обогащение удобрениями, поддержание в воде рН и концентрации кислорода в пределах 5 мг/л, введение в рацион сбалансированного комбикорма с протеином животного происхождения не менее 20 %, проводить контрольные обловы.

2. При содержании маточных стад черного амура соблюдать плотность посадки рыб в зимовальные пруды в пределах 500 экз./га.

3. При проектировании прудовых хозяйств рекомендуется учитывать раздельный вариант содержания производителей.

4. Биомасса планктона в выростных и нагульных прудах должна быть выше 4 мг/л.

5. При расчете оптимальной площади прудов для маточного стада необходимо учитывать зону рыбоводства.

6. При формировании маточных стад использовать эффект гетерозиса в селекции.

7. Необходимый резерв самок в маточном стаде должен составлять 50 % от общего числа производителей женского пола.

8. Регулярно проводить инвентаризацию маточного стада и чипирование производителей.

9. При подращивании личинок черного амура активно использовать УЗВ для сокращения сроков выращивания, при этом рН воды поддерживать на уровне 6,8-7,2, температуру среды 26 С, содержание растворенного кислорода в воде не менее 7-8 мг/л. Выживаемость личинок при подращивании в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ) составляет от 95 % до 98 %.

10. Использовать черного амура в качестве биологического мелиоратора. Для полного очищения прудов от моллюсков проводить зарыбление в расчете на 1 га прудов 30-50 годовиков черного амура (массой в среднем 25-30 г).

11. В тех водоемах, в которых нет заболеваний рыб, можно снизить действующие нормативы зарыбления водоемов черным амуром до 30 %.

12. При подращивании личинок черного амура в УЗВ применять жидкую добавку Reasil, в состав которой входит леонардит, а также комбикорм ИНИЦИО Плюс 901 с леонардитом.

13. Использовать реакцию фосфатазы в гепатопанкреасе моллюсков (U. Pictorum) в качестве тест-реакции, особенно для быстрого поиска источника загрязнения.

14. При проведении профилактических эпизоотических мероприятий необходимо в поликультуру к карпу добавлять черного амура массой 240-330 г. по определенной схеме.

15. Для биоиндикации прудов на эпизоотическое состояние в качестве тест-реакции использовать Шик-реакцию в лейкоцитах черного амура.

16. Проводить биотестирование, используя в качестве маркерных тест-ответов на изменение среды динамику геммаглютинина и лизоцима в личинках черного амура.

17. Применять рекомендуемую технологию подращивания личинок черного амура с учетом специфических особенностей хозяйства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важной задачей, стоящей перед АПК РФ, является обеспечение продовольственной безопасности через осуществление программы импортозамещения, в том числе, аграрной продукции. Отсюда, рыбоводство стало одним из востребованных направлений деятельности предпринимательского сектора. Благодаря развитию отечественной аквакультуры возможно удовлетворить население страны белковыми продуктами, необходимыми в рационе каждого человека. Чтобы успешно реализовать поставленную правительством цель необходимо разрабатывать инновационные проекты, направленные на развитие отечественного рыбоводства.

Основным направлением селекции черного амура в нашей стране является закрепление приспособленности к заводскому способу воспроизводства, что и в настоящее время остается актуальной задачей для рыбоводов.

К числу лимитирующих факторов, определяющих рост и выживаемость личинок черного амура, следует отнести температуру воды, содержание кислорода, кормовую базу, наличие хищников и врагов. Разработка промышленных технологий подращивания личинок определяется знанием оптимальных и пороговых значений важнейших факторов.

В современной аквакультуре необходимо совершенствовать технологии работы с черным амуром, являющимся моллюскофагом и обладающим диетическим мясом с хорошими органолептическими свойствами. Для подращивания личинок черного амура эффективно использовать установку замкнутого водоснабжения (УЗВ).

