ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ТОВАРНОЙ РЫБЫ В САДКАХ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОЕМА
Авторы:
1.
Алтайский филиал ТОО «Научно-производственный центр рыбного хозяйства»
(кандидат географических наук; ведущий научный сотрудник)
Россия
Россия
2.
ТОО «Научно-производственный центр рыбного хозяйства»
(главный ученый секретарь)
Россия
Россия
3.
Алтайский филиал ТОО «Научно-производственный центр рыбного хозяйства»
(директор)
Россия
Россия
4.
Алтайский филиал ТОО «Научно-производственный центр рыбного хозяйства»
(исполняющий обязанности младшего научного сотрудника)
Россия
Россия
5.
ТОО «Научно-производственный центр рыбного хозяйства»
(научный сотрудник)
Россия
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 65
по 71
Статус:
Опубликован
Получено:
14.04.2022
Одобрено:
16.06.2022
Опубликовано:
22.06.2022
Классификаторы:
УДК 574.633 Биологический анализ водоемов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
садковое хозяйство, качество воды и донных отложений, зоопланктон, макрозообентос, индекс сапробности, олигохетный индекс
Финансирование:
исследование финансируется Министерством экологии, геологии и природных ресурсов Республики Казахстан (грант № BR10264236).
Аннотация (русский):
Выращивание большой массы гидробионтов на ограниченной площади (садковое рыбоводство) приводит к локальному увеличению нагрузки на экосистему от дополнительно поступающих органических веществ. В связи с высокими темпами роста садковых хозяйств в различных открытых природных водоемах требуется совершенствование системы мониторинга их воздействия на водные биоценозы. Дана оценка качества поверхностных вод и донных отложений Ермаковского залива Усть-Каменогорского водохранилища в зоне функционирования садкового хозяйства ТОО «Шыгыс». По показателям зоопланктона был использован индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека, для макрозообентоса – олигохетный индекс. Исследования проводили на трех станциях: 200 м выше залива (условно «фоновая» станция), у садковой линии (отражает локальное воздействие рыбоводного хозяйства на водоем), 200 м ниже залива (отражает общее влияние предприятия на водоем, связанное с выносом загрязняющих веществ). В результате исследований установлено, что до начала функционирования садкового рыбоводного хозяйства качество воды и донных отложений на всех точках исследования соответствовало категории «чистая». Через год после запуска предприятия отмечено снижение таксономического богатства зоопланктона, что свидетельствует о незначительном ухудшении качества поверхностных вод. На четвертый год функционирования садкового хозяйства индексы сапробности у садковой линии увеличились до 1,8, ниже залива – до 1,6, что свидетельствует о локальном ухудшении качества поверхностных вод (III класс, вода умеренно загрязненная). Аналогичная ситуация характерна и для донных сообществ беспозвоночных. В 2017 г. на всех трех станциях исследования, а в последующие годы только на условно «фоновой» станции донные отложения характеризовались как «чистые». В 2019–2021 гг. загрязнение донных отложений шло по нарастающей. В садковой зоне и ниже залива Ермаковский значения олигохетного индекса увеличились с 14–20 до 58–75 %. В 2019 г. донные отложения были оценены IV классом (загрязненные), а в 2021 г. V классом (грязные). На основании проведенных исследований были разработаны корректирующие мероприятия по снижению антропогенной нагрузки на открытый природный водоем. В дальнейшем мониторинг изменения качественных и количественных показателей гидробионтов в районе функционирования рыбоводных садковых хозяйств позволит проводить локальный мониторинг качества воды и своевременно корректировать мелиоративные и рыбоводные мероприятия.
