Россия
Россия
УДК 639.64 Морские растения. Водоросли и пр.
ББК 472 Рыбное хозяйство
Исследованы особенности роста спирулины (Arthrospira platensis (Nordst.) в воде из высокоминерализованных озер лесостепной и степной зон Южного Зауралья. Наибольшие показатели роста установлены в пределах минерализации 3-30 г/л. Максимальные величины минерализации для роста спирулины составили 80 г/л. Показатели рН не влияли на интенсивность роста спирулины. Наибольшая продолжительность культивирования спирулины в воде из озера, без добавления питательной среды, составила 3 месяца. С добавлением спирулины численность артемии в воде из озер увеличивалась на один порядок.
спирулина, высокоминерализованные озера, лесостепная зона
Для культивирования спирулины, используемой во многих отраслях аквакультуры, необходима питательная среда, что требует некоторых затрат на ее выращивание [11; 5; 6; 2]. Вместе с тем, обширный фонд высокоминерализованных озер степной и лесостепной зон, расположенных на юге Российской Федерации, представляет из себя малоосвоенный для рыбоводства водный ресурс [12]. В водоемах степной и лесостепной зон наблюдается тренд потепления. При испарении воды в последние засушливые годы и соответствующем повышении солености в данных водоемах наблюдается рост температуры. Культивирование спирулины обычно производится в субтропических и тропических широтах. Оптимум для роста спирулины составляет 32-35°С. Однако активный рост происходит и при 26-27°С. Целью настоящей работы являлось изучение особенностей роста спирулины в высокоминерализованных озерах Южного Зауралья.
Материал и методика
Исследования проводились в 2018-2022 годах. Пробы воды брали из высокоминерализованных озер от 0,4 до 102 г/л. Водоемы подбирались с рН выше 8. Из каждого водоема брали пробы воды в объеме 5 л и донные отложения из береговой линии на глубинах 20-50 см. После чего производилось культивирование спирулины (Arthrospira platensis (Nordst.) в пробах воды из различных водоемов [4]. Инокулят чистой культуры вносили в объеме 3-5 мл, в зависимости от плотности культуры спирулины, выращиваемой в питательной среде. В некоторых пробах культивирование производилось в воде из озер с донными отложениями. Численность клеток спирулины определялась на микроскопе Levenhuk D2L NG с увеличением 4 и 10. Вторая линия эксперимента состояла в выкапывании ям в береговой линии высокоминерализованного озера Катаи, которые через грунт наполнялись водой, после чего в них выливали инокулят питательной среды со спирулиной в объеме 1 литр. Во втором варианте в пределах береговой линии находились, изолированные от основного водоема, лужи, ввиду высыхания, после чего в данные лужи также вносился инокулят в объеме от 100 до 1000 мл, в зависимости от объема лужи. Также проводилось исследование численности артемии (Artemia salinа), при ее развитии в воде из разных озер, при подкормке спирулиной и без [1; 3].
Результаты исследования
Наибольшие результаты роста спирулины были получены в воде из озер Черное, Соленое и Денисово (табл. 1, рис. 1). Следует отметить, что уровень минерализации водоема не влиял на развитие спирулины. Так, в озере Соленое Увельского района Челябинской области минерализация составляла 3 г/л, в озере Денисово – 10 г/л и в озере Черное – 12 г/л. При этом одинаковые показатели численности клеток наблюдались и в пресном озере Фреликово и высокоминерализованном озере Катаи. Высокие показатели плотности клеток также наблюдались и при интервале рН от 8 до 9. Следует отметить, что нами подбирались озера с наиболее высокими показателями рН. В целом высокие показатели роста культуры спирулины, при различных показателях минерализации и рН, свидетельствуют о том, что главным фактором, способствующим развитию водорослей, является гидрохимический состав воды, отвечающий наиболее оптимальному составу элементов, необходимых для развития культуры. Для биотехники непрерывного культивирования спирулины использовалась вода из озера Соленое Октябрьского района Челябинской области с минерализацией 30 г/л. В воде из данного озера численность клеток колебалась от 5 до 20 штук в поле зрения. При этом культура развивалась в течение первых 3-х дней и активно воспроизводилась в емкости объемом 100 мл в течение 2,5-3 месяцев. После чего численность клеток снижалась, что очевидно объясняется исчерпанием питательных веществ, необходимых для роста культуры. Культура спирулины развивалась в воде с максимальной минерализацией 80 г/л. Данная минерализация воды была также получена из озера Соленое в ходе выпаривания.
В озере Ипоково была зафиксирована не идентифицированная синезеленая водоросль, численность которой составляла 10-15% от численности спирулины. Во всех остальных водоемах численность спирулины составляла более 98% от общей численности всех живых организмов, видимых в поле зрения микроскопа.
Таблица 1. Численность спирулины (Arthrospira platensis) в воде из различных водоемов
Table 1. The number of spirulina (Arthrospira platensis) in water from various reservoirs
|
Водоем |
рН |
Минерализация, г/л |
Численность клеток, в поле зрения |
|
Соленое |
8 |
3 |
12 |
|
Мариничево |
8,5 |
9 |
2 |
|
Горькое (пос. Спорное) |
8,3 |
22 |
6 |
|
Горькое |
8,7 |
22 |
2 |
|
Черное |
9 |
12 |
20 |
|
Дорино |
9 |
10 |
2 |
|
Ипоково |
9 |
5 |
2 |
|
Новомосковское (соленое) |
9 |
9 |
3 |
|
Кичкибиз |
8 |
12 |
8 |
|
Большеникольское |
8,5 |
5 |
3 |
|
Линейское |
8,7 |
17 |
0 |
|
Фреликово |
8 |
0,4 |
6 |
|
Карабай |
8,3 |
5 |
5 |
|
Лафетное |
9 |
13 |
1 |
|
Песчаное |
8 |
3 |
2 |
|
Денисово |
9 |
10 |
12 |
|
Новомосковское (пресное) |
8,6 |
5 |
5 |
|
Окунево |
8,5 |
2 |
4 |
|
Гаглиное |
9 |
14 |
3 |
|
Катаи |
9 |
34 |
6 |
В лужах, расположенных на береговой зоне озера Катаи, в которые выливалась культура спирулины, численность ее клеток составляла 6-7 штук в поле зрения. Данные показатели сопоставимы с численностью клеток спирулины, развивающейся в воде из озера Катаи (табл. 1).
Численность артемий в воде из озера Соленое, с совместным культивированием спирулины, на порядок превышала численность артемии в воде из этого же озера без спирулины (рис. 2). Так, в озерах Соленое, Катаи и боратовом карьере численность артемии увеличивалась на порядок и составляла десятки экземпляров на 100 мл. Данная закономерность наблюдалась у различных размерных групп артемии. В таблице № 2 приведены данные по артемии размером 3-4 мм. В то же время более крупные артемии размером 8-10 мм в озере Соленое, без прикормки спирулиной, характеризовались плотностью 3 экземпляра на 100 мл. В то время как с прикормкой спирулиной их плотность составляла 16 экземпляров на 100 мл. Следует отметить, что в воде из боратового карьера артемия без прикормки спирулиной не воспроизводилась и не создавала стабильные популяции. Аналогичная ситуация наблюдалась в озере Соленое. Данная закономерность позволяет по новому рассматривать высокоминерализованные водоемы в части применения новых биотехнологических циклов для культивирования артемии [7; 8; 9; 10].
Дальнейшие наши исследования планируется также свести к оценке экономических составляющих для культивирования спирулины, используемой в различных биотехнических целях, так как приготовление питательной среды для данной водоросли требует дополнительных ресурсов. Вместе с тем, высокоминерализованные водоемы не используются сферой аквакультуры, в то время как их вода может использоваться во вторичных циклах. Учитывая, что фонд соленых водоемов на юге Западно-Сибирской равнины обширный и озера эти расположены рядом с пресными водоемами, используемыми для рыбного хозяйства, открываются перспективы значительного увеличения рыбной продукции на базе культивирования водорослей. Преимущества спирулины заключаются в том, что она развивается в диапазоне минерализации от 10 и до 30 г/л, где выращивание рыбы очень затруднено или практически невозможно, также как и артемии. С помощью биотехники пастбищного культивирования спирулины можно восполнить неэксплуатируемый пробел минерализации воды в линейке продуцентов аквакультуры.
