Применение установок с замкнутым водообменом (УЗВ) в осетроводстве Польши


Кольман Рышард, Здановски Богуслав
Институт пресноводного рыбного хозяйства им. Станислава
Саковича, Ольштын-Кортово, Польша
Аннотация
Развитие осетроводства в Польше тесно связано с установками замкнутого
водообмена (УЗВ). Самые ответственные этапы выращивания осетров проводятся в
УЗВ, а в частности: искусственное размножение и выращивание посадочного
материала.

Применение замкнутых систем в условиях Польши также вполне
экономически оправдано в процессе формирования стад самок для получения пищевой
икры. Наконец УЗВ нашли применение в ихтиологических работах, связанных с
проводимым в Польше проектом по восстановлению балтийской популяции
острорылого осетра.
Ключевые слова: УЗВ, осетры, искусственное размножение, выращивание,
получение икры
Вступление
В Польше история установок с замкнутым водообменом восходит к
первой половине 70-х лет прошлого века, когда в Институте
пресноводного рыбного хозяйства начали экспериментальные работы,
целью которых было создание эффективных систем для выращивания
посадочного материала форели осеннего нереста (Kolman 1978; Kolman
1989а). В 1976 году произош.л технологический запуск первого цеха с
замкнутой системой водообмена по выращиванию мальков форели в
промышленных условиях (Kolman 1989b). К началу работ с осетровыми
рыбами в Польше, т.е. в конце 80-х лет, в нашем рыбоводстве
функционировало уже несколько УЗВ, предназначенных для
выращивания личинок и мальков разных видов рыб. Это ускорило и
облегчило работы по разработке технологии интенсивного
выращивания ювенальных стадий развития осетров (Kolman 1993;
Kolman, Szczepkowski 1995).
Первую партию оплодотвор.нной икры осетровых рыб: русского
осетра Acipenser gueldenstadti и бестера Huso huso x Acipenser ruthenus,
33
привезли в Польшу из СССР в 1989 году. Она была помещена в
аппараты Вейса инкубационного цеха с замкнутым водообменом в
Экспериментальном центре ИПРХ „Дгал” в Печарках ок. Гижицка. В
этом центре, вступившем в эксплуатацию в 1986 году, были построены
цеха для инкубации икры, подращивания личинок и мальков, а также
выращивания ремонта и выдержки производителей перед
искусственным размножением, работающие в системе замкнутого
водообмена. В Центре „Дгал” были разработаны биотехнологии сперва
интенсивного выращивания ювенальных стадий развития осетровых, а
по мере их роста, а потом созревания, формирования ремонтного стада
и стада производителей, а в конце искусственного их размножения в
условиях УЗВ (Kolman et al. 1998; Kolman et al. 1999).
Области применения УЗВ в осетроводстве Польши
Аквакультура осетровых рыб состоит из трeх главных направлений -
целей:
. получение оплодотвор.нной икры и выращивание посадочного
материала для зарыблений в натуральных условиях или для
дальнейшего выращивания в условиях аквакультуры;
. интенсивное выращивание товарной рыбы;
. формирование и эксплуатация стад самок для получения
пищевой икры.
Реализация полного цикла выращивания осетров требует
соответствующей базы, гарантирующей оптимальные условия для роста
отдельных стадий развития этих рыб. Как показывает опыт
интенсивного осетроводства в Польше, основное производство
товарного осетра может осуществляться в проточных прудах типа
«рейсвей» с натуральной термикой воды. Производственный цикл в
этих прудах может быть укорочен до 2-х лет, при условии, что их
зарыбление проводится в половине мая, а средний вес посадочного
материала превышает 10 г (Иллюстрация 1) (Kolman 1999).
