Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Продуктивность плантаций двустворчатых моллюсков в Приморье. Монография
.pdf
ветственно концентрации растворенного и взвешенного углерода.
Метод предполагает расчет трофической базы моллюсков с учетом
значений содержания органического углерода во взвеси и величин
сменяемого за сутки объема воды в бухтах (Холодов и др., 1991;
Кучерявенко, 2002).
В настоящее время предложен также биохимический метод
оценки кормовой базы, где биомасса микрофитопланктона размерностью от 1 до 50 мкм рассчитывается по концентрациям
взвешенных углеводов, а менее 1 мкм — по концентрациям растворенных углеводов. Биомасса гетеротрофного микро- и наннопланктона оценивается по концентрациям взвешенного белка, а
концентрации растворенного белка позволяют рассчитать биомассу гетеротрофного пикопланктона (Агатова и др., 2007).
Расчет потенциально возможных объемов производства мидии
и объемов биоотложений, которые будут образовываться в результате марикультурной деятельности мы выполнили для бухты Суходол
(Уссурийский залив). Исходя из имеющихся в нашем распоряжении
данных были оценены физическая емкость и кормовая база для мидии методом, учитывающим содержание взвешенного органического вещества в приходно-расходной части водного баланса бухты.
Физическая емкость
Бухта расположена в северо-восточной части Уссурийского залива (зал. Петра Великого, Японское море) между мысами Азарьева
и Красный и имеет ширину входа около 5 км. Глубины в бухте увеличиваются по направлению от берега до 14–15 м, средняя глубина
составляет 7,5 м (рис. 4.1). Основные характеристики бухты приведены в табл. 4.1. В бухту впадают реки Петровка и Суходол, средний
3
суммарный годовой сток которых составляет 0,23 км
(Мануйлов,
1990). Основную площадь дна бухты занимает слабо наклонная
равнина, покрытая мощным слоем ила. В толще воды наблюдается
большое количество взвешенного материала, вследствие чего летом
видимость у дна не превышает 1,0 м. После штормов прозрачность
уменьшается до 0,2 м.
Гидрологические условия в бухте Суходол в целом типичны
для бухт зал. Петра Великого с существенным материковым стоком
и определяются взаимодействием прибрежных вод открытой части
залива и приэстуарных вод. Колебания уровня моря и, следователь-
81
Рис. 4.1. Район работ — бухта Суходол
Таблица 4.1
Характеристики для определения физической емкости бухты Суходол
Характеристика Величина
Площадь водного зеркала, га 2850
Объем воды в бухте, м
Средняя глубина, м 7,5
Средняя амплитуда приливо-отливных колебаний уровня, м 0,3
Объем воды, сменяемый приливо-отливными течениями, м
Объем стока рек, м3 · сут
3
3
–1
· сут–118,68 · 10
233,5 · 10
0,63 · 10
6
6
6
но, водообмен определяются в основном приливными явлениями.
Характер приливов — неправильный полусуточный, т.е. в течение
суток обычно наблюдаются два подъема и два спада. Суммарный
суточный объем сменяемой воды в бухте в основном складывается
из объемов воды за счет приливо-отливных течений и стока рек.
Температура воды в бухте изменяется от –1,8 в январе-феврале
0С
до 25,0–27,0
в августе на мелководье (Ластовецкий, 1978).
Наблюдаются значительные различия температуры поверхностного и придонного слоев. Значения температуры поверхностного слоя
воды, полученные на ближайшей стационарной станции наблюдений, приведены в табл. 4.2.
82
Таблица 4.2
Средняя многолетняя температура воды на поверхности в бухте Суходол
(по: Ластовецкий, 1978),
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год
–1,8 –1,8 –0,3 4,0 9,4 14,5 19,5 21,8 19,6 11,9 3,6 –1,0 8,3
0
С
В теплое время года в поверхностном слое 3–5 м происходит
распространение шлейфов эстуарных вод вдоль северного берега
бухты и в северо-западной части бухты образуется циклонический
круговорот диаметром около 2 миль. В южную часть бухты вторгаются воды из открытой части Уссурийского залива. Существующий
круговорот в северо-восточной части бухты отделен от остальной
его части поверхностным эстуарным слоем (Афейчук и др., 2004).
Устойчивое появление льда в среднем приходится на 5 декабря.
Полное очищение ото льда происходит в среднем 18 марта.
Измерения и расчеты
Морфометрические характеристики бухты Суходол рассчитывали по методу А.М. Берлянта (1973).
Учет общей численности и биомассы моллюсков на плантации
проводили определяя численность и массу моллюсков на 1 погонном метре коллектора. Для этого с разных участков установки снимали по 5 коллекторов. Полученные данные усредняли, значения
умножали на количество коллекторов на установке.
Индивидуальную массу тела и длину раковины мидий получали у одновозрастных моллюсков, отобранных с коллекторов.
Скорости фильтрации, потребление пищи и биоотложений
моллюсков рассчитывали используя приведенные в литературе соотношения между указанными величинами и массой тела мидий
(Макарова, 1986; Седова, Кошкарева, 1988).
0,75 ± 0,04
F = (0,46 ± 0,02) W
где F — скорости фильтрации мидий, л · час
, (1)
–1
· экз.–1 при 20 оС;
W — масса тела, г.
C
— скорость потребления корма мидиями, мг С · экз.–1 · сут–1
где С
1
о
при 10
С; q — средняя концентрация органического вещества в
= F · q · 24, (2)
1
бухте.
С
— потребление пищи мидий, мг С · экз.–1 · сут–1 при 10 оС;
где С
2
= (1,58 ± 0,19) W
2
0,75 ± 0,08
, (3)
W — масса тела мидий, г.
0,68 ± 0,05
G = (0,20 ± 0,02) W
где G — скорость биоотложений, мг С · экз.
, (4)
–1
· сут–1 при 10 оС.
83
Приведенные в соотношениях коэффициенты получены эмпирическим путем для моллюсков в зал. Петра Великого. Для приведения уравнения (1) к температуре 10
ент Q
, равный 2,04 (Седова, 1988). В дальнейшей работе расчеты
10
всех величин проводились для температуры 10
о
С использовался коэффици-
о
С, что позволяет
получить некую усредненную картину процессов для акватории,
где средняя многолетняя температура поверхностного слоя воды
составляет 8,3
о
С (Ластовецкий, 1978).
Содержание взвеси в бухте Суходол в разные сезоны составляет 5,6–16,8 мг/л, при этом концентрация органического углерода
взвешенного органического вещества (С
) может изменяться от
вов
4,1 до 6,2 %. Содержание органического углерода в донных осадках изменяется от 1,7 до 2,4 % (персональное сообщение ведущего
научного сотрудника ТОИ ДВО РАН О.В. Дударева, за что авторы
выражают ему глубокую благодарность). В расчетах мы использовали среднее значение концентрации органического углерода в водах бухты Суходол, которое составляет 0,28 мг С/л.
Техника разведения
При выращивании мидий в хозяйстве используются гибкие линейные носители с закрепленными на них коллекторами для сбора
спата и дальнейшего подращивания собранных моллюсков. В хозяйстве применяется мидийный коллектор, представляющий собой
капроновый канат диаметром 6–8 мм, длиной 6 м с узлами, расположенными по всей длине на расстоянии 20 см друг от друга.
Выращивание мидий в бухте проводится в одногодичном цикле. Устанавливают коллекторы над глубинами 10–12 м в мае-июне
при температуре поверхностного слоя воды 10–12
о
С. Для предохранения установок от повреждений льдом их притапливают в конце
ноября на 1,0–1,5 м от поверхности, а подъем производят в апрелемае следующего года. Сохранность и выживаемость мидий к весне
второго года выращивания составляет 25–50 %.
Расчет кормовой емкости и величины биоотложений моллю-
сков
Интенсивность оседание мидии на коллекторы в бухте Суходол
от года к году изменяется весьма значительно. Численность спата на
одном погонном метре коллектора в 2007 г. составляла лишь четвертую часть от таковой в 2005 г. (табл. 4.3).
Размерный состав поселения подвержен значительной динамике из-за неравномерного роста моллюсков, вторичного оседания
84
Таблица 4.3
Межгодовая динамика численности и биомассы тихоокеанской мидии
на коллекторных установках в бухте Суходол
Возраст,
Год
2005 1 2222 6000 101
2006 1 1749 4900 82
2007 1 542 2000 34
2007 2 430 4200 71
годы
Средняя численность,
экз. · м
–1
Средняя биомасса,
г · м
–1
Урожай,
–1
т · га
спата, частичной его элиминация. Поэтому нами в расчетах использовались средние величины длины раковины и массы тела мидий
в возрасте одного и двух лет, полученные в результате промеров
(табл. 4.4).
