УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДОННЫХ БИОЦЕНОЗОВ

Полезная модель относится к марикультуре и предназначена для искусственного выращивания мидий, водорослей для повышения пригодности использования водных ресурсов в рекреационных, пищевых, биотехнологических целях, а также для восстановления донных биоценозов в зонах повышенной антропогенной нагрузки.
В результате проведения мелиоративных, рекультивационных работ, а также работ по очистке акваторий после антропогенных загрязнений происходит уничтожение сообществ донных организмов, изменение гидрологического режима, нарушения условий природной среды и существования гидробионтов. Результатом этого является полная или частичная гибель организмов бентоса и даже всей прибрежной экосистемы в данном регионе, требующая восстановлении и рекультивации.
Известен искусственный риф (пат. 2314386, РФ, МПК Е02В 3/06, 2006), который рекомендуется использовать в мелководных зонах морей и водоемов в качестве искусственного субстрата и механического стимулятора развития биоценоза и механико-биологического фильтра в зонах повышенной антропогенной нагрузки, в том числе при аварийной ситуации. Конструкция рифа выполнена в виде бетонного модуля в форме равносторонней четырехгранной пирамиды рамной конструкции, стационарно установленной на донном грунте. Предполагается, что наличие положительных плоскостей в конструкции создает благоприятные условия для их обрастания макрофитами, мидиями и др. моллюсками. Недостатком устройства является то, что его наиболее эффективно использовать для защиты береговой полосы и сооружений от волнового разрушения, а заселение гидробионтами остается неконтролируемым процессом.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является донно-пелагическая биостанция (пат. 147701, РФ, МПК Е02В 3/06, 2014), обеспечивающая воспроизводство морских организмов за счет расширения спектра биотопов. Донно-пелагическая станция состоит из донной части и пелагической, где донная часть представляет собой, состоящую из трех уровней пирамидальную модульную конструкцию, выполненную из железобетона. Пелагические части выполнены в виде четырех капроновых тросов. Нижние части тросов крепятся к донным элементам биостанции, а верхние - к наплавам. Кроме того, на тросах на определенных расстояниях друг от друга размещены обрезки капроновых тросов с полипропиленовыми волокнами для формирования растительного обрастания. Недостаток известной конструкции заключается в громоздкости, ограничивающей использование на определенных акваториях, особенно в небольших бухтах, в которых осуществляется хозяйственная деятельность. Недостатком является то, что формирование сообщества обрастания для очистки водной среды является неконтролируемым процессом, поэтому применение в зонах повышенной антропогенной нагрузки, в том числе при аварийных ситуациях, не обеспечит желаемый результат.
Задачей полезной модели «Устройство для восстановления донных биоценозов» является предложение конструкции, обеспечивающей возможность первичного заселения морских организмов (мидий, макрофитов), готовых к самостоятельной жизни и воспроизводству, исключая естественную первичную сукцессию.
Технический результат - решение поставленной задачи заключается в создании условий, благоприятных для роста и размножения культивируемых организмов; в исключении непосредственного контакта культивируемых организмов с загрязненным грунтом; в восстановлении поврежденных или уничтоженных донных биоценозов, преимущественно, на илистых грунтах, загрязненных углеводородами или иными токсикантами. Кроме того, конструктивные особенности заявляемого устройства позволяют многократно снимать загрязненную за период эксплуатации устройства продукцию для последующей утилизации и устанавливать новые незагрязненные рукава с мидиями и канаты с водорослями.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в заявляемой конструкции, состоящей из донной части и пелагической, якорной системы и буев, в которой апелагическая часть содержит четыре каната, нижние части которых прикреплены к донной части, а верхние - к буям, произведены ряд изменений. Например, донная часть выполнена в виде прямоугольного покрытия, содержащего на поверхности, не контактирующей с дном, укрепленную траловую дель, на которой размещены сетные рукава с мидиями. Кроме того, по всей длине канатов прикреплены проростки водорослей. Кроме того, покрытие выполнено из нетканых полимерных материалов, а канаты прикреплены к короткой стороне покрытия и соединены с буями попарно. И наконец, сетные рукава с мидиями прикреплены параллельно длинной стороне покрытия.
Отличия заявляемой полезной модели от прототипа заключаются в том, что:
- выполнение донной части комбинированной, состоящей из прямоугольного покрытия из нетканых полимерных материалов, траловой дели и укрепленных на траловой дели сетных рукавов с мидиями, которые размещены на стороне покрытия, не контактирующего с дном, исключает контакт гидробионтов с токсикантами; обеспечивает дополнительные площади для естественного формирования обрастания организмами перифитона в процессе эксплуатации заявляемого устройства;
- водоросли, предварительно вплетенные по всей длине канатов, значительно повышают степень очистки морской воды от загрязняющих веществ;
- прикрепление канатов к короткой стороне покрытия и соединение с буями попарно исключает возможность закручивание буя при волнении моря;
- размещение сетных рукавов с мидиями параллельно длинной стороне покрытия обеспечивает удобство в работе.
Совокупность отличительных признаков описываемого устройства обеспечивает достижение поставленной задачи. Эти отличительные признаки позволяют сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом техническом решении. Проведенный патентный поиск по классам А01К 61/00, C02F 3/00, G01N 33/18, а также изучение доступных научных публикаций, относящихся к конструкциям биотопов, не обнаружили решений, имеющих признаки, сходные с заявляемой полезной моделью. Устройство может быть осуществлено с помощью средств, приведенных в описании и чертежах, что дает право сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
После окончания антропогенного воздействия природе требуется минимум 8-10 лет для формирования условий, пригодных для выживания организмов биоценоза. Основное преимущество предложенной конструкции, включающей комбинированное съемное покрытие, состоит в том, что оно обеспечивает возможность проводить первичное заселение организмов, готовых к самостоятельной жизни и воспроизводству, исключая естественную первичную сукцессию. Это очень важно, так как на ювенильных стадиях организмы очень чувствительны к химическим загрязнениям углеводородной природы, что препятствует их осаждению на субстрат для дальнейшего развития.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - общий вид устройства для восстановления донных биоценозов;
Фиг. 2 - фрагмент каната с вплетенными водорослями.
Устройство для восстановления донных биоценозов состоит из донной и пелагической частей (Фиг. 1). Донная часть содержит комбинированное покрытие 1 в виде полотна прямоугольной формы из нетканых материалов, например, полимерных, которые сохраняют длительную устойчивость в морской среде и не разрушаются, в том числе при контакте с углеводородами на грунте. Для обеспечения жесткости покрытие упрочнено траловой делью 2, к которой прикреплены сетные рукава 3 параллельно длинной стороне покрытия 1. Траловая дель 2 и сетные рукава с мидиями размещены на поверхности покрытия, не контактирующей с дном. В сетные рукава 3 помещается мелкоразмерная (<50 мм) нетоварная мидия, которая отсортировывается от товарной при сборе урожая на мидийных хозяйствах в чистых районах. При длине мидий, менее 30 мм используют специальный сетной рукав для подращивания мидий с размером ячеек 20 мм. Длина рукавов и длина полотна выбрана равной 6 м, исходя из того, что при культивировании мидий обычно используют коллектора длиной 5-6 м, как наиболее удобные в работе. При помощи якорной системы (не показано) полотно 1 устанавливают на грунт в акватории, требующей восстановления биоценоза.
Пелагическая часть устройства содержит четыре каната 4, попарно соединенные с двумя буями 5. Нижние части канатов 4 крепятся к короткой стороне покрытия 1. Крепление буя к двум канатам предотвращает закручивание буя при волнении моря. Длина канатов, выполненных из капрона или полипропилена, которые используются на марихозяйствах, соответствует глубине места постановки. Каждый канат 4 содержит вплетенные проростки водорослей (Фиг. 2). Вплетение фрагментов водорослей в канат выполняют в соответствии с изобретением АС №1271458, 1984. Вид водорослей подбирают в зависимости от их устойчивости к имеющимся токсикантам. Например, при органическом загрязнении моря хорошо растет Ulva sp.
Устройство работает следующим образом. Участок грунта, требующий восстановления биоценоза, предварительно очищают от нефтехимического загрязнения и размещают полимерные покрытия, причем их целесообразно располагать в шахматном порядке, чтобы была смена аэробной и анаэробной зон. Донная часть устройства (для особо пострадавших акваторий) дополнительно может быть снабжена контейнерами с культурами анаэробных микроорганизмов для биодеградации химических соединений, размещаемыми на стороне покрытия, прилегающего к грунту.
Донную часть, включающую полимерное покрытие 1 с двумя сетными рукавами 3 с мелкоразмерной мидией, сворачивают в рулон и непосредственно перед установкой прикрепляют к коротким сторонам покрытия 1 по два каната 4, с вплетенными в них проростками водорослей, соединяют с буем 5 для удержания канатов в вертикальном положении. Донную часть устройства прикрепляют к грунту, используя якорную систему, предусмотрев возможность съема и замены покрытия. Масса рулона в воде не превышает 40-50 кг, поэтому для установки достаточно два легководолаза, катер с командой и установленной на нем лебедкой.
При высоких уровнях загрязнения рекомендуется снять накопившие загрязнения мидию и водоросли для утилизации, а на их место установить чистые.
Для не очень загрязненных акваторий покрытие 1 может быть выполнено из материалов, которые разрушаются в морской воде в течение определенного времени.
2
2
3
Краткая оценка работы устройства (при условии, что все мидии достигли размеров 50 мм). Средняя масса каждой мидии этой размерной группы составляет 11 г сырого веса. На одном покрытии площадью 12 м размещаются два коллектора по 6 м длиной. Общая масса мидий размером 50 мм составит 60 кг мидий, а количество - 5455 шт. На 1 м приходится 5 кг мидий. Это количество мидий (5455 шт.) отфильтровывают за сутки 81,8 м воды, потребляют в сутки 28,5 л кислорода, 51,8 г корма и выделяют 14,7 г экскрементов. Кроме того, они связывают из воды токсические и несъедобные вещества и выделяют их в виде псевдофекалий, которые, в дальнейшем, перерабатываются микроорганизмами.