В рыбхозах эффективно подращивание личинок на базе инкубационных цехов или зимовальных комплексов с использованием мини-УЗВ, позволяющей контролировать температурный и кислородный режимы, кормление. В УЗВ отсутствуют враги личинок. При такой технологии отмечается высокая сохранность экземпляров и быстрый рост мальков.

Интересен эксперимент по использованию гуминовых кислот в комбикорме для рыб, подращиваемых в УЗВ. Опыт применения гуминовой кормовой добавки в рационах доказал свою эффективность. Рекомендуется для поддержания резистентности и сохранности рыб добавлять в УЗВ немодифицированные гуминовые кислоты из леонардита (добавка «Reasil Humic Health»). В НОЦ были составлены рецепты полнорационных комбикормов с гуминовыми кислотами.

В современной аквакультуре для эффективной эксплуатации прудовых хозяйств необходимо использовать поликультуру карпа и рыб-мелиораторов, таких как толстолобик, белый амур, черный амур, последний имеет особое значение, так как основным трофическим материалом этой рыбы являются моллюски, входящие в цикл развития многих паразитов

В рыбоводческих хозяйствах успешно используется черный амур, обладающий следующими воспроизводительными характеристиками: наступление половой зрелости у самок в 6-9 лет, самцов – 8 лет при средней живой массе 16-18 кг; живая масса созревшей рыбы 10 кг у самок и 8 кг у самцов; плодовитость самок должна быть не ниже 500 тыс.шт., при обеспечении следующего цикла выхода на одну самку: личинок в среднем 270 тыс. экз., сеголетков – 115 тыс. экз., годовиков – 110 тыс. экз., двухлетков – 125 тыс. экз.

При инкубации икры, в УЗВ и рыбоводных водоемах необходимо придерживаться температуры воды 22-26 С, недопустимо понижение температуры воды ниже 21 С, равно как повышение свыше 28 С.

Использование УЗВ способно обеспечить полную независимость производственного цикла от климатических условий и экологических факторов, воздействующих на прудовые хозяйства в естественных условиях среды.

Знание маркерных показателей для биоиндикации и биотестирования дает преимущества в борьбе с различными недугами, что обеспечивает успешную работу рыбоводства.

Биоиндикационные исследования показали, что при проведении профилактических эпизоотических мероприятий необходимо в поликультуру к карпу добавлять черного амура.

Итак, эксперимент убедительно доказывает, что изменение гидрохимического состава среды в УЗВ, которое происходит за счет поступления в воду немодифицированных гуминовых кислот из леонардита, оказывает положительное воздействие на посадочный материал черного амура. Жидкая водорастворимая фракция леонардита «Reasil Humic Vet» включает в себя микро- и макроэлементы в эссенциальной форме, позволяющей личинкам их легко усваивать. Таким образом, биологически активная добавка является органической и оказывает положительное воздействие на рост и жизнестойкость личинок черного амура. При использовании такой технологии необходимо контролировать состояние рыб для чего проводить биотестирование, в качестве маркерных тест-ответов на изменение среды использовать динамику геммаглютинина и лизоцима в личинках черного амура.

По результатам исследований можно сделать выводы о том, что достоверно доказана необходимость использования УЗВ в современной аквакультуре, установка эффективна для подращивания личинок и мальков, а также в ней можно выращивать рыбу до товарной массы и реализовывать ее предприятиям общественного питания. При этом в УЗВ гидробионты в своей трофике имеют лишь качественные комбикорма, на рыб не оказывает влияние окружающая среда, отсюда рыбопродукты классифицируются как органические (экологически чистые), что делает их конкурентоспособными на мировых рынках.

Для ускоренного развития аквакультуры в стране приоритетным направлением должно стать создание производственных мощностей для производства посадочного материала на базе УЗВ. Введение в традиционную технологию выращивания посадочного материала, полученного в УЗВ, дает возможность сократить время выращивания товарной рыбы.

