Влияние рыбных ферм на гидроэкологическое состояние озёр
|
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Физико-географическое описание района исследования и форелевое хозяйство на озере Крошнозеро…
1.1 Показатели трофического статуса водоемов
1.2 Перемещение форелевых хозяйств в отрытое море……………………………………...16
1.3 Перемещение форелевых хозяйств Карелии из озёр в Белое Море……………….…....19
Глава II. Материалы и методы…
2.1. Полевые методы или сбор данных……………………………………………………......23
2.2. Анализ отчетов
Глава III. Результаты исследования станций отбора проб ………………………………......29
3.1 Анализ станций исследований по месяцам
3.2 Сравнение станций по годам
3.3 Исследование влияния форелевой фермы на озеро Крошнозеро
3.4 Сравнение результатов исследований
Выводы
Список литературы
Глава I. Физико-географическое описание района исследования и форелевое хозяйство на озере Крошнозеро…
1.1 Показатели трофического статуса водоемов
1.2 Перемещение форелевых хозяйств в отрытое море……………………………………...16
1.3 Перемещение форелевых хозяйств Карелии из озёр в Белое Море……………….…....19
Глава II. Материалы и методы…
2.1. Полевые методы или сбор данных……………………………………………………......23
2.2. Анализ отчетов
Глава III. Результаты исследования станций отбора проб ………………………………......29
3.1 Анализ станций исследований по месяцам
3.2 Сравнение станций по годам
3.3 Исследование влияния форелевой фермы на озеро Крошнозеро
3.4 Сравнение результатов исследований
Выводы
Список литературы
На современном этапе водные экосистемы подвергаются все возрастающему внешнему воздействию, как в результате климатической изменчивости, так и в результате деятельности человека. Главным образом, это рост температуры воздуха, изменение режима осадков, что сказывается на термическом и газовом режимах озер. Период ледостава сокращается, период летней стратификации становится дольше, летняя придонная аноксия также становится все более частым явлением на озерах. ВстатьяхCatherineM. O'Reilly(O’Reilly, C. M., etal., 2015)иThomasPosch (ThomasPosch, etal., 2012) говорится о том, что климатические изменения на современном этапе происходят и климатическое воздействие на озера проявляется, в частности, в повышении поверхностной температуры воды.
Хозяйственная деятельность человека также оказывает огромное воздействие на водные экосистемы. Это и неконтролируемое поступление в озера биогенных элементов – с бытовыми стоками (фосфор дают стиральные порошки и моющие средства), стоком с сельхозугодий с водосбора (азот и фосфор – с пашни удобрения, азот - от коровников, свиноферм), и загрязнение нефтепродуктами и тяжелыми металлами в результате использования бензиновых двигателей на водном транспорте (Young, J.A. 2000). Особую опасность представляет аквакультура, в частности, садковое форелеводство. Аквакультура – это разведение и (или) содержание и выращивание объектов аквакультуры (рыб, ракообразных, иглокожих, моллюсков, водорослей) в искусственно созданных условиях или естественной среде обитания, а также их выпуск в водные объекты рыбохозяйственного значения с целью изъятия или пополнения запасов водных биоресурсов, а также получения продукции аквакультуры и оказания рекреационных услуг. Большой проблемой является то, что у нас в стране подавляющее количество форелеводческих хозяйств размещают в озерах, в то время как в других странах переносят этот вид аквакультуры на морские акватории.
В последние годы все шире развивается выращивание в озерах радужной форели. Этот вид рыбы выбран в связи с тем, что он предпочитает обитать в прохладных водах (16-18 °С). Половая зрелость наступает на второй/третий год жизни. Также важно то, что радужная форель хорошо уживется с другими представителями карповых. В России основная масса форели выращивается в озерах Карелии. Существует ли опасность для озерных экосистем от форелевых хозяйств?Исследования, проведенные в России и в других странах, показывают, что такая опасность существует (Стерлигова и др., 2018). Озера, в которых находятся форелевые фермы претерпевают изменения, даже может меняться уровень трофности. Главная опасность форелевых садков в том, что они являются постоянно действующим источником поступления в озеро биогенных элементов. Также в таких озерах могут происходить изменения рыбных сообществ, пропадают традиционные виды рыбы, то есть, изменяются сложившиеся пищевые цепи, что представляет угрозу для всей озерной экосистемы. А происходящие климатические изменения усугубляют ситуацию – рост температуры воды способствует активизации развития токсичных цианобактерий, ухудшается кислородный режим озер – становятся все более выраженными явления гипоксии и аноксии в придонных слоях озер, что сказывается на условиях обитания гидробионтов и ухудшает качество воды (Stehfest, K.M., 2017).