Рисунок 1. Клетки спирулины, развивающейся в воде из различных озер: 1 – Черное, 2 – Лафетное, 3 – Новомосковское (пресное), 4 – Новомосковское (соленое)
Figure 1. Spirulina cells developing in water from various lakes: 1 – Black, 2 – Carriage, 3 – Novomoskovskoye (fresh), 4 – Novomoskovskoye (salty)
Рисунок 2. Культура спирулины развивающаяся в питательной среде и различных озерах: 1 – контроль, 2 – озеро Черное, 3 – озеро Лафетное, 4 – озеро Новомосковское (пресное)
Figure 2. Spirulina culture developing in a nutrient medium and various lakes: 1 – control, 2 – Lake Black, 3 – lake Carriage, 4 – lake Novomoskovskoye (fresh)
Таблица 2. Численность артемии (Artemia salinа) размером 3-5 мм в воде из различных водоемов с подкормкой спирулиной (Arthrospira platensis) и без дополнительного прикорма / Table 2. The number of artemia (Artemia salina) with a size of 3-5 mm in water from various reservoirs with spirulina (Arthrospira platensis) and without additional complementary feeding
|
Водоем |
Минерализация, г/л |
Без прикорма |
С добавлением спирулины |
|
Соленое |
30 |
5 |
35 |
|
Боратовый карьер |
80 |
7 |
28 |
|
Журавлиное |
102 |
11 |
30 |
|
Катаи |
34 |
4 |
15 |
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад в работу авторов: К.А. Корляков – идея работы, подготовка введения, результатов, заключения, окончательная проверка статьи; С.М. Овчинников – сбор и анализ данных, перевод, подготовка статьи.
The authors declare that there is no conflict of interest.
Contribution to the work of the authors: K.A. Korlyakov – the idea of the work, preparation of the introduction, results, conclusions, final verification of the article; S.M. Ovchinnikov – data collection and analysis, translation, preparation of the article.
1. Веснина Л.В. Жаброногий рачок артемия // Рыбоводство и рыболовство. - 2002. - № 1 - С.68.
2. Каледина М.В. Спирулина как перспективная биологически активная добавка в инновационные пищевые продукты с пользой для здоровья / М.В. Каледина, А.Н. Федосова, И.А. Байдина, Н.П. Шевченко, Л.В. Волощенко // Современная наука и инновации. - 2020. - №3 (31). - С. 188-201. DOIhttps://doi.org/10.37493/2307-910X.2020.3.25
3. Корляков К.А. Минерализация, рН и гидробионты среднеминерализованных, высокоминерализованных и рассольных озер Курганской и Челябинской областей / К.А. Корляков, Д.П. Ивлева // Экология, природопользование и ресурсы Урала. - 2019. - № 2 (2). - С. 10-13.
4. Корляков К.А. Развитие спирулины Arthrospira platensis (Sitzenberger) в воде из озер различной минерализации / К.А. Корляков, А.В. Алещенко // Ученые записки Челябинского отделения Русского ботанического общества. Вып. 4. / Ботанический сад ЧелГУ; отв. ред. В.В. Меркер. - Челябинск.: Изд-во Челяб. гос. ун-та, 2021. - С. 8-15.
5. Мазо В.К. Микроводоросль спирулина в питании человека / В.К. Мазо, И.В. Гмошинский, И.С. Зилова // Вопросы питания. - 2004. - №1. - С. 45-53.
6. Никанова Л.А. Использование комплексной кормовой добавки на основе Спирулины и антиоксиданта в кормлении свиней и ее влияние на резистентность и продуктивность / Л.А. Никанова, Г.Н. Колодина, Д.А. Никанова // Техника и технологии в животноводстве. - 2019. - №4 (36). - С. 169-173.
7. Олейникова Ф.А. Артемия - возможный объект акклиматизации в малокормных соленых водоемах // Акклиматизация рыб и беспозвоночных в водоемах СССР - Л.: Известия ГосНИОРХ. -1975. - С.262-264.
8. Соловов В.П. Принципы организации артемиевого хозяйства на соленых озерах / В.П. Соловов, Т.Л. Студеникина // Биологические основы рыбного хозяйства Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1983. - С 44-46.
9. Способ повышения общей минерализации воды в водоемах. Патент на изобретение RU 2715040 C1 / К.А. Корляков, И.А. Ларин, Д.П. Ивлева - №2019100597 заявлено 10.01.2019., опубликовано 21.02.2020, Бюллетень № 6. - 6 с.
10. Способ пастбищного культивирования и разведения артемии. Патент на изобретение № 2629669 Рос. Федерация МПК51 А01К61/00 / К.А. Корляков, В.В. Шапошников, Л.Л. Лопатин, И.Л. Лопатин. - № 2016119834; заявлено 23.05.2016; опубликовано 31.08.2017, Бюллетень № 25. - 7 с.
11. Чернова Н.И. Пищевая ценность спирулины: опыт выращивания и применения / Н.И. Чернова, С.В. Киселева, Н.М. Чернов // Вестник РАСХН. - 2001. - № 6. - С. 60-63.
12. Черняева Л.Е. Гидрохимия озер. / Л.Е. Черняева, М.Н. Еремеева - Л.: Гидропрмиздат, 1977. - 548 с.