Значимость черного амура в первую очередь заключается в том, что он необходим для борьбы с инвазионными болезнями (является моллюскофагом). Планируемая экономическая эффективность будет складываться из того, что снизятся затраты на лечение товарной рыбы, не будет по причине болезней ограничений по продаже. В последнее время активно развивается спортивное рыболовство, а черный амур является прекрасным объектом для рыбной ловли. Амура с успехом разводят только в южных областях, в основном в Краснодарском крае, а в северных областях для воспроизводства не хватает градусо-дней. В то же время его с успехом используют во всех областях, где развито прудовое рыбоводство, на водохранилищах. Есть вариант, что можно завести сеголетков или более старших черных амуров, но с ними можно завести и «южные» болезни рыб. С личинкой это исключено, а также транспортировка личинок не такая затратная, в пакете (20 л воды) можно транспортировать 100, 50 или 25 тысяч личинок. Инкубация личинок черного амура в Краснодарском крае осуществляется в конце июня, а если учесть климатические условия ЦФО, то можно сделать вывод о том, что остается мало времени для его развития в естественных водоемах. Если личинок амура запускать в пруды, где уже есть другие личинки, то есть большая вероятность, что они попросту окажутся на месте зоопланктона. Поэтому зарыблять надо уже подрощенной личинкой. Перевозка такой личинки проблематична из-за высокого отхода при транспортировке. Подрастить личинку можно в мини УЗВ в условиях практически любого хозяйства.

Таким образом, подводя итог изложенным материалам, можно заключить, что реализация нового подхода заключается в управлении производственным процессом выращивания рыбы посредством введения цикла получения качественного посадочного материала в УЗВ. Это позволит получать товарную продукцию с меньшими затратами и в более сжатые сроки, увеличить надежность и стабильность, получаемых результатов в системе традиционной аквакультуры, при одновременном поддержании чистоты окружающей среды.

Исходя из наших исследований, в том числе, в рыбоводных хозяйствах и с использованием УЗВ в НОЦ аквакультуры и рыбоводства ФГБОУ ВО РГАТУ, актуальность разработки технологии подращивания личинок черного амура для использования его в поликультуре в рыбоводных хозяйствах различных форм собственности не вызывает сомнений, работу необходимо продолжать, результаты исследований внедрять на всей территории РФ.

Список использованной литературы

Приложения

РЕФЕРАТ

Отчет 103 с., 8 таблиц, 21 рисунок, 97 источников.

ОМУЛЬ, Р. СЕЛЕНГА, ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА, РЕПРОДУКЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ, ЛИЧИНКА, ПРЕДЛИЧИНКА, НЕРЕСТИЛИЩА, ДИНАМИКА СКАТА, ИСКУССТВЕННОЕ ВОСПРОИЗВОДСТВО

Объект исследования: байкальский омуль пелагической морфо-экологической группы (МЭГ) р. Селенга.

Цель работы: выявить основные причины снижения численности нерестового стада байкальского омуля р. Селенга и разработать научно-практические рекомендации по его восстановлению.

Для достижения цели были поставлены и решались следующие задачи:

-проранжировать основные причины, отрицательно влияющие на формирование численности нерестового стада байкальского омуля;

— определить пути их снижения;

— разработать научно-практические рекомендации по восстановлению численности нерестового стада байкальского омуля р. Селенга.

Методы исследования: общепринятые в ихтиологической науке методы исследования.

Полученные результаты: проранжированы основные негативные факторы, снижающие эффективность воспроизводства байкальского омуля р. Селенги и предлагаются мероприятия по их устранению и минимизации. Вскрыты основные причины низкой эффективности работ по искусственному воспроизводству омуля на Селенгинском экспериментальном рыбоводном заводе и предложены пути по ее повышению. Разработаны научно-практические рекомендации по восстановлению численности нерестового стада байкальского омуля р. Селенга.

