Одной из сложнейших и насущных проблем современного мира является проблема обеспечения увеличивающегося населения планеты продуктами питания. Одновременно она теснейшим образом переплетается с проблемой охраны окружающей среды. Ушедшее тысячелетие завершает эпоху экстенсивной эксплуатации биосферы нашей планеты. При общей тенденции к сокращению рыбных запасов в морях и океанах особое значение приобретает аквакультура, т.е. разведение рыбы, пищевых беспозвоночных и водорослей в контролируемых условиях.

Развитие мировой аквакультуры объективно свидетельствует о неуклонном росте ее удельного веса в общем балансе производства рыбной продукции. Так, если в 1975 г. аквакультура составляла около 11% от общего объема производства рыбопродукции, в 1985 г. - 12%, то к 1999 г. объем производства достиг 28%.

Максимальный уровень развития аквакультуры в нашей стране отмечен в 199 г., когда было выращено 254,3 тыс. т рыбы. Однако в дальнейшем вследствие целого ряда известных социально - экономических причин производство рыбы сократилось почти в 5 раз.

Увеличение производства рыбы традиционными методами, основанными преимущественно на экстенсивном использовании природных ресурсов, имеет определенные естественные ограничения. Лимитирующими факторами выступают земля, вода и внешняя среда. [42]

В связи с этим актуальным является перспективное расширение индустриальных хозяйств, обеспеченных суперинтенсивными технологиями. Последнее особенно касается рыбоводных систем с замкнутым циклом водообеспечения, позволяющих осуществлять круглогодичное выращивание любых видов аквакультуры вне зависимости от климатических условий при одновременном достижении максимальных показателей роста и продуктивности на фоне сбережения ресурсов и обеспечения экологической чистоты производственного процесса.

Современная программа развития рыбного хозяйства России предполагает разработку циркуляционных систем, представляющих в своей основе совершенно иную форму связи между производством и окружающей средой. Выращивание рыбы в рециркуляционных системах происходит при многократном использовании одного и того же объема воды, подвергаемого очистке и вновь возвращаемого в рыбоводные емкости. В таком виде система обеспечивает надежный контроль за процессами выращивания и позволяет осуществлять соответствующие мероприятия по оптимизации водной среды. При этом значительное увеличение производства рыбной продукции возможно только благодаря внедрению новых современных технологий, одной из которых является выращивание рыбы в установках с замкнутым водоиспользованием (УЗВ). Подобные установки обеспечивают полную независимость производственного процесса от природно - климатических условий и времени года. При этом в 3-6 раз сокращается время выращивания гидробионтов, созревания производителей и формирования маточных стад. Водопотребление уменьшается в 16 раз. Достигается высокая рыбопродукция бассейнов.

Индустриальное рыбоводство - новое направление рыбного хозяйства, которое имеет широкие перспективы развития. Технология индустриального рыбоводства основывается на выращивании рыбы при высокой плотности посадки путем создания благоприятных условий культивирования, кормлении полноценными кормами, механизации и автоматизации всех производственных процессов и получении товарной продукции в течение круглого года. [6]

Индустриальное рыбоводство - это разведение и выращивание рыбы в небольших рыбоводных емкостях (бассейнах, садках, установках оборотного водоснабжения, системах замкнутого водоиспользования) с применением пресной и морской воды, отличающиеся высокой интенсивностью и производительностью.

Положительные результаты разработки технологии выращивания рыбы в УЗВ, существенно превосходящие по уровню эффективность применения традиционных методов, предполагали иной уровень организации процессов, протекающих в замкнутых системах и обеспечивающих получение лучших рыбоводных показателей.

Отличие по производительности и интенсивности индустриального рыбоводства от традиционных форм (пастбищного и прудового) можно показать на следующем примере. Пастбищное рыбоводство позволяет выращивать до 1 кг/га рыбопродукции, экстенсивная форма прудового рыбоводства - до 1 т/га, интенсивная форма прудового рыбоводства - 1 т и более на 1 га. Методы индустриальной аквакультуры при замкнутом цикле водообеспечения позволяют достигать 5-1 т/га. При этом затраты природных ресурсов на 1 кг готовой продукции расходуются следующим образом: при пастбищном методе - 1 м2 земли и 13 м3 воды, при традиционном прудовом методе - 1 м2 земли и 1-2 м3 воды, при интенсивном прудовом способе - 1 м2 земли и 5-1 м3 воды, при индустриальном рыбоводстве - ,1 м2 земли и ,5 м3 воды.