34
Иллюстрация 1. Цикл выращивания товарного сибирского осетра в проточных
форелевых прудах
Представленные на рисунке изменения среднего веса определены на
основе результатов выращивания сибирских осетров Acipenser baerii в
одном из форелевых хозяйств северного региона Польши. До конца
первого сезона выращивания средний вес рыб превышал 400 г. После
зимовки, которая в Польше может длиться до 6 месяцев, вес тела рыб
уменьшался на 12%. В конце следующего сезона средний вес осетров
составил ок. 1500 г, т.е. часть рыб, быстрее растущих, весом ок. 2,0 кг,
можно былo предназначить на продажу уже тогда, а остальные особи -
после зимовки и 2-3 месяцев интенсивного выращивания. В связи с
этим целесообразно проводить ускоренный нерест и последовательно
инкубацию и подращивание личинок. Ввиду того что в подходящий для
этого срок натуральная температура воды значительно ниже
необходимой как для конечного созревания производителей осетровых,
так и развития и роста эмбрионов и личинок, исскуственное
размножение осетров и выращивание мальков следует проводить в
условиях полного контроля условий среды, что обеспечивают системы
замкнутого водообмена - УЗВ. Оптимальные величины показателей
среды наряду с соответствующим кормлением гарантируют высокую
выживаемость и темп роста личинок и мальков осетровых рыб (Kolman
et al. 1996). Разработанная в Польше биотехнология интенсивного
выращивания посадочного материала в УЗВ обеспечивает получение
мальков сибирского осетра и гибридов средним весом ок. 10 г в течение
55-60 дней от момента выклева (Иллюстрация 2).
0
500
1000
1500
2000
2500
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Average weight [g]
Days of rearing
35
Иллюстрация 2. Темп роста мальков сибирского осетра в бассейнах УЗВ
Компоновка отдельных технологических линий для производства
посадочного материала зависит от их функции, что касается не только
рыбоводного оборудования, но также оборудования для очистки воды.
Это связано с характером изменений качества воды, вызванного
определенными технологическими процессами производства. Поэтому
центр по выращиванию посадочного материала осетровых рыб должен
состоять из вполне автономных технологических линий,
расположенных в отдельных цехах.
Получение икры и выращивание мальков осетровых рыб.
Как сказано выше, эти этапы биотехнологии выращивания осетровых
рыб должны полностью происходить в условиях УЗВ.
Бонитировку производителей для размножения можно производить
уже осенью, после понижения температур воды в натуральных условиях
ниже 10-12оС. Обычно для этой цели променяют прижизненные методы
оценки степени зрелости гонад при помощи ультрасонографического
обследования (Иллюстрация 3) и биопсии (Иллюстрация 4).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
35 40 45 50 55 60
Average weight [g]
Days of rearing
36
Иллюстрация 3. Исследование степени зрелости самки осетра при помощи УЗИ.
Иллюстрация 4. Исследование степени зрелости самки осетра при помощи щупа.
Выбранные рыбы, т.е. зрелые самцы и самки, в ооцитах которых
определили ИПЯ (индекс перемещения ядра) ниже 0,15, пересаживают
по крайней мере на две недели раньше срока планированного
искусственного размножения в бассейны цеха для выдержки
производителей. Цех предназначен для короткого выдерживания
производителей, во время которого проводится термическая и
гормональная стимуляция их конечного созревания, а в конце отбор
37
половых продуктов. Цех обычно снабжен минимум двумя бассейнами,
отдельными для самок и самцов. Хорошо себя зарекомендовали
ротационные бассейны диаметром ок. 3,0 метра и рабочей глубиной ок.
1,0 м (Иллюстрация 5).
Иллюстрация 5. Ротационные бассейны цеха выдержки производителей.
Так как взрослые осетры характеризуются относительно низкой
интенсивностью метаболизма, тем более что во время выдерживания
они не получают корма, система очистки воды не должна обладать
высокой эффективностью. Потери кислорода в циркулирующей воде
вполне может компенсировать аэрация, а с небольшим количеством
выделяемого рыбами аммиака может справиться простой фильтр с
диатомитовым наполнением. Зато цех должен быть снабж.н
эффективной системой полной терморегуляции, обеспечивающей
достижение требуемой температуры воды в заданном режиме. Это
важно особенно в начальный период после посадки производителей в
бассейны, так как подъ.м температуры воды не должен превышать
темпа 1оС час -1.