Форелевые хозяйства Карелии.
Исследования по опытному выращиванию радужной форели в Карелии начали проводиться в 1960 е гг. в основном с целью изучения возможности выживания рыб в озерных условиях (Арендаренко, 1968). Товарным выращиванием радужной форели в садках занимаются в республике с 1980 х гг. и за более чем за 40–летний период объемы ее производства значительно выросли (23000 т в 2017 г.). В настоящее время в Республике Карелия функционирует 57 фермерских хозяйств, и она является лидером по производству форели (70%) в России (Стерлигова и др., 2019). Основным условием при производстве форели является сохранение качества природных вод.
В процессе выращивая форели на фермах, в окружающую среду поступают органические соединения и биогенные элементы, преимущественно азот и фосфор. Так растворимость фосфора, содержащегося в рыбных кормах, составляет обычно 40–60%, т.е. около половины содержащего в потребляемом корме фосфора выходит из садков и попадает в озерную воду вместе с фекалиями (Гречко, 2019).
В озёрах, где располагаются форелевые фермы может увеличиться выработка углекислого газа, сильно ухудшиться кислородные условия, также могут измениться состав и биомасса фитопланктона и бактерий (Bostock, J., 2010). В связи с этим, актуальной становится задача изучения газового режима озер (определения содержания растворенного кислорода и углекислого газа в воде), которые используются для выращивания форели, изучения химических показателей воды.
Объект исследований. В качестве объекта исследований было выбрано озеро Крошнозеро, на котором форелевое хозяйство функционирует более 50 лет, это хозяйство - старейшее в Карелии. Озеро находится в центральной части водосбора реки Шуя, которая является крупнейшим притоком Онежского озера. Освоенность озера в хозяйственном плане достаточно высока. Озеро используется для водоснабжения, рекреации, рыбного промысла. На озере существует форелевое хозяйство с 1970 г. Оно влияет на экосистему водоема вот уже 50 лет. За это время также произошли определенные изменения в хозяйственном освоении водосборной территории– была проведена мелиорация, на водосборе функционировали выростные карповые пруды, часть водосбора использовалась под пашни, расширялись существующие деревни.
Исследованием этого озера занимаются многие годы сотрудники Карельского научного центра РАН, чтобы отслеживать возможные изменения в показателях функционирования его экосистемы. В частности, проведены исследования химического состава вод озера в 1953-1954, 1986-1987 и 2021 годы (Сабылина и др., 1990).
Целью работы было изучение влияния форелевого хозяйства на озере Крошнозеро на экосистему озера.
Новизна моей работы заключается в том, что сравнение многолетних результатов гидроэкологических исследований влияния рыбной фермы на экосистему Крошнозера проводится впервые.
Авторский вклад в работу – сбор материала из опубликованных источников, систематизация материала, построение графиков, анализ распределений параметров, поиск закономерностей, выделение закономерностей сезонной изменчивости. Рассмотрено 4 сезона - подледный, раннее лето, летняя стратификация, осенняя гомотермия. А также пространственная изменчивость (в разных районах озера, вблизи форелевого хозяйства, на удалении от него и других антропогенных источников) абиотических факторов, химического состава, хлорофилла "а" как показателя развития фитопланктона.
На основании проведенного анализа были сделаны выводы о влиянии различных факторов, в том числе форелевого хозяйства, на концентрацию хлорофилла «а» - показателя развития фитопланктона; на трофический статус озера.
