Введение Специфика комплексных образовательных и научно-исследовательских задач, выполняемых вузами г. Тюмени: Тюменским государственным университетом (ТюмГУ) и Государственным аграрным университетом Северного Зауралья (ГАУСЗ), обусловлена масштабами региона и аспектами важнейших направлений социального и экономического развития. В этих условиях, например, устойчивая аграрная и рыбохозяйственная деятельность строится на принципе глубокого взаимодействия научного познания природных явлений, влияющих на биоразнообразие разнотипных ландшафтов Западной Сибири, включая водоемы Обь-Иртышского бассейна, и их товарную рыбопродуктивность как экономический базис для местного населения. При этом учитываются градиенты нормы стабильности экологических процессов окружающей среды. Главное, по нашему мнению, состоит в том, чтобы специалисты, работающие в любых отраслях экономики региона, четко владели логикой «не навреди природе» и умели не только осуществлять ремедиацию вынужденно нарушенных участков ландшафта, но и создавать биотехнологии с фактической устойчивостью экологических систем, в частности, при хозяйственном использовании природных объектов в аграрном, рыбохозяйственном и других производствах. В Тюмени в этой связи, для прогресса регионального рыбного хозяйства, на базе биологических институтов государственных университетов целенаправленно ведется подготовка специалистов - бакалавров и магистров, знающих и умеющих практически выполнять широкопрофильные функции в рамках своей будущей деятельности на производственных предприятиях, в службах регулирования природопользования и научных лабораториях [1-6]. Эколого-рыбохозяйственная рекультивация естественных деструктивных систем Западной Сибири Одним из оригинальных направлений практики рыбного хозяйства, в котором задействованы специалисты тюменских вузов, является эколого-рыбохозяйственная рекультивация естественных деструктивных систем - озер заморного типа, преобладающих в ландшафте Западной Сибири. Крупнейший естественный ресурс для производства экологически безопасной пищевой товарной рыбы в промышленных масштабах по разным направлениям и технологиям представляют многочисленные водотоки, озера, артезианские и геотермальные воды Урала и Западной Сибири. В пределах Западно-Сибирской равнины от Урала до Енисея общая акватория озер составляет 8,7 млн га [7, с. 67]. В ландшафте Западно-Сибирской равнины 5,4-5,5 млн га озер (или 65 %) относятся к заморному типу водоемов, т. е. с дефицитом кислорода в воде, ежегодно либо периодически возникающим в зимний период. По составу рыбного населения и ихтиологической классификации озера с ежегодными заморами являются карасевыми. Озера с острым дефицитом кислорода в воде зимой раз в 9-15 лет представлены плотвично-окуневым ядром ихтиоценоза [8]. Всем этим озерам Зауралья и Западной Сибири свойственны стабильно высокие показатели развития зоопланктонных и зообентосных сообществ [9], которые получены на основе анализа большого массива данных о динамике развития зоопланктона и зообентоса лесостепных и подтаёжных озер Зауралья. Эти данные объективно отражают повышенный уровень естественной самовозобновляемой кормовой базы озёр региона. Новейшие исследования [10, 11] вновь подтверждают чрезвычайно высокую продуктивность озер лесостепи всей Западной Сибири. Феномен биопродуктивности западносибирских озер, включая лесостепные и подзоны тайги, как уже отмечали специалисты биологического и географического направлений науки [12-15], характеризуется естественной способностью интенсивного продуцирования органического вещества. В 60-е гг. ХХ столетия впервые перед специалистами в области рыбного хозяйства Тюмени и всей Западной Сибири была поставлена задача по разработке эффективных технологий вовлечения самовозобновляемой кормовой базы озёр заморного типа в продуцирование ценной пищевой рыбы, поскольку местная ихтиофауна таких водоемов, по причине специфичных экологических условий, тугорослая и малоценная, а общие уловы составляют всего 15-35 кг/га в год. Идея об основных направлениях эколого-мелиоративного преобразования заморных озер в производственную базу выращивания ценных видов рыб была предложена заведующей лабораторией гидробиологии СибНИИРХ В. С. Юхневой [16, 17], которая обосновала для исследований и инженерно-технической мысли задачи о необходимости рыхления и аэрации донных отложений озер заморного типа. Данное научно-производственное направление стало актуальным, поскольку в 1968 г. в Тюменской области был пущен в эксплуатацию Казанский озерный товарный рыбхоз (ОТРХ) - первое в Западной Сибири предприятие, предназначенное для выращивания на 6 тыс. га озер заморного типа нормативных 490 т ценной рыбы, дополнительно к традиционному улову (40-50 т) местной тугорослой рыбы - карасей (Carassius carassius, Carassius auratus gibelio), плотвы (Rutilus rutilus) и окуня (Perca fluviatilis). В 1972 г. Казанский ОТРХ достиг проектной мощности и на протяжении последующих 45 лет выращивает по 90-110 кг/га ценной товарной рыбы в год, что в 4-5 раз больше улова местной тугорослой рыбы. Используя аналитические данные практики мелиорации озер и выращивания товарной рыбы в Тюменской и соседних с ней областей, специалисты СибрыбНИИпроект, в соответствии с научным биологическим обоснованием, создали серию мелиоративных агрегатов по рыхлению ила и аэрации воды, работающих в период открытой воды и в подледном режиме. Все исследования и производственные эксперименты систематически обсуждались с ведущими академическими НИИ того времени. Именно эти материалы послужили основой для модернизации техники по рыхлению ила и внедрению прогрессивной технологии в практику товарного рыбоводства [18]. Одновременно в 70-80-е гг. ХХ в. вблизи г. Тюмени был проведён «макроэксперимент в природе» по «экологическому омоложению» - преобразованию заморного озера Андреевское в незаморное на основе гидротехнической мелиорации. Это заморное озеро карасевого ихтиологического типа, типичное для ландшафта Западно-Сибирской равнины, имеющее сток в весеннее время в систему р. Тобол, максимальную глубину 1,5 м, среднюю - 1 м, в 1968 г. было зарегулировано плотиной. Благодаря гидротехническому сооружению максимальный уровень воды в озере был поднят на 0,9 м, а его площадь составила 1950 га. Одновременно на акватории озера были установлены два земснаряда типа ЗГМ-350 для изъятия песка на строительные цели. Местный рыболовецкий колхоз продолжал ловить карася, вылавливая ежегодно в среднем по 30 кг/га. В 70-е гг. озеро стали зарыблять личинками пеляди - Coregonus peled и выращивать товарных сеголетков средней массой 120-130 г/шт. Для отлова пеляди применяли турбоаэраторы конструкции СибрыбНИИпроект [19, 20], поскольку водоём по своим экологическим условиям оставался типично заморным. Однако спустя 18-20 лет в оз. Андреевское на основе вселений появились окунь Perca fluviatilis, плотва Rutilus rutilus, щука Esox lucius, лещ Abramis brama, судак Stizotedion lucioperca, ёрш Gymnocephalus cernuus, которые с тех пор воспроизводятся в озере и благополучно зимуют, что указывает на наличие обширных зон с оптимально высоким содержанием кислорода для всех оксифильных рыб. Таким образом, озерная экосистема из мелководного заморного состояния с карасевым ихтиоценозом трансформировалась в обычное экологически устойчивое многовидовое сообщество рыбного населения. Следовательно, можно констатировать, что масштабное углубление дна на площади порядка 300 га до 10-15 м прежде мелководного заморного водоема оптимизировало процессы сезонной динамики кислорода в воде, сделав гидроэкосистему благоприятной для обитания рыб бореального равнинного комплекса во все сезоны года. Следует отметить, что данная экологическая реабилитация озера была осуществлена по инициативе строительной организации, имеющей целью добычу песка для производства силикатного кирпича и других видов строительных работ. В процессе эколого-рыбохозяйственного мониторинга оз. Андреевское в 70-90-е гг. нами было выявлено [21, 22], что при изъятии грунта из гиперэвтрофных озер с карасевым ихтиоценозом оптимальной должна быть глубина в пределах 6-7 м при сохранении горизонтально ровного дна. Это довольно быстро позволяет создать благоприятные биотопы для бентосных беспозвоночных, являющихся пищей для многих рыб. Чрезмерное и неровное углубление, наоборот, способствует созданию очагов возникновения в придонной зоне метана и сероводорода. Рыбохозяйственные предприятия подобный объем технических мелиораций на заморных озерах выполнить не в состоянии, поэтому были расширены исследования по применению новых схем (методик) аэрации озер заморного типа и их преобразования (рекультивации) в продуктивные водоемы для поликультуры. Требовалось определить наименее затратные, но эффективные варианты мелиорации для ведения высокопродуктивного выращивания товарной рыбы. Нами [23, 24], на основе взаимодействия с практиками рыбного хозяйства Зауралья, предложены конкретные технико-мелиоративные и рыбоводные обоснования и технологии, позволяющие сравнительно в короткие временные сроки создавать рентабельные предприятия по выращиванию товарной рыбы в местных водоёмах. С учетом естественных закономерностей функционирования в природе родников с водой, интенсивно насыщенной кислородом, которые становятся местом (участком) скопления на зимовку («зимовальными ямами») рыбы разных видов и всех возрастных групп, специалистами предложены варианты технико-мелиоративных схем, обеспечивающих благополучную зимовку рыбы, выращиваемой в озерах заморного типа. Прежде всего, по инициативе Н. П. Слинкина, были разработаны методы сохранения рыбы в зимний период в этих озерах, её концентрации в искусственно созданном роднике - «живуне», а затем, по достижении товарной массы вселенной рыбы, - её полный и экономичный отлов [25-29]. На рис. 1 представлена схема создания водоёма-спутника и установки экономичных турбоаэраторов, обеспечивающих на практике оперативный отлов рыбы товарных размеров и сохранение молоди в течение зимы до наступления следующего нагульного периода. Площадь водоема-спутника определяется из расчета 0,07-0,08 % акватории озера, что позволяет после ледостава (начало ноября) постепенно привлекать всю рыбу на проаэрированный поток в водоём-спутник. По мере необходимости крупная товарная рыба отлавливается селективно ставными орудиями лова в циркулирующем потоке, а мелкая остается в водоёме до наступления весны. Одновременно совершенствовалась биотехника рыбоводного процесса, создающая оптимальные условия выращивания и продолжительного содержания пеляди, карпа и другой ценной рыбы в мелиорированных участках озер заморного типа [30-34], что существенно повышает рыбохозяйственную значимость используемых озер. Рис. 1. Схема водоёма-спутника глубиной 7 м, построенного на берегу озера заморного типа, в котором устанавливаются турбоаэраторы для подачи в озеро потока проаэрированной воды (в канале - мощностью 3-4 кВт, внутри водоёма - мощностью 0,5-0,8 кВт) На рис. 2 изображены основные варианты производственных схем стационарных и сезонных мелиоративных устройств по привлечению рыбы на поток, её отлову либо сохранению в зимний подлёдный период, когда в воде озера возникает дефицит кислорода [23]. Рис. 2. Варианты схем установки аэрационной техники зимой на озерах: А - схема установки турбоаэратора в водоёме-спутнике глубиной 7 м; Б - схема установки турбоаэратора на участке озера, огороженном армированной полиэтиленовой плёнкойна опорах; В - схема установки турбоаэратора и экрана-отражателя потока из армированной плёнки; Г - схема применения турбоаэратора в водоёме-спутнике из насыпного гранта, взятого внутри - с площади дна; Д - схема установки турбоаэратора в обводном канале, построенном на берегу озера; Е - схема установки двух турбоаэраторов: 1 - вариант направленного потока на крутой берег; 2 - вариант потока на две группы ловушек Новым и перспективным мелиоративным воздействием на биоту озер заморного типа с наличием отложений сапропелевого ила являются научно обоснованные разработки по активному рыхлению 20-30-сантиметрового слоя донных отложений [35, 36], благодаря чему происходит активная миграция минеральных и органических веществ, многими столетиями аккумулируемых илами. Миграция обогащает воду биогенами, вызывает «взрывное» развитие зелёных водорослей, которые активизируют жизнедеятельность зоопланктонных сообществ, и повышает кормность водоёма. В настоящее время, благодаря данным междисциплинарных исследований по гидрохимии, биогеохимии, микробиологии, биохимии, гидробиологии, ихтиологии и других наук, объективно установлено, что процессы «рециклинга» и «микробной петли» [37] в системе вода - донные осадки [38, 39] озер создают устойчивое развитие биопродукционного процесса [40] в соответствии со свойствами явления сестайнинга [41]. Процессы кругооборота органического вещества в озерах с ростом продуктивности увеличиваются и ускоряются [39, 42], позволяя включить в естественную систему дозированные мелиоративные механизмы, благодаря чему можно добиться самоподдержания продукционной системы на оптимальном уровне для рыбоводного процесса. Наш мониторинг большой группы озёр заморного типа Курганской, Челябинской и Тюменской областей, эксплуатируемых по рекомендуемой технологии, свидетельствует о реальном повышении естественной самовозобновляемой кормовой базы и росте уловов товарной рыбы [43, 44] за счет мелиорации иловых отложений и аэрации воды зимой. Например, рыбхоз «Балык» Кунашакского района Челябинской области, благодаря рыхлению и аэрации озер, стал стабильно выращивать в них крупную товарную рыбу (по 180-250 кг/га) методами двух- и трехлетнего нагула, чего прежде осуществить не удавалось. Технология двух-, трехкратного рыхления ила в период с июля по сентябрь несложна. Наиболее эффективен вариант движения рыхлителя ила в открытой части озера, т. е. за кромкой береговой полосы тростника, камыша, рогоза (рис. 3). Рис. 3. Схема движения агрегата-рыхлителя ила на озере Под воздействием рыхления происходит миграция минеральных и органических веществ из донных отложений в водную среду, пополняющая её биогенами [38, 39], включая хлорофилл [42], который может использоваться в пищу планктоноядных рыб - белого толстолобика Hypophthalmichtys molitrix. Мониторинг данных практики становления и развития пастбищного рыбоводства в Зауралье [44] позволил обосновать интегральный показатель рыбопродуктивности озера - актуальный бонитет. Его объективное определение дает возможность проведения комплексной мелиорации озера в соответствии с расчетом потенциального бонитета на основе биопродукционного процесса. Для определения актуального бонитета озера составлена бонитировочная 100-балльная шкала [43], благодаря которой оцениваются фактические эколого-рыбохозяйственные показатели исследуемого озера. Затем на этой основе рассчитывается балльный класс современного бонитета водоема и разрабатываются пути мелиоративно-рыбоводного преобразования озера. Базисом для прогрессивной практики являются итоги определения бонитета озера. На его основе осуществляют необходимые мероприятия по мелиорации экосистемы озера и комплекс рыбоводных работ, завершающихся быстрым и экономичным отловом выращенной рыбы [45]. Именно такой последовательности при внедрении научных разработок придерживаются крупные рыбхозы. У мелких предприятий по выращиванию озерной рыбы комплексный системный подход отсутствует, следовательно, и итоговые показатели существенно меньше, чем в крупных районных рыбхозах региона Зауралья. Однако мелкие предприятия, благодаря своей численности, позволяют максимально использовать имеющиеся водные ресурсы территории. Заключение Практические действия по преобразованию экосистем мелководных гиперэвтрофных озер устраняют их заморность в подледном режиме, но способствуют сохранению и эффективному использованию самовозобновляемой кормовой базы, влияют на рост вселяемой молоди поликультуры быстрорастущих объектов товарного рыбоводства, позволяют выращивать на порядок больше ценной рыбы по сравнению с традиционным промыслом местной тугорослой рыбы. Интенсивное использование природно-ресурсного потенциала озер заморного типа Зауралья и всей Западно-Сибирской равнины, безусловно, положительно отразится на производственных показателях российской аквакультуры. В этой связи возрастает роль региональных управленческих структур, реально вовлекающих пользователей местных водоёмов в организационно-производственную деятельность по созданию кластерного рыбоводства как способа повышения производства «экологически безопасной» рыбной продукции в крупных промышленных масштабах. Разработки зональной рыбохозяйственной науки, включая вузовские рыбоводно-мелиоративные технологии товарного рыбоводства, послужили основой для принятия в 2015 г. администрациями Челябинской, Курганской, Тюменской областей Уральского региона перспективных 5-10-летних программ и планов развития рыбного хозяйства. Энергичная работа по развитию рыботоварных предприятий разных форм собственности и разной мощности соответствует качественному, экологически устойчивому использованию управляемых человеком «голубых акваторий», которыми Природа одарила ландшафт от Урала до Енисея.