Выращивание большой массы гидробионтов на ограниченной площади (садковое рыбоводство) приводит к локальному увеличению нагрузки на экосистему от дополнительно поступающих органических веществ. В связи с высокими темпами роста садковых хозяйств в различных открытых природных водоемах требуется совершенствование системы мониторинга их воздействия на водные биоценозы. Дана оценка качества поверхностных вод и донных отложений Ермаковского залива Усть-Каменогорского водохранилища в зоне функционирования садкового хозяйства ТОО «Шыгыс». По показателям зоопланктона был использован индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека, для макрозообентоса – олигохетный индекс. Исследования проводили на трех станциях: 200 м выше залива (условно «фоновая» станция), у садковой линии (отражает локальное воздействие рыбоводного хозяйства на водоем), 200 м ниже залива (отражает общее влияние предприятия на водоем, связанное с выносом загрязняющих веществ). В результате исследований установлено, что до начала функционирования садкового рыбоводного хозяйства качество воды и донных отложений на всех точках исследования соответствовало категории «чистая». Через год после запуска предприятия отмечено снижение таксономического богатства зоопланктона, что свидетельствует о незначительном ухудшении качества поверхностных вод. На четвертый год функционирования садкового хозяйства индексы сапробности у садковой линии увеличились до 1,8, ниже залива – до 1,6, что свидетельствует о локальном ухудшении качества поверхностных вод (III класс, вода умеренно загрязненная). Аналогичная ситуация характерна и для донных сообществ беспозвоночных. В 2017 г. на всех трех станциях исследования, а в последующие годы только на условно «фоновой» станции донные отложения характеризовались как «чистые». В 2019–2021 гг. загрязнение донных отложений шло по нарастающей. В садковой зоне и ниже залива Ермаковский значения олигохетного индекса увеличились с 14–20 до 58–75 %. В 2019 г. донные отложения были оценены IV классом (загрязненные), а в 2021 г. V классом (грязные). На основании проведенных исследований были разработаны корректирующие мероприятия по снижению антропогенной нагрузки на открытый природный водоем. В дальнейшем мониторинг изменения качественных и количественных показателей гидробионтов в районе функционирования рыбоводных садковых хозяйств позволит проводить локальный мониторинг качества воды и своевременно корректировать мелиоративные и рыбоводные мероприятия.
Ключевые слова:
садковое хозяйство, качество воды и донных отложений, зоопланктон, макрозообентос, индекс сапробности, олигохетный индекс
садковое хозяйство, качество воды и донных отложений, зоопланктон, макрозообентос, индекс сапробности, олигохетный индекс
Введение
Садковое рыбоводство – самая распространенная технология товарного выращивания лососевых рыб во всем мире [1]. Данное рыбоводное направление получило свое развитие и в Восточном Казахстане: начиная с 2018 г. на Усть-Каменогорском водохранилище функционируют садковые рыбоводные хозяйства. В 2021 г. на базе садкового форе-левого хозяйства ТОО «Шыгыс» начали прово-дить работы по доместикации узкоареального эндемичного и ценного вида лососевых рыб – маркакольского ленка (Brachymystax lenok savinovi Mitrofanov). Маркакольский ленок распространен в оз. Маркаколь и впадающих в него реках. Как и все лососевые, маркакольский ленок требователен к качеству воды, поэтому оценка экологического состояния водного объекта в зоне функционирования садкового хозяйства имеет важное значение [2].
При оценке влияния рыбоводных садковых хозяйств на качество воды и донных отложений приоритетным признан биологический метод, т. к. показывает ответ биологических сообществ на весь комплекс негативного воздействия [3].
Целью данного исследования была оценка качества поверхностных вод и донных отложений Ермаковского залива по гидробиологическим показателям в зоне влияния садкового хозяйства по выращиванию радужной форели.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:
– оценить качество поверхностных вод Ермаковского залива по показателям зоопланктона;
– оценить качество донных отложений по показателям макрозообентоса;
– разработать рекомендации по снижению экологической нагрузки на водоем со стороны садкового рыбоводного хозяйства.
Биологический мониторинг необходим для получения точных сведений об уровне воздействия хозяйства на окружающую среду и (при необходимости) для принятия срочных мер при появлении негативных воздействий.
Материал и методы исследований
В данной статье отражены материалы исследований, проведенных в период открытой воды
в 2017, 2019 и 2021 гг. в Ермаковском заливе Усть-Каменогорского водохранилища. Исследования проводили на 3 станциях: 200 м выше залива Ермаковский, у садковой линии и 200 м ниже залива.
В качестве биологических индикаторов качества водной среды были использованы зоопланктон и макрозообентос. Отбор и обработку проб проводили широко используемыми методами, принятыми в гидробиологии [4, 5]. Известно, что наиболее популярным методом оценки степени загрязнения водного объекта по показателям раз-вития зоопланктона является сапробиологический анализ (метод сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека), а для водохранилищ – по макрозообентосу – широко используют олигохетный индекс. Выбранные показатели для мониторинга наиболее информативны и позволяют объективно оценить экологическую ситуацию, они достаточно просты в определении, доступны и недороги. Эти методы позволяют получить адекватную оценку качества вод и донных отложений, дают высокую репрезентативность результатов [6, 7].
Всего было отобрано и проанализировано по
86 проб зоопланктона и макрозообентоса.