Задачи работы:
• знакомство с литературой по теме исследования; сравнение российского и финского опыта выращивания радужной форели;
• описать особенности химического состава, биоты озера Крошнозеро, выполнить натурные наблюдения;
• выявить закономерность распределения хлорофилла «а» в зависимости от абиотических факторов среды и доступности биогенных веществ;
• выявить закономерности изменчивости гидрофизических и биологических параметров в районах озера с форелевым хозяйством и без него.
Хозяйственная деятельность человека также оказывает огромное воздействие на водные экосистемы. Это и неконтролируемое поступление в озера биогенных элементов – с бытовыми стоками (фосфор дают стиральные порошки и моющие средства), стоком с сельхозугодий с водосбора (азот и фосфор – с пашни удобрения, азот - от коровников, свиноферм), и загрязнение нефтепродуктами и тяжелыми металлами в результате использования бензиновых двигателей на водном транспорте (Young, J.A. 2000). Особую опасность представляет аквакультура, в частности, садковое форелеводство. Аквакультура – это разведение и (или) содержание и выращивание объектов аквакультуры (рыб, ракообразных, иглокожих, моллюсков, водорослей) в искусственно созданных условиях или естественной среде обитания, а также их выпуск в водные объекты рыбохозяйственного значения с целью изъятия или пополнения запасов водных биоресурсов, а также получения продукции аквакультуры и оказания рекреационных услуг. Большой проблемой является то, что у нас в стране подавляющее количество форелеводческих хозяйств размещают в озерах, в то время как в других странах переносят этот вид аквакультуры на морские акватории.
В последние годы все шире развивается выращивание в озерах радужной форели. Этот вид рыбы выбран в связи с тем, что он предпочитает обитать в прохладных водах (16-18 °С). Половая зрелость наступает на второй/третий год жизни. Также важно то, что радужная форель хорошо уживется с другими представителями карповых. В России основная масса форели выращивается в озерах Карелии. Существует ли опасность для озерных экосистем от форелевых хозяйств?Исследования, проведенные в России и в других странах, показывают, что такая опасность существует (Стерлигова и др., 2018). Озера, в которых находятся форелевые фермы претерпевают изменения, даже может меняться уровень трофности. Главная опасность форелевых садков в том, что они являются постоянно действующим источником поступления в озеро биогенных элементов. Также в таких озерах могут происходить изменения рыбных сообществ, пропадают традиционные виды рыбы, то есть, изменяются сложившиеся пищевые цепи, что представляет угрозу для всей озерной экосистемы. А происходящие климатические изменения усугубляют ситуацию – рост температуры воды способствует активизации развития токсичных цианобактерий, ухудшается кислородный режим озер – становятся все более выраженными явления гипоксии и аноксии в придонных слоях озер, что сказывается на условиях обитания гидробионтов и ухудшает качество воды (Stehfest, K.M., 2017).
Форелевые хозяйства Карелии.
Исследования по опытному выращиванию радужной форели в Карелии начали проводиться в 1960 е гг. в основном с целью изучения возможности выживания рыб в озерных условиях (Арендаренко, 1968). Товарным выращиванием радужной форели в садках занимаются в республике с 1980 х гг. и за более чем за 40–летний период объемы ее производства значительно выросли (23000 т в 2017 г.). В настоящее время в Республике Карелия функционирует 57 фермерских хозяйств, и она является лидером по производству форели (70%) в России (Стерлигова и др., 2019). Основным условием при производстве форели является сохранение качества природных вод.
В процессе выращивая форели на фермах, в окружающую среду поступают органические соединения и биогенные элементы, преимущественно азот и фосфор. Так растворимость фосфора, содержащегося в рыбных кормах, составляет обычно 40–60%, т.е. около половины содержащего в потребляемом корме фосфора выходит из садков и попадает в озерную воду вместе с фекалиями (Гречко, 2019).
В озёрах, где располагаются форелевые фермы может увеличиться выработка углекислого газа, сильно ухудшиться кислородные условия, также могут измениться состав и биомасса фитопланктона и бактерий (Bostock, J., 2010). В связи с этим, актуальной становится задача изучения газового режима озер (определения содержания растворенного кислорода и углекислого газа в воде), которые используются для выращивания форели, изучения химических показателей воды.
