Тема 8 БИОТЕХНИКА ПАСТБИЩНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ЛАМИНАРИИ, ПОРФИРЫ, МОРСКОГО САЛАТА, ХЛОРЕЛЛЫ

Цель: сформировать навык по биотехнике пастбищного выращивания водорослей.
Бурые водоросли . Возможность культивирования ламинарии, или морской капусты, в северных водах СССР была доказана еще в 1961 г. В Дальне-Зеленецкой губе был построен сосновый плот, представляющий квадратную раму 2×2 м). В средней части плот скреплялся пятым бревном. В воде плот установили вертикально. Через 22 месяца все сооружение обросло морской капустой. Вес растений колебался от 143 до 600 г.

Сейчас морская капуста выращивается в северной части Оссорской бухты на Камчатке и вблизи Владивостока. Здесь на поверхности воды расположили рамы со спускающимися вниз веревками длиной до 18 м. На этих канатах и растут молодые растения. В 1972 г. была создана опытная плантация ламинарии на площади 1 га. Через год в хозяйстве, разросшемся до 26 га, была получена товарная продукция. В настоящее время тысячи тонн выращенной ламинарии поступают в торговую сеть.
Ламинария - весьма популярный объект культивирования в Японии, Китае и Южной Корее. Обычно выращиваются японская ламинария (Laminaria japonica), ламинария сахаристая (L. saccharina), ламинария пальчатая (L. digitata) и др.
Ламинария выращивается либо на грунте, либо в толще воды с применением разнообразных плавающих устройств.

 

Донное культивирование морской капусты широко Распространено в Китае, где в качестве субстрата для Растений используют камни весом до 16 кг. В местах с обильным осаждением спор камни укладывают рядами. Расстояние между камнями 5-10 см, а ряды располагаются в 2-2,5 м друг от друга. На одном гектаре оказывается 4-4,5 тыс. камней. В тех случаях, когда количество спор в воде невелико, их приходится завозить из других мест. Для этого собирают талломы водорослей со спорангиями, стимулируют подсушиванием и опускают в воду. Попав в морскую среду, споры течениями разносятся вдоль берега, где прикрепляются к разнообразному субстрату, в том числе и к рассыпанным камням. В результате таких операций расширяется ареал распространения ламинарии. В дальнейшем процесс роста растений, как правило, происходит без вмешательства человека: Зимой на камнях появляются ростки, а в начале лета водоросли, достигнув длины 2,5-3 м, становятся пригодными для сбора урожая.
На участках с илистым дном вместо камней в качестве коллекторов для ламинарии применяют корзины, сплетенные из бамбуковых или ивовых прутьев. Диаметр корзин 50-66 см, высота 20-50 см. На одном гектаре рядами размещают до 480 корзин. Перед установкой корзин на дно в них "высевают" споры ламинарии.
Иногда на берегах лагун и заливов строят небольшие водоемы, располагая их в виде террас на различной высоте. На дне прудов размещают ростки морской капусты и выращивают до промысловых размеров. В водоемах обеспечиваются определенный уровень воды и проточность.
В Японии существует метод придонного выращивания морской капусты на канатах. Для этого в местах массового высыпания спор на дно опускают веревки длиной до 25 м, на концах которых закреплены грузы. Чтобы веревки находились в толще воды, к ним подвязывают несколько поплавков. Канаты укрепляются на расстоянии 1 м от дна и в 5-10 м от поверхности воды.
