СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Аквакультура. Марикультура. Форелевые хозяйства 10
1.1. Основные абиотические и биотические факторы, влияющие на
объекты аквакультуры 10
1.2. Объекты аквакультуры: Радужная форель и условия ее выращивания 15
1.3. Оценка состояния водного объекта 17
2. Физико-географическое характеристика водных объектов
(акваторий) размещения форелевых хозяйств в РФ 20
2.1. Черное море. Залив Донузлав 20
2.2. Каспийское море. Северный Каспий 23
2.3. Белое море. Двинской залив 24
2.4. Баренцево море. Кольский залив 26
2.5. Ладожское озеро 27
2.6. Малая Никоновская бухта 28
3. Материалы и методы 36
3.1. Исходные данные 36
3.2. МОМ мониторинг 37
3.2.1. А-исследование 37
3.2.2. В-исследование 38
3.2.3. С-исследование. Бентосные сообщества по разрезу 42
3.3. Водолазный метод Скарлато-Голикова 43
3.4. Подводная видеосистема 44
3.5. Методика определения биогенной нагрузки 46
3.6. Определения содержания органических веществ 47
4. Результаты исследования 49
4.1. Результаты А-исследования МОМ в Малой Никоновской бухте . 49
4.2. Результаты В-исследования МОМ 49
4.2.1. Наличие макробентоса 51
4.2.2. Еь и рН 51
4.3. Органолептические параметры 52
4.3.1. Цвет 52
4.3.2. Запах 53
4.3.3. Консистенция осадка 53
4.3.4. Газ, пузыри 53
4.3.5. Толщина осадка на вершине исходного грунта 53
4.4. Расчет нагрузки от форелевого хозяйства в открытой части
Ладожского побережья 54
4.5. Органика в грунтах 58
4.5.1. Обобщение В-исследования, итоговая оценка 58
4.6. Результаты С-исследования 60
4.7. Сравнение характеристик водных объектов размещения форелевых
хозяйств РФ 62
4.8. Видео-система 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 7
В последние десятилетия наблюдается стремительное развитие товарного культивирования гидробионтов и рост объемов аквакультурной продукции. Это стало результатом осознания ограниченности биологических ресурсов океана. Популяции промысловых видов подвержены как естественным, так и вызванным человеческой деятельностью колебаниям численности, вследствие чего невозможно обеспечить их добычу в строго заданных объемах. Известны случаи перелова отдельных видов при их экстенсивном промысле во второй половине XX века. В условиях постоянно растущей численности населения по всему земному шару возникла потребность в создании условий для непрерывного получения продукта, обладающего относительно низкой стоимостью и высокими пищевыми качествами. Разведение водных организмов в контролируемых условиях позволяет гарантированно получить необходимое для обеспечения пищевых потребностей населения количество продукции с высокой питательной ценностью. [1]
Кроме того, антропогенная деятельность, например, строительство гидротехнических сооружений, порой препятствует естественному воспроизводству некоторых ценных видов рыб, таких как осетровые, лососевые и пр., что приводит к снижению их численности в естественной среде обитания и невозможности их промысловой добычи. Тогда сохранение естественной популяции и товарное воспроизводство таких видов возможно лишь в условиях аквакультуры.
Как и любая другая человеческая деятельность в природных водоемах, промышленная аквакультура оказывает воздействие на окружающую водную среду, в особенности на прибрежные акватории. Выращивание большой массы гидробионтов на ограниченной площади влечет за собой локальное увеличение нагрузки на экосистему от дополнительно поступающих органических веществ. При этом степень негативного влияния определяется абиотическими параметрами водоема, которые в обязательном порядке необходимо учитывать при выборе места размещения хозяйства. Особенности батиметрии, циркуляции водных масс, ветро-волновое перемешивание и ледовый режим обуславливают перераспределение вещества и самоочищающую способность водоема. Температурный режим в течение года, значение солености, гидрохимические показатели определяют пригодность водоема для выращивания того или иного вида в зависимости от его диапазонов оптимумов и требований к качеству воды.
При эксплуатации аквакультурного хозяйства важную роль играет мониторинг абиотических и биотических параметров, так как их изменчивость может приводить к ухудшению экологического состояния акватории, и, соответственно, условий содержания культивируемых гидробионтов и естественных обитателей водоема.
В данной работе особое внимание будет уделено именно принципам мониторинга состояния акваторий.