Объект исследований. В качестве объекта исследований было выбрано озеро Крошнозеро, на котором форелевое хозяйство функционирует более 50 лет, это хозяйство - старейшее в Карелии. Озеро находится в центральной части водосбора реки Шуя, которая является крупнейшим притоком Онежского озера. Освоенность озера в хозяйственном плане достаточно высока. Озеро используется для водоснабжения, рекреации, рыбного промысла. На озере существует форелевое хозяйство с 1970 г. Оно влияет на экосистему водоема вот уже 50 лет. За это время также произошли определенные изменения в хозяйственном освоении водосборной территории– была проведена мелиорация, на водосборе функционировали выростные карповые пруды, часть водосбора использовалась под пашни, расширялись существующие деревни.
Исследованием этого озера занимаются многие годы сотрудники Карельского научного центра РАН, чтобы отслеживать возможные изменения в показателях функционирования его экосистемы. В частности, проведены исследования химического состава вод озера в 1953-1954, 1986-1987 и 2021 годы (Сабылина и др., 1990).
Целью работы было изучение влияния форелевого хозяйства на озере Крошнозеро на экосистему озера.
Новизна моей работы заключается в том, что сравнение многолетних результатов гидроэкологических исследований влияния рыбной фермы на экосистему Крошнозера проводится впервые.
Авторский вклад в работу – сбор материала из опубликованных источников, систематизация материала, построение графиков, анализ распределений параметров, поиск закономерностей, выделение закономерностей сезонной изменчивости. Рассмотрено 4 сезона - подледный, раннее лето, летняя стратификация, осенняя гомотермия. А также пространственная изменчивость (в разных районах озера, вблизи форелевого хозяйства, на удалении от него и других антропогенных источников) абиотических факторов, химического состава, хлорофилла "а" как показателя развития фитопланктона.
На основании проведенного анализа были сделаны выводы о влиянии различных факторов, в том числе форелевого хозяйства, на концентрацию хлорофилла «а» - показателя развития фитопланктона; на трофический статус озера.
Задачи работы:
• знакомство с литературой по теме исследования; сравнение российского и финского опыта выращивания радужной форели;
• описать особенности химического состава, биоты озера Крошнозеро, выполнить натурные наблюдения;
• выявить закономерность распределения хлорофилла «а» в зависимости от абиотических факторов среды и доступности биогенных веществ;
• выявить закономерности изменчивости гидрофизических и биологических параметров в районах озера с форелевым хозяйством и без него.
Появление форелевого хозяйства на озере Крошнозеро привело к возрастанию в его воде концентрации биогенных элементов, таких как фосфор и азот, которые стимулируют дальнейший рост продуктивности фитопланктона.
На данный момент в Карелии из 60 000 озёр пригодны для товарного выращивания рыбы всего лишь 0,2%. Для производства без вреда для окружающей среды должно производиться до 35 тыс. т товарной форели в год. По данным на 2021 год эта цифра составляет 34,9 тыс. т в год.
Для уменьшения экологической нагрузки на пресные водоемы необходимо применять самые современные методы и исследования, которые уже существуют, необходимо учитывать не только качество воды, но и проводить оценку устойчивости экосистемы озёр к такому типу антропогенного влияния. Это организация товарного рыбоводства на Белом море (вопрос прорабатывается). Также продолжает разрабатываться одно из направлений – создание в рыбоводческих хозяйствах экосистемы замкнутого цикла.
В таблице 3видно, что доступность биогенных элементов в точке отбора проб Kr-13, вблизи форелевого хозяйства, как в поверхностном, так и в придонном слоях, выше, чем в точках обора проб в северной части озера, наиболее отдаленной от хозяйстваKr-1. Также, количество биогенных элементов выше, чем в центральной части озера, на которую оказывает влияние д. Гонганалица и сток с сельхозугодий, что говорит о большем влиянии форелевого хозяйства на водоем, по сравнению с другими источниками антропогенного воздействия.