После выдержки производителей при нерестовых температурах, т.е. 12
- 18оС в зависимости от вида, в течение 10-12 дней можно приступить к
гормональной стимуляции последнего этапа созревания ооцитов и
38
овуляции. Обычно для этой цели в Польше применяют иньекции взвеси
карпового гипофиза или синтетических аналогов GnRH (Kolman 2006).
Икру получают методом Подушки (1999), т.е. подрезкой яйцеводов
(Иллюстрация 6). Оплодотвор.нную икру обесклеивают в растворе
таннина и переносят в инкубационные аппараты инкубационного цеха.
После получения половых продуктов температуру воды в УЗВ следует
постепенно понизить до близкой к наружной. После чего рыбы на
зимовку и следующий межнерестовый период высаживаются в пруды с
натуральной термикой воды.
Иллюстрация 6. Отбор икры по методу Подушки (1999).
Цех для инкубации икры
Для инкубации икры осетровых в Польше применяют аппараты Вейса
или Макдональда (Иллюстрация 7). Особенно пригодными для этой
цели оказались последние - их конструкция препятствует агрегации
з.рен икры и е. прилипанию к стенкам аппарата, что часто происходит
в начальный период инкубации.
Развивающиеся эмбрионы контактируют с окружающей средой через
полупропускные оболочки икры. Возникающие в процессах
метаболизма токсические продукты удаляются наружу ооцитов пут.м
осмоса. Внутрь яйца тем же самым пут.м попадает кислород. В связи с
этим протекающая через инкубационные аппараты вода должна быть
лишена токсических метаболитов: аммиака и двуокиси углерода, а
39
количество содержащегося в ней кислорода должно превышать 70%
насыщения. Поэтому в УЗВ для инкубации икры особое внимание
следует уделить хорошей аэрации воды и е. проветриванию, а е.
очистку вполне может обеспечить погружной диатомитовый фильтр,
сорбирующий аммиак. Выклюнувшиеся личинки попадают в садки
при.мных бассейнов, откуда по мере накопления их переносят в
бассейны для выращивания личинок и мальков.
Иллюстрация 7. Икра русского осетра в аппаратах Макдональда
Цех для выращивания личинок и мальков
Применяемая в Польше биотехнология предусматривает выращивание
посадочного материала осетровых рыб в двух этапах:
. от начала активного питания до среднего веса ок. 0,5 г;
. от среднего веса 0,5 г до 10-20 г.
Такой этапный раздел процесса выращивания личинок и мальков
обусловлен прежде всего их поведением и характером питания, а более
точно физиологией переваривания (Zoltowska et al. 2003). В период
начального выращивания личинки очень чувствительны к качеству
корма и технике его подачи. В этот период следует проводить частую
очистку дна бассейнов от оседающих остатков корма и экскрементов.
На следующем этапе после перехода на промышленные
40
высокобелковые корма вопросы кормления становятся менее
сложными, а мальки самостоятельно очищают дно. Поэтому цех по
вырашиванию посадочного материала должен быть радел.н на две
автономные УЗВ (Иллюстрация 8). УЗВ для первого этапа
выращивания должна быть снабжена бассейнами лоточного типа или
ротационными, диаметром до 2,0 м и глубиной, регулируемой в
пределах 0,2-0,5 м. Для второго этапа самыми пригодными оказались
ротационные бассейны диаметром 2,0-3,0 м и глубиной, регулируемой в
пределах 0,5-0,8 м.
Иллюстрация 8. УЗВ в цехе для выращивания личинок и мальков осетров
Ювенальные стадии развития рыб, а осетров в частности, очень
требовательны к качеству водной среды. К тому же они
характеризуются высокой интенсивностью метаболизма, что
обуславливает высокое потребление кислорода и высокое удельное
количество выделяемого ими аммиака. О динамике изменений
интенсивности метаболизма по мере роста рыб свидетельствуют данные
таблицы 1: мальки осетра со средним весом 0,8 г потребляют в среднем
709,1 мг О2 кг-1 час-1 и выделяют 67,7 мг NH4 кг-1 час-1, а осетры со
средним весом 450 г, соответственно - 177,7 и 1,9. Поэтому система
очистки воды в цехе для подращивания личинок и мальков осетров
41
должна быть очень эффективной. Это касается прежде всего устройств
для удаления аммиака, а также для введения в воду кислорода.
