Исследование влияния форелевых хозяйств на окружающую среду методом биотестирования

2004

Известия ТИНРО

Том 137

УДК 628.394.6.57/.59

Е.А.Горбачева

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРЕЛЕВЫХ ХОЗЯЙСТВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

Изложены результаты оценки токсичности воды и донных осадков в районе размещения форелевых ферм (губа Палкина Кандалакшского залива Белого моря). В качестве тест-объектов использовали жаброногого рачка Artemia salina и планктонную водоросль Phaeodactylum tricornutum. Наиболее высокий уровень загрязнения среды зарегистрирован летом. Вода токсична для Ph. tricornutum, вытяжка из донных осадков — для науплиусов A. salina. Осенью и весной следующего года степень токсичности проб снизилась. Неоднократное изменение места расположения садков, перенос отходов ферм течениями и особенности микрорельефа способствовали образованию многочисленных участков загрязнения в районе исследования.

Gorbacheva E.A. Research on the salmon farm impact on the environment by bioassay method // Izv. TINRO. — 2004. — Vol. 137. — P. 267-270.

Bioassay could be one of the methods for rapid determination of pollution level in water and sediments in the area of aquaculture. The plankton alga Phaeodactylum tricornutum and nauplii of the branchiopod crustacean Artemia salina were used as test organisms. The sediment toxicity was determined from water extracts. Experiments lasted 72-96 hours.

The highest level of environmental pollution in the salmon farm area was registered in summer. The water was toxic for P. tricornutum and the sediment extract — for A. salina nauplii. The water and sediment toxicity decreased with the distance from cages. The stopping of cage exploitation, natural self-purification processes, water mass mixing due to tidal currents and thermal homogeneity favored the improvement in water and sediment quality in autumn. Sediments were found to be nontoxic, and water pollution level declined. Next spring the water pollution was registered again. Some sediment samples were weak-toxic in relation to A. salina nauplii. In many silt extracts an increase in growth rate of nauplii was observed.

В настоящее время отмечается повышенный интерес к развитию товарного лососеводства в прибрежных водах Кольского полуострова. Предполагается, что в недалеком будущем в пресных и морских водах Мурмана будет производиться 5-10 тыс. т товарной форели (Воробьева, 2001). В связи с этим возникает необходимость оценки степени воздействия садковых хозяйств на среду обитания гидробионтов. Одним из способов экспрессной диагностики уровня загрязнения воды и донных осадков в районе размещения объектов марикультуры может стать биотестирование.

В качестве модельного водоема выбрали губу Палкина Кандалакшского залива Белого моря, где товарное выращивание форели осуществлялось на протяжении нескольких лет. Месторасположение ферм за это время неоднократно

изменялось. В исследуемом районе (расстояние от берега — 50 м, глубина места — 6-7 м) садковое хозяйство располагалось с 2000 г.

Материалом для исследований служили пробы воды и донных осадков, отобранные в июне и октябре 2001 г. и мае 2002 г. Т оксичность донных отложений определяли на основании биотестирования водных вытяжек. Для приготовления вытяжек использовали воздушно-сухие донные осадки. Пробы донных осадков смешивали с водой из условно чистого района в соотношении 1: 4, взбалтывали в течение 2 ч и отстаивали 0,5 ч. Надосадочную жидкость сливали, центрифугировали в течение 10 мин при скорости 4000 об./ мин и фильтровали через мембранный фильтр. С хема станций отбора проб представлена на рисунке.

В качестве биотестов использовали прирост численности планктонной водоросли Phaeodactylum tricornutum, выживаемость и темп роста науплиусов жаброногого рачка Artemia salina. Продолжительность экспериментов 72-96 ч при температуре 20-22 °С.

Наиболее высокий уровень загрязнения среды зарегистрировали летом в районе размещения садков форелевого хозяйства (ст. 1). Вода обладала альги-цидным действием. Численность водорослей к концу эксперимента составляла 20,3 % (поверхностный слой) и 7,2 % (придонный слой) от контроля. С нижение численности Ph. tricornutum до 42,2 % (поверхностный слой) и 46,5 % (придонный слой) от контроля отмечали и при разведении воды в 10 раз. Повышенной гибели личинок A. salina в пробах воды не наблюдали. Высокотоксичной для науплиусов артемии оказалась вытяжка из донных осадков, где смертность рачков достигала 92,7 %.

Альгицидное воздействие воды могло быть обусловлено накоплением в воде растворимых компонентов кормов и продуктов метаболизма форели. Способность объектов аквакультуры оказывать как негативное, так и позитивное воздействие на водоросли подтверждено исследованиями. Отмечена стимуляция размножения клеток фитопланктона в присутствии экскрета моллюсков и инги-бирования — продуктов обмена рыб. Отличие в характере воздействия экскретов на фитопланктон вызвано разным составом органической компоненты

и токсикорезистентностью исследуемого вида водорослей (Oliveria, H uynyh, 1990; Arsul et al., 2001).

В меньшей степени были загрязнены вода и донные осадки, отобранные на ст. 2 и 3, расположенных на расстоянии 20 м от садков. Вода ст. 2 не оказывала негативного воздействия на тест-объекты. А льгицидным действием обладала лишь вода из придонного слоя ст. 3, где численность клеток Ph. tricornutum в конце эксперимента составляла 9,0 % от контроля. В вытяжке из донных осадков ст.

3 погибло 46,7 % личинок A. salina.

Следы загрязнения среды отходами форелевых хозяйств выявили и на расстоянии 60 м от садков (ст. 4 и 5). В пробах воды отмечали угнетение размножения Ph. tricornutum, которое привело в конце эксперимента к снижению численности клеток до 62,2-70,2 % от контроля. В вытяжке из донных осадков ст.

4 зарегистрировали повышенную гибель личинок A. salina — 36,6-21,7 %. Линейные размеры науплиусов артемии в неразбавленной вытяжке ст. 5 превосходили таковые в контроле на 30,1 %.

Прекращение эксплуатации садков, естественные процессы самоочищения, перемешивание водных масс в результате приливно-отливных течений и формирования гомотермии способствовали улучшению качества воды и донных осадков в октябре 2001 г. Донные отложения оказались нетоксичны для A. salina. Вместе с тем, сохранился достