Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МЕЛИОРАЦИИ ПРИБРЕЖНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Изобретение относится к морской биотехнологии и предназначено для ликвидации негативных последствий антропогенного влияния на прибрежные морские экосистемы.

Известно, что в районах размещения приморских агломераций, в районах интенсивного рыболовства и добычи морских ресурсов, дампинга происходит системное ухудшение экологического состояния акваторий, что выражается:

- в снижении биологического и генетического разнообразия;

- в изменениях химического состава вод;

- в невозможности восстановления численности редких, и находящихся под угрозой исчезновения гидробионтов.

Основными способами борьбы с негативными последствиями антропогенного влияния являются методы запретительного характера; иногда реализуются проекты глубоководного захоронения отходов и сбросов сточных вод. Эти меры базируются на предположении, что морская среда способна к самовосстановлению и к прежнему уровню вернутся качественные и количественные характеристики среды и биоты. К сожалению, примеры самовосстановления качества морской среды и объемов биоресурсов практически отсутствуют. Необходимы активные меры по стимулированию продукционных и деструкционных процессов в экосистемах с нарушенным балансом вещества и энергии.

Авторами используется следующий подход к обозначенной комплексной проблеме.

Мелиорация (melioratio (лат.) - улучшение) прибрежных морских экосистем реализуется в трех направлениях:

- управление потоками вещества и энергии;

- поддержание биологического и генетического разнообразия;

- разведение редких и исчезающих видов.

Марикультура - комплекс биотехнологических мероприятий по воспроизводству качества среды в процессе производства продукции.

Марикультура как технология мелиорации отличается от технологии получения сырья пищевого, кормового и т.п. назначения тем, что:

1. Конечная цель - не пищевые продукты; не получение биомассы, а интегральный эффект в среде и смена охотничьего (собирательного) типа хозяйства на интенсивный, воспроизводящий.

2. Управление - увеличение продуктивности сообщества, увеличение его устойчивости и направление определенной доли потока энергии на цели мелиорации среды, экосистемы.

3. Создает условия для поддержания численности редких и исчезающих видов.

Известен способ (см. «Искусственный риф для размножения водных животных», А.С. № 1329712, МКИ A01K61/00 СССР), основанный на использовании искусственных рифов (ИР), на которых получают возможность селиться гидробионты. Основным недостатком способа является невозможность управления количеством биомассы, развивающимся на искусственных субстратах, что часто приводит к заиливанию рифа, дефициту кислорода и развитию анаэробных процессов в придонных слоях воды.

Известна (см. «Установка для промышленного выращивания водных организмов» А.С. № 1445661, МКИ А01K61/00 СССР), с помощью которой решаются задачи получения пищевого, кормового сырья.

Известны также методики использования мидий как элементов гидробиологической очистки вод от нефтяного загрязнения, для санации среды (см. Миронов О.Г. Методы и средства борьбы с загрязнением вод Мирового океана. -Л.1989.-С. 183-189).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются предложения по внедрению для мелиорации прибрежной зоны моря теоретической базы для расчетов элемента в ИР (искусственных рифов), которые с одной стороны смогли бы обеспечить необходимую экономию материалов при достижении высокой эффективности работы этих сооружений, с другой - препятствовали бы вторичному загрязнению экосистемы органическим веществом (ОВ) (см. Александров Б.Г. Гидробиологические основы управления состоянием прибрежных экосистем Черного моря. // 2002, Севастополь, автореферат диссертации на соискание научной степени доктора биологических наук. - с.1).

В основу изобретения «Способ мелиорации прибрежных экосистем» поставлена задача разработать технологию для достижения интегрального эффекта - сохранения рекреационной ценности акватории при одновременном поддержании продукционных возможностей экосистемы.

Способ реализуется следующим образом:

1. Определяются основные параметры, отражающие негативное состояние района, акватории, сообщества, экосистемы, например переэфтрофикация среды, дисбаланс биогенов, недостаток организмов-фильтраторов, дефицит меро- или ихтиопланктона.

2. Из арсенала марикультуры подбирается тип гидробиотического сооружения и технологический процесс, корректирующие состояние среды, уровень биоразнообразия и съем биомассы пищевого, кормового или технологического значения.

Примеры реализации способа.

Пример 1.