Таблица 4.4
Размерно-массовые характеристики мидий на коллекторах
в бухте Суходол
Возраст,
годы
1 40 35±7 3,3±1
2 42 55±4 12,9±2
Величина выборки,
экз.
Средняя длина
раковины, мм
Средняя масса
моллюска, г
Для оценки потенциально возможных объемов культивирования мидий в бухте Суходол были рассчитаны количество взвешенного органического вещества в приходно-расходной части водного
баланса бухты и пищевые потребности моллюсков. Принимая во
внимание параметры бухты, амплитуду колебаний уровня и объем
речного стока (см. табл. 4.1), нетрудно подсчитать, что ежесуточный
6 м3
сменяемый объем воды в бухте равен 19,31 · 10
, что составляет
8,27 % общего объема воды. Соответственно количество взвешенного органического вещества, поступающего в бухту в течение суток при принятой средней концентрации органического углерода,
составляет 5407,4 кг С.
Величины пищевых рационов, а также биоотложений мидий,
рассчитанные по соотношениям (1–4), приведены в табл. 4.5.
Величины суточных рационов получены двумя различными
способами. Значения скорости потребления корма С
, полученные
1
по формуле (1), учитывают скорость фильтрации и среднюю концентрацию взвешенного органического вещества в бухте, тогда как
рассчитывали непосредственно через массу тела, применяя эм-
С
2
пирические коэффициенты уравнения (2). Более высокие значения
рационов, рассчитанные через скорость фильтрации, могут быть
85
Таблица 4.5
Скорость фильтрации, пищевые потребности и величины биоотложений
культивируемых мидий
Возраст моллюсков,
Показатель
годы
1 2
Длина раковины, мм* 31,8 55,4
Масса моллюска, г * 2,9 12,9
Скорость фильтрации, л · экз.
Рацион (С
Рацион (С
), мг С · экз.–1 · сут
1
), мг С · экз.
2
Биоотложения, мг С · экз.
Численность мидий на 1 га, млн экз.* 24,89 5,47
Потребление корма мидиями на 1 га установки, кг C · сут
Биоотложения мидий с 1 га установки, кг С · сут
Биоотложения мидий с 1 га установки, кг сух. в-ва · сут
Биоотложения мидий с 1 га установки, кг нат.-влаж.
в-ва · сут
–1
–1
· сут
–1
· сут
–1
–1
–1
· час
–1
–1
0,50 1,53
3,36 10,31
1,72 5,27
0,41 1,14
–1
–1
83,63 56,43
10,2 6,2
–1
145,7 88,6
1457 886
* Средние значения показателей за 3 года (2005–2007).
следствием методических особенностей, так как определение скорости фильтрации проводилось в течение одного или нескольких
часов. На протяжении суток этот показатель может значительно изменяться. Вместе с тем при дальнейшем расчете потребления С
вов
мидиями на 1 га установки брались более высокие значения скорости потребления корма, так как нет достоверных данных о периодах
суточной фильтрационной активности мидий.
Для перевода величин биоотложений мидий в весовые единицы было принято допущение, что количество углерода в биоотложениях составляет 7 %. Такая величина была получена опытным
путем для биоотложений на плантациях устриц из зал. Посьета
(Кучерявенко, 2002).
Расчеты показывают, что при ежесуточном поступлении С
вов
в
размере 5407 кг С в бухте Суходол может быть организовано культивирование мидии в одногодичном цикле на площади 65 га или
в двухгодичном цикле на площади 95 га. Потенциальная продукция акватории будет равной 4,7 тыс. т. При этом величина биоотложений только с 1 га плантации составляет порядка 1,5 т влажнонатурального вещества в сутки. Количество биоотложений, накапливающихся непосредственно под марикультурными установками, по нашим оценкам может составлять до 23 %, т.е. ~375 кг · сут
–1
Как показывает практика, в бухте Суходол наблюдается значи-
тельное оседание мидии не только на коллекторы, но и на хребти-
.
86
ны линейных носителей, которое может достигать 1076 экз. · м–1,
–1
или 11,3 кг · м
. Причем это могут быть мидии в возрасте одного
и двух лет. Средняя масса одного моллюска равна 10,5 г. На 1 га
стандартной установки общая протяженность хребтин и рамы составляет 2300 м. Общее количество мидии в обрастании может достигать 2,47 тыс. экз. (~26 т). Такое количество моллюсков будет
дополнительно потреблять в сутки количество корма, содержащее
11,3 кг С, и продуцировать 343 кг натурально-влажных биоотложений, содержащих 2,4 кг С.