Результаты и обсуждение
Залив Ермаковский расположен в Уланском районе Восточно-Казахстанской области на правом берегу Усть-Каменогорского водохранилища. Залив занимает межгорную долину каньонного типа протяженностью 1 130 м, площадью 16 га. Ширина залива в начале 120 м, на выходе в водохранилище – 300 м, что составляет наибольшую ширину. Глубины нарастают быстро по продольной оси и от бере-га: в продольном направлении нарастают от 2–3 м в на-
чале залива до 17–20 м в районе садковой линии и на выходе в водохранилище.
Дно залива каменисто-галечниковое, с вкраплениями песчано-иловых отложений. В глубоководной части довольно большой слой илистых отложений. На мелководье в заливе хорошо развиты прибрежные макрофиты – как погруженные, так и полупогруженные (осока, тростник, уруть, рдест) [8].
В 2018 г. в заливе Ермаковский была установлена садковая линия по выращиванию товарной продукции радужной форели. В 2021 г. на базе рыбоводного хозяйства «Шыгыс» начали прово-дить экспериментальные работы по доместикации маркакольского ленка.
Экологическое воздействие садковых рыбоводных хозяйств носит многофакторный характер. Самым значительным экологическим загрязнением при разведении рыб является загрязнение воды питательными веществами, т. е. эвтрофирование. Увеличение содержания питательных веществ
в воде и уровень негативных последствий для водоема зависят от величины нагрузки по отношению к существующим возможностям их разбавления, т. е. самоочищения водоема (температура воды, проточность, рельеф дна и т. д.).
Считается, что химикаты, используемые при разведении рыб (формалин, соль, хлорамин, перекись водорода), не наносят существенного вреда окружающей среде, т. к. их использование минимально, а содержание в воде быстро уменьшается. Но в непосредственной близости от предприятия возможно вредное воздействие на местном уровне, особенно на наиболее чувствительные виды планктона и микроорганизмов [9].
Для оценки качества поверхностных вод Ермаковского залива использовали данные по зоопланктону. В составе зоопланктона Ермаковского залива за весь период исследования зарегистрировано
27 таксонов – 13 Rotifera, 5 Copepoda, 9 Cladocera. Перечень таксономического состава зоопланктона приведен в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Таксономический состав зоопланктона Ермаковского залива
в 2017 (1), 2019 (2) и 2021 (3) гг.
Taxonomic composition of zooplankton in the Ermakovskiy Bay
in 2017 (1), 2019 (2) and 2021 (3)
Видовой состав Район исследования
200 м выше залива 200 м ниже залива У садковой линии
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Rotifera
Polyarthra dolichoptera Idelson (о–β) – + + – + – – + +
Keratella quadrata (Muller) (о–β) + + + + + + + – –
Keratella cochlearis (Gosse) (β–о) + + + + + + + + +
Filinia longiseta (Ehrenberg) (β–a) + – + + – + + – +
Notholca acuminata (Ehrenberg) – – – – – + – – –
Kellicottia longispina (Kellicott) (о) – + + – – – – + –
Asplanchna priodonta (Gosse) (о–β) + + – + + – + – –
Conochilus unicornis (Rousselet) (о) + + – + + – + + –
Bipalpus hudsoni (Imhof) (о) + + – + – – + – –
Euchlanis proxima (Muller) – – – + – – + – –
Trichocerca longiseta (Rousselet) (о) – – – + – – – – –
Synchaeta pectinata Ehrenberg (β–о) – – – + – – – – –
Brachionus calyciflorus (Muller) (β–α) – – – + – – – – –
Окончание табл. 1
Ending of table 1
Видовой состав Район исследования
200 м выше залива 200 м ниже залива У садковой линии
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Copepoda
Mesocyclops leuckarti (Claus) (о) + + + + + + + + +
Neutrodiaptomus incongruens (Poppe) (β) – + – + – – + – –
Cyclops vicinus (Uljanine) (о–β) – + – + – – + – –
Macrocyclops albidus (Jurine) (β) + – – + – – – – –
Thermocyclops crassus (Fischer) (о–β) – – – + – – – – –
Cladocera
Bosmina longirostris (Muller) (о–β) + + + + + + + + +
Diaphanosoma brachyurum (Lievin) (о–β) + – – + + + + – +
Daphnia longispina (O. F. Muller) (β) + + – + – + + – +
Daphnia cucullata (Sars) (β) + + + + – + + + +
Ceriodaphnia quadrangula (Muller) (β) + – – – – – + + –
Chydorus schaericus (O. F. Muller) (β) + – – – – – + – +
Disparalona rostrata (о–β) + – – – – – – – –
Bosmina obtusirostris (Muller) + – – – – – – – –
Acroperus harpae (Baird) (x–o) – – – – – – – – +
Всего видов 16 13 8 19 8 9 16 8 10
Доминантное ядро зоопланктона (частота встречаемости 100 %) представлено тремя таксонами – K. cochlearis, M. Leuckarty, B. longirostris. Также в массе встречались циклопы на науплиальной стадии развития. Наиболее разнообразны коловратки, на их долю приходится 48 % от общего числа видов.