Под аквакультурой понимается разведение рыб, пищевых беспозвоночных и водорослей в контролируемых условиях. Аквакультура разделяется на марикультуру (рыб, беспозвоночных и водорослей) и пресноводную аквакультуру (в основном рыбоводство). Последняя включает в себя основные составляющие: нагульное (пастбищное) рыбоводство, прудовое рыбоводство и индустриальное рыбоводство. Индустриальное рыбоводство состоит из озерных, садковых и бассейновых хозяйств, систем с оборотным водообеспечением (СОВ) и установок с замкнутым циклом водообеспечения (УЗВ).

Интенсивные озерные рыбоводные хозяйства - это управляемые хозяйства, в которых обеспечивается непрерывный качественный и количественный рост получаемой рыбопродукции благодаря концентрации производства, полной механизации и частичной автоматизации рыбоводных процессов. Интенсификация их заключается в концентрации производства, полной механизации и частичной автоматизации рыбоводных процессов.

Садковые хозяйства имеют ряд преимуществ перед прудовыми, а именно:

1. Для их создания не требуется длительного времени и больших начальных капитальных вложений.

2. Садки просты по конструкции и изготавливаются из широко применяемых в рыбной промышленности сетематериалов.

3. Постройка и установка садков осуществляется без применения сложных, дорогостоящих агрегатов.

4. Садковые хозяйства не занимают значительных земельных площадей.

5. Не используется первично пресная вода, которая становится в ряде районов все более дефицитной. [26]

Интенсивные форелевые хозяйства - высокоинтенсивные хозяйства с концентрированным выращиванием рыбы при обеспечении оптимальных условий окружающей среды. Уровень интенсификации определяется кратностью обмена воды в производственных сооружениях, применяемыми кормосмесями и методами кормления, долей ручного труда, методами выращивания различных возрастных групп форели и другими биотехническими приемами.

Бассейновые хозяйства имеют следующие преимущества:

1. Высокая плотность посадки благодаря интенсивному водообмену.

2. Компактное размещение бассейнов, экономия земельного фонда.

3. Возможность применения оборотного водоснабжения.

4. Постоянный визуальный контроль за выращиваемой рыбой, ее состоянием.

5. Хорошая промываемость, а следовательно, слабое накопление илов, более легкая очистка.

6. Отсутствие застойных зон.

7. Минимальные потери от хищников и рыбоядных рыб.

8. Благоприятные условия механизации и автоматизации облова и кормления.

Хозяйства СОВ - системы с оборотным водоснабжением, использующие для очистки воды специальные биологические пруды.

Хозяйства УЗВ - установки с замкнутым циклом водообеспечения с полностью регулируемым режимом разведения и выращивания рыбы.

Особенностью развития аквакультуры и особенно ее высших форм при индустриальных методах выращивания является ослабление пресса природных факторов на успешность производства товарной продукции.

В прудовом рыбоводстве путем кормления искусственно приготовленными кормами существенно увеличивается объем рыбопродукции, но трудность самоочищения значительно ограничивает рыбопродуктивность прудов. Воздействие это существенно упрощается при индустриальных методах ведения рыбоводного хозяйства.

При садковом и бассейновом вариантах выращивания в зоне содержания рыбы создаются оптимальные для нее условия среды с помощью естественной или искусственно создаваемой проточности. При бассейновом варианте и содержании рыбы в замкнутых системах водообеспечение осуществляется по оборотной или замкнутой схеме. Благодаря указанным приемам плотность посадки рыбы в садки, бассейны и другие емкости резко возрастает по сравнению с прудами, в связи с чем на несколько порядков увеличивается выход рыбы с единицы площади или объема рыбоводных сооружений.

