Какой вклад вносит наука в развитие отечественного рыбного хозяйства
Исследования популяции лосососевых
Ученые Сахалинского государственного университета (СахГУ) проводят исследования на тему «Микроэлементный состав тихоокеанских лососей северо-западной Пацифики: аккумуляция, биотранспорт и экологические риски». Проект выполняется на базе и с применением оборудования эколого-биологической лаборатории Института естественных наук и техносферной безопасности СахГУ. Участвуют в нем как преподаватели, так и студенты, магистранты Сахалинского госуниверситета и Дальневосточного федерального университета (ДВФУ). В 2022 году университеты получили грант малых научных групп Российского научного фонда на два года.
По итогам работы будут получены предварительные данные о содержании тяжелых металлов в органах и тканях основных промысловых лососей Дальнего Востока. Это позволит не только оценить токсикологические риски для населения, но и уточнить пути пролегания миграции тихоокеанских лососей, которые еще не до конца изучены.
Островные ученые уже собрали достаточно проб горбуши, кеты, симы и нерки в Охотском, Японском и Беринговом морях, а кроме того, получили от коллег из Мурманского института рыбного хозяйства пробы горбуши из Белого и Баренцева морей.
Как известно, по пути следования рыба вбирает в свои ткани определенное количество микроэлементов, свойственных той или иной геохимической зоне океана. По микроэлементному составу горбуши, кеты, нерки, симы можно определить, в каком районе происходит максимальный нагул данного вида.
Так, например, в тканях лососей с Кольского полуострова обнаружено большое количество меди и никеля. В регионе имеется множество перерабатывающих медно-никелевых предприятий, их выбросы аэрозольным путем разносятся над океаном и попадают в кормовую базу рыб. Сегодня биохимические показатели не превышают предельно допустимых концентраций, но с увеличением антропогенной нагрузки на океан ситуация может усугубиться, поэтому экологическую обстановку необходимо мониторить.
«В том числе для здоровья потребителя важно знать, чем он питается. Такие исследования ведутся и за рубежом, но в узко прикладном ключе — изучаются съедобные части, филе лососей. Мы же берем для исследований не только филе, но и внутренние органы, такие как печень и гонады, которые активно аккумулируют микроэлементы и служат очень хорошим индикатором состояния окружающей среды», — подчеркнула кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии, биологии и природных ресурсов СахГУ Анна Литвиненко.
Полезный рацион для молоди
Еще один проект, который реализуют сахалинские ученые, посвящен продукционному потенциалу курильских озер. На островах Кунашире, Шикотане, Итурупе находится множество водоемов, гидробиологическое население которых практически не исследовано — последние работы в этом направлении там проводились более 40 лет назад.
При этом сегодня в Сахалинской области активно развивается индустрия искусственного воспроизводства лососей, и многие из этих водоемов используются рыбохозяйственниками. Туда помещают садки с молодью для подращивания, используя при этом как искусственные корма, так и естественную кормовую базу. В этой связи крайне важно знать состав водоема и понимать, каков рацион молоди в период подращивания.
«В этой работе активное участие принимают наши студенты. В 2020 и в 2021 году мы с коллегами из СахНИРО (Сахалинский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии) совершали экспедиционные отборы проб в озере Благодатном на Итурупе. Первые результаты этой работы были представлены на международных конференциях «Балтийский морской форум» в Калининграде в 2021 г. и Salmon Exchange, проводимой совместно с Аляскинским университетом, ДВФУ и КамчатГТУ в 2022 г.», — отметила доцент СахГУ Анна Литвиненко.
При наличии ресурсов ученые намерены расширить фронт работ. Большой объем исследований планируется провести в озере Большом Куйбышевском на Итурупе, в дальнейших планах исследователей — озеро Лагунное на Кунашире.
Корректировка старых данных о количественном и качественном составе гидробионтов водоемов имеет огромное значение для науки, рыбного хозяйства и экономики в целом. Водоемы в течение времени перерождаются, фауна озер меняется, и все это нужно отслеживать для сохранения биоразнообразия и каталогизации. Только имея четкое представление о том, какими ресурсами располагает водоем, можно вести разумную рыбохозяйственную деятельность и проводить законодательное регулирование.
Проект по разведению боганидского гольца
Еще в 2018 году исследователи Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Института биофизики Красноярского научного центра Сибирского отделения (КНЦ СО) РАН установили, что боганидский голец (Salvelinus boganidae), обитающий в озерах Таймыра, является рекордсменом среди всех известных диких видов рыб по содержанию омега-3. При этом рыба с большим содержанием полиненасыщенных жирных кислот служит средством профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, а до этого самой полезной считалась морская рыба.
«В ходе новейших исследований, сравнивая жилые и проходные популяции некоторых рыб, в частности, камчатской нерки, мы не выявили существенных факторов, по которым морская рыба полезнее пресноводной. Сфокусировав внимание на биоте озер Арктической зоны Сибири, в частности, озера Собачьего, обнаружили, что в боганидском гольце уровень кислот омега-3 достигает рекордных 33 миллиграммов на грамм, что делает этот вид рыб абсолютным чемпионом по полезности для всех, кто следит за своим здоровьем», — отметил член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией экспериментальной гидроэкологии Института биофизики СО РАН и заведующий кафедрой водных и наземных экосистем СФУ Михаил Гладышев.
Малек в возрасте чуть больше года
Результаты исследований поставили перед красноярскими учеными целый ряд новых задач. В частности, нужно изучить возможности выращивания дикой рыбы в условиях интенсивной аквакультуры и обеспечить качественной продукцией потребителя. Над этим работает команда специалистов из Института биофизики КНЦ, Сибирского федерального университета, Красноярского государственного аргроуниверситета и ряда рыбоводческих предприятий под руководством Михаила Гладышева.