Таблица 1. Потребление кислорода и выделение аммиака сибирским осетром (по
Szczepkowski et al. 2000)
Вес рыб Среднее потребление
кислорода
Среднее выделение
аммиака
(г) [мг.кг-1.час-1] [мг.кг-1.час-1]
0,8 709,1 ± 195,3 67,7 ± 17,1
1,2 756,2 ± 183,9 61,7 ± 18,3
3,4 508,6 ± 93,1 34,3 ± 12,6
5,9 598,6 ± 109,4 58,2 ± 8,8
11,9 660,9 ± 64,0 36,3 ± 4,4
21,8 465,3 ± 46,1 35,3 ± 3,8
30,1 403,7 ± 75,8 34,7 ± 7,5
73,4 279,7 ± 50,1 23,0 ± 4,5
104,4 227,9 ± 15,0 3,5 ± 2,4
167,2 186,7 ± 6,4 3,5 ± 1,5
222,4 154,2 ± 12,0 3,1 ± 0,7
341,8 173,2 ± 7,6 1,7 ± 0,7
449,0 177,7 ± 7,8 1,9 ± 0,7
Основное функционирование УЗВ для инкубации и подращивания
личинок и мальков обеспечивают системы циркуляции воды,
терморегуляции и подготовки воды, в том числе - очистки. Первая из
них состоит из соответсвенно подобранных насосов трубопроводов и
ретенционных танков (Иллюстрация 3). Прич.м она должна соединять
напорный подъ.м воды насосами с е. гравитационным протеканием.
Это обеспечивает выравнивание парциальных давлений газов,
растворенных в воде, чем предупреждается появление газопузырьковой
болезни осетров самых ранних стадий развития. Кроме этого такая
циркуляционная система дает возможность точно регулировать
скорость протекания воды через технологическое оборудование.
42
Иллюстрация 9. Схема УЗВ для выращивания мальков осетровых рыб.
1- рыбоводные бассейны; 2 - барабанное микросито; 2.- седиментационный бассейн; 3
- нижний резервуар; 4 - флуидный биофильтр; 5 - оксигенатор;
Подготовка воды в рециркуляционных системах для инкубации и
выращивания мальков должна включать в себя, прежде всего, удаление
токсических продуктов метаболизма осетров, растворенных (в основном
аммиака и двуокиси кислорода) и взвешенных в воде (переваренные и
непереваренные остатки корма), а также обогащение воды кислородом
и ее дезинфекцию.
Удаление аммиака
Конечным продуктом метаболизма белка в организме рыбы, а также
минерализации белковых соединений в остатках корма является
аммиак. Исследования многих авторов указывают на высокую
токсичность его газовой формы на рыбы. Аммиак находится в воде в
основном в диссоциированном виде и только небольшая его часть
сохраняет газовую форму. Как показывает собственный опыт, а также
литературные данные, самыми чувствительными к действию аммиака
являются осетровые и лососевые рыбы. Отрицательное действие на
личинки наблюдалось уже при концентрации 0.005 мг NH3 л-1 (Kolman
1992).
43
Самым эффективным и чаще всего применяемым методом удаления
аммиака является биологическая нитрификация. Процесс нитрификации
очень хорошо проходит на низко нагруженных биофильтрах.
Флуидный биофильтр находит применение как при интенсивном
выращивании посадочного материала, так и при выращивании товарной
рыбы. Наружный каркас биофильтра имеет форму цилиндра,
кончающегося конусом. Внутри находится расположенный центрически
цилиндр, наполненный полиэтиленовой крошкой с удельным весом
немного ниже воды, на которой развивается биопленка. Постоянный
проток воды вызывает перемешивание наполнителя, препятствуя
переросту биопленки. Излишек биопленки, а также органическая взвесь
(остатки переваренного и непереваренного корма) осаждаются в нижней
части конусного отдела биофильтра, откуда периодически удаляются.