Новизна полученных результатов: впервые предлагается оценку эффективности искусственного воспроизводства байкальского омуля проводить, исходя из популяционного принципа – по эффективности реализации репродукционного потенциала нерестового стада селенгинской популяции омуля. Выведена формула получения минимальной величины количества скатившихся личинок, которая позволяет делать оперативный прогноз по скату личинок и выступать, как методика оценки эффективности воспроизводства омуля в р. Селенга.

Степень внедрения: практические рекомендации апробированы на научно-практическом семинаре БГСХА и переданы в МСХ РБ и Байкальский филиал ФГБУ «Главрыбвод» для рассмотрения и принятия решений в соответствии с их полномочиями. В последующем будут внедрены при совершенствовании биотехники искусственного воспроизводства селенгинской популяции байкальского омуля.

Итоги внедрения НИР: результаты будут способствовать повышению эффективности воспроизводства омуля селенгинской популяции и восстановлению численности нерестового стада омуля реки Селенга.

Рекомендации по внедрению: реализацию предложенных мероприятий необходимо осуществлять комплексно от научно-исследовательских до законодательных инициатив, тогда выполнение мер практических рекомендаций на рыбоводных предприятиях Байкальского филиала ФГБУ «Главрыбвод» и будут способствовать восстановлению численности нерестового стада омуля р. Селенга.

Область применения: рыбоводство в естественных водоемах – искусственное воспроизводство сиговых, Байкальского омуля, в т.ч для восстановление численности нерестового стада омуля р. Селенга.

Значимость работ: результаты исследования имеют большое практическое значение как для работы байкальских омулевых рыбоводных заводов, так и других проходных сиговых рыб.

Прогнозные предложения о развитии объекта исследования: внедрение мер, предложенных в рекомендациях, будут способствовать снижению отрицательных факторов на эффективность воспроизводства байкальского омуля р. Селенги, переход с техногенной на научную основу биотехнологии работы СЭРЗ, применение оценки эффективности воспроизводства по реализации репродукционного потенциала нерестового стада байкальского омуля будет способствовать скорейшему восстановлению численности нерестового стада омуля р. Селенга и его стабильного существования.

Имеющийся научный задел: с 1983 года проводятся исследования по состоянию естественного и искусственного воспроизводства байкальского омуля р. Селенга, установлены закономерности нерестовых миграций, динамики созревания и освоения нерестилищ, изучены условия естественного воспроизводства и влияние естественных и антропогенных факторов, установлены основные лимитирующие факторы формирования численности нерестового стада, выявлены основные отрицательные факторы снижающих эффективность искусственного воспроизводства.

ВВЕДЕНИЕ

Очередная депрессия состояния запасов байкальского омуля началась после 2010 года. Этому предшествовал период некоторой стабильности его промысла на уровне 2 тыс. тонн. После десятилетнего запрета с 1969 по 1979г. констатировали восстановление засов байкальского омуля и возможности его промышленной эксплуатации [57, 37]. Нарушение экосистемы оз. Байкал вследствие зарегулирования его уровня плотиной Иркутской ГЭС, отрицательно сказалось на основных биологических показателях всех морфо-экологических групп (МЭГ) байкальского омуля [25, 28, 29].В работе В.Н. Сорокина (1981) было показано, что состояние естественных нерестилищ р. Селенга ниже г. Улан-Удэ находятся в неудовлетворительном состоянии. Запретный период не привел к резкому увеличению численности нерестового стада [80] из-за низкой эффективности воспроизводства омуля в р. Селенга, при которой омуль не в состоянии обеспечивать высокий уровень восполнения [29]. Интенсивное освоение воспроизводственных мощностей Селенгинского экспериментального рыбоводного завода (СЭРЗ) в 80-х годах на техногенной основе резко усугубили и без того критическое состояние воспроизводства омуля р. Селенга [55]. Впоследствии появились работы, показывающие высокую эффективность искусственного воспроизводства омуля на СЭРЗ [60]. Прямым подтверждением неудовлетворительного уровня воспроизводства омуля пелагической морфо-экологической группы (МЭГ) р. Селенга, явились данные официальной статистики промысла, которые свидетельствовали о снижении, как общего вылова байкальского омуля, так и, в особенности, доли омуля пелагической МЭГ в уловах на Селенгинском мелководье — с 90% до 40% [36].