Донное выращивание ламинарии обычно осуществляется в местах, хорошо защищенных от сильного волнения. Культивирование водорослей на грунте не требует больших капиталовложений, каких-либо специальных материалов, больших затрат труда, но и эффективность такого метода недостаточно высока. Значительно лучшие результаты получаются при выращивании ламинарии в толще воды.
Споры морской капусты, могут быть получены в осенний и весенний периоды в естественных условиях, но в последнее время для сбора спор стремятся использовать специальные бассейны, не полагаясь на капризы природы.
В Китае одним из методов получения рассады является размещение на бамбуковых решетках растений со зрелыми спорангиями. Решетки крепятся к плотам, находящимся в море. Высыпающиеся споры оседают на бамбуковые планки и прорастают. В январе ростки переносят на веревки и выращивают в дальнейшем в толще воды.
Для получения спор ламинарии в условиях культурного хозяйства в море собирают растения с созревающими спорангиями. Растения раскладывают в темном и достаточно прохладном помещении. Это делается для ускорения высыпания спор. Такой способ стимулирования носит название "сухая темнота". Через несколько часов талломы ламинарии переносят в бассейны. При попадании в воду стенки спорангиев разрываются, а споры оказываются в толще воды, приобретающей в этот период мутноватый оттенок. Количество спор огромно. Известно, что в спорангиях только одного растения может оказаться 10-12 млн. спор.
В бассейнах развешиваются веревки диаметром 12-15 мм, служащие спорам субстратом. После оседания спор веревки переносятся в выростные бассейны. При выращивании морской капусты на веревках споры собирают в июне и в октябре.
Ростки, полученные осенью, пучками по 3-4 растения, закрепляют между прядями веревок длиной до 15 м из расчета 60 растений на один канат. Через 4-5 месяцев на канатах, подвешенных к плотам, водоросли достигают длины 3-5 м. С одного каната удается получать до 2,5-3,3 кг продукции (в пересчете на сухое вещество).
Из спор, собранных весной, растения выращиваются в два этапа. Вначале ростки до определенных размеров содержатся в водоемах на берегу и лишь через некоторое время переносятся в море. На первом этапе ростки размещают в ступенчатых бассейнах, снабжаемых водой, имеющей температуру 10°С, обогащенной биогенными элементами. В течение 10-12 ч в сутки бассейны совещаются лампами дневного света. На втором этапе, после того как ростки достаточно подрастут, их распределяют на выростных канатах диаметром 15 мм. Ростки втыкают между прядями веревки либо по одному на расстоянии 3-5 см друг от друга, либо группами по 3-4 шт. на расстоянии 10-12 см. Когда ростки достигнут длины 12-15 см, их разреживают, чтобы растения не заглушали друг друга. При разреживании расстояние между пучками увеличивают до 50 см, что обеспечивает равномерное освещение и питание всех ростков. Веревки с растениями подвешиваются к плотам из бамбуковых бревен. В районах моря, укрытых от сильных штормов, веревки с ростками висят вертикально, а в местах с сильным течением или частыми бурями их закрепляют в виде петель.
В лагунах и бухтах, хорошо снабжаемых минеральными веществами, поступающими с суши, ламинария растет быстро, достигая за период от ноября до июля следующего года длины 3-4 м при ширине пластинки до 30 см и толщине 2-3 м. Вес таких растений 250 г и больше. Ежедневный прирост при благоприятных условиях равен 2,5 см. Отход на плантациях морской капусты невелик и редко превышает 20%.

Рисунок 8.1. Способы выращивания ламинарии: 1 - на камнях, 2 - на канатах в районах со слабым волнением, 3 - на канатах в районах с частыми штормами
В районах с незначительным содержанием в воде минеральных веществ при выращивании ламинарии применяются искусственные удобрения - неорганические соли (нитраты, фосфаты и т. д.). Удобрения насыпают в специальные пористые глиняные сосуды, добавляют воду и плотно их закрывают. В плетеных корзинах или без них сосуды подвешиваются между плотами или другими устройствами для выращивания водорослей. Благодаря пористости глины удобрения вымываются и поступают в окружающую среду, способствуя росту растений. При благоприятных условиях 1 кг аммиачной селитры может дать до 4 кг водорослей (в пересчете на сухое вещество). Молодые растения длиной 1-2 м для нормального роста требуют ежесуточно 6 мг азота.
Ламинарии, культивируемые в верхнем слое воды, содержат на 10-20% больше сухих веществ, чем растения, растущие в глубоких местах. Наибольший прирост происходит на глубине 1,5-2 м от поверхности.
При выращивании ламинарии применяют разнообразные плавающие устройства. Иногда несколько бамбуковых корзин длиной 1 м и диаметром 17 см соединяют между собой веревками. В каждую корзину помещают глиняный сосуд с удобрениями. Вдоль ряда корзин на плавучих устройствах располагают растущие водоросли. Ростки на канатах находятся в 2-3 см друг от друга. Кувшины с удобрениями подвешивают через каждые 6 м. Линии из канатов с водорослями, кувшинами с удобрениями и поплавками располагаются параллельно берегу на расстоянии 3-4 м друг от друга.
В некоторых случаях веревки соединяют с помощью бамбуковых перемычек попарно. Сосуды с удобрениями подвешивают между веревками.
Красные водоросли. Порфира (Porphyra tenera, P. kuniedae, P. yessoensis, P. angusta) культивируется в большом объеме (более 300 тыс. т) в Японии и Южной Корее. В Японии она является неотъемлемой частью множества блюд, поэтому весьма популярна. Плантации ее у японских берегов занимают более половины всей площади, занятой морскими управляемыми хозяйствами. Обычно культивируются четыре вида
порфиры: Porphyra tenera, P. kuniedae, P. yessoensis, P. angusta. Ежегодная продукция водорослевых хозяйств Японии достигает 340 тыс. т порфиры.
Вначале для выращивания порфиры в качестве коллекторов и субстрата применялись связки бамбука и хвороста. Искусственное разведение порфиры осуществлялось двумя этапами. На первом (в сентябре) ветки бамбука размещали на участках дна, где происходило размножение порфиры. Споры оседали на ветках и вырастали в молодые растения. На втором этапе искусственный субстрат с водорослями извлекали из воды и в течение 4-6 суток выдерживали на берегу в местах защищенных от действия прямых солнечных лучей и попадания пыли. Затем пучки веток переносили на участки дна, расположенные вблизи устьев рек, так как эти районы более богаты питательными веществами, а пониженная соленость способствует быстрому росту растений.
Для размещения водорослей на плантации с помощью шеста в илистом грунте рядами делали ямки и втыкали ветки бамбука из расчета 7-40 шт. на 1 м2. Ветки устанавливали таким образом, чтобы во время прилива они полностью покрывались водой. Когда водоросли подрастали до нужных размеров, пучки веток поднимали для съема растений. Связки бамбука использовали несколько лет. Придонный метод культивирования порфиры оказался довольно трудоемким и недостаточно эффективным, ему на смену пришел метод выращивания порфиры на сетях.
В зимние месяцы порфира размножается половым путем, т. е. каждое новое растение вырастает из клетки, образовавшейся в результате слияния спермия и яйцеклетки. Зимой водоросли выбрасывают карпоспоры (конхоцелис), которые, осев на субстрат, вырастают в зрелые растения. Они в свою очередь образуют бесполые моноспоры (конхоспоры), из которых вырастают новые водоросли. Став половозрелыми, растения, выросшие из моноспор, выделяют карпоспоры. Цикл повторяется.
Современное культивирование порфиры начинается со стадии конхоцелис. Для сбора спор в естественных зарослях водорослей устанавливают коллекторы в виде связок раковин морского гребешка и устриц. Порфира на стадии конхоцелис способна закрепляться на известковом материале. Створки раковин с прикрепившимися спорами переносят в специальные бассейны, снабжаемые профильтрованной, аэрированной, обработанной бактерицидными лучами и обогащенной биогенными элементами водой. Проростки находятся в бассейнах с зимы до осени, вплоть до созревания спорангиев. Затем водоросли переносят в море на участки, где предварительно устанавливают сети, служащие субстратом для выбрасываемых моноспор.
Сети имеют длину от 18 до 45 м при ширине 1,2-1,5 м и размере ячеи 15×15 см. Полотнище сети натягивают на рамы, изготовленные из расщепленного бамбука или металлических труб. Такое устройство называется "хиби".
Часто водоросли со зрелыми спорангиями размещают в больших бассейнах, где уже находятся сети-хиби, на которые и оседают моноспоры. Сети с проростками распределяют на плантациях в море.
В местах выращивания порфиры в дно вбивают шесты, к которым вертикальным или горизонтальным способом крепят сети. При горизонтальном размещении рамы подвешивают одну под другой в несколько этажей. Через месяц после прорастания спор сети переносят в прибрежные районы, прилегающие к устьям рек. Там водоросли растут до товарных размеров.
При выращивании порфиры в Японии практикуется метод плавучих сеток, считающийся наиболее эффективным. Сущность его заключается в том, что сети с рассадой порфиры крепятся не к шестам, а к поплавкам, стоящим на якорях.
Во время отлива сети полностью осушаются на 4-4,5 ч, а во время прилива затопляются. Это делается для того, чтобы посторонние водоросли, которые в отличие от порфиры не переносят осушения, погибали.
После того как молодые водоросли подрастут, производится их разреживание. На каждой сети средних размеров остается 1500-3000 пластин порфиры. Сбор урожая начинается, когда растения достигают длины 15-20 см. Рост порфиры продолжается и после срезания талломов. Благодаря этому с одних и тех же растений с конца ноября по март урожай собирают 3-4 раза. Если добыча порфиры снижается, сети заменяют другими с новым посадочным материалом. До товарных размеров водоросли растут 50-60 дней. Интересно, что при выращивании на сетях удается получать более крупные и более устойчивые к заболеваниям растения, чем при культивировании на грунте.

