Биологические основы акклиматизации гидробионтов, терминология

Важнейшими методами повышения рыбохозяйственной ценности водоемов является акклиматизация рыб, кормовых и пищевых беспозвоночных.

Во внутренних водоемах России и Украины уже освоены промыслом десятки видов вселенцев. По имеющимся данным суммарный улов акклиматизированных рыб в России (озерах, реках, водохранилищах на 1990 год составили более 20% от общих улов во внутренних водоемах.

В результате акклиматизации в ряде водоемов создана новая промысловая ихтиофауна, которая в некоторых озерах и водохранилищах уже составляет 80% и более от общей добычи.

Акклиматизация кормовых беспозвоночных в естественных водоемах и водохранилищах повышает рыбопродуктивность в среднем на 20-30%, а в некоторых водохранилищах на 50% и более (например, водохранилища Волжского каскада).

Приведем несколько примеров удачной акклиматизации в последние 20-30 лет. В бассейне Азовского и Черного морей в 1972-1984 годах украинскими учеными была успешно акклиматизирована дальневосточная кефаль – пиленгас. В этих водоемах темп роста этого вида в сравнении с Японским морем откуда она была завезена в 1,5-3 раза выше. С 1993 года разрешен промысел пиленгаса и его ежегодно вылавливают уже более 4 тыс. т. в год. В середине семидесятых годов российские ученые акклиматизировали камчатского краба в Баренцевом море. Сейчас общие запасы камчатского краба в Баренцевом море составляет 6 млн. шт., а промысловые – 1,5 млн. шт. (1 кг краба стоит 208 долларов США, а средняя масса краба – около 4 кг).

Впервые теоретические основы акклиматизации гидробионтов были заложены в 1940 году Л.А. Зенкевичем. Значительный вклад в разработку этой теории внесли А.Ф. Карпевич, Л.Н. Гербильский, Г.В. Никольский, Т.С. Расс.

Акклиматизация – это процесс приспособления вселенных в водоемы рыб и других гидробионтов и их потомства к новым условиям среды и формирование в результате этого новой популяции вида под действием естественного отбора. Гидробионты, приспособившись к новым условиям существуют за счет естественного воспроизводства. Этот процесс протекает медленно и связан с глубокой перестройкой, происходящей в организме.

Акклиматизация может быть либо пассивной, когда гидробионтов выпускают в заселяемый водоем при минимальном вмешательстве человека, либо активной, если акклиматизация гидробионтов в новый водоем происходит при активном вмешательстве человека путем не только заселения новых видов, но и проведения рыбоводно-мелиоративных работ и охранных мероприятий.

Интродукция – любое переселение особей вида в водоем, не освоенный ими. Интродукция всегда является первым этапом процесса акклиматизации, но не всегда интродукция заканчивается акклиматизацией интродуцента.

Вселение – переселение особей вида в водоем, условия среды в котором мало или совершенно не отличаются от условий жизни данного вида с материнским водоемом. Вселенные особи вида успешно размножаются на новом месте обитания без какой либо предварительной внутренней перестройки организма. Биологические особенности потомства переселенных особей вида не изменяются.

Зарыбление – это регулярный выпуск молоди одного и того же вида рыб на нагул в апробированные (раннее исследованные) водоемы. Вселение и зарыбление не имеет отношения к акклиматизации.

Натурализация – конечный высший этап акклиматизации, когда определились ареал вида в новом водоеме, его взаимоотношения со средой и возможность использования (кормового и хозяйственного) вселенца.

Реакклиматизация – интродукция особей вида в целях восстановления его популяции в пределах его естественного (в прошлом) ареала, в котором этот вид по каким либо причинам исчез.

Аутоакклиматизация – самостоятельное вселение водных организмов с последующей их акклиматизацией и натурализацией в новом водоеме.

Приспособляемость организмов в процессе акклиматизации.

В настоящее время считается (Скадовский, 1955 и др.), что основой приспособляемости организмов является обмен веществ и различают два вида приспособляемости:

1. Пассивная приспособляемость – когда изменение среды приводит к изменению уровня обмена, при этом задерживается рост и развитие организма, но он продолжает жить в течение определенного времени после чего наступает необходимая фаза и смерть. Это и есть физиологическая адаптация – акклимация.

2. Активная приспособляемость – когда при изменении обмена веществ организм сохраняет жизнеспособность и способность к воспроизводству. Это и есть тип эколого-физиологических и биологических адаптаций особей, которые лежат в основе акклиматизации.

Иными словами, при акклиматизации у особей всегда сохраняется некоторый запас «физиологической прочности» (на основе пластичности), а при акклимации он исчерпывается.

Адаптивность – адаптация. Адаптивность или приспособляемость – это свойство целых систем (организма, популяции, вида, биоценоза) освоить измененные условия среды, сохраняя при этом видовую специфику. Степень адаптивности ограничивается консервативность вида.

Адаптация – это положительный для вида результат проявленных особью адаптивных свойств при взаимодействии с измененной средой.

Адаптация – это изменения, возникающие в результате взаимодействия особей (популяций) с измененной средой, но способствующие сохранению целостности вида. Адаптации заметнее всего проявляются в уровне протекания физиологических процессов, в морфологических количественных характеристиках (длина, масса, соотношение частей тела и т. д.) и является основой для внутривидовой изменчивости.

Адаптация в онтогенезе. На разных стадиях развития особей их экологическая пластичность меняется. У карповых с и пресноводных окуневых и других генеративно пресноводных рыб наиболее важные процессы, поддерживающие численность популяций, протекают только в пресной воде и в относительно узком температурном диапазоне.

Их личинки хорошо переносят соленость от 0 до 3 %, температуру 12-18 С, слабую щелочность и требуют высокой концентрации кормовых организмов (не менее 250-300 шт/л науплий копепод и т. д.). Поэтому личинки рыб наименее жизнестойки.

Молодь рыб переносит более высокую соленость (до 10-11%) температуру до 25 С, пищевой спектр более широкий. Она (молодь) становится менее требовательной к другим условиям среды, легче избегает хищников, более стойка к болезням и т. д. Поэтому она жизнеспособнее, чем личинки.

Взрослые особи большинства рыб еще выносливее. Большая пластичность взрослых особей к изменению факторов внешней среды лежит в основе образования проходных и полупроходных биологических групп генеративно пресноводных рыб и позволяет морским рыбам осваивать пастбище солоноватоводных бассейнов.

Это свойство рыб, а также б/п животных является основой для поэтапной акклиматизации.

Приспособления и изменчивость популяций в процессе акклиматизации.

Начальный этап акклиматизации организмов (первая фаза) начинается с их адаптации к новой среде, заключающейся в изменении и приобретении новых признаков, приобретенных в новых условиях. Чем короче биологический цикл вида, тем выше темп приспособления (или вымирания) к новым условиям. Например, мизиды, которые созревают на 45-е сутки, переселенные весной, к осени того же года образуют полноценную популяцию, состоящую из нескольких пометов интродуцированных особей и нескольких (до шести) поколений местного рождения.

Влияние элиминации (гибели организмов вследствие различных абиотических и биотических факторов внешней среды) и отбора могут происходить в течение 1-2-х лет. И, наоборот, формирование популяции длинноцикловых видов протекает медленно, их адаптации даже в онтогенезе формируются очень медленно, а изменчивость популяционного характера проявляется через ряд поколений, у белуги, например, не раннее чем через 20-40 лет. Процесс акклиматизации можно считать законченным только при регулярном размножении особей новой популяции и особенно, если они благополучно перенесли крайние отклонения в среде обитания.

В одних случаях адаптация и изменчивость морфологических признаков у переселенцев в новых условиях водоема приводит к положительному эффекту: ускорению темпа роста и созревания половых продуктов, увеличению упитанности и продуктивности и в конечном итоге к его натурализации в новом водоеме.

В других случаях морфологических изменений у переселенцев не наблюдается и популяция формируется по типу исходной. Это свидетельствует об отсутствии или незначительном отличии физико-химических и биотических условий в заселенном и материковом водоемах.

В третьих случаях наблюдается снижение интенсивности физиологических процессов в организмах особей новых популяций, в результате чего уменьшаются темпы их развития и роста, снижаются или очень увеличивается плодовитость, что приводит к уменьшению размеров и массы, ухудшению упитанности, уменьшению численности и другим неблагоприятным последствиям. Такие популяции нельзя считать процветающими и они часто теряют промысловое значение.

Подобные явления возникают при переселении рыб или беспозвоночных в водоемы с неблагоприятными абиотическими (температура, соленость, газовый режим и т. д) и биотическими (наличие большого количества конкурентов в питании и т. д.) условиями.