В общем случае при индустриальных методах выращивания удовлетворение таких жизненных потребностей рыбы, как температурный и кислородный режимы, качество водной среды обеспечивается не естественным, а искусственным функционированием водных экосистем. В индустриальных хозяйствах все потребности рыбы удовлетворяются соответствующими инженерными (техническими) системами: чистота воды обеспечивается системой фильтров, ее качество - блоком водоподготовки, включающим терморегуляцию, оксигенацию, очистку от органических загрязнений и т.д. В итоге вода в индустриальных установках выполняет лишь такую технологическую функцию, как вынос из зоны обитания рыб различных твердых и растворенных загрязнений и доставку в эту зону тепла и кислорода. Сама вода не производит продукцию, как это наблюдается в прудовых и озерных условиях. [12]

Таким образом, индустриальная аквакультура оказывается автономным хозяйством, независимым по отношению к процессам, с которыми связано продуцирование рыбы в естественных или частично измененных водных экосистемах. На практике оказывается, что многие функции водных экосистем успешно выполняются специализированным оборудованием, которое работает, как правило, значительно эффективнее и тем самым обеспечивает предельно высокие показатели выхода рыбной продукции из рыбоводных сооружений. Всесторонняя техническая вооруженность и уровень рыбопродукции позволяют считать индустриальное рыбоводство высшей формой современной пресноводной аквакультуры.

Помимо отмеченных общих положений индустриальное рыбоводство обладает такими привлекательными чертами, как высокая концентрация производства на ограниченных площадях, большая производительность труда персонала, занятого на основном производстве, возможность размещения хозяйств вблизи потребителя. Последняя особенность позволяет осуществлять реализацию рыбы в наиболее приемлемой для потребления форме - живой и свежей.

Для индустриальных хозяйств, питающихся теплой водой, характерна такая черта, как независимость от климата. Рыбхозы, использующие теплые воды электростанций (ТЭС и АЭС) и промышленных предприятий, а также геотермальные воды, могут размещаться в любом регионе страны при наличии источников воды с повышенными (против естественных) температурами. Эта черта тепловодной формы индустриального рыбоводства делает его особенно перспективным в условиях России, на большей части территории которой климатический фактор не способствует развитию обычных форм товарного рыбоводства. Кроме того, при использовании теплых вод появляется возможность выращивать различные теплолюбивые виды рыб, отличающиеся не только повышенной продуктивностью, но и высокими потребительскими качествами. [27]

Все формы индустриальных хозяйств по характеру водообеспечения можно подразделить на три группы:

1. Хозяйства, использующие воду с естественной температурой (холодноводные).

2. Хозяйства, использующие воду с повышенной против естественного уровня температурой (тепловодные).

3. Хозяйства, использующие морскую или солоноватую воду (холодноводные или тепловодные).

Индустриальные хозяйства могут работать по проточной, оборотной и замкнутой схемам водоснабжения.

Количество товарной продукции, производимой индустриальными методами, пока составляет существенно малую часть по сравнению с прудовым способом и не отражает реальных перспектив этого направления рыбного хозяйства, но это следует рассматривать как временное явление. [42]

Несмотря на перспективность индустриального рыбоводства, в России оно имеет пока небольшое значение, что обусловлено в прошлом прежде всего консервативностью подходов к оценке долговременных тенденций развития рыбного хозяйства на внутренних водоемах. Следует ожидать, что в условиях рынка все-таки произойдет переоценка ценностей и акцентов и индустриальное рыбоводство сможет развиваться повышенными темпами, займет подобающее ему место в общих объемах производства пресноводной рыбной продукции. [35]

Основными направлениями развития индустриального рыбоводства в России являются:

выращивание холодолюбивых рыб (радужная форель и ее аналоги, сиги и др.) в садках, установленных в водоемах с естественной температурой воды (озера, водохранилища, каналы и др.);

выращивание теплолюбивых рыб в садках, бассейнах, лотках при прямоточной схеме водоснабжения или оборотных и замкнутых системах с использованием теплых вод.

Можно выделить следующие пути повышения эффективности работы индустриальных хозяйств:

1. Формирование и содержание племенных маточных стад.

2. Повышение выживаемости рыб разного возраста.

3. Разработка и применение высокоэффективных гранулированных кормов.

4. Получение в ранние сроки посадочного материала для прудовых и пастбищных хозяйств.

5. Круглогодичное разведение и использование полицикла.

6. Введение в сферу производства новых высокопродуктивных объектов рыбоводства.

7. Развитие декоративного рыбоводства.

8. Круглогодичная реализация товарной продукции и выращивание дорогостоящих деликатесных рыб.

Учитывая довольно холодный климат России, большее распространение могут получить холодноводные индустриальные хозяйства с культивированием радужной форели и сигов (муксун, чир, пелядь, пыжьян и др.), особенно в водоемах севера и северо-запада европейской части, которые приближены к вероятным внешним рынкам, где можно будет успешно реализовывать в первую очередь сиговых рыб.