Рисунок 8.2. Выращивание порфиры на сетях-хиби

В качестве материала для сетей ранее использовались канаты, изготовленные из рисовой соломы и волокон кокосовой пальмы. Считалось, что на таком субстрате споры закрепляются быстрее, но в настоящее время обычно применяются веревки из синтетических материалов. В морских хозяйствах Японии и некоторых других государств Юго-Восточной Азии в небольшом количестве выращивают зеленые водоросли Enteromorpha и Monostroma. Их иногда разводят в поликультуре с порфирой. Плантации располагаются в устьях рек. Зеленые водоросли культивируют на сетях, снимая 2-3 урожая в год. На Филиппинах в прудах культивируют водоросли из родов Chaetomorpha и Cladophora, используемые в пищу, а также в качестве корма для рыб. В Индии выращивают морской салат (Ulva).
Примерно из 6 тыс. различных видов планктонных водорослей для культивирования наибольший интерес представляют пока протококковые, к которым относятся прежде всего хлорелла (Chlorella vulgaris), сценедесмус (Scenedesmus asumitatus) и др.
Несмотря на то что хлорелла является пресноводной водорослью, экспериментально доказано, что ее с большим успехом можно выращивать и в соленой морской воде.
Смешанная культура хлореллы и хламидомонады, так называемая зеленая вода, широко используется в Японии и других странах для кормления зоопланктонных организмов, служащих в свою очередь кормом для личинок рыб и креветок. Одноклеточные водоросли применяются для кормления устриц, мидий, морских гребешков и других моллюсков. Оказалось, что планктонные водоросли можно культивировать в сточных водах, что значительно удешевляет выращивание морских животных.
Искусственно изменяя условия содержания (температуру, освещенность, солевой и газовый состав и др.), можно получать водорослевую массу с различным содержанием органических и минеральных веществ. Таким образом, регулируя условия, удается направлять процесс фотосинтеза, добиваясь продуцирования живого вещества требуемого химического состава. В одной и той же культуре хлореллы удавалось менять содержание жира в клетках от 4,5 до 85,6% (в пересчете на сухое вещество), белков - от 8,7 до 58%, углеводов - от 5,7 до 37,5%.
Хлореллу обычно выращивают в бассейнах глубиной 10-15 см до достижения концентрации водорослей, равной 1-2 г биомассы в 1 л воды. На некоторых установках получают с 1 м2 площади 20-30 г сухого вещества водорослей, содержащего до 50% белковых веществ. В хлорелле белковых веществ вдвое больше, чем в бобовых, и в четыре раза больше, чем в пшенице. Методика выполнения работы Студенты знакомятся с методами выращивания бурых, красных и зеленых водорослей, зарисовывают способы выращивания, отмечают, какие виды водорослей культивируются, их значение в жизни человека и роль в природе.
О б о р у д о в а н и е
1. Мультимедийное оборудование.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Виноградов, А.К. Как пополнить кладовые Нептуна?/ А.К. Виноградов - Москва: Пищевая промышленность, 1978 - с.208
2. Габузов, О.С. Зоокультура: Учебное пособие./ О.С. Габузов - М: ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К.И. Скрябина, 2003.- 210 с.
3. Пономарев,С.В. Фермерская аквакультура. Рекомендации/С.В. Пономарев, Л. Ю. Лагуткина, И.Ю. Киреева - М: ФГНУ«Росинформагротех», 2007. — 192 с.