Тема 4 . Влияние абиотических и биотических факторов среды при индустриальных методах культивирования рыб
Физико-химические свойства воды определяют эффективность выращивания рыбы, так как они являются первичноводными животными и протекание всех жизненных функций зависит от состояния водной среды.
Поэтому вода по своему составу в бассейнах и садках должна отвечать нормам, которые обеспечивают сохранность вида, плодовитость и качество потомства, способствует проявлению потенциальных возможностей роста и не создает условий развития различных заболеваний. Весь комплекс факторов внешней среды можно разделить на 2 группы: абиотические и биотические.
Абиотические факторы среды, влияющие на эффективность выращивания рыбы в индустриальных условиях.
1. Температурный режим
2. Кислородный режим
3. Водообмен
4. Загрязнение
5. Связь с воздушной средой.
6. Освещенность
7. Прозрачность
Температура воды один из универсальных и определяющих экологических факторов среды. Амплитуда, при которой живут рыбы различна для разных видов.
Так как рыбы пойкилотермные организмы, их активность зависит от температуры воды. По отношению к температуре воды рыбы могут быть эвритермные и стенотермные ( форель ).
Для форели оптимальная температура, как и для других рыб, зависит от возраста - икра 6 – 12,5, личинки, мальки 10 – 14 , сеголетки, годовики 14 – 16 , товарная рыба 14 – 180 С. Пороговая - около - 0,1, летальная - 26 0С. Для карпа - оптимум 23 – 27, критическая – 0,50С. Для форели благоприятные температуры от 12 до 160С, допустимые с 8 до 180, ниже 8 – худшее питание, худшее усвоение кормов. При 18-200 и более – трудность поддержания газового режима, кислорода и активизация болезней. Солнце, широта местности, оптимальная температура 22-24 , карп, молодь – 25-270 C. От температуры воды зависят сроки созревания, сроки нереста, сроки жизни карпа – Куба-8 лет, в России- 20 лет. Для зимующего карпа критическая температура 0,50С.
Растворенный в воде кислород. Его содержание тесно увязано с температурой воды. Он в 28 раз труднее растворяется, чем СО2 и в 2 раза, чем азот. Оптимальные значения – 7 – 11 мг/л. В солоноватой и морской воде его растворяется меньше, чем в пресной. Чем моложе рыба, тем больше ей требуется растворенного кислорода. Для форели массой до 50 г необходимо 500 – 600 мг О.2 кг/ ч., а 100 – 200 г – 400-500 мг О 2 кг /ч.
Содержание растворенного кислорода может колебаться в широких пределах в зависимости от вида рыбы и различия потребности в нем. Карп –вток – 7 (80% насыщения), выток – 4 (40% насыщения), а форель – вток 9-11, а выток 5 мг О 2/л. БПК5 – не должен быть в воде для форели более 1-2 мг/л.
Форель реофильная и оксигенофильная рыба, живет при высоком парциальном давлении – избыток и недостаток кислорода может вызывать болезни.. Кислород оптимальный 9-11 мг л или 90-100% насыщения. Ночью, в предутренние часы - минимальный кислород.
В солоноватой и морской воде содержание растворенного кислорода ниже, чем в пресной. Известно, что чем моложе форель, тем выше ее потребность в растворенном кислороде. Практически 1 л/с позволяет уверенно выращивать 60 кг /год товарной форели.
Способы улучшения содержания кислорода.
Водная растительность днем выделяет молекулярный кислород в процессе фотосинтеза. От содержания О2 зависит скорость эмбрионального развития. Содержание кислорода для форели может достигать 300 – 350 % и тем не менее не следует допускать его превышения более 200-250 %, а также не следует допускать резкого повышения температуры воды.