«Для человека рыба и морепродукты являются основным источником полиненасыщенных жирных кислот семейства омега-3: эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК), известных как протекторы сердечно-сосудистой системы. Всемирная организация здравоохранения рекомендует ежедневно употреблять не менее грамма этих биологически активных веществ, чтобы снизить риск развития болезней органов кровообращения. Кроме того, омега-3 улучшает деятельность мозга, нормализует память и повышает способность к обучению», — сообщил Михаил Гладышев.
По словам кандидата биологических наук, доцента, проректора по науке Красноярского государственного аграрного университета Александра Коломейцева, к аквакультуре (разведение рыбы) можно будет приступить через 2-3 года.
«Мы уже доказали, что возможно наладить цикл создания и воспроизводства маточного стада гольца, адаптацию его к условиям водного бассейна в окрестностях Красноярска. Выход на аквакультуру — задача государственного масштаба: это вопросы продовольственной безопасности и обеспечения питания нашего населения продукцией высокого качества. Так что сейчас мы готовим крупный проект и надеемся включить его в федеральную повестку. В целом тема изучения биоресурсов Севера носит неисчерпаемый характер, так что работы хватит на несколько поколений», — подчеркнул Александр Коломейцев.
Ученые уже дважды провели операцию по добыче икры и доставке ее через Норильск в Красноярск на предприятие ООО «Малтат» — лидирующее рыбохозяйственное предприятие Красноярского края. Сейчас голец растет в садках, а сотрудники предприятия на практике изучают экономическую эффективность научных исследований.
Красноярский аграрный университет отвечает за технологическую часть работ, в которую входят интенсивная аквакультура, адаптация рационов, использование местных сырьевых ресурсов в кормлении. Что касается экспедиций и изучения биоресурсного потенциала Севера — это задача ученых СФУ и Института биофизики.
«Требуется обеспечить ежегодный вывоз икры для формирования маточного стада с целью исследования ценных биохимических характеристик гольца. Этой осенью, в период нереста, мы поедем в экспедицию в третий раз», — рассказала Лариса Глущенко, доцент кафедры водных и наземных экосистем СФУ, одна из участниц экспедиций за икрой гольца.
Икра арктического гольца
Забор икры исследователи совершают следующим образом: в водоеме отлавливают созревших нерестовых самок и самцов, пересаживают их в садки и отправляют на рыболовный пункт. Там рыб-производителей усыпляют гвоздичным маслом, икра сдаивается, оплодотворяется, особи выпускаются обратно в водоем, а оплодотворенная икра вывозится в рыбоводческие фермы.
Финансирование проекта осуществляет Проектный офис развития Арктики.
Очистить воду от ионов металла помогут макрофиты
Для более эффективного разведения рыбы биотехнологи Пермского национального исследовательского политехнического университета очищают воду от стронция. По словам ученых, длительное употребление питьевой воды с повышенным содержанием стронция может спровоцировать заболевания костной ткани животных и человека. В частности, избыток ионов металла вызывает «уровскую болезнь», или стронциевый рахит. При этом заболевании деформируются суставы, и возникают проблемы с ростом. По пищевой цепочке или при употреблении воды стронций может оказаться в организме человека.
Ученые Пермского Политеха для очистки воды от ионов металла используют макрофиты — высшие водные растения, которые эффективно поглощают ионы металлов.
«Повышенное содержание стронция в природных и сточных водах может вызывать «уровскую болезнь» у рыб и человека, поэтому необходимо уделять особое внимание очищению водоемов. Сегодня для этого применяют химические, электрохимические, сорбционные и биологические методы. Мы предложили проводить фиторемедиацию — очищение воды с помощью высших водных растений, которые поглощают и накапливают в себе ионы металлов», — сообщила руководитель проекта, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, кандидат химических наук Ольга Бахирева.
По словам исследователей, водные растения стоят недорого и при правильном уходе достаточно быстро размножаются. Они накапливают ионы металлов в различных частях: листьях, стеблях и корнях, не проявляя признаков токсичности. Способность поглощать стронций обусловлена их минеральным составом, анатомией, морфологией, а также ионными транспортными системами корней и побегов.
Для очистки воды от ионов стронция можно использовать различные водные растения: водный гиацинт, элодею, рогоз, ряску, пистию и рдест. Биотехнологи Пермского Политеха провели эксперимент по очистке воды с ряской малой (Lemna minor) и пистией (Pistia stratiotes). Они быстро растут, обладают достаточно простым морфологическим строением и способны накапливать большие количества ионов металлов.
«Мы поместили растения в образцы воды с содержанием стронция около 10,5 мг/л, имитирующие состав природной воды вблизи стронциевых месторождений. Далее наблюдали за тем, как изменяется их рост и состав жидкости. Для этого мы регулярно отбирали пробы воды и анализировали их на атомно-абсорбционном спектрометре. Уже на третьи сутки количество стронция во всех растворах снизилось», — пояснила биолог.
В результате содержание ионов стронция оказалось ниже значения предельно допустимых концентраций для водных объектов рыбохозяйственного значения. Максимальное снижение произошло на 23-и сутки в растворе с применением ряски. При поглощении ионов стронция растения дали побеги и листья, но изменили цвет.
Ученые определили, что растения семейства ароидных — ряска и пистия — примерно одинаково эффективно очищают воду от стронция. Это, по мнению исследователей, позволит улучшить состояние здоровья животных и людей, которые употребляют ее для питья.