Сравнительная оценка количественно-качественного состава зооперифитона на поверхности ряски (Lemnaminor), выращенной в установке замкнутого водоснабжения
Водные макрофиты, часто также называемые гидрофитами, являются ключевыми компонентами водных экосистем. Как первичные продуценты, они лежат в основе пищевых цепей, а их стебли, корни и листья служат субстратом для перифитона и убежищем для многочисленных беспозвоночных и рыб.
При выращивании макрофитов в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ) можно решать сразу несколько задач. Во-первых, снижается нагрузка на биофильтр и уменьшается количество растворенных органических веществ, так как растения используют часть веществ для своего питания. Во-вторых, получается питательная растительная продукция, которая может быть использована в кормовых целях.
В то же время различные гидробионты, заселяющие плавающие на поверхности макрофиты, потребляют в качестве источников питания органические и некоторые неорганические вещества, тем самым дополнительно снижая количество загрязняющих веществ в воде.
На количественный и качественный состав трофической структуры экологических сообществ влияют субстрат и объекты, выращиваемые в УЗВ, концентрация загрязняющих веществ в обрабатываемой воде, а также гидрохимические показатели.
Известно, что свободно плавающие на поверхности воды растения, к которым относятся рясковые, характеризуются большим обилием гидробионтов, в отличие от растений, полностью погруженных в воду. На поверхности макрофитов создаются благоприятные условия для обитания большого количества организмов разнообразной трофической принадлежности.
Помимо прочего, рясковые способны извлекать и накапливать биогены из отработанной воды. Известен опыт очистки сточных вод (полученных из метантенка) благодаря использованию ряски малой Lemna minor. Следует отметить, что ряска малая эффективно удаляет из водной среды азот и фосфор, включая их в собственный процесс метаболизма.
В дополнение к очистке сточных вод образующаяся таким образом биомасса содержит большое количество питательных веществ, представляющих кормовую ценность. Биомасса ряски малой может использоваться в качестве дорогостоящей кормовой добавки для рыб и других объектов аквакультуры из-за высокого содержания белка.
До настоящего времени в кормопроизводстве использовалась рыбная мука, но в связи с ее подорожанием и возникшим дефицитом актуальным становится вопрос ее замены на иные компоненты, богатые белком, одним из которых может быть ряска малая (Lemna minor).
Цель работы — изучить разнообразие сообществ организмов на агрегациях водных растений — ряски малой (Lemna minor) — в установках замкнутого водоснабжения.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи: установить таксономический состав зооперифитонных организмов, заселяющих ряску малую в УЗВ; определить частоту встречаемости гидробионтов на ряске; исследовать плотность заселенности ряски малой различными таксономическими группами; определить влияние отходов от выращивания карпа на качественный и количественный состав гидробионтов, заселяющих ряску.
Материалы и методы исследования
Исследование проведено на базе Всероссийского научно-исследовательского института интегрированного рыбоводства (ВНИИР) в лаборатории разведения рыб и интеграции технологий в аквакультуре. Гидробиологические материалы получены из двух УЗВ в мае 2023 года.
Опытная УЗВ состояла из двух рыбоводных емкостей и биофильтра объемом 70 л. В первой емкости объемом 100 л находились годовики карпа (Cyprinus carpio) в количестве 15 особей средней навески 172,5 г. Рыбы получены на экспериментальной базе ВНИИР в условиях естественного нереста в 2022 году. Состояние карпов соответствовало рыбоводным нормам.
Кормление производилось автокормушкой два раза в сутки — по 7 г корма за раз. Корм, используемый в эксперименте Coppens Intensiv 3mm (Alltech Coppens, Германия). Состав корма: пшеница, мука из домашней птицы, соя очищенная экстрагированная прожаренная, мука рыбная, экстракт семян подсолнечника, рыбий жир, лецитин. Компоненты: сырой протеин — 40%, сырой жир — 10%, клетчатка — 2,1%, зола — 8%, фосфор — 1,34%, кальций — 1,4%.
Из первого аквариума вода подавалась насосом скоростью 10 л/мин в бассейн 70 л, в котором выращивалась ряска малая (Lemna minor), затем вода поступала в биофильтр и, проходя систему очистки, возвращалась в первую емкость. В контрольной УЗВ было два блока — бассейн с ряской и биофильтр тех же объемов. В обеих системах над бассейнами с ряской были установлены фитосветильники мощностью 20 Вт, освещение производилось 12 часов в сутки.
Пробы зооперифитона, заселяющего корни макрофита ряски малой (Lemna minor), отбирались путем промывания ряски водой. Затем фиксировались 4,0%-ным раствором формалина (АО «Пигмент», Россия) и отстаивали 10 суток. По истечении указанного времени вода над осадком выливалась с помощью сифона (резиновой трубки, затянутой снизу мельничным газом № 77). Дальнейший анализ осуществлялся путем микрокопирования (микроскоп биологический «Микромед 1», Россия) под покровным стеклом (увеличение объектива 40x/0,65).
Уровень кислорода и температуру воды определяли термооксиметром от фирмы Aktakom ATE-3012 (Россия), водородный показатель pH измерялся pH-метром марки «Аквилон pH-410» (Россия), а общая минерализация воды — портативным тестером качества воды TDS-3 (Китай). Группа азота, фосфаты и железо определяли тестами НИЛПА (Россия).
Для установления таксономической принадлежности организмов использовался определитель под редакцией С.Я. Цалолихина. Количественная обработка проб производилась по стандартной методике. Для статистической и количественной обработки данных использовались программы Microsoft Exсel (США) и ImageJ (США).
Результаты и их обсуждение
В ходе исследования обнаружено 22 таксона зооперифитонных гидробионтов, обитающих на листецах ряски из опытной УЗВ № 1,среди них: 2 таксона простейших, 11 таксонов коловраток, таксон ракушковых рачков, 3 таксона веслоногих рачков, таксон олигохет, 2 таксона хирономид и таксон нематод (рис. 1).
Доминировали по численности ракушковые рачки (83 413 экз/кг ряски, частота встречаемости — 54,28%). Субдоминантами оказались коловратки (42 613 экз/кг ряски, частота встречаемости — 27,73%). Довольно многочисленными оказались простейшие (21 458 экз/кг, частота встречаемости — 13,96%).Общая численность организмов, заселяющих ряску в опытном УЗВ, составила 153 680 экз/кг (табл. 1).
На поверхности ряски из контрольной УЗВ № 2 обнаружено 12 таксонов зооперифитонных организмов, из них: 2 таксона простейших, таксон протистов, 4 таксона коловраток, таксон ракушковых рачков, таксон веслоногих рачков и таксон олигохет.
Доминировали по численности ракушковые рачки (52 693 экз/кг, частота встречаемости – 55,76%), субдоминантами оказались простейшие – инфузории (26 473 экз/кг, частота встречаемости – 28,02%). Общая численность организмов, заселяющих ряску в контрольном УЗВ, составила 94 493 экз/кг (рис. 2).
Для определения фоновых параметров, при которых проводился эксперимент, были установлены гидрохимические показатели. В двух УЗВ поддерживался оптимальный гидрохимический режим. В УЗВ № 1 было незначительное содержание солей азотистой кислоты NO2 и NO3, ав УЗВ № 2 аналогичные отсутствовали. В обеих системах присутствовали фосфатыи ионы общегожелеза. Статистическая обработка данных представлена в таблице 2.
При сравнении коэффициентов вариации показано значительное отличие по группе азота, что явилось следствием отсутствия ихтионагрузки в контрольном варианте эксперимента. О повышенной нагрузке системы в опытном варианте также свидетельствуют показатели кислорода, минимальное значение которого составило 6,8 мг/л в опыте, а максимальное — не превышало даже минимального значения в контроле (8,2 мг/л в опытном, 10,1 мг/л в контрольном). Наименьшие отличия наблюдались по количеству фосфатов, они присутствовали в обеих системах. Отличие в среднем за весь период опыта — 0,3 мг/л.
Коэффициент вариации по всем исследуемым параметрам, за исключением кислорода, водородного показателя (pH) и температуры, был выше 30%, что указывало на высокие значения изменчивости гидрохимических показателей в системе.
Наличие питательных веществ в воде, о чем свидетельствует более высокое содержание азотистых соединений в опытном УЗВ, могло способствовать большему развитию гидробионтов на ряске малой по сравнению с контролем.
Выводы
Таким образом, были установлены частота встречаемости гидробионтов и плотность заселенности ряски малой различными группами организмов. Количество зооперифитона на ряске, выращенной совместно с рыбами в опытной УЗВ, в два раза превышало количество гидробионтов, поселившихся на ряске, выращенной в контрольной установке.
Таксономический состав гидробионтов был схож в обоих вариантах, так как видовое разнообразие обусловлено набором организмов, привнесенных вместе с ряской из естественного водоема в аквариум, а отходы жизнедеятельности рыб и органические соединения в воде в опытном варианте создали основу для кормовой базы гидробионтов, заселяющих корни и листецы ряски малой.
Об авторах
Ирина Евгеньевна Липпо, младший научный сотрудник отдела разведения рыб и интеграций технологий в аквакультуре
lippoir@bk.ru; https://orcid.org/0000-0003-0215-126X
Всероссийский научно-исследовательский институт интегрированного рыбоводства — филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, ул. Сергеева, 24, пос. им. Воровского, Ногинский р-н, Московская обл., 142460, Россия
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