Для сохранения равновесного состояния экосистемы бухты
Суходол площадь подвесных плантаций мидий в ней не должна
превышать 2–3 % площади водного зеркала. При этом расчеты
выполнены с учетом принятых в южном Приморье нормативных
данных (количество коллекторов, несущих хребтин на 1 га) при
допущении, что подвесные установки расположены на минимально возможном расстоянии друг от друга. На практике в бухте в
настоящее время используется схема разреженной постановки
гидробиотехнических сооружений (ГБТС), в соответствии с которой на 1 га расположено лишь 8 несущих хребтин, а не 21, как на
стандартной установке, а общее количество коллекторов вчетверо меньше. Подобная схема расстановки ГБТС даже при максимально допустимой численности мидий, по-видимому, позволит
сохранить достаточно высокие величины урожайности плантаций
и темпы роста моллюсков, так как сохранится достаточная интенсивность водообмена между различными участками плантаций.
Вместе с тем потребуется увеличение общей площади хозяйства,
что может привести к снижению эффективности использования
акватории. Предприятие по производству моллюсков, работающее в бухте, ориентировано на переработку 500 т мидии в год. Для
стабильного получения такого количества моллюсков-годовиков и
(или) двухгодовиков в бухте Суходол достаточно площади плантаций в размере 30 га, т.е. потребуется увеличить существующие
площади ~ в 3 раза.
Объемы биоотложений под плантациями моллюсков весьма значительны. Как показано выше, только с 1 га существующих
плантаций в бухту будет поступать до 0,46 т натурально-влажного
вещества биоотложений в сутки, т.е. под установкой толщина осадка может составить до 13 мм в год. В качестве сравнения можно
привести темпы естественного накопления осадков в мористой части эстуария р. Раздольной (Амурский залив), которые изменяются
в пределах 0,8–3,0 мм в год. В целом для зал. Петра Великого эта
87
величина варьирует в пределах 0–2,5 мм в год (Состояние морских
экосистем …, 2005).
Методика расчета кормовой базы мидий и объемов культивирования по содержанию взвешенного органического вещества в
приходно-расходной части водного баланса бухт показывает, что
эти объемы напрямую будут зависеть от степени “открытости” акватории, которая может быть выражена с помощью индекса условного
водообмена, предложенного К.М. Хайловым (1985):
–1
ά = ∆V · V
,
где ∆V — объем воды, поступающий в водоем за единицу времени и несущий с собой органическое вещество; V — объем всего
водоема.
На наш взгляд, данный показатель может быть использован для
предварительной оценки масштабов хозяйства в закрытых и полуоткрытых бухтах. В водоемах с близкими значениями индекса относительная общая площадь установок для каждого вида моллюсков также будет близка по своим величинам. В бухте Суходол индекс условного водообмена составляет 0,08. Близкие величины 0,05 и 0,10 получены нами соответственно для бухт Рейд Паллада и Миноносок (зал.
Посьета), где площадь плантаций моллюсков не должна превышать
4,5 %. В бухтах Экспедиция и Новгородская возможны относительно
большие размеры площади установок (индекс 0,20).
Для бухт зал. Посьета ранее были выполнены расчеты трофической базы двустворчатых моллюсков-фильтраторов по содержанию взвешенного органического вещества в приходно-расходной
части их водного баланса (Кучерявенко, 2002). Однако значительный вклад в кормовую базу моллюсков вносят мелкие и мельчайшие
формы как авто-, так и гетеротрофного планктона. Известно также
и то, что часть своих энергетических потребностей беспозвоночные
животные могут покрывать за счет РОВ (Сорокин, Чердынцева,
1972; Вышкварцев, Сорокин, 1978; Холодов, 1981). Для бухт зал.
Посьета существуют данные о биохимическом составе РОВ и ВОВ,
полученные одновременно с данными о потенциальных объемах
культивирования моллюсков (Кучерявенко, 1986; Agatova et al.,
1986). На их основе мы попытались оценить кормовую базу моллюсков в приходно-расходной части водного баланса бухт биохимическим методом и сравнить эти величины с данными, полученными
при расчете содержания ВОВ.
88
Исходные данные о концентрациях растворенных и взвешенных белков и углеводов нами взяты из работы А.И. Агатовой с соавторами (Аgatova еt al., 1986). Они были получены авторами по
результатам четырехлетних наблюдений в 1977–1980 гг. в июлеавгусте в бухтах зал. Посьета.