Для периода формирования популяций переселенных рыб и других организмов отмечено изменение характера питания, миграций и других особенностей биологии переселенцев. Особенно лабильны в характере питания взрослые особи. Например, сиги – планктофаги при переселении в озеро Севан перешли на донное питание, потребляли более концентрированный корм – гаммарид, в результате их рост и упитанность повысились. В результате переселения часто проходные рыбы становятся полупроходными (рыбец), полупроходные – туводными (лещ), сдвигается время нереста (лососи, лещ, кефаль) т места нереста (кефаль Каспия).

Принципы и методы выбора форм в акклиматизации.

Для повышения эффективности мероприятий по акклиматизации первостепенное значение имеет выбор рекрута (формы намечаемого переселенца), а также стадии посадочного материала для интродукции. Выбор вида является первым этапом теоретической подготовки акклиматизации, а выбор посадочного материала - первым этапом его практического осуществления. Выбор рекрута разный и зависит от того, осуществляются ли интродукция с целью поэтапной акклиматизации (то есть постепенное продвижение кормового или промыслового акклиматизанта в новые районы, резко отличающиеся по климатическим условиям от района, где расположен маточный водоем), одомашнивания (культивирования) рекрута или с целью его натурализации.

Первыми возникли географические методы выбора интродуцентов (метод аналогов, метод палеоареалов, метод потенциальных ареалов), которые учитывали климатические условия ареалов распространения видов. Географические методы не дали ожидаемого эффекта, так как были приблизительными и не учитывали экологические условия, конкретные преобразования видов к среде.

После неудач в акклиматизации с использование географических методов, более прочные позиции начал завоевывать взгляд на преимущественное значение наследственности и свойств видов, их адаптивных возможностей. Возникли биоэкологические методы:

а) жизненных форм, б) потенциальных видов

В 1953 году было выдвинуто учение «о жизненных формах» как основе при выборе рекрутов для интродукции. Жизненная форма – это исторически сложившаяся структура животных или растений, приспособленная к данным условиям и возникшая под их влиянием. Отсюда, под влиянием среды виды способны изменять свои требования в относительно короткий срок, а поэтому и возможна их акклиматизация в условиях, отклоняющихся от исходных, соответствующих пройденному пути.

Метод потенциальных свойств видов. Исходя из происхождения видов, исторического пути, пройденного видом, и учитывая современные условия жизни, А.Ф. Карпевия считает, что у особей любой популяции имеются скрытые эколого-физиологические свойства, которые не проявляются в современном местообитании. При изменении среды (или условий жизни) возможно проявление этих скрытых особенностей, вследствие чего увеличивается жизнестойкость вида и расширяется его адаптивные и акклиматизационные свойства.Из этого вытекают следующие выводы:

1.У намеченных к интродукции видов необходимо изучить (или учитывать) не только характерные для данного вида, подвида, расы, других более мелких таксонов черты биологии, экологии и морфологии, но и черты, которые могут проявиться в новой среде.

2.При хорошем знании потенциальных свойств популяций, предназначенных для интродукции, можно предвидеть характер адаптаций и направление изменчивости переселенцев, следовательно, можно подобрать или новую среду в большем соответствии с их адаптивными возможностями, но не обязательно аналогично материнской.

3.Эколого-физиологический подход к выбору интродуцентов позволяет использовать адаптивные возможности особей на разных стадиях их развития и выявить наиболее узкие зоны адаптации в разные периоды формирования рекрутов.

Методы проверки рекрутов. Намеченная в первом приближении к переселению форма должна пройти «экологическую проверку», для чего более углубленно изучают её требования к среде, используя разные методы и приемы. Наиболее надежным при проверке пригодности выбранных гидробионтов для акклиматизации является метод биоэкологического анализа свойств видов. Но отдельные черты видовых свойств не проявляются полностью у популяций в природной обстановке и при полевых наблюдениях могут быть не замечены даже при многолетних наблюдениях. Поэтому для проверки экологической выносливости рекрута необходимы широкие экспериментальные исследования в лабораторных или природных условиях.

Таким образом были выяснены требования многих видов, предназначенных для акклиматизации.

Как правило, хорошо поставленный эксперимент помогает повысить результативность интродукции, а также предвидеть результаты первых 2-х (фаз) этапов акклиматизации гидробионтов.