Из 27 зарегистрированных таксонов 24 являются индикаторами сапробности, среди которых превалируют виды с β и о–β-валентной сапробностью.
Наибольшее таксономическое богатство зоопланктона отмечено в 2017 г., до начала функционирования садкового хозяйства. В составе зоопланктона зарегистрировано 22 таксона. Значения индексов сапробности, рассчитанные по зоопланктону, на трех точках исследований варьировали
в пределах II класса качества от 1,10 до 1,35, среднее значение составило 1,40, что соответствует
II классу, вода чистая.
В 2019 г. таксономическое богатство зоопланктона снижается наполовину, причем большее снижение таксономического богатства наблюдается
в районе установки садковой линии и ниже залива. Значения индекса сапробности варьировали в пределах II класса качества, воды на всех исследуемых станциях соответствовали категории «чистые», за исключением участка между садками, где в июне индекс сапробности составил 1,60, что соответствует III классу качества, «воды умеренно загрязненные».
На четвертый год функционирования садкового хозяйства таксономический состав зоопланктона практически не изменился, однако изменилось его распространение по станциям исследования, что отразилось на показателях индекса сапробности. Так, на станции, расположенной выше залива
с садками, среднее значение индекса сапробности составило 1,3, что соответствует II классу качества вод (чистая). У садковой линии и ниже Масьяновского залива значения индекса сапробности были соответственно 1,8 и 1,6, что свидетельствует
о наличии умеренного загрязнения.
Таким образом, результаты анализа степени развития зоопланктона в течение четырех лет функционирования садкового хозяйства свидетельствуют о незначительном снижении качества воды в районе садковой линии и ниже залива [6].
Органические материалы, накапливающиеся благодаря кормам, разросшимся водорослям и водной растительности, опускаются на дно водоемов, где деятельность разлагающих их микроорганизмов начинает способствовать повышенному потреблению кислорода. Уменьшение уровня содержания кислорода в придонном слое воды может также изменить структуру донных живых сообществ в водоеме [9].
Анализ состояния макрозообентоса проводили в период 2017–2021 гг. с двухлетним интервалом.
В составе донных сообществ макробеспозвоночных отмечено 23 таксона, из них 13 таксонов хирономид, 5 таксонов моллюсков, по 2 таксона ракообразных
и мизид, а также малощетинковые черви.
Для расчета олигохетного индекса использо-вали отношение общей численности олигохет к общей численности донных организмов, в % (табл. 2) [5].
Таблица 2
Table 2
Динамика средних значений численности (экз./м2) и олигохетных индексов
на станциях мониторинга в Ермаковском заливе в 2017, 2019 и 2021 гг.
Dynamics of average abundance values (sp./m2) and oligochaete indices
at monitoring stations in the Ermakovskiy Bay in 2017, 2019 and 2021
Группа 200 м выше залива У садковой линии 200 м ниже залива
2017 г. 2019 г. 2021 г. 2017 г. 2019 г. 2021 г. 2017 г. 2019 г. 2021 г.
Олигохеты 120 400 240 120 280 960 40 160 280
Моллюски – – 80 40 – – – – 80
Мизиды 40 – 40 40 – 40 – – –
Гаммарусы 440 520 40 160 120 120 120 120 –
Хирономиды 80 600 440 240 80 240 120 – 80
Всего 680 1 520 840 600 480 1 280 280 280 400
Олигохетный индекс, % 18 26 29 20 58 75 14 57 70
Класс
качества I класс, «очень чистые» II класс, «чистые» II класс, «чистые» I класс, «очень чистые» IV класс,
«загрязненные» V класс,
«грязные» I класс, «очень чистые» IV класс, «загрязненные» V класс,
«грязные»
До начала функционирования садкового рыбоводного хозяйства уровень развития макрозообентоса на всех трех точках исследования соответствовал первому классу качества, «очень чистые». Через два года проведения рыбоводных работ наметилась тенденция к снижению качества донных отложений. В сообществах макрозообентоса снизилась доля моллюсков и ракообразных, но увеличилась доля олигохет. В 2019 г. класс каче-ства воды по олигохетному индексу изменялся от «очень чистого» до «загрязненного». Выше залива вода была чистая по показателям состояния макрозообентоса. В 2021 г. качество воды у садковой линии и ниже залива по показателям зообентоса продолжает ухудшаться до V класса, «вода грязная». Данная ситуация свидетельствует о накоплении органических веществ под садками и частичном выносе их из залива.