Коэффициент перерасчета С
в органическое вещество был
орг
принят равным 2 (Справочник гидрохимика …, 1991). Известно, что
в органическом веществе содержится 41 % углерода от его массы,
при этом 2,15 мг органических веществ (ОВ) соответствуют 1 мг
углерода (Алимов, 1989).
Для расчетов биомассы микрофитопланктона и гетеротрофного
микро- и наннопланктона также использованы коэффициенты, полученные А.И. Агатовой с соавторами (2007) для оценки трофности
морских вод по биохимическим показателям. Соответственно биомассу микрофитопланктона размерностью от 1 до 50 мкм рассчитывали по концентрациям взвешенных углеводов, а менее 1 мкм — по
концентрации растворенных углеводов, т.е. Б
–3
биомасса фитопланктона, мг · м
–3
мг · м
.
; Су — концентрация углеводов,
= 3,3 · Су, где Бф —
ф
Биомасса гетеротрофного микро- и наннопланктона оценивалась по концентрациям взвешенного белка, а концентрация растворенного белка позволяет рассчитать биомассу гетеротрофного пикопланктона, т.е. Б
планктона, мг · м
= 2,0 · Сб, где Б
гет
–3
; Сб — концентрация белков, мг · м–3 (Агатова
— биомасса гетеротрофного
гет
и др., 2007). В результате были получены следующие значения биомассы фито- и гетеропланктона:
Б
= 3,3 · Суг = 3,3 · (1,75р + 0,11в) = 6,14 г · м–3;
ф
Б
= 2,0 · Сб = 2,0 · (0,37р + 0,2в) = 1,88 г · м–3.
гет
В табл. 4.6 приведены данные о физической емкости, биохимических показателях и содержании ОВ в сменяемом объеме воды в
бухтах Рейд Паллада и Миноносок.
Рассчитанные биохимическим методом биомассы микрофитои гетеротрофного микро- и наннопланктона приведены в табл.
4.7, где для сравнения указаны также данные о биомассы фито- и
бактериопланктона, полученные в разные годы для зал. Петра
Великого, но другим методом.
Очевидно, что предложенный А.И. Агатовой с соавторами
(2007) биохимический метод оценки биомассы микропланктона дает
более высокие результаты. Кормовая база моллюсков-фильтраторов,
рассчитанная биохимическом методом с учетом микрофито- и гете-
89
Характеристики физической емкости и величин ОВ в бухтах
зал. Посьета
Характеристика Величина
Физическая емкость
Бухта Рейд Паллада
Площадь водного зеркала, м
Объем воды в бухте, м
Средняя глубина, м 12
Средняя амплитуда приливо-отливных колеба-
ний уровня, м 0,3
Объем воды, сменяемый приливо-отливными
течениями, м
3
· сут
–1
Площадь водного зеркала, м
Объем воды в бухте, м
Средняя глубина, м 6
Средняя амплитуда приливо-отливных колебаний уровня, м 0,3
Объем воды, сменяемый приливо-отливными
течениями, м
3
· сут
–1
Водообмен между бухтами Экспедиции, Новгородской и Рейд Паллада, Миноносок, м
Средние концентрации в бухтах Рейд Паллада и
Миноносок, мг/л
Углерод ВОВ 0,28
Белок ВОВ 0,20
Углеводы ВОВ 0,11
Белок РОВ 0,74
Углеводы РОВ 1,75
Содержание ВОВ в сменяемом объеме воды в
бухтах Рейд Паллада и Миноносок, при средн.
Св = 0,13 мг/л
Кг С 15210
ВОВ, кг 30420
Содержание ВОВ в сменяемом объеме воды в
бухтах Рейд Паллада и Миноносок, при средн.
Св = 0,28 мг/л, кг С 32760
Содержание ОВ в сменяемом объеме воды в
бухтах Рейд Паллада и Миноносок, кг
В т.ч. ВОВ 65520
Фитопланктон 718380
Бактериопланктон 219960
Общее количество ОВ кормовой базы мол-
люсков 1003860
2
3
Бухта Миноносок
2
3
3
· сут
Биохимические показатели
–1
65,6 · 10
987,9 · 10
49,4 · 10
9,4 · 10
6,2 · 10
0,62 · 10
117 · 10
6
6
6
5
6
6
6
Таблица 4.6
Источник
данных
Вышкварцев,
1979
Кучерявенко,
2002
Аgatova еt al.,
1986
Кучерявенко,
2002
Аgatova еt al.,
1986
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]