Метод отбора рекрутов по их биологической стоимости и хозяйственной ценности. При выборе объекта для интродукции в целях повышения продуктивности водоема мало учитывать эколого-физиологическую выносливость рекрута и его способность преодолевать особенности среды, необходимо учесть его хозяйственную биологическую продуктивность и место в трофической цепи и, таким образом, определить его биологическую стоимость.

При направленной акклиматизации всегда необходимо учитывать хозяйственную ценность рекрута: его пищевые и вкусовые качества. Одни виды ценятся за вкусовые качества, другие за высокую жирность или отсутствие жира (диетическая рыба), ценность третьих определяется традиционными вкусами местного населения (например, на Каспии сом считается несъедобной, а вобла ценной рыбой).

При выборе форм для акклиматизации важно учитывать наследственную характеристику роста, общую его потенцию, а изменчивость роста, зависящую от условий среды, можно использовать в полезном направлении в новом местообитании.

Важно знать, в какую пищевую цепь вводится акклиматизант, ускорит или замедлит его направление круговорот веществ в пищевых цепях в водоеме. Наиболее рентабельными с точки зрения биологической стоимости и товарной ценности являются мирные виды со средней продолжительностью жизненного цикла (3-6 лет и высоким весовым ростом. Это бентофаги: сазан, усач, некоторые осетровые (бестер, ленский осетр), краб и другие.

Стоимость их пищевых цепей дороже, чем планктофагов, в 2-3 раза, а период созревания довольно большой (что увеличивает период оплаты съеденной в водоеме пищи), но эти рыбы имеют большой темп роста и более ценные в пищевом отношении.

Важным является вопрос вселения хищных рыб. Быстрорастущие относительно крупные хищники (обычно и быстро созревающие) обладают наиболее высоким сравнительным коэффициентом продуктивности (СКП), например, лососевые. Они вводят в круговорот дополнительные ресурсы (малоценных и сорных рыб), способствуют ускорению их оборота и, как правило, улучшают качество промысловой продукции.

Напротив, вселение мелких тугорослых, короткоцикловых хищников почти всегда приводит к снижению качества и количества промысловой продукции. Они выедают мелкие кормовые организмы, необходимые для питания другим рыбам, а также икру, личинок, молодь рыб, быстро наращивают численность, а сами слабо используются как кормовые объекты и объекты промысла.

Осетровые занимают особое место по ценности и биологическим свойствам. Они обладают огромной потенцией роста, но из-за чрезвычайно длинного периода созревания их сравнительный коэффициент продуктивности понижен. Они оплачивают корм через десятки лет и замедляют оборачиваемость органического вещества в водоемах. К тому же для хорошего роста им требуются обширные пастбища с высокой плотностью кормовых организмов.

Средне- и длинноцикличные виды не в состоянии быстро адаптироваться к новым условиям и увеличивать численность популяции. Они менее конкурентоспособны по сравнению со скороспелыми видами. Они подвергаются и наибольшему прессу промысла с самого начала появления в водоеме. Эти вселенцы требуют к себе более требовательного внимания со стороны рыбоохранных органов.

Среди осетровых наиболее перспективным объектом для акклиматизации является сибирский (ленский осетр), который очень хорошо реализует свои потенциальные возможности роста. По средней массе 3-х, 4-х пятилетки выращенных в бассейнах, превосходят рыб из естественных водоемов в 7-9 раз.

Оценка результатов акклиматизации. Результаты акклиматизации обычно оценивают по 3-х бальной системе. Выживание интродуцентов – поимка в новом водоеме переселенных особей.

Биологический эффект – произошло размножение интродуцентов и выживание их потомства в новом водоеме.

Промысловый эффект – переселенец образовал многочисленную популяцию, натурализовался и вошел в промысел или пищевые цепи нового для него водоема.

Подготовка мероприятий по акклиматизации гидробионтов, биотехника переселения.

Подготовка мероприятий по акклиматизации проходит два этапа:

I.Теоретическая подготовка – разработка биологического обоснования целесообразности акклиматизации и выбор биотехники переселения.

II. Практическое осуществление намеченного мероприятия.

Цель теоретического этапа – биологическое обоснование целесообразности акклиматизации. Он состоит из пяти разделов:

1.1 Характеристика бассейна.

1.2 Характеристика форм предназначенных для акклиматизации.

1.3 Биотехника переселения.

1.4 Предполагаемая эффективность

1.5 Общая схема акклиматизационных мероприятий для бассейна и тактика его осуществления.