Таким образом, индустриальное рыбоводство страны (садковые, бассейновые, комбинированные, СОВ и УЗВ) имеет большие перспективы при решении вопросов, связанных с качеством кормов, стабилизацией цен на энергоносители, повышением жизненного уровня населения.

Индустриальное рыбоводство имеет большие перспективы развития. Предполагается, что объем товарной продукции индустриального рыбоводства в ближайшее десятилетие составит около 3 тыс. т в год. [29]

Основы индустриального рыбоводства в России были заложены в 193-е гг., когда был разработан метод гипофизарных инъекций получения половых продуктов коллективом ученых под руководством Н. Л. Гербильского - заведующего кафедрой ихтиологии ЛГУ и лабораторией рыбоводства Главрыбвода - и его учениками И.А. Баранниовой, Б.Н. Казанским и Г.М. Персовым. Этот метод прежде всего применялся при разведении осетровых рыб. В начале 196-х гг. его стали использовать при разведении растительноядных рыб (белый амур, белый и пестрый толстолобики). При этом ведущей организацией являлась лаборатория акклиматизации ВНИИПРХа под руководством В.К. Виноградова. Затем, уже с середины 196 х гг., метод гипофизарных инъекций нашел широкое применение при разведении карпа. Дополненный такими технологическими приемами, как отмывка икры, использование для инкубации аппаратов Вейса, подогрев воды до оптимальной температуры, этот метод получил название заводского. Существенный вклад в разработку метода внесла лаборатория тепловодного рыбоводства ГосНИОРХа в лице А.Г. Конрадта и А.М. Сахарова. Над проблемой отмывки икры карпа работала группа сотрудников кафедры ихтиологии МГУ под руководством С.Г. Соина. [31]

Полициклический метод получения и выращивания посадочного материала карпа, предложенный рядом научных организаций, был впервые реализован на практике в 1985 г. в рыботоварном цехе Верх - Исетского металлургического завода (ВИЗа).

Технология промышленного выращивания тиляпии была налажена в 198-х гг. на рыбоводном хозяйстве Новолипецкого металлургиеского завода с помощью сотрудников кафедры рыбоводства ТСХА. [24]

Основы технологии выращивания рыб с применением теплой воды были заложены коллективами научных сотрудников под руководством заведующего лабораторией тепловодного рыбоводства ВНИИПРХа А.Н. Корнеева и заведующего кафедрой рыбоводства ТСХА Ю.А. Привезенцева. Тепловодное рыбоводство получило последующее существенное развитие в работах сотрудников ГосНИОРХа.

Широкое применение в рыбоводстве "чистого" кислорода началось в 1957 г. на Центральной производственно-акклиматизационной станции при транспортировке водных организмов в полиэтиленовых пакетах и в каннах.

В этой же организации был разработан первый отечественный оксигенатор, который использовался при насыщении кислородом воды, подаваемой в бассейн с живой рыбой, на международной специализированной выставке "Инрыбпром-68". Затем оксигенаторы стали успешно применяться в рыботоварном цехе ВИЗа, где были смонтированы как вертикальный, так и горизонтальный варианты этого оборудования. Теперь оксигенаторы являются обязательным оборудованием почти на всех хозяйствах индустриального типа, в том числе и на тех, где выращивают форель (г. Сходня Московской области). Здесь впервые в 1958 г. создана производственная установка по выращиванию молоди форели при оборотном водоснабжении. [11]

В современных условиях трудно представить индустриальное рыбоводство без развитого кормопроизводства. В разработке искусственных кормов принимали участие многие творческие коллективы, прежде всего таких институтов, как ВНИИПРХ, ГосНИОРХ, УкрНИИРХ, КрасНИИРХ и др.

Проблемами культивирования живых кормов длительное время занималась лаборатория ВНИИПРХ под руководством И.Б. Богатовой. Первое довольно эффективное хозяйство по производству артемии на территории бывшего Союза создано Е.Е. Гусевым.

Сотрудником кафедры рыбоводства ТСХА В.В. Лавровским (1981) разработан способ кормления с использованием авто - и аэрокормушек.