Насыщение воды кислородом
В УЗВ для интенсивного выращивания мальков имеет место очень
высокое как метаболическое потребление кислорода быстро растущими
рыбами, так и потребление кислорода на процессы минерализации и
нитрификации. Наряду с этим, ювенальные стадии осетровых очень
чувствительны на пониженное содержание кислорода в воде. В связи с
этим, применяемые в таких системах методы обогащения воды
кислородом должны быть достаточно эффективными. В этом случае
должны быть применены устройства, в которых используется чистый
кислород. Для введения кислорода в воду применяются контактные
камеры разного типа (Kolman 2010).
Формирование и эксплуатация стад самок для получения пищевой
икры
Указанные выше аспекты применения УЗВ для размножения и
производства посадочного материала осетровых рыб не исчерпывают
тематики использования замкнутых систем в осетроводстве.
Проведенные в Польше в конце ХХ века экспериментальные работы и
компьютерные симуляции на их основе показали, что в случае
создавания в условиях аквакультуры стад самок для получения пищевой
икры экономически оправдано выращивание в УЗВ как товарной рыбы,
так и ремонта. Это направление осетроводства в последнем десятилетии
44
развивается очень динамично и в настоящее время величина
производства икры в условиях аквакультуры достигла максимального
количества этого деликатесного продукта, производимого на базе
натуральных популяций осетровых (Bronzi 2012). Польша тоже
присоединилась к странам - производителям икры, получающим икру
от самок, выращиваемых в условиях аквакультуры. Применение
технологии УЗВ позволяет значительно сократить время, необходимое
для получения зрелых самок. В случае сибирского осетра А. baeriили
бестера можно получить впервые икру от рыб в возрасте 6-7 лет.
Сокращение производственного цикла формирования икряного стада
связано со значительным уменьшением финансовых затрат.
В Польше икру для пищевых целей получают прижизненным методом
Подушки (1999). После отбора икры рыб высаживают в проточные
пруды или земляные садки с натуральной термикой воды. Так же как в
случае получения икры на оплодотворение, бонитировку самок
проводят осенью и отобранные зрелые самки выдерживаются при
температурах ниже нерестовых. Из этой группы выбирают партии,
величина которых ограничена величиной цеха выдержки
производителей и возможностями переработки икры, и сажают их в
бассейны УЗВ. Дальнейшая процедура идентична процессу стимуляции
искусственного размножения, представленному выше. Благодаря
применению технологии замкнутого водообмена с полной
терморегуляцией, т.е. с подогревом и охлажением воды, можно
растянуть процесс получения икры на несколько месяцев, что позволяет
оптимизировать организацию этого процесса при ограничении
технологических издержек.
По разработанной в Польше технологии УЗВ для выращивания
товарной рыбы и ремонта снабжены круглыми бассейнами диаметром
6-8 м и глубиной 1,5 м, в которых, как показали результаты
наблюдений, осетры находят хорошие условия, способствующие
хорошему темпу роста и быстрому созреванию (Иллюстрация 9).
Заключение
Подводя итоги, следует отметить, что без применения УЗВ столь
быстрое и эффективное развитие товарного осетроводства было бы
невозможным. К тому же разработанные технологии полноциклового
45
интенсивного выращивания осетров открыли путь к реализации нового
направления осетроводства в Польше, т.е. восстановлению популяции
балтийского осетра (Kolman et al. 2008, Kolman et al. 2011). Работы в
этом направлении ведутся с 2004 года. Исходным материалом для
ихтиологических работ является оплодотворенная икра острорылого
осетра Acipenser oxyrinchus из реки Сент-Джон, вида, который по
результатам генетических исследований обитал еще недавно в
Балтийском море (Ludwig et al. 2002; Stankovic et al. 2007). В новых,
построенных для этой цели УЗВ выращивают посадочный материал,
которым зарыбляют притоки Одера и Вислы, а также создают
ремонтные стада, из которых в ближайшие годы будут сформированы
стада производителей (Kolman et al. 2013). Итак, можно констатировать,
что примемение закнутых систем в осетроводстве в Польше стало также
орудием активной охраны исчезнувшей популяции самого ценного для
Балтики вида - острорылого осетра.