На взморье г. Севастополя в течение 5 лет осуществляли мониторинг гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических характеристик. Для комплексной оценки качества вод использовали индекс эвтрофикации - E-TRIX. В районе Мартыновой бухты размещены два городских аварийных выпуска сточных вод. На расстоянии 0,3-0,5 миль от них в 2003 году была сооружена экспериментальная мидийно-устричная ферма ИнБЮМ НАНУ. Согласно индексу эвтрофикации в 2001-2002 гг. воды взморья г. Севастополя характеризовались как умеренно загрязненные (III класс). Максимальные значения E-TRIX обычно наблюдались в Севастопольской и Карантинной бухтах - до 4,85. В районе размещения фермы E-TRIX составлял 2,73. На всех станциях, за исключением мидийно-устричной фермы, тренд E-TRIX был положительным. В акватории фермы величина индекса эвтрофикации изменялась с отрицательным трендом, что связано с эффектом мелиорации среды в результате жизнедеятельности Mytilns galloprovincialis, биомасса которой достигала, в среднем, 0,4 кг/м³. Расчет потенциальной продукции выполняли на основе данных о потоке взвешенного вещества. Значение нижнего порога концентрации корма в зависимости от сезона и размера животных находилось в пределах 16,9-335 мг/м³ (сухая масса). Поселение мидий, достигающих размера 50 мм, потребляет корм со средней скоростью 0,181 г ч^-1. Годовая продукция моллюсков, выращенных в струе течения сечением 1 м², составляла 3 т в год, что соответствует изъятию из среды 1100-1350 кг углерода, 180 - 300 кг азота и 30 - 35 кг фосфора.

Пример 2.

Известно, что а) устойчивость сообществ к влиянию неблагоприятных факторов зависит от величины биоразнообразия и множественности биотических связей между членами сообщества, между биотой и окружащей средой; б) биомасса сообществ на песчанных, иловых грунтах ниже, чем на скальных, твердых в десятки и сотни раз. Причина этого явления - дефицит субстрата для оседания молоди, которая привносится в акваторию в составе меропланктона и более оптимальный кислородный режим в биотопе обрастания по отношению к бентосу (Раилкин А.И. Процессы колонизации и защита от биообрастания. //СПБ: Изд-во С.Петербург. Ун-та, 1998).

Сооружение фермы или плантации с вертикальным размещением искусственного субстрата увеличивает продукцию органического вещества в акватории в десятки раз. Поток утилизируемой энергии переориентируется на биомассу, которая может быть изъята из среды. При этом биоразнообразие сообщества акватории в б. Мартыновой увеличивается в 2-3 раза. Через 2 года после размещения в б. Мартыновой конструкций марихозяйства сообщество обрастания включало около 100 видов макробеспозвоночных и макрофитов. Общее количество беспозвоночных распределилось между 8 классами: Polychaeta - 11, Pantopoda - 2, Crustactf - 35 {Çirripedia -1, Decapoda - 10, Tanaidacea -2, Isopoda -4, Amphipoda -18, Bivalvia -4, Gastropoda -14, Loricata - 2, Bryozoa -2, Ascidiacea -3. Макрофитов выявлено 21 вид (идентифицировано И.К.Евстегнеевой). Около 10% видов макроорганизмов не были отмечены в донном сообществе этого района до размещения в нем искусственных субстратов.

Черноморский вид устриц Ostrea edulis практически исчез из донных сообществ к 60-70 годам прошлого столетия и в настоящее время занесен в Красную книгу Украины. Причины депрессии этого вида - размножение в Черном море хищного брюхоногого моллюска рапаны (занесен в Черное море из морей Тихоокеанского бассейна), заиление устричных гряд, банок, загрязнение донных биоценозов, раковинная болезнь, перелов. Восстановление численности этого моллюска - важная экологическая и марихозяйственная задача. Решена она может быть только с использованием технологий марикультуры 1) размножение, разведение с элементами селекции в питомнике и подращивание в природных условиях на ферме - в пелагиали, где отсутствуют опасные для нее хищники, 2) создание условий для оседания и выживания личинок и молоди, исключительно редко встречающихся в меропланктоне.

Обе технологии реализованы. В питомнике, созданном в ИнБЮМ НАНУ, возможна массовая репродукция молоди устриц, в том числе и черноморских. В течение 2-х последних лет зафиксированы случаи поселения молоди Ostrea edulis на створках культивируемых в подвесной культуре мидий.

Таким образом, мелиорацию прибрежных морских экосистем возможно проводить лишь системно, предлагаемый способ использования для этой цели технологий марикультуры комплексно позволяет нейтрализовать негативные последствия влияния антропогенных факторов, сохранять санитарно-рекреационные качества среды и воспроизводить продукционный потенциал акваторий.