ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 8

ЗАПАСЫ МАКРОВОДОРОСЛЕЙ И МОРСКИХ ТРАВ. МЕТОДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ.

Целью данного занятия является знакомство с особенностями добычи и культивирования макрофитов: бурых, красных и зеленых водорослей, а также морских трав.
Рабочее задание:

1. Изучите виды макрофитов – потенциальных объектов для добычи и культивирования, их хозяйственное значение.
2. Ознакомьтесь с особенностями культивирования красных, бурых и зеленых водорослей.
3. Составьте схему работ рои культивировании водорослей с указанием всех технологических параметров, зарисуйте схему выращивания водорослей.
4. Оформите отчет о проделанной работе в соответствии с требованиями.
5. Ответьте на контрольные вопросы.
Теоретическая часть
Водоросли-макрофиты Черного моря - уникальная морская флора. Всего в Черном море встречается более сотни макрофитов. Наибольшую ценность представляют: филлофора, цистозира, ульва, порфира, зоостера, кладофора, энтероморфа. Все макроводоросли в Чрном море представлены тремя типами: зелеными, бурыми и

 

красными (багрянками). Макрофиты широко используются в народном хозяйстве, это источники топлива, метана, многие используются в пищу, в качестве биофильтров.
Бурые водоросли. Особую ценность представляют водоросли рода Cystoseira, которые относятся к промысловым видам макрофитов в Черном море. C. barbata cодержит ряд ценных органических и неорганических соединений, среди которых преобладают альгиновые кислоты. В клетках этой водоросли выявлено также 3,2 % маннита, 4,95 % галогенов (0,6 % брома и 0,08 % йода), фукоксантин и др. Эти биологически активные вещества проявляют антисклеротическое, кровоостанавливающее и гипотензивное действие, используются при лечении ожирения. Цистозира пригодна для производства альгиновой кислоты. Соли альгиновой кислоты (альгинаты) широко применяются в различных отраслях промышленности. Одиночно цистозиру можно использовать при атеросклерозе, гипертонии, гипотиреозе, сахарном диабете, ожирении.
Цистозира имеет большое промысловое значение. Наиболее значительные еѐ скопления сосредоточены на глубине от 1 до 3 м, наименьшие – с 15 до 18 м. Доля водоросли в общих запасах снижается с глубиной с 94 до 8 %. Запас ее биомассы (фитомассы) максимален на глубине 0,5-1 м, но существенно варьируют в разных районах Черного моря.
Красные водоросли. Объектами культивирования для получения желирующих веществ в пищевых целей являются несколько видов красных водорослей: порфиры, грацилярии и эухеумы, реже анфельция, хондрус, гелидиум, фурцеллярия, хипнея, глойопелтис, родимения и другие виды.
Процесс выращивания красных водорослей. Субстратом для выращивания порфиры служат сети из синтетических материалов длиной 15-45 м и шириной 1,2-2,4 м, с ячеей 15x15 см, натянутые на бамбуковые рамы. Рамы в горизонтальном положении крепят на вбитые в дно шесты с таким расчетом, чтобы в прилив они затоплялись, а в отлив обсыхали, или сооружаются установки полуплавающего или плавающего типа. Культивирование грацилярии неприкрепленной формы ведут тремя способами: первый - на дне мелководных, хорошо прогреваемых лагун и искусственно вырытых прудов; второй — на сетях и веревках в толще воды; третий - в специальных емкостях в строго регулируемых условиях. При выращивании в море неприкрепленной формы анфельции ее подсевают на участки пласта, сильно нарушенные промыслом, а также создают новый пласт в местах с условиями окружающей среды, благоприятными для развития этой формы анфельции.
В Черном море наиболее ценным промысловым объектом являются красные водоросли рода филлофора. В прошлом веке филлофора широко добывалась в СССР для производства агароидных веществ. Запасы еѐ на знаменитом «филлофорном поле Зернова» составляли более 9 млн. т. сырой массы. Одесский агаровый завод после реконструкции в 1970 г. мог вырабатывать свыше 1000 т. агароида в год. Агароид филлофоры (20-25 %) отличается от агара анфельции большим содержанием йода (до 2 %) и более низкой желирующей способностью (в 2-3 раза). Черноморская филлофора представляет большой интерес как источник ценных полисахаридов, обладающих уникальными студнеобразующими, стабилизирующими, загущающими свойствами.
В 80-90-е годы прошлого столетия резко ухудшилась экологическая ситуация в Черном море, что привело к почти полной гибели филлофоры на северо-западном шельфе. В 2008 году был создан Ботанический заказник для сохранения в пределах прежнего поля бентосных сообществ красных водорослей рода Phyllophora. Благодаря этому, а также некоторой стабилизации и снижению уровня загрязнений, в 2015 году отмечена устойчивая тенденция к восстановлению зарослей филлофоры на прежней территории «поля Зернова» и видового состава фитобентоса. Параллельно с восстановлением филлофоры в природных условиях перспективно ее культивирование в морских заливах
В настоящее время ведутся работы по культивированию красных водорослей Черного моря в искусственных условиях.
Грацилярия. Грацилярия (Gracilaria) используется для получения агара. Искусственно выращивают пять видов грацилярии.
У берегов нашей страны промысловых скоплений этой водоросли нет. Северная граница распространения этой тепловодной формы - Японское и Черное моря. Жизненный цикл грацилярии длится 4-5 мес. Она обладает высоким темпом роста, нетребовательна к условиям среды, эвритермна (8-30°С), эвригалинна (5-35 %о), произрастает на глубинах 0,5-4 м даже в загрязненных водах. Способна образовывать полиплоиды, что открывает широкие возможности для селекционной работы. Дает высокий выход агара хорошего качества (29-35 % сухой массы водоросли). Все это делает грацилярию весьма перспективным объектом для разведения и выращивания.
Известны две формы грацилярии: прикрепленная (Японское море) и неприкрепленная (Черное море). Неприкрепленная форма грацилярии обычно стерильна и размножается только вегетативно. В цикле развития прикрепленной грацилярии происходит чередование изоморфных генераций: гаметофита и спорофита, размножение половое, бесполое, вегетативное.
Грацилярию неприкрепленной формы культивируют тремя способами: на дне мелководных, хорошо прогреваемых лагун и искусственных прудов; на сетях и веревках в толще воды; в специальных емкостях в строго регулируемых условиях.
При выращивании грацилярии в прудах и лагунах оптимальная соленость составляет 25 ‰, температура - 20-25 °С. В прудах периодически меняют воду для поддержания необходимых солености и содержания питательных веществ, температуры, вносят азотные, фосфорные и органические удобрения. Иногда лежащие на дне неприкрепленные растения прикрывают сверху старыми сетями, чтобы они не перемещались и не сбивались в кучу.
Для борьбы с обрастаниями в пруды запускают некоторые виды рыб, которые питаются этими обрастаниями. Затем рыб из пруда удаляют, иначе они уничтожат и выращиваемые водоросли.
Грацилярию можно выращивать в монокультуре или поликультуре с креветками и крабами. Урожайность сухой водоросли достигает 3-10 т/га. При выращивании грацилярии на веревках и сетях пучки растений вплетают в них. Сети и веревки с вплетенными растениями располагают в толще воды на глубине 0,5-1 м. Урожайность достигает 3,5 кг сырой водоросли в год с 1 м веревки.
При выращивании грацилярии в емкостях в регулируемых условиях при плотности посадки 2-3 кг сырой водоросли на 1 м2 можно получить урожайность до 24 т/га сухой водоросли в год.
Одна из основных проблем выращивания грацилярии в Японском море - получение посадочного материала. Естественные заросли грацилярии там малочисленны и не могут обеспечить ее промышленное культивирование посадочным материалом при вегетативном размножении.
В Черном море в толще воды на веревочных субстратах грацлярия растет круглогодично, максимальный рост приходится на август - октябрь.
Зеленые водоросли. Зеленые водоросли (Chlorophyta) широко распространены во всех морях и океанах в супралиторали, литорали и сублиторали до глубины 20-30 м. Размеры зеленых водорослей колеблются от нескольких сантиметров до 1 м и более. Их биомасса обычно составляет сотни граммов на 1 м2, но может достигать и нескольких килограммов. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Зеленые водоросли разводят преимущественно в странах Юго-Восточной Азии и используют в пищу, так как они содержат до 26 % белка. Их используют в качестве удобрений и для очистки сточных вод, в том числе и от тяжелых металлов. Главные объекты культивирования среди зеленых
водорослей - монострома (Моnostroma), ульва (Ulva), энтероморфа (Enteromorpha), каулерпа (Caylerpa), кладофора (Cladophora) и др.
При культивировании зеленых водорослей используют сети, устанавливаемые в литоральной зоне и на мелководных участках морей (эстуариях, устьях рек и др.). Зеленые водоросли выращивают самостоятельно или совместно с порфирой. С одной сети размером 18 х 2 м снимают три урожая в год, а всего - около 26 кг сырых зеленых водорослей. В Азово-Черноморском бассейне перспективно культивирование ульвы, энтероморфы, кладофоры и др. Морские травы. Семейство Взморниковых – морских трав в Черном и Азовском морях представлен двумя видами – Zostera marina L. и Z. noltii Hornem (малая морская трава). Это экологическая группа высших цветковых растений, жизненный цикл которых полностью проходит в водной среде. По ботанической классификации они не являются собственно травами и получили свое название из-за обширных подводных зарослей, которые напоминают луга наземных злаков. Все виды взморниковых обычно растут большими колониями, преимущественно в морских заливах. Их длинные горизонтальные корневища, закрепленные в морском дне, несут вегетативные побеги с линейными листьями шириной 0,3-15 мм и длиной до 1,5 м. Подрод Zostera широко распространен во внетропической части северного полушария.
Оба вида являются промысловыми объектами, они традиционно относятся к растительным ресурсам, которые используются в сельском хозяйстве, промышленности и медицине. Это обусловлено характерными физико-химическими свойствами морских трав.
В состав зостеры входят экстрактивные вещества, минеральные элементы, азотсодержащие вещества, углеводы, лигнин. Содержание эфирорастворимых веществ незначительно, однако оно колеблется в широких пределах и зависит от времени вегетации и условий произрастания.
Зостера характеризуется благоприятным соотношением макро- и микроэлементов, в ней много витаминов группы В, обнаружен каротин, аскорбиновая кислота и другие ценные вещества
Это позволяет рассматривать зостеру как перспективное сырье в качестве составной части кормосмесей и комбикормов, для пополнения пищевой ценности рациона сельскохозяйственных животных.
В Крыму традиционно используют штормовые выбросы морских трав, применяя их в качестве удобрения или для утепления сельскохозяйственных построек и защиты их от грызунов, а также для изготовления подушек, матрасов, для упаковки яиц, предметов мебели и других хрупких предметов.
Кроме этого, получены образцы отделочных термоизоляционных плит повышенного качества, что позволяет считать штормовые выбросы перспективным сырьем для производства строительных материалов.
В медицине полисахариды из морских трав (зостерин и зостераты) широко используют в качестве энтеросорбентов тяжелых металлов и их радионуклидов для лечения желудочно-кишечных заболеваний. Зостерин применяют в качестве стабилизатора структурированных пищевых продуктов, лечения ожирения и других заболеваний в качестве различных биологических добавок. Зостера является промысловым видом.
Виды рода Zostera включены в «Перечень видов водных биоресурсов, в отношении которых осуществляются прибрежное рыболовство» (Приказ Минсельхоза России от 03.04.2013 № 165 (в ред. Приказа Минсельхоза России от 27.01.2014 № 22) введено Приказом Минсельхоза России от 05.08.2015 N 342). В некоторых местах обитания виды зостеры нуждается в защите и контроле промысла
Вопросы для самостоятельного изучения:
1. Ценность красных водорослей, основные виды.
2. Что необходимо учитывать при подборе видов водорослей для культивирования?
3. Объемы выращивания морских водорослей и пути использования продукции из них.
4 . Методы восстановления запасов водорослей-макрофитов в Азово-Черноморском бассейне.
5. Важнейшие факторы среды, влияющие на развитие и урожай морских промысловых водорослей
6. Состав культивируемых бурых водорослей, основные виды, методы культивирования.
7. Основные виды зеленых водорослей, перспективных для культивирования.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие макрофиты являются перспективными объекты культивирования в Азово-Черноморском бассейне?
2. Биология грацилярии, филлофоры, порфиры.
3. Получение рассады водорослей, способы выращивания.
4. Биотехника культивирования филлофоры в Черном море.
Темы рефератов:
1. Биотехнология выращивания красных водорослей.
2. Перспективы выращивания для пищевых целей зеленых водорослей в Азово-Черноморском бассейне.
3. Использование и сохранение запасов цистозиры и зостеры.
Литература [7, 11]