Из пяти рыбоводных заводов по искусственному воспроизводству байкальского омуля в настоящий момент функционируют только два — Большереченский и Селенгинский. Сарминский и Чивырскуйский (в 80х годах), Баргузинский (в 2019 году) рыбоводные заводы прекратили свою деятельность по воспроизводству байкальского омуля из-за отсутствия производителей, которые должны были сформироваться от личинок искусственного воспроизводства, при лишении возможности естественного воспроизводства этих популяций.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР С ОБСУЖДЕНИЕМ

1.1 Закономерности функционирования популяции байкальского омуля

р. Селенга на этапе воспроизводства

Эндемик озера Байкал, важнейший объект промысла – байкальский омуль Coregonus autumnalis migratorius (Georgi, 1775), Coregonus migratorius (Решетников, 2016), является наиболее изученным видом рыб данного озера. Сведения о биологии байкальского омуля появились в публикациях 50-80 гг. XIX века. Одним из первых работ о неоднородности байкальского омуля, о различии мест размножения является работа П. Пежемского (1853): «….разные сорта омулей живут и плодятся только там, где они инстинктивно свыклись и сроднились с местностью: селенгинский не пойдет отыскивать р. Баргузин и Верхнюю Ангару, верхнеангарский и баргузинский не думают о Селенге» [61]. О разнокачественности байкальского омуля упомянуто Н.Н. Сабуровым в 1889 году: «Можно принимать, по крайней мере, четыре разновидности омуля: Ангарскую, Чивыркуйскую, Баргузинскую и Селенгинскую [64]. Каждая из этих разновидностей ловится в определенных областях. Область Селенгинской разновидности всего обширнее, по всей вероятности, ольхонский омуль относится к этой же разновидности. Каждая разновидность придерживается той или другой реки, воды которой и служат местами размножения для нее. Так, ангарские омули идут по осени для метания икры в р. Ангару, селенгинские – в р. Селенгу, Чивыркуйские – в реки, впадающие в Курбулик и близ него» [64]. На неоднородность байкальского омуля также указывает Н.В. Кирилов (1886) [39]. В 1942 году Ф.Б. Мухомедиаров по биологическим и морфологическим исследованиям выделил 3 главные расы байкальского омуля: северобайкальскую (Ангара и Кичера), чивыркуйскую (реки Большой и Малый Чивыркуй, Безымянка) и селенгинскую (реки Селенга, Большая Речка, Култучная и Абрамиха) [54]. Позднее К. И. Мишариным (1953) на основании хорошо выраженных признаков (число чешуй в боковой линии, количество жаберных тычинок) была выделена еще одна популяция (четвертая) – посольская раса омуля [52]. В.В. Смирнов и И.П. Шумилов (1974) выделили три морфоэкологические группы байкальского омуля (пелагическая, придонно-глубоководная, прибрежная) [70]. В дальнейших работах В.В. Смирнов (В.В. Смирнов и др., 1987) приводит соотношение каждой популяции к одной из трех морфоэкологических групп: селенгинской (пелагическая, многотычинковая); северобайкальской, баргузинской (прибрежная, среднетычинковая); посольской, чивыркуйской (придонно-глубоководная, малотычинковая) [71].

Наиболее многочисленная популяция (селенгинская) размножается в самом многоводном притоке озера Байкал — реке Селенга. На этапе воспроизводства функционирование этой популяции зависит от множества абиотических и биотических условий родительской реки Селенга.