С 196 г. начали разрабатывать первые замкнутые системы простого типа по выращиванию лососевых рыб в Калифорнии с постепенным усложнением и совершенствованием типа Штелерматик (Канидьев, Гриневский, 1977; Киселев, 1997). В 1978 г. была создана система Биорек (Эстония), установка ВНИИПРХ - СПИАГУ (1984-1986), установка ВИЗ РКУ-24 (1979-1982).

Элементы и системы индустриального рыбоводства разрабатывались и разрабатываются за рубежом, где техническое оснащение рыбоводных цехов отвечает самым современным требованиям. [15]

1.3.1 Установки замкнутого водоснабжения

Современное народонаселение, его вооруженность техническими средствами лова рыбы и транспортом не оставляют никаких надежд на обеспечение населения живой рыбой из природных источников за счет естественного воспроизводства. Даже океан, с казавшимися когда-то безграничными просторами и неисчерпаемыми ресурсами, оказался в настоящее время исчерпанным и ограничен в рыбных запасах. Значительный вклад в пополнение рыбной продукции вносит аквакультура, особенно там, где имеется значительный природный ресурс, как в фиордах Норвегии или у берегов Чили. В ряде стран имеется благодатный для аквакультуры климат, который позволяет получать богатые урожаи в прудовых и садковых хозяйствах. Для жителей северных стран, где сосредоточено промышленное население земли, а прудовое хозяйство низко рентабельно, остается аквакультура на низкотемпературных водах энергетических объектов и в замкнутых рыбоводных установках.

Замкнутые рыбоводные установки имеют относительно небольшую историю с середины XX века. Их использование получило свое первоначальное развитие в США при решении национальной программы восстановления численности естественных популяций форели в северо-западных штатах.

Позже этот опыт был освоен в США для культивирования широкого спектра рыб и других водных объектов. Американский опыт был изучен и освоен в Западной Европе и СССР. Эти установки используются для культивирования осетровых, лососевых и сомовых рыб, угря и тиляпии. [19]

Тема применения замкнутых по воде установок для рыбоводных целей воспринимается рыбоводами неоднозначно. Шкала расхождения мнений - от негативной оценки до оптимистической. Сдержанный оптимизм выражают обычно те специалисты, кому удалось вникнуть в роль и место замкнутых рыбоводных установок в рыбоводной практике и получить желаемые результаты в процессе их применения. [4]

Использование замкнутых по воде рыбоводных установок позволяет избежать сезонных колебаний температуры и непредвиденных скачков расхода и температуры воды, что не возможно при выращивании в открытых рыбных хозяйствах [таблица 1.1.].

Таблица 1.1 Выращивание ленского осетра в открытых рыбных хозяйствах и УЗВ.

Это достигается техническими средствами и оснащением приборами автоматического управления. Как правило, выращивание рыбы в замкнутых установках ведется при оптимальной температуре. Для карпа, осетров, угря обычно устанавливается температура +24°С, что обеспечивает 876 градусо - дней в течение года. Срок получения товарной рыбы в таких установках значительно снижается. Так, в замкнутых установках за 365 сут, получают осетров массой 1 кг. [14]

Использование замкнутых рыбоводных установок позволяет также интенсифицировать товарное рыбоводство в установках с естественной температурой воды. В этом случае замкнутые установки применяют для получения в них посадочного материала значительного размера, превышающего размеры рыб, получаемых при естественной температуре воды. При этом посадочный материал получают не только нужного размера, но и более высокого качества, так как исключаются природные факторы, отрицательно сказывающиеся на потенции роста посадочного материала. К таковым относятся скачки температур, высокие и низкие температуры, скачки концентрации кислорода в воде и низкие его концентрации. Кроме того, на качество выращиваемого посадочного материала влияют такие факторы, как концентрация кормовых объектов, мутность воды, наличие патогенной микрофлоры, освещенность и другие факторы. [15]

Зарыбление более крупным и качественным материалом снижает отход рыбы в процессе выращивания, обеспечивает получение товарной рыбы большей массы, снижает затраты корма на единицу массы выращиваемой рыбы.

Применение замкнутых установок на заводах по воспроизводству молоди, выпускаемой для нагула в природные водоемы, положительно сказывается на результативности процесса - увеличивается процент возврата половозрелых рыб.

Вторым по значимости фактором интенсификации является обеспеченность рыбы кислородом. Потребность рыбы в кислороде растет с подъемом температуры воды, ростом потребления корма и увеличением двигательной активности. [41]