В России для оценки места размещения рыбоводного хозяйства и анализа условий природопользования с учетом возможного влияния на экологическое состояние водного объекта подготавливается рыбоводно-биологическое обоснование (РБО). По результатам РБО можно сделать вывод о целесообразности и возможности строительства рыбоводческой фермы на выбранном участке, а также определение биогенных элементов, по которым будет необходим вести дальнейший мониторинг. Однако, в данном комплексе мероприятий уделяется недостаточно внимания мониторингу состояния донных отложений, которые могут накапливают в себе загрязнения от деятельности аквакультурного хозяйства. В дальнейшем мониторинг качества вод становится задачей, реализуемой за счет владельца хозяйства, путем сдачи отобранных проб воды и выращиваемых гидробионтов на анализ в ветеринарно-санитарную службу и иные ответственные организации. Плановый отбор проб воды на гидрохимические показатели проводится 2 раз в год. Дополнительные исследования выполняются в случае гибели гидробионтов или резких изменений гидрохимического режима [2].
В Европейских странах мониторинг регулируется стандартами на государственно уровне и является обязательным при рыбоводческой деятельности. Большой вклад в развитие стандарта сделали норвежские ученные, которые обобщили результаты научных трудов в области мониторинга влияния рыбоводческих хозяйств и разработали принципы Modelling - Ongrowing fish farm - Monitoring (МОМ), которые и легли в основу единого европейского стандарта [3].
На сегодняшний день одним из основных объектов промышленного рыбоводства в Европе, благодаря отработанным технологиям производства и высокой толерантности к условиям среды, является радужная форель. Широкий диапазон условий, в которых выращивается форель, определяет разнообразие биотических и абиотических факторов, влияющих на её развитие.
В Европейской части России перспективными местами для выращивания радужной форели являются Белое, Баренцево, Черное и Каспийское моря, а также Ладожское озеро. Лидером по производству товарной рыбы и выращиванию радужной форели в садках является Карелия. На территории республики работает 57 рыбоводных хозяйств. По итогам 2018 года в Республике Карелия было выращено 27,2 тысячи тонн (110% к уровню 2017 года) рыбы, в том числе товарной - 18,2 тысячи тонн. На Белом море выращено 13,6 тонны мидий (46,1% к уровню 2017 года). [4].На весь же Северо-западный федеральный округ (ФО) в 2016 году, по данным информационного портала «Аквакультура России», приходится 36 тысяч тонн лососёвых в год. На Сибирский, Центральный и другие ФО приходится 6 тыс. тонн год. По выращиванию карповых лидирует Южный ФО 58 тыс. тонн год
В северной Европе объём продукции аквакультуры очень высок, по оценкам ФАО в Европе ежегодно выращивается 150 тыс. т. рыбы. В Европейском союзе действуют серьезные требования к рыбоводческим хозяйствам в отношении регулирования состояния акваторий. Основой для стандарта качества природных вод при промышленном рыбоводстве послужила серия принципов с объединяющим названием Modelling - Ongrowing fish farm - Monitoring. Оценка применимости методов мониторинга была одной из задач этой работы.
Актуальность исследования.
В связи с высокими темпами роста развития аквакультурных хозяйств в различных морских и пресноводных водоемах, требуется совершенствование системы мониторинга их воздействия на прибрежные мелководные экосистемы. Прежде всего, определение минимального числа наиболее информативных показателей, доступных для постоянного контроля непосредственно фермерами.
Объектом данного исследования является влияние форелевого хозяйства на Малую Никоновскую бухту Валаамского архипелага Ладожского озера.
Предмет исследования - применимость модели МОМ для организации мониторинга воздействия садкового хозяйства на водную среду.
Цель исследования: уточнить информативности и достаточность показателей, используемых для оценки воздействия аквакультурных хозяйств на качество вод прибрежной зоны, для совершенствования существующих подходов.
Задачи исследования:
1. Сравнить абиотические характеристики акваторий, пригодных для размещения форелевых хозяйств.
2. Изложить подходы к изучению влияния форелевого хозяйства на прибрежные акватории
3. Применить мониторинг по программе МОМ для Малой Никоновской бухты и дать комплексную оценку ее состояния
4. Протестировать видео-методы как необходимый элемент усовершенствования МОМ в условиях северной Ладоги
5. Выполнить обобщение результатов и сформировать рекомендации по возможному использованию изученных методов мониторинга для пресных и морских вод
Научная новизна исследования
В ходе исследования использована европейская методика мониторинга водной среды МОМ. Данная методика впервые опробована для пресной акватории. Как дополнительный элемент системы контроля протестирована подводная видеофиксация донных отложений с передачей данных на поверхность в режиме реального времени. Благодаря ей впервые получена привязка состояния донных сообществ в районе влияния садков к реальному состоянию поверхности дна. В ходе видеосъемки в районе размещения форелевого хозяйства на дне было обнаружено существование бактериального мата, роль которого в обменных процессах на границе «вода-донные отложения» еще предстоит изучить.