Пересыщение воды воздухом, точнее азотом, является одним из факторов, способствующих возникновению газопузырькового заболевания у рыб. Для молоди лососевых летальными являются следующие величины насыщения воды азотом: 103-104 % нормального насыщения воды для личинок с желточным мешком и мальков; 105-113 % - для сеголетков, 118 % - для взрослых рыб. Такая ситуация часто создается при выращивании рыбы на отработанных водах ГРЭС, ТЭС и АЭС, а также при механическом водоснабжении, когда появляется возможность подсоса воздуха в закрытом трубопроводе.
Озон – О3. Бактериоцидные свойства озона были установлены еще в конце XIX века. Озон широко применяется при обеззараживании питьевой воды. Он представляет собой аллотропическое видоизменение кислорода. При обычных условиях это голубовато-фиолетовый газ, в жидком состоянии – темно-синий, в твердом –черного цвета. При определенных условиях взрывоопасен. Растворимость его в воде выше, чем у кислорода Молекула его крайне неустойчива и легко разлагается с выделением энергии. Обладает высоким окислительным потенциалом и легкостью диффузии через клеточные оболочки микробов. Окисляет органическое вещество микробной клетки, приводя ее к гибели. Спорообразующие бактерии более устойчивы к воздействию озона. Озон губительно действует на гидробионты. Водоросли гибнут при концентрации 0,5-1,0 мг /л, моллюски при 3,0 мг/л. Для полной гибели циклопов, олигохет, дафний и коловраток достаточно 2 мг/л. Для обеззараживания воды достаточно 0,5 –4 мг/л О3. Чем более мутная вода, тем больше нужно расходовать озона. Озон улучшает вкус воды, снижает ее цветность и уничтожает ее запах. Подача озона после биологического фильтра обеспечивает окисление аммония и нитритов.
Озон при концентрации 15 мг/л за 15 с полностью уничтожает бактерии и вирусы и окисляет значительное количество органических веществ, снижает концентрацию железа с .5 до 0,0 мг/л.7
Углекислота, двуокись углерода, свободный диоксид (СО2). Биопродуктивность водоема зависит от наличия двуокиси углерода. В большей концентрации углекислый газ ядовит для рыб. Содержание уже 30 мг СО2 / л вызывает аритмию и угнетенное дыхание; 50-80 мг/ л – нарушение равновесия, 107 мг/л – плавание на боку. Гемоглобин связывает большое количество СО2, что приводит к резкому уменьшению концентрации О2. Рыбы начинают задыхаться даже в насыщенной кислородом воде.
В природных водах углекислота содержится : 1) в свободном состоянии в виде газа, растворенного в воде – двуокись углерода; 2) в виде ионов НСО3 – гидрокарбонат ионов; 3) в виде ионов СО3 карбонат – ионов.
При избытке СО2 рыба гибнет с прижатыми жаберными крышками, а при недостатке О2 – с оттопыренными. Концентрация СО2 может резко повыситься во время паводка, весной, летом и осенью во время дождей.
Содержание углекислоты оказывает существенное влияние на жизнедеятельность рыб (табл.7)
Таблица 7
Влияние углекислоты на жизнедеятельность рыб
Виды рыб Концентрация СО2 , мг/л
учащенное дыханиенарушенное равновесиебоковое или спинное плавание
Радужная форель 36 50 100-147
Карп 50-73 202 257
Линь 110-123 385 440
Соленость и содержание минеральных солей. Под соленостью понимают общее количество минеральных веществ, растворенных в 1 кг морской воды и выражают в граммах на килограмм или в тысячных долях. Обозначают S и выражают в промилле (%о). Соленость затруднительно определить химическим путем, а поэтому ее определяют через весовую концентрацию хлора в воде S%о = 1,80655(Cl).
Форель способна покрыть потребности в минеральных веществах из окружающей воды. Для нее лучше, если жесткая вода, чем мягкая. С возрастом концентрация солей может быть большей. Молодь хорошо растет при 3-6 %0, неплохо переносит 9 %0, 12-15 %0 для двухлетней форели это уже нормальная соленость. При массе 100 г и более форель хорошо переносит соленость 30-35 % 0.
