Экспериментальные и теоретические основы регулирования биопродукционных процессов в разнотипных водоемах дельты Волги тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, доктор биологических наук в форме науч. докл. Сокольский, Аркадий Федорович

• Сокольский, Аркадий Федорович
• доктор биологических наук в форме науч. докл.
• 1999

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Сокольский, Аркадий Федорович

Заключение

Представленная нами работа - результат экспериментального и теоретического исследования регулирования биопродукционных процессов в разнотипных водоемах дельты Волги, цель которого - разработка способов компенсации ущерба, нанесенного экологии водоемов в результате неблагоприятного антропогенного воздействия.

Многолетнее (около 30 лет) изучение условий формирования и величины биологической продуктивности всех типов рыбохозяйственных водоемов дельты Волги и Северного Каспия показало, что по первичной продукции и биомассе фитопланктона наиболее продуктивны выростные и нагульные карповые пруды, а также озерные хозяйства, вегетирующие с весны до осени, наименее - НВХ и осетровые пруды первого цикла заполнения с весенним сроком вегетации. Промежуточное положение занимают осетровые пруды, вегетирующие 1-2 летних месяца. Различия в масштабах продуктивности этих водоемов определяют, в конечном счете, и величину их рыбопродуктивности. Средняя рыбопродуктивность нагульных и выростных карповых прудов составляет около 41 ккал/м2, что в 2,7 раза больше, чем в НВХ, и в 1,7 раза выше, чем в осетровых прудах, вегетирующих летом. Связь рыбопродуктивности водоемов с их первичной продуктивностью определила необходимость детальных исследований механизма формирования последней.

Нами установлено, что фитопланктон достигает больших биомасс (50-100 г/м3) при условии доминирования в его составе прежде всего зеленых видов водорослей. Экологически оптимальная для изученных водоемов оказалась биомасса фитопланктона 40-50г/м3, так как позволяет осуществлять максимальный фотосинтез, с наибольшей эффективностью утилизировать энергию солнечной радиации. Следовательно, в тех хозяйствах, где растительноядные рыбы в поликультуре незначительны, нет необходимости увеличивать общую биомассу фитопланктона сверх указанной величины. При интенсивном выращивании рыб-фитофагов для удовлетворения их пищевых потребностей следует уже в начале сезона сформировать общую биомассу фитопланктона на уровне 30-40, а в конце - 100-200 г/м3 (Пушкарь, 1975). Осуществить это требование наиболее сложно в первый период выращивания рыбы (весной), так как общая биомасса фитопланктона испытывает строго закономерную тенденцию снижения от весны к лету. Весной фитопланктон, потребляя биогенные элементы (азот, фосфор), готовится к интенсивному делению, которое начинается в конце мая - июне. В это время диатомовые уступают доминирующее положение зеленым водорослям. Таким образом, неблагоприятная с точки зрения эффективного использования минеральных удобрений сезонная динамика общей биомассы фитопланктона и его видовая структура позволяют считать, что действенньгм средством повышения первичной продуктивности прудов может быть их альголизация. Использование хлореллы или сине-зеленой азотфиксирующей водоросли 01оеойтсЫа па!ап8 в концентрации 21*10'°кл/га, при двухкратном внесении может существенно повысить продуктивность прудов. Одним из важных доказательств этого служит выявленная нами связь между исходной и среднесезонной биомассой фитопланктона в прудах, вегетирующих летне-осенний период. Следует подчеркнуть, что 10-кратное различие в исходной биомассе фитопланктона контрольного (неудобряемого) и опытных прудов не удалось ликвидировать даже с помощью органоминеральных удобрений в опытных водоемах.

Исследование соотношения между первичной и бактериальной продукции в прудах позволило не только вскрыть механизм формирования их биологической продуктивности, но и понять условия, определяющие стабильность продукционных процессов в водоеме в целом.