Поскольку перенос воды в озере идет с юго-востока на северо-запад в направлении от форелевого хозяйства, то концентрации хлорофилла «а» возле садков не превышают значения в других районах озера. Более того, концентрация возле форелевого хозяйства соизмерима и зачастую меньше, чем в других районах озера. Если бы у озера Крошнозеро не был столь активный водообмен, то, скорее всего, возле садков были бы повышенные концентрации хлорофилла «а». Именно благодаря тому, что у этого озера высокая проточность, в нем нет явного влияния форелевого хозяйства. Излишки биогенных элементов, которые поступают с кормами и способствуют более интенсивному цветению фитопланктона, не столь критичны, и все новообразованное органическое вещество просто переносится течениями в северо-западный бассейн в озеро Микельское, которое интенсивно зарастает. Можно сделать вывод о том, что озеро было выбрано удачно, так как оно использовалось рыбзаводом, а сейчас форелевым хозяйством более 50 лет, но катастрофы не произошло.
По материалам ВКР подготовлена принята в печать статья в журнале E3SWebofConference «Hydrophysicalfactorsaffectingthedistributionofchlorophyll «a» inasmalllake», GalinaZdorovennova, RomanZdorovennov, NikolayPalshin, SergeyBogdanov, SergeySmirnov, AnnaNikulina, andTatianaEfremova, 2023.
Исследования выполнены на научном оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук».
Выражаю особую благодарность сотрудникам лаборатории гидрофизики, гидрохимии, гидрогеологии и гидробиологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН.
На данный момент в Карелии из 60 000 озёр пригодны для товарного выращивания рыбы всего лишь 0,2%. Для производства без вреда для окружающей среды должно производиться до 35 тыс. т товарной форели в год. По данным на 2021 год эта цифра составляет 34,9 тыс. т в год.
Для уменьшения экологической нагрузки на пресные водоемы необходимо применять самые современные методы и исследования, которые уже существуют, необходимо учитывать не только качество воды, но и проводить оценку устойчивости экосистемы озёр к такому типу антропогенного влияния. Это организация товарного рыбоводства на Белом море (вопрос прорабатывается). Также продолжает разрабатываться одно из направлений – создание в рыбоводческих хозяйствах экосистемы замкнутого цикла.
В таблице 3видно, что доступность биогенных элементов в точке отбора проб Kr-13, вблизи форелевого хозяйства, как в поверхностном, так и в придонном слоях, выше, чем в точках обора проб в северной части озера, наиболее отдаленной от хозяйстваKr-1. Также, количество биогенных элементов выше, чем в центральной части озера, на которую оказывает влияние д. Гонганалица и сток с сельхозугодий, что говорит о большем влиянии форелевого хозяйства на водоем, по сравнению с другими источниками антропогенного воздействия.
Поскольку перенос воды в озере идет с юго-востока на северо-запад в направлении от форелевого хозяйства, то концентрации хлорофилла «а» возле садков не превышают значения в других районах озера. Более того, концентрация возле форелевого хозяйства соизмерима и зачастую меньше, чем в других районах озера. Если бы у озера Крошнозеро не был столь активный водообмен, то, скорее всего, возле садков были бы повышенные концентрации хлорофилла «а». Именно благодаря тому, что у этого озера высокая проточность, в нем нет явного влияния форелевого хозяйства. Излишки биогенных элементов, которые поступают с кормами и способствуют более интенсивному цветению фитопланктона, не столь критичны, и все новообразованное органическое вещество просто переносится течениями в северо-западный бассейн в озеро Микельское, которое интенсивно зарастает. Можно сделать вывод о том, что озеро было выбрано удачно, так как оно использовалось рыбзаводом, а сейчас форелевым хозяйством более 50 лет, но катастрофы не произошло.
По материалам ВКР подготовлена принята в печать статья в журнале E3SWebofConference «Hydrophysicalfactorsaffectingthedistributionofchlorophyll «a» inasmalllake», GalinaZdorovennova, RomanZdorovennov, NikolayPalshin, SergeyBogdanov, SergeySmirnov, AnnaNikulina, andTatianaEfremova, 2023.
Исследования выполнены на научном оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук».
Выражаю особую благодарность сотрудникам лаборатории гидрофизики, гидрохимии, гидрогеологии и гидробиологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН.