Ресурсный потенциал и технология культивирования водорослей

Практика использования водорослей - макрофитов восходит к глубокой древности. В настоящее время в мире ежегодно добывается более 10 млн. т морских водорослей. Современная водорослевая промышленность ориентирована в основном на выпуск разнообразной пищевой продукции, кормовой крупки, муки и различных полисахаридов. В значительно меньших объемах производятся и некоторые другие вещества, обладающие, как правило, ярко выраженными фармакологическими и биостимулирующими свойствами.

В зависимости от вида выпускаемой продукции, ее качества и конъюнктуры мирового рынка цены на водорослевую продукцию колеблются в пределах 1,5-2 долл. США за 1 кг сырой продукции, 4-5 долл. за 1 кг технического альгината, до 100 долл. за 1 кг особо чистого альгината, 250-300 долл. за 1 кг каррагенана высокого качества. При этом они остаются относительно постоянными и даже имеют тенденцию к повышению благодаря устойчивому спросу на эту продукцию в пищевой, кондитерской, парфюмерной, фармацевтической, кожевенной, бумажной, текстильной, лакокрасочной и многих других отраслях промышленности.

Более 600 видов морской растительности обитает в дальневосточных морях. Наиболее мощные заросли образуют бурые водоросли, имеются уникальные скопления красной водоросли анфельции и большие заросли морских трав. Исторически сложилось так, что основными районами водорослевого промысла стали побережье Приморья, остров Сахалин и Южно-Курильские острова.

В период с 1917 по 1922 г. из Приморья ежегодно отправляли в страны Востока от 7 до 15 тыс. т сухой морской капусты (около 75 тыс.т сырой массы). С 1922 по 1930 г. предприятия Дальгосрыбтреста от зал. Посьета до залива Советской гавани ежегодно добывали от 7 до 16 тыс. т сырой морской капусты. С 1933 по 1937 годы специализированный трест эксплуатации морских продуктов (ТЭМП) добыл в водах Приморья 110 тыс. т. сырых водорослей и трав (морской капусты 88 тыс. т, анфельции 8 и морских трав 14 тыс. т), а возможная добыча на Дальнем Востоке оценивалась специалистами в те годы в 1500 тыс. т сырой массы.

К сожалению нет точных цифр по современным запасам промысловых морских водорослей и трав в дальневосточных морях России. Есть отрывочные данные, устаревшие материалы, экспертные оценки. По удаленным районам, особенно в Беринговом море, даже экспертно оценить возможные запасы не представляется возможным. Однако по существующим оценкам специалистов в сырой массе запасы водорослей и трав в Японском море составляют 300 - 600 тыс. т, в Охотском море от 12 000 тыс. т до 14 000тыс. т и в Беринговом море на восточном побережье Камчатки - более 200 тыс. т.

Видовой состав и мощности зарослей водорослей в прибрежной зоне дальневосточных морей обуславливают возможности создания крупномасштабного и устойчивого водорослевого промысла, культивирования наиболее ценных видов водорослей и развитие предприятий по переработке этого ценного сырья (Арзамасцев И.С., 2008).

Культивирование ламинарии японской

Ламинария японская Laminaria Japonica (Aresch) - основной объект промысла и переработки бурых водорослей на Дальнем Востоке России.

Рисунок 15 – Ламинария японская[1]

 

Слоевище оливкового цвета, пластинчатое, длиной до 2 - 3.5 м, шириной до 20-35 см. Посередине пластины проходит широкая толстая полоса ограниченная с краев глубокими бороздами, края пластины тонкие, волнистые. Ризоиды толстые, густоветвистые. Стволик короткий толстый, блестящий, внизу округлый, вверху сдавленный и переходящий в толстое клиновидно-заостренное основание пластины. Водоросль двухлетняя. В июне – июле второго года ламинария достигает своей максимальной массы.

Первогодние слоевища ламинарии японской резко отличаются от второгодних как по внешнему виду, так и по размерам. Первогодняя пластина имеет более светлую окраску, к осени слоевище становится более темным. Репродуктивные органы на второгодней пластине появляются в конце июля – начале августа. Японская ламинария распространена в Желтом, Японском морях, у северо-восточного побережья Хоккайдо, южных Курильских островов, у юго-западного и южного Сахалина. Растет от литорали до глубины 25 м (обычно до 12 м) на каменистом и скалистом грунтах.

Создание плантаций с устойчивым урожаем приближает сырье к базам переработки и стабилизирует ее поступление. Только в водах Приморья на плантациях площадью 5 млн. га возможно выращивание 150-350 тыс. т морской капусты ежегодно. Для наших условий наиболее отработаны технологии подвесного выращивания в двухгодичном цикле и одногодичном с выращиванием рассады в цехах. Возможно комбинированное выращивание: двухгодичный цикл с получением рассады в цеховых условиях.

Плантации для двухгодичного выращивания ламинарии лучше располагать в полузакрытых бухтах, обеспеченных хорошим водообменом с открытым морем. Водорослевая плантация состоит из последовательно установленных П-образных элементов параллельными рядами с интервалом 8 м. Длина горизонтальных канатов около 40-50 м.

Биотехнологическая схема выращивания ламинарии японской в 2-х годичном цикле состоит из пяти этапов: получение спор и оспоривание ими субстратов, выращивание рассады на посадочно-выростных субстратах в море, прореживание и пересадка спорофитов на новые выростные поводцы, контроль за выращиванием ламинарии до товарных размеров, сбор урожая.

Для получения спор в сентябре-октябре необходимо заготовить маточные слоевища (крупные, без повреждений, с 50-80% покрытием спороносной тканью) и доставить их на берег без воды укрытыми мокрым брезентом от попадания прямых солнечных лучей.

Для одновременного выхода спор следует простимулировать маточные слоевища. Для этого растения, промытые с помощью губки чистой морской водой, развешивают на 4-5 часов в затененном месте на сквозняке при температуре 14-18°С, чтобы листья потеряли часть влаги. Когда подсушенные растения помещают в воду, они начинают интенсивно впитывать влагу, набухать, споровые клетки разрываются и происходит массовый выброс спор.

Определить готовность слоевищ к оспориванию можно капельным методом. Нанести несколько капель морской воды на пластины водоросли, затем пипеткой перенести глазной пипеткой калю на стекло 120 кратного микроскопа. При обнаружении 30-50 зооспор, стимуляцию прекращают и начинают оспоривание. Если зооспор меньше, то продолжают стимуляцию.

Готовые к оспориванию маточные слоевища укладывают в чистые емкости объемом 4-6 м3 в 5-6 слоев с подготовленным субстратом – веревками диаметром 5-6 мм и длиной 5 – 5.5 м (веревки предварительно вымачивают около недели в морской воде, а затем просушивают для удаления вредных веществ и ненужных спор животных и растений) и заливают морской водой. Оспоривание происходит в течение 8 – 24 часов, но нужно стараться, чтобы весь процесс от начала стимулирования до опускания оспоренных субстратов в море не превышал 24 часа. Качество оседания определяют по подложенным между слоями контрольным предметным стеклам. Под микроскопом в поле зрения при 120-кратном увеличении должно быть 30-50 осевших спор.

Оспоренные субстраты (поводцы) прикрытые мокрым брезентом вывозят в море и развешивают на горизонтальных канатах ГБТС на глубину 2 м. С ноября по февраль не реже 1-2 раз в месяц необходимо встряхивать поводцы, чтобы очищать их от обрастания микроводорослями и осевших илистых частиц.

В марте - мае растения достигают длины 50-80 см и их нужно прореживать, иначе замедляется их рост, могут возникнуть заболевание и произойдет саморазряжение. Выращенную на 1 га рассаду аккуратно вплетают в новые поводцы пучками по 4-5 см в каждом через 20 см таким образом, чтобы на каждом поводце было 140-150 растений, затем их размещают на 4 га выростных ГБТС и заглубляют на 4-5 м.