Практическим вкладом в экологию водоемов, по нашему мнению, является классификация прудов дельты Волги, основанная на учете особенностей метаболизма их экосистем. При ее помощи можно, например, определить, что водоемы, метаболизм экосистем которых осуществляется по гетеротрофному типу, нуждаются прежде всего в органических удобрениях.

Впервые для всех типов водоемов дельты Волги выявлена эффективность переноса энергии по трофической цепи от первичных продуцентов до конечного звена (рыб).

Определены значения продукции фито-, бактерио- и зоопланктона в суммарной биологической продуктивности различных водоемов. Показано, что в высокопродуктивных выростных карповых прудах продукция зоопланктона не превышает 4% от суммы таковой водорослей и бактерий. Следовательно, в прудах такого типа в поликультуре основное место должны занимать рыбы - фитопланктофаги. Выращивание рыб, питающихся зоопланктоном, при отсутствии искусственного кормления должно иметь подчиненное значение. Тот же вывод приемлем и для среднепродуктивных нагульных карповых прудов, в которых доля продукции зоопланктона от первичной и бактериальной достигает 10%.

Что касается низкопродуктивных по первичной и бактериальной продукции осетровых прудов, то высокое содержание зоопланктона здесь -результат прежде всего искусственного внесения культуры дафний. Сравнивая продукцию зоопланктона (0 - 86 ккал/м3) в низкопродуктивных осетровых прудах с внесением 3 - 6 кг дафний с таковой в высокопродуктивных выростных (8,18 - 105,09 ккал/м3), видно, что продукция зоопланктона последних больше. Из этого следует очень важный вывод, что интродукция дафний в пруды только тогда оправдана, когда удается повысить первичную продуктивность.

Выяснилось, что вне зависимости от времени вегетации прудов и вида их интенсификации, в первый после заполнения период водой деструкции подвергается органическое вещество аллохтонного происхождения. По мере его минерализации скорость аммонификации всех форм органического вещества снижается.

Понимание этого механизма имеет важное практическое значение, так как позволяет сделать заключение - в первый период продуктивность всех без исключения водоемов связана с количеством и качественным составом органического вещества, поступающего в пруды в период их наполнения водой. Следовательно, рассматривать регулирование продуктивности прудов в отрыве от источника водоснабжения нельзя. Так же, как и в естественных водоемах, для прудов важно, чтобы половодье, регулирующее уровень органического вещества в воде, соответствовало темпам наступления весны и началам рыбоводных работ.

Практически значим вывод о том, что в водоемах, вегетирующих весной, в удобрениях предпочтительнее поддерживать соотношение азота и фосфора 6:1. В водоемах, вегетирующих с весны до осени, соотношение биогенов должно меняться. Весной оно должно соответствовать указанному выше, а в летний период уменьшается до 4:1. Осенью в случае необходимости желательно изменить соотношение азота и фосфора до 10:1.

Установлено, что подстилочный навоз, вносимый в пруды по сухому ложу, оказывает влияние на продуктивность только в первые 50-60 сут с момента заполнения водоема водой. Однако механизм влияния органических удобрений на продуктивность прудов более сложен. Эти удобрения являются поставщиками необходимых углеводов для бактериопланктона, резко усиливая его развитие весной, а также микроэлементов для всех организмов, населяющих экосистемы прудов.

Анализ роли микроэлементов в рыбоводстве показал целесообразность их использования в естественном рыбоводстве, где выращивание молоди рыб осуществляется на естественной кормовой базе без использования комбикормов.

Вскрытые механизмы формирования биологической продуктивности водоемов позволили обосновать и внедрить в практику рыбоводства в дельте Волги - озерные товарные рыбоводные хозяйства. Высокая рыбопродуктивность данных водоемов показала преимущество хозяйств с цикличным типом продуктивности и непрерывным способом выращивания рыб.

Важнейшим вкладом в охрану живой природы являются разработанные нами биотехнологии воспроизводства речного рака, выращивания в неспециализированных водоемах осетровых и биологические основы акклиматизации веслоноса.