Негативное воздействие на сообщество донных беспозвоночных связано не только с нарушением технологического процесса, в результате которого образуется достаточно большое количество биологических отходов, но и с неправильным выбором места установки садковой линии. Рельеф дна акватории не должен препятствовать рассеиванию неусвоенного рыбами корма и продуктов метаболизма на максимально большей площади. Этому может способствовать небольшой уклон ложа водоема без глубоких ступеней и впадин. Следует избегать углублений и котлованов под местом расположения садков. Эхолокационная съемка района исследований в 2021 г. показала наличие углубления в ложе водоема под садками, где концентрируются остатки корма и продукты жизнедеятельности рыб (рис.).
Карта глубин в районе садковой линии в заливе Ермаковский
Depth map in the area of the cage line in the Ermakovskiy Bay
На основании проведенных исследований рыбоводному хозяйству были предложены рекомендации по улучшению экологического состояния открытого природного водоема, которые включали следующие положения:
– изменить схемы расположения садковой линии с учетом правил размещения рыбоводных хозяйств;
– откорректировать технологический процесс выращивания рыбы, включая изменение условий разведения рыбы и рыбоводных методик, методики кормления и уменьшения количества отходов кормов;
– провести мелиоративные мероприятия.
Заключение
Таким образом, проведенные исследования по оценке экологического состояния Ермаковского залива Усть-Каменогорского водохранилища в районе функционирования рыбоводного садкового хозяйства показали, что данное хозяйство негативно влияет на экологическое состояние поверхностных вод и донных отложений открытого природного водоема. По показателям развития зоопланктона поверхностные воды изменили свой экологи-ческий статус незначительно и в целом соответствуют
категории «чистые» и «умеренно загрязненные».
В большей степени наблюдается локальная деградация сообществ макрозообентоса. В 2019–2021 гг. загрязнение донных отложений шло по нарастающей. В садковой зоне и ниже залива Ермаковский значения олигохетного индекса увеличились до значений, соответствующих категориям «загрязненные» и «грязные».
Технология садкового рыбоводства проста и эффективна. Внутри самой технологии возможностей развития с целью снижения воздействия на окружающую среду существует немного. В связи с этим неизмеримо возрастает роль правильного выбора места размещения рыбоводных хозяйств, соответствие планируемых объемов производства товарной рыбы гидрологическим параметрам водоема и точного соблюдения технологии выращивания рыбы, включая кормление, очистку воды и пр.
1. Рыжков Л. П. Аквакультура в бассейне Белого моря // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря: материалы ХI Всерос. конф. с междунар. участием. СПб.: Изд-во ЗИН РАН, 2010. С. 153-154.
2. Митрофанов В. П. К систематике ленка из озера Марка-Куль // Сб. работ по ихтиологии и гидробиоло-гии. Алма-Ата: Изд-во Ин-та зоологии АН КазССР, 1959. Вып. 2. С. 267-275.
3. Абакумов В. А. Закономерности изменения водных биогеоценозов под воздействием антропогенных факторов // Комплексный глобальный мониторинг Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. Т. 2. С. 262-273.
4. Шарапова Л. И., Фаломеева А. П. Методическое пособие при гидробиологических рыбохозяйственных исследованиях водоемов Казахстана (планктон, зообентос). Алматы, 2006. 27 с.
5. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 318 c.
6. Андроникова И. Н. Использование структурно-функциональных показателей зоопланктона в системе мониторинга // Гидробиологические исследования морских и пресных вод. Л., 1988. С. 47-53.
7. Баканов А. И. Использование зообентоса для мониторинга пресноводных водоемов (обзор) // Биология внутренних вод. 2000. № 1. С. 68-82.
8. Гелдыева Г. В., Веселова Л. К., Егорова Н. Д. и др. Природные условия и естественные ресурсы Восточного Казахстана / отв. ред. Г. А. Токмагамбетов. Алма-Ата: Наука, 1978. 190 с.
9. Оуэнс М. Биогенные элементы, их источники и роль в речных системах // Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. С. 54-64.