Чтобы ламинария имела высокие товарные качества, требуется улучшение светового режима. Для этого в октябре-ноябре горизонтальные канаты с годовалыми растениями нужно приподнять на глубину 1-1.5 м, а в феврале-марте еще приподнять до 0.5 м.

В мае-июле двухлетние слоевища имеют длину 2-4.5 м, массу 700-1100 г, ширину 20-35 см и толщину 2.5-3.5 мм. При повышении температуры воды до 16°С слоевища ламинарии начинают интенсивно разрушаться и обрастать различными эпифитами, поэтому весь урожай до августа месяца должен быть убран.

Для того, чтобы ежегодно получать урожай с 4 га (не менее 200 т) в обороте должно находиться 1 га ГБТС по выращиванию рассады, 4 га ГБТС по культивированию молодой ламинарии и 4 га ГБТС по выращиванию товарной ламинарии (рис. 16).

Рисунок 16 – Выращивание ламинарии японской на П-образных ГБТС [1]

Одногодичная технология выращивания ламинарии японской основана на сокращении до 50 - 60 дней микроскопических стадий развития водорослей (3-4 мес.) в полностью контролируемых цеховых условиях. Эта технология состоит из 4-х этапов: выращивание рассады в цеховых условиях, пересадка рассады на поводцы и перевод ее в условия плантации, товарное выращивание и сбор урожая.

Интересен опыт адаптации китайской технологии одногодичного выращивания ламинарии в Приморье. По межправительственному соглашению был построен цех для выращивания рассады, включающий в себя охлаждающую систему подачи воды, резервуары для отстоя воды, фильтры, водозабор, проточную систему бассейнов в помещении со стеклянной крышей, морскую плантацию и вспомогательные службы (реф. установка, дизель-генератор, административный и лабораторный корпус, склады). В качестве маточных слоевищ использовался привезенный из Китая и прошедший акклиматизацию сорт ламинарии японской«Даляньский гладкий».

К концу августа - началу сентября на маточных слоевищах происходит обильное образование спороносной ткани. К началу оспоривания субстраты (пальмовые или синтетические веревки диаметром около 5 мм намотанные на рамки) должны быть замочены. Промытые бассейны на 1/3 заполнены отстоянной и профильтрованной водой охлажденной до 10-13°С. Стимулирование активного выброса спор маточными слоевищами «подсушиванием» проводится так же как в предыдущем методе культивирования ламинарии. Отличие в том, что слоевища замачивают в бассейнах, получают споровою суспензию, которую фильтруют, очищая от слизи, и добавляют в бассейны с замоченными субстратами.

В течение 15 дней происходит образование спорофитоф. Температура в проточных бассейнах поддерживается на уровне 8-10°С с понижением к концу цикла до 6-7°С. Освещение рассеянное от 300-500 люкс в начале и 800-1000 люкс в конце. Субстраты периодически стряхивают для очищения от обрастаний, а в бассейны добавляют удобрения.

От образования спорофита до готовности рассады к высадке в море проходит 40 дней. За это время происходит интенсивный рост спорофитов при температуре 5-6.5 °С, освещенности 1500-2000 люкс и подкормке удобрениями. Субстраты регулярно встряхивают и промывают струей воды .Перед высадкой температуру постепенно повышают до естественной, а освещенность доводят до 2500-3000 люкс. Еще раз подчеркнем, что весь процесс выращивания проходит в проточной воде.

Следующий этап – «временное» выращивание. Субстраты на рамках разрезают на отдельные веревки по 50-60см длиной, прикрепляют груз и развешиваются на канатах в море вертикально или горизонтально. Когда длина ламинарии достигнет 12-15 см, необходимо осуществить пересадку на выростнные поводцы длиной 1.5 –2 м для вертикального подвешивания и 2 – 2.5 м для горизонтального. В первом случае груз (около 200 г) крепится к концу поводца, а во втором случае – к его середине. Рассада вплетается в поводцы либо по одному на расстоянии 4-5 см друг от друга, либо пучками по 3 саженца через каждые 5-6 см (последнее предпочтительнее при вертикальном подвешивании поводцов). Далее происходит естественный рост ламинарии до товарных размеров [1].