Литературa
Kolman R., 1978. Podchow wylegu pstraga jesiennego tarla w ukladzie
zamknietego obiegu wody. Gosp. ryb. 7: 12-15.
Kolman R., 1989a. Badania modelowe przydatnosci zamknietego obiegu
wody do podchowu wylegu ryb. Roczn. Nauk Roln. seria H, 102, 1: 55-
70
Kolman R., 1989b. Podchow wylegu pstraga jesiennego tarla w
podchowalni ryb Osrodka Zarybieniowego w Mlynowie. Roczn. Nauk
Roln. seria H, 102, 1: 88-107.
Kolman R., 1992. Efektywnosc biologicznego filtru polkowego
zastosowanego do uzdatniania wody w systemie recyrkulacyjnym przy
wychowie pstraga. Archiwum Rybactwa Polskiego. Vol.1, supl.1, s.37.
Kolman R. 1993. Wyniki intensywnego chowu wylegu i narybku bestera w
warunkach zamknietego obiegu wody. Kom. Ryb. nr. 5, s. 10-13.
Kolman R., 2006. Rozrod ryb jesiotrowatych. P.A.U.. Prace Komisji Nauk
Rolniczych, Lesnych i Weterynaryjnych. 7: 23-30.
Kolman R., 2010. Jesiotry chow i hodowla – Poradnik hodowcy. Wydanie II
uzupelnione. Wydawnictwo IRS.: 134s.
Kolman R., M. Szczepkowski. 1995. Badania eksploatacyjne obiegu
zamknietego z biologicznym zlozem fluidalnym. Kom.Ryb.s: 23-25.
Kolman R., Stanny A., Szczepkowski M., 1996. Comparison of the effects
of rearing sturgeon fry using various starters. Arch. Ryb. Pol. V.4, F.1.,
45-56.
46
Kolman R., B. Szczepkowska, M. Szczepkowski, 1998. Dojrzewanie ryb
jesiotrowatych w DOZ “Dgal”. Kom. Ryb. 5, s: 9-11.
Kolman R. M. Szczepkowski, B. Szczepkowska, 1999. Podchow wylegu
jesiotra na paszy sztucznej i mieszanej. Kom. Ryb. 1, s: 10-12.
Kolman R., Kapusta A., Szczepkowski M., Duda A., Bogacka-Kapusta
E., 2008. Jesiotr baltycki Acipenser oxyrhynchus oxyrhynchus Mitchill.
Wyd. IRS.: 73.
Kolman R., Kapusta A., Duda A., Wiszniewski G., 2011. Review of the
current status of the Atlantic sturgeon Acipenser oxyrinchus oxyrinchus
Mitchill 1815, in Poland: principles, previous experience, and results. J.
Appl. Ichtyol. 27:186-191.
Ludwig A., Debus L., Lieckfeld D., Wirigin I., Benecke N., Jenneckens I.,
Willot P., Waldmann J.R., Pitra C. 2002. When the American sea
sturgeon swam east – Nature. 493: 447-448.
Stankovic A., Panagiotopoulou H., Weglenski P., Popovic D. 2007.
Badania genetyczne nad jesiotrem w zwiazku z programem jego restytucji
w wodach Polski. W: Restytucja jesiotra baltyckiego. Ryszard Kolman
(Red). Wyd. IRS. Olsztyn. P. 21-26.
Szczepkowski M., B. Szczepkowska, R. Kolman, 2000. Comparison of
oxygen consumption and ammonia excretion by Siberian sturgeon
(Acipenser baeri Brandt) and its hybrid whith green sturgeon (Acipenser
medirostris Ayres). Arch. Ryb. Pol. 8,2: 205-212.
Подушка С.Б., 1999. Получение икры у осетровых с сохранением
жизни производителей. Научно-технический бюллетень лаборатории
ихтиологии ИНЭНКО. Санкт-Петербург, вып.2: 4-19.