Обоснована принципиальная возможность использования предлагаемого подхода к организации мониторинга воздействия садкового хозяйства на водную среду как на пресноводных, так и на морских акваториях.
В 2018 и 2019 году было проведено подробное исследование Малой Никоновской бухты. Были получены схемы подводных ландшафтов, данные по гидрохимическим параметрам, исследованы бентосные сообщества, определенно содержание органического вещества в грунте, собраны видеоданные, отражающие состояние донной поверхности, в глубоководной части бухты обнаружен бактериальный мат.
В завершении работы перечислим основные результаты исследования:
а) произведено сравнение ключевых абиотических параметров водных объектов в широком спектре климатических условий, в которых предполагаются или уже имеются форелеводческие хозяйства. Показано что на риск возникновения негативного влияния хозяйств на водоемы влияют: малый водообмен, недостаточный учет батиметрии при размещении хозяйств, и неучет самоочищающей способности акваторий;
б) изложены подходы к изучению влияния форелевого хозяйства на прибрежные акваторий. Так наиболее широким распространением в ЕС сейчас пользуется методика МОМ, изначально разработанная для морских акваторий. Выполненное исследование показало возможность ее использования и для условий ультрапресного олиготрофного водоема;
в) результаты мониторинга по программе МОМ для Малой Никоновской бухты позволили получить первичное представление о поступлении органического вещества на дно акватории (А-исследование), двойственную ситуацию по соотношению результатов определения параметров Еь и рН, органолептических показателей и характеристик фауны (В-исследование). Состояние бухты в зоне размещения хозяйства можно
оценить как «находящееся под угрозой». Предварительные оценки на данном этапе показывают негативное влияние форелевого хозяйства на донные отложения, увеличение рисков возможного сероводородного заражения грунтов и придонных вод. В то же время фауна и органолептические параметры показывают, что самая крайняя стадия еще не наступила, и в бухте идут процессы самоочищения. Это же подтвердилось и в ходе C- исследования, не выявившего значительного негативного воздействия на бентосные сообщества и реликтовую фауну. Индексы разнообразия показывают ненарушенность структуры бентосных сообществ в прибрежной зоне и на склоне, а наличие реликтовых ракообразных на дне указывает на общую умеренность негативного воздействия;
г) для оценки влияния форелевого хозяйства проведено видео-исследование. Использование подводной видеосистемы позволило обнаружить в котловине Малой Никоновской бухты бактериальный мат, определить площадь его распространения и выявить его сезонную изменчивость.
Это позволяет рекомендовать видео-съемку как необходимый элемент усовершенствования МОМ, особенно при расположении форелевых хозяйств в районе с подводными углублениями. Также желательно проведение регулярных видеосъемок поверхности дна для отслеживания появления пузырьков газа в осадке, в случае если pH придонных вод составляет менее 7,1.
Методика МОМ, дополненная видео-исследованием, может быть рекомендована для использования при оценке экологического состояния как морских, так и пресных (и ультрапресных) водоемов при размещении форелевых или иных аквакультурных хозяйств. К числу достоинств данной методики следуют отнести учет малого числа ключевых гидрохимических характеристик (рН, Ей, содержание растворенного кислорода и содержание сероводорода), для определения которых, в настоящее время существует 70
значительный выбор портативных приборов, простых в обслуживании и доступных по цене.
Для форелевого хозяйства в Малой Никоновской бухте желательно продолжить мониторинг донных отложений, т. к. даже визуальные наблюдения позволяют выявить влияние рыборазводного хозяйства на слагающие дно осадки. Также необходимо проведение комплексных гидрологических исследований по оценке воодообмена для определения самоочищающей способности акватории. Продолжение функционирования хозяйства на прежнем месте нежелательно, поскольку накопление такого значительного количества органического вещества в полузакрытой Малой Никоновской бухте может привести к заморным явлениям и значительному ухудшению качества рыбной продукции. Необходимо перенести ферму на открытый участок с более проточной водой.
Результаты данной работы опубликованы в сборнике материалов международной конференции EMECS 11 - SEA COASTS XXVI [23], а также в 5 сборниках тезисов научных конференций [24, 34, 35, 36, 37].