Первый раздел включает характеристику физико-химического режима и населения, а также их изменения в перспективе. Определение экологической и кормовой емкости водоема, соотношение биомасс ценных и малоценных видов рыб, беспозвоночных и растений. Обоснование акклиматизационных мероприятий и их сочетание с другими методами повышения промысловой продуктивности бассейна. Главные направления акклиматизационных мероприятий – дополнение состава аборигенной флоры и фауны полезными видами, замещение некоторых аборигенных видов более биологически и хозяйственно полезными, реконструирование населения водоема, направленное формирование населения, формирование пищевых цепей и ценозов.

Второй раздел состоит из названия и происхождения вселенца, его биоэкологической характеристики. Определения совместимости его требований и режима водоема, характеристики промысловых и пищевых (или кормовых) качеств объекта вселения, возможности натурализации вселенца и необходимых мероприятий для поддержания его численности (искусственное воспроизводство,, искусственные нерестилища, выращивания молоди и т. д.), основных направлений воздействия вселенца на аборигенов, характеристик паразитофауны вселенца и его опасности для аборигенов или наоборот.

Третий раздел должен содержать выбор стадии развития переселенца, удобной для пересадки, время и место получения посадочного материла, методики транспортировки, места крантизации, выпуска или инкубации икры и выращивания молоди вселенца, последовательность и сроки осуществления пересадок отдельных видов, повторность пересадок отдельных видов.

В четвертом разделе указывается вероятный ареал размножения и нагула, численность стада, время появления в промысле (или питании рыб)), места и способы лова, экологический эффект.

II. Практический этап переселения объекта предусматривает:

1) сбор и заготовку посадочного материала;

2) транспортировку;

3) Выпуск в заселяемый водоем.

Наиболее безопасно переселении с помощью пересадки икры намеченного вида, которая или не имеет заболеваний, или поражена одним видом заболевания. Икру чаще всего получают на рыбоводных заводах (осетровые, лососевые, сиговые и пр.), или на местах нереста в кладках и гнездах (судак, сазан, и др.). В некоторых случаях половые продукты получают с помощью физиологического метода стимулирования их созревания.

Личинок рыб также часто отбирают на РЗ или после доинкубации икры в питомниках. Личинок перевозят на дальние расстояния реже, чем икру.

Производителей отлавливают для пересадки в период нерестового хода (проходные или полупроходные рыбы), или на зимовальных ямах (сом).

Значение внешней среды и свойств гидробионтов при акклиматизации.

К важнейшим факторам, определяющим эффективность акклиматизации, относятся прежде всего температура и пределы её колебаний в естественных условиях.

Например, распространение на север многих тихоокеанских лососей ограничивается отрицательными температурами воды.

Акклиматизация горбуши в Баренцевом и Белом морях не дали ожидаемого эффекта, несмотря на её хороший рост в море, из-за суровых осенне-летних условий в период инкубации икры (отложенная икра в очень большом количестве погибает). В связи с этим формирование промыслового стада затруднено.

При нересте тихоокеанских лососей в южное полушарие отдельные виды (чавыча) прижились в относительно умеренных зонах (Новая Зеландия, Чили) и их нерест в реках происходит в осенний период при температурном режиме сходном для весеннего периода Северного полушария.

Пересадка каспийской кефали в Аральское море оказалась неудачной из=за суровых зимних условий в этом водоеме, вследствие чего вся переселенная кефаль погибла.

Черноморская кефаль, интродуцированная в Каспийское море советскими учеными нашла подходящие условия для зимовки у Иранских берегов и полностью натурализовалась в новом местообитании.

Температурный режим имеет существенное значение при интродукции пресноводных рыб. Переселение вида на север или юг в водоемы, расположенные далеко за пределами ареала, ослабляет жизнестойкость переселенца. Так, при передвижении сазана на север обнаружены: сокращение порций откладываемой икры, не ежегодный нерест и даже прекращение полового созревания. Отмечается измельчение леща в холодных зонах, из-за чего бессмысленно продвижение его на север.

При акклиматизации гидробионтов необходимо учитывать такие важные абиотические факторы среды, как соленость, кислородный режим, освещенность, грунты, нерестовый субстрат, а также течение, уровенный режим, глубины, размер водоемов и конфигурация берегов.

Из важнейших биотических факторов, влияющих на выживание вселенцев и образование их популяций в новых водоемах является наличие пищи, хищников, конкурентов в питании и паразитов.

Дата добавления: 2015-08-31