Селенга – главный приток оз. Байкал, берет начало в Монгольской Народной Республике при слиянии рек Идэр и Мурэн. Расстояние от устья до наиболее удаленной точки речной системы (до истока р. Идэр) – 1453 км. Общая протяженность – 1024 км (в пределах России – 409 км). Водосборная площадь 447060 км², в пределах России 148060 км² (рисунок 1). Водный сток реки составляет 28,3 км³ в год, ширина реки в пределах России изменяется от 60 до 500 метров [17]. Крупными правобережными притоками Селенги являются реки: Итанца (впадает в Селенгу на 115-м км от устья), Уда (на 155-м км), Хилок (на 245-м км), Чикой (на 280-м км), на территории Монголии – р. Орхон (430 км). Основные левобережные притоки – реки Кабанья (47 км), Вилюйка (64 км), Темник (320 км), Джида (346 км), на территории МНР – р. Эгийн-Гол (800 км), вытекающая из оз. Хубсугул [63].

Площадь бассейна Селенги составляет 82,8 % всей площади бассейна Байкала (рисунок 1). Водный сток реки в год составляет 28,3 км³, а как часть водного баланса бассейна – 67 мм общего слоя осадков (321 мм). Оставшаяся часть (254 мм) приходится на испарение [67].

Рисунок 1 – Водосборная площадь озера Байкал

Среднегодовой расход воды превышает половину (57 %) общего расхода притоков озера [17]. Основные фазы водного режима реки – это весеннее половодье, летне-осенние дождевые паводки и зимняя межень. Большая часть внутригодового стока Селенги проходится на апрель-сентябрь (80–85 %), 12–14 % – на октябрь-ноябрь и лишь 3–4 % – зимний период (декабрь-март). Около 50 % годового расхода воды приходится на июль-сентябрь [63]. Весеннее половодье начинается в конце марта – начале апреля, заканчивается в середине – конце июня (в среднем 60–110 дней). Непрерывно следующие друг за другом дождевые паводки накладываются на половодье, часто сливаются с ним и вызывают в течение всего теплого периода повышенную водность реки [63]. Летне-осенняя межень наблюдается лишь в очень маловодные годы и составляет в среднем 90–100 дней. В другие годы отмечаются лишь кратковременные периоды с низким стоком между отдельными паводками. Суммарная продолжительность таких периодов составляет в среднем 35–40 дней. Летние паводки достигают максимума в июле-августе, когда уровень воды в нижнем течении поднимается на 2–4 и более метров. Обычные наводнения на р. Селенга отмечаются почти ежегодно. Годовая амплитуда колебаний уровня воды в р. Селенга составляет в среднем 2–3,5 м, увеличиваясь в отдельные годы до 4–6 м [63]. Момент замерзания Селенги сопровождается резким повышением уровня воды (до 3,1 м), что объясняется стеснением живого сечения реки льдом. В дальнейшем в течение всей зимней межени наблюдается падение уровня. Во время летних паводков вода характеризуется наивысшей мутностью. Значения прозрачности воды в течение летнего периода изменяются от 0,3 до 1,2 м. Постепенное падение уровня и освобождение воды от взвесей связано с прекращением поверхностного стока в реку (середина сентября). Окончательное очищение воды наступает после ледостава (середина ноября).

Уклон русла р. Селенга в пределах России (0,34 %) является довольно значительной величиной и обуславливает высокие скорости течения в период открытой воды, доходящие в паводки до 4 м/c (таблица 1). Наибольшие уклоны, превышающие среднее значение по реке, прослеживаются на участках прохождения рекой горных массивов: хребты Бутээлиин Нуру, Джидинский, Боргойский, Цаган-Дабан, Моностой, Хамар-Дабан, Улан-Бургасы.

Таблица 1 — Основные гидрологические характеристики р. Селенги от устья до границы с МНР (по:Ресурсы…, 1973)