В жизни рыб большую роль играют Са, Р, К, Fe, Si, Na, Mg, Mn, Cu, Co и др. Из солей важное значение соли угольной кислоты (бикарбонаты и карбонаты), соляной (хлориды), фосфорной (фосфаты), серной (сульфаты), азотной (нитраты) и др.
Активная реакция среды - рН (водородный показатель рН) - является показателем концентрации ионов водорода в воде и определяет: кислая, нейтральная или щелочная среда. Название происходит от английского power и химического знака ионов водорода Н. Определяется калориметрическим методом, в зависимости от окраски используют индикатор. Мерка – к 10 мл воды добавляют 4 капли индикатора.
В зависимости от цвета – определяют рН- красный цвет – кислая среда, голубовато-фиолетовый – щелочная, зеленый цвет – нейтральная среда. Шкала от 4 до 10. Для карпа рН 4,5-10,8 (выше или ниже – смерть ) Критическая для форели 9,2. Весной при резком возрастании щелочности до 9 наблюдается гибель рыб. Летом жизнедеятельность растений (элодея, рдест гребенчатый, синезеленые и нитчатые водоросли) повышают рН. Негашеная известь, соли меди и гербициды нейтрализуют (кислую среду ). рН существенно зависит от содержания Са в воде. Нейтральное содержание рН–7. Благоприятные условия содержания рН – 6,5 – 8. Критические значения ниже 6 и выше 8. Жесткая вода стабилизирует рН. Величина рН определяет токсичнсть многих биологически-активных веществ.
Кислые воды болот, гуминовые вещества препятствуют эффективному выращиванию рыбы. Приток талой воды резко меняет активность среды и вызывает массовые отходы рыбы. Для карпа предел выживания – 4,3–10,8, для ручьевой форели – 4,5-9, для радужной – 9,2. При высоком значении рН повышается ядовитое воздействие аммиака.
Течение – носитель кислорода, удаляет продукты метаболизма (обмена), остатки корма, экскременты. Равномерно распределяет корм. В лотках скорость течения 2-3 см/с. Крупная форель может преодолевать течение до 20 м/с. Известно, что большая скорость вызывает повышенный водообмен и ухудшает рыбоводно-экономические показатели. Поэтому необходимо создавать умеренное течение. Обычно течение не должно быть выше 0,5 м/с.
Водообмен. От степении водообмена зависит рыбопродуктивность и рыбопродукция водоема и рыбоводной емкости. При большем водообмене до определенного значения всегда наблюдается большая рыбопродукция.
Пресные воды – содержат 1 г/л, солоноватые – 1 –15 г/л , соленые – 15-40 г/л минеральных солей.
Источником поступления микроэлементов в рыбу является вода, растительность, естественный и искусственный корм.
Жесткость – зависит от наличия солей Ca и Mg. За единицу жесткости принят градус жесткости: 1 немецкий градус – 10 Н= 10 мг Са в 1 л воды. 1 фрацузский градус – 10Ф = 10 мг СаСО3,. 1 английский градус – 10А = 10 мг СаСО3 в 700 г воды или 14,3 мг/л СаСО3. Жесткость бывает кальциевой и магниевой, а суммарная – общей жесткостью. Карбонатная жесткость СаСО3 – известь, характеризует концентрацию кальция и магния, а бикарбонатная – (СаСО3)2 – хорошо растворяется в воде до 900 мг/л или до 500. Жесткость, остающаяся в воде после кипячения, называется постоянной и выражается в мг-экв./л – 1 мг экв./л Са = 20,04 мг, 1 мг-экв./л Мg =12,16 мг. Карбонатная жесткость составляет 70-80% от общей жесткости. По степени жесткости воду делят на 6 классов (табл.8).
Таблица 8
Характеристика воды в зависимости от жесткости
Жесткость общая, мг-экв./.л 0Н Характеристика воды
До 1,4 До 4 Очень мягкая
1,5-3,0 4-8 Мягкая
3,1-4,3 8-12 Средняя жесткость
4,4-6,4 12-18 Довольно жесткая
6,5-10,7 18-20 Жесткая
10,8 30 Очень жесткая
Повышение жесткости воды на 2-40 Н можно добиться добавлением известняка, мела мрамора. Более эффективно действует добавление хлористого кальция и магния.
Освещенность. Радужная форель не любит прямой солнечный свет, но она боится его меньше , чем ручьевая форель. С возрастом у нее наблюдается отрицательный фототаксис.
Прямые солнечные лучи способны вызывать ожоги тела у мальков. Лучше когда выращивание идет при рассеянном, ослабленном свете. Свет и фиолетовые лучи губительны для икры лососевых, желтые и оранжевые лучи безвредны. От длительности светового дня в сильной степени зависят сроки полового созревания форели. Карпы- годовики менее активны в сумерки и на рассвете, то-есть при слабой освещенности.
Прозрачность. Обусловлена цветом и мутностью воды. Хорошо, когда бассейны, заполненные водой, просматриваются до дна. В садках должна быть достаточно прозрачная вода, так как форель ориентируется при питании в основном зрением. При выращивании карпа прозрачная вода признак малопродуктивности пруда.
Мутность. Взвешенные вещества. Превышение нормы взвешенных веществ приводит к гибели рыб, замедлению роста, снижению устойчивости к заболеваниям, отрицательному воздействю на развитие икры и личинок, изменяет естественные движения рыб, снижает обеспеченность пищей. За норму количества взвешенных веществ принимаеся 25 мг/л и ниже, при 400 мг/л поведение рыбы затрудняется и возникают проблемы с рыболовством. Для осаждения мутности иногда применяют коагулянты.
По содержанию взвешенных веществ и окрашенных гумусовых соединений различают высоко мутные и высоко цветные воды.
Для карпового водоема прозрачные воды являются признаком малопродуктивности.
Органические вещества. Количество их должно быть ограничено. В притекающей воде расход КМnО4 не должен быть более 20 мг, а БПК – биологическое потребление кислорода, не должно быть более 10 мг/л. Особую опасность представляют азотистые соединения – которые несут остатки корма, продукты обмена веществ.
Токсичен недиссоциированный свободный аммиак (NH3), который выделяется при гидролитическом расщеплении конечного продукта распада белковых веществ – аминокислот, С возрастанием рН его токсичность усиливается. Лучше, если его содержание не превышает 0,01 мг/л, а для мальков, 0,006 мг/л. Для обезвреживания его пропускают через известковые и гравийные фильтры. Продукты распада его – нитраты – конечные продукты окисления азота в умеренных количествах не оказывают вредного воздействия .
Аммиак, NН3. Присутствие аммиака всегда свидетельствует о загрязнении воды азотсодержащими веществами и о происхождении гнилостных процессов. Рыба выделяет его через жабры. Рост карпа останавливается при содержании 0,06 мг NН3/л и задерживает рост молоди карпа. Имеется 2 формы аммиака - ионизированный аммиак (NH3) – нетоксичен и неионизированный аммиак (NH4) – токсичен. Он оказывает токсическое действие, которое резко усиливается при повышении рН. Допустимая концентрация – 0,1 мг/ л, а для солей аммония – 0,5 мг/л. Форель гибнет при концентрации 0,3-0,4 мг/л. Для снижения концентрации аммиака применяют биофильтры.
Аммоний, NH4 – наиболее токсичная форма из всех соединений неорганического азота. Образуется в результате минерализации органических веществ гетеротрофными бактериями, а также как побочный продукт азотистого обмена гидробионтов. Считалось, что только аммиак (NH3) может проникать в ткани,, а аммоний нет. Теперь показано, что обе эти формы способны проникать в ткани
Нитриты (NO2) – накапливаются при повышенном уровне аммиака, могут вызывать окисление двухвалентного железа гемоглобина крови в трехвалентное железо метгемоглобина – неспособного переносить кислород. Кровь приобретает коричневый цвет. Для лососевых порог токсичности нитритов колеблется от 0,1 до 1 мг. При хорошей аэрации нитриты окисляются до нитратов. В морских и солоноватых водах нитриты не опасны для рыб, а в пресной воде даже в малых количествах очень опасны.
Нитраты (NO3) – продукт окисления нитритов, являются более стойкими соединениями. Становятся токсичными при концентрации 100-300 мг/л. Они способствуют развитию водорослей и паразитарных циклов. В природных водах их содержание может колебаться в зависимости от времени года от 1 до 15 мг/л и более. В пресной воде они в 2000 раз менее токсичны для чавычи и радужной форели, чем нитриты. В солоноватой воде они более токсичны.
Фосфаты. Обычно их количество бывает мало – 0,1 мг/л. Наличие их способствует развитию водорослей.
Железо. Патогенность железа зависит от форм.ы состояния. В подземных водах преобладает закисное железо. Часто в двухвалентной форме растворено в кислой и бедной кислородом (артезианской) воде. При аэрации выпадает в виде хлопьев, превращаясь в трехвалентное – гидроокись. Закисное железо создает благоприятные условия для развития железо бактерий, которые развиваются в громадных количествах, забивая просвет в водоподающих трубах. Оно забивает у мальков жабры, способствуя их массовой гибели. Его содержание не должно превышать 1 мг/л. ПДК для закисного железа составляет 0,1 мг/л, для окисного до 0,9 мг/л.
Хлор– содержание его даже 0,1-0,2 мг/л. при 10-140С вызывает через короткое время гибель молоди. В воде замкнутых установок не должно быть более 0,01 мг/л. Форель, кижуч, канальный сом очень чувствительны к воздействию хлора. Карп относительно устойчив.
Сероводород – недопустим, в прудах, в поступающей воде. Главным источником H2S и сульфидов в поверхностных водах являются восстановительные процессы, протекающие при бактериальном разложении и биологических окислениях органических веществ, поступающих в водоем со сточными водами. Обычно не содержится в воде и быстро окисляется кислородом. Наличие его в воде свидетельствует о сильном загрязнении. Пересыщение воды азотом и кислородом вызывает газопузырьковое заболевание.
Щелочность. Определяется расходом НС1 на титрование – 1 мл увеличиваем в 2 раза и получаем 2 мг-экв./л. Для определения количества Са, это число умножаем на 28 и получаем 2х28=56 мг-экв/.л содержится Са на 1 га пруда глубиной 1 м при щелочности 2 мг-экв..л. в воде растворяется 560 кг извести ( 2х28х100). Повышение щелочности усиливает гибель икры в период инкубации. Вновь построенные бассейны из бетона (цемента) должны быть хорошо промыты – иначе в них будет повышенная щелочность воды.
Токсические вещества. С1, Zn, Cu, Hg и др. ПДК для них составляет 0,01 мг/л. Сульфат меди (CuSO4 ) вызывает повреждение жабр и гиперемию уже при 5 мг/л. Он убивает зоопланктон, беспозвоночных, грибы, водоросли и простейшие организмы.
Нефтепродукты. Не допустимы в рыбоводных водоемах. Если они не оказывают прямого воздействия на рыбу, то придают специфический запах их мясу. Привкус обнаруживается уже при содержании нефти и керосина при 0,01-0,02 мг/л.
Минеральные масла. Дизельное, моторное и др. – образуют пленку, оседают на дно. Разрушение их бактериями происходит очень медленно. Пленка затрудняет потребление кислорода, загрязняет кожный покров, забивает жабры. При попадании в кишечник нарушают его функционироваие. Неприятный привкус масел создают ароматические углеводороды, входящие в состав этих масел. Для устранения привкуса необходимо передержать рыбу в проточной воде не менее двух суток..
СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества попадают с бытовыми промышленными и сельскохозяйственными сточными водами. Они нарушают слизистую оболочку жабр рыб, что способствует развитию патогенных организмов, снижению сопротивляемости рыбы и нарушают работу органов равновесия и обоняния. Рыбы начинают плавать на боку.
Хлорорганические пестициды. Применяют в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, аскарицидов, фумигантов в борьбе с вредителями зерновых, овощных и полевых культур, лесонасаждений и плодовых деревьев. Они являются производными хлор многоядерных углеводородов (ДДТ), циклопарафинов и др. Являются очень стойкими к воздействию температуры, солнца и влаги. Способны накапливаться в организмах, а продукты их распада могут быть более ядовитыми.
Биотические факторы среды. Рыбы в водоеме вступают с другими гидробионтами в различные отношения. Они возникают как между рыбами одного вида ( внутривидовые связи ) или разных видов ( межвидовые взаимосвязи ), так и между рыбами и представителями других систематических групп. Многообразные связи образуются при питании (симбиоз или конкуренция, хищника и жертвы, паразита и хозяина и т.д.). при защите от врагов, (образование стай, защита потомства).
Биотические и абиотические связи обитателей водоема тесно переплетаются между собой в результате чего вырабатывается единство организма со средой обитания. Стая (косяк), скопление (временная группировка рыб). Стадо (популяция – локальная самовоспроизводящаяся группа рыб одного вида).
Биотические факторы, влияющие на эффективность выращивания рыбы в индустриальных условиях.Взаимодействие различных объектов выращивания Роль экзометаболитов, величина посадки материала.
1. Монокультура –
2. Поликультура – (осетры, бестеры, радужная форель, судак, щука, молодь карпа.
3. Каннибализм
4. Конкуренция – (в питании, в сфере обитания – поверхность воды, толща воды, придонные слои, заросли жесткой и мягкой растительности).
5. Плотность посадки –
6. Кормление – естественные, искусственные (тестообразные и гранулированные) корма. Воздействие на питание рыб зоопланктона, фитопланктона, нектона, перифитона, детрита и бентоса.
7. Жизнестойкость –
8. Размерно-весовая структура стада
9. Пищевые взаимоотношения. Сортировка.
10. Добавочные рыбы. Нектон – плотва, уклея, верховка, густера, окунь и др.
11. Привлечение воздушного корма.
12. Враги рыб – хищные рыбы, животные (норка, ондатра), птицы и пр.
13. Болезни рыб (паразитизм). Диплостомоз (форель, сиги, судак, пелядь, стерлядь, бестер и др.), аргулез, ихтиофтириоз
14. Плотность посадки. От плотности зависит конечная масса карпа. Золотой карась и серебряный карась, колюшка не должны быть в пруду, т.к. они являются конкурентами в питании карпа.
Дополнительное подсаживание мелких щук, судаков и окуней, для разрядки мелкой сорной рыбы. Выращивание добавочных рыб, уток, гусей и др. Совместное выращивание карпа с линем, серебряным карасем, пелядью, рипусом, чудским сигом, щукой, сомом, радужной форелью, осетрами
Таким образом, зная условия существования рыб и их биотические взаимоотношения, можно успешно управлять биологическими процессами в рыбохозяйственных водоемах и повышать их рыбопродуктивность.
Контрольные вопросы
1. На какие показатели оказывают влияние абиотические факторы при индустриальном методе выращивания рыбы?
2. Перечислите основные абиотические факторы.
3. Назовите минеральные элементы, играющие важную роль в жизнедеятельности рыб.
4. Назовите главные биотические факторы и их влияние на выращиваемую рыбу.
Литература
[2, 3, 5, 24, 46, 82, 95, 125, 214, 221, 222, 241, 257, ,261]