1. Шилин М. Б. Голубев Д. И., Алексеев А. П., Бугров Л. Ю., Иванов М. В., Хаймина О. В. Прибрежная Аквакультура [Текст] / ред. Карлин Л. Н. - Санкт-Петербург: Российский государственный гидрометеорологический университет (Санкт-Петербург), 2009.
2. Методические указания по гидрохимическим исследованиям проб из рыбохозяйственных водоемов [Текст] Минсельхоз СССР, 1977,
3. Hansen P. K. et al. Regulating the local environmental impact of intensive, marine fish farming: II. The monitoring programme of the MOM system (Modelling-Ongrowing fish farms-Monitoring) [Текст] //Aquaculture. - 2001. - Т. 194. - №. 1-2. - С. 75-92.
4. Рыбаки Карелии за 2018 год [Электронный ресурс]. - 18 январь 2019 г.. - 20 май 2019 г.. - http://rk.karelia.ru/ekonomika/production/rybaki-karelii-za- 2018-god-vylovili-bolee-88-tysyach-tonn-bioresursov/.
5. Марикультура в России [Электронный ресурс] // GEOLIKE.RU. - 10 май 2019 г.. - http://geolike.ru/page/gl_3443.htm.
6. Форель радужная [Электронный ресурс] // Аквакультура России. - ФГБНУ «Всеросийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии», 2019 г.. - 25 апрель 2019 г.. - http://aquacultura.org/objects/
7. Григорьев С.С. Седова Н.А. Индустриальное Рыбоводство [Текст]. - Петропавловск-Камчатский : [б.н.], 2008. - Т. 1.
8. «ВНИИПРХ» ФГБНУ Рыбоводно-биологическое обоснование.
Проведение исследований и выдача заключений [Электронный ресурс] // Филиал по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» («ВНИИПРХ»). - 29 апрель 2019 г.. - http://www.vniiprh.ru/rybovodno-
biologicheskoe-obosnovanie-provedenie-issledovaniy-i-vydacha-zaklyucheniy- 0.
9. Ervik, A., Hansen, P.K., Aure, J., Stigebrandt, J., Johannessen, P., Jahnsen, T., 1997. Regulating the local environmental impact of extensive marine fish farming: I. The concept of MOM Modelling-Ongrowing fish farms-Monitoring [Текст] . Aquaculture 158, 85-94.
10. Hansen, P., Ervik, K., Aure, A., Johannessen, J., Jahnsen, P., Stigebrandt, T., Schaanning, A., 1997. MOM. Concept and Revised Edition of Monitoring Programme [Текст] 1997, Fisken og Havet 7. Institute of Marine Research, Bergen, Norway, 51 pp.
11.Зуев Г. В. Болтачев, А. Р. Влияние подводной добычи песка на экосистему лимана донузлав [Журнал]. - Севастополь : Экология моря, 1999 г.. - 48. - стр. 5-9.
12. Иванов В. А. Фомин В. В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне моря - суша [Текст]. - Севастополь : [б.н.], 2008.
13. Юркова И.Ю. Cезонная изменчивость термохалинной структуры вод озера Lонузлав [Книга]. - Севастополь : Морской гидрофизический институт НАН Украины, 2005.
14. Ковригина Н. П. Немировский, М. С. Гидрохимическая характеристика вод озера Донузлав по данным 1990-1997 гг. [Текст]. - Севастополь : Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1999 г.. - 48.
15. Современные проблемы экологии Азово-Черноморского бассейна: Материалы II Международной конференции [Текст] г. Керчь, ЮгНИРО. — Керчь: Изд-во ЮгНИРО, 2006. — 104 с.
16. Коршенко, А.Н. Качество морских вод по гидрохимическим показателям. Ежегодник 2015 [Текст]/А.Н. Коршенко. - Обнинск:Артифекс, 2016
17. Дженюк С.Л., Савельева С.П. Гидрофизические характеристики [Текст] //Кольский залив: океанография, биология, экосистемы, поллютанты. Апатиты, 1997. С. 51-59.
18. Боголицын К.Г. Комплексная научно-образовательная экспедиция
«Арктический плавучий университет - 2012» [текст]. - Архангельск :
[б.н.], 2012.
19. Овчинникова С. И. Широкая Т. А., Пашкина О. И. Основные тенденции изменения гидрохимических показателей водной экосистемы Кольского залива (2000-2011 годы) [текст] // Вестник Мурманского государственного технического университета. - Мурманск : [б.н.], 2012 г.. - 3 : Т. 15.
20. Ладога [текст] / ред. . В.А.Румянцева С.А. Кондратьева. - Санкт-
Петербург : Российская Академия Наук Институт озероведения, 2013.
21.Зуева Н.В. Зуев Ю.А., Воякина Е.Ю., Бабин А.В., Куличенко А.Ю. Степанова А.Б Международная Конференция «Пресноводные Экосистемы - Современные Вызовы» [Конференция] // Влияние форелевого хозяйства на лимнологические характеристики бухты валаамского архипелага (Оз. Ладожское). - Иркутск : [б.н.], 2018.
22. Экосистемы Валаамского архипелага (Ладожское озеро) на рубеже 20 и 21 веков. Черты уникальности и современное состояние: Атлас / под ред. А.Б. Степановой. — СПб.: РГГМУ, 2016. — 44 с.
23. Lapenkov Artem Zuyev Yury, Zuyeva Nadezhda EMECS 11 - SEA COASTS
XXVI. Joint Conference. Managing Risks To Coastal Regions And
Communities In A Changing World [Текст] // The Landscape Investigations As Necessary Part Of Biological Study In The Coastal Zone. - Санкт-Петербург : Российский государственный гидрометеорологический университет (Санкт-Петербург), 2016. - стр. 249.
24. Лапенков А.Е. Ландшафтная съемка как необходимый элемент при исследовании донных сообществ в Ладожском Озере [Текст] // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды: Материалы V Междунар. науч. конф., Минск - Нарочь / Сост. и общ. ред. Т.М. Михеевой. - Мн.: БГУ, 2016. - 448 с. - С. 229-231
25.ОВП-метр SanXin ORP-5041 [Электронный ресурс] // МоемГород. - 20 апрель 2019 г.. - https://moemgorod.com/product/sanxin-5041-orp-pocket-tester/.
26. Голиков А.Н., Скарлато О.А., 1965. Гидробиологические исследования в заливе Посьет с применением водолазной техники // Исследования фауны морей СССР [Текст], 3(9). С.5-21.
27. Арзамасцев И.С., Преображенский Б.В. Атлас подводных ландшафтов Японского моря. М.: Наука, 1990; 224 с.
28. Преображенский Б. В., Жариков В.В., Дубейковский Л.В. Основы подводного ландшафтоведения (Управление морскими экосистемами) [Текст]. Владивосток: Дальнаука, 2001. 352 с.
29. Шилин, М.Б. Полярная аквакультура [Текст]: учеб. для вузов. / М.Б. Шилин, О.Л. Саранчова. - СПб: РГГМУ, 2005.
30. ГОСТ 23740-2016 Грунты. Методы определения содержания органических веществ Санкт-Петербург ООО "Геологический центр СПбГУ. 2017
31. Зуев Ю. А., Зуева Н. В. Опыт водолазного осмотра форелевого хозяйства //Рыбоводство и рыбное хозяйство [Текст]. - 2013. - №. 10. - С. 17-25.
32. Жуков, Л.А. Общая океанология [Текст]. - Л. Гидрометеоиздат, 1976
33. FAO. 2018. The State of World Fisheries and Aquaculture [Текст] - Meeting the sustainable development goals. Rome. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. 2018
34. Лапенков А.Е., Зуев Ю.А. Водолазные исследования подводного ландшафта на примере бухт Валаамского архипелага. // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы IV Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Севастополь, 22-26 апреля 2019 г. [Электронный ресурс]. - Севастополь: ФГБУН МГИ. - Режим доступа: http://mhi-ras.ru/news/news_201904151055.html, свободный.
35. Лапенков А. Е., Зуев Ю. А. Методы оценки воздействия садковых ферм на состояние прибрежных акваторий //Современные проблемы гидрометеорологии и устойчивого развития Российской Федерации. - 2019. - С. 807-808.
36.Зуев Ю. А., Зуева Н. В., Лапенков А. Е. Макрозообентос заливов Валаамского архипелага //Водные ресурсы: изучение и управление (лимнологическая школа-практика). Ма. - 2016. - С. 22.
37.Лапенков А. Е., Зуев Ю. А. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАНДШАФТОВ БУХТ И ЗАЛИВОВ ОСТРОВА ВАЛААМ (НА ПРИМЕРЕ БУХТЫ ЗАЛИВА КРЕСТОВЫЙ) //Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. - 2016. - №. 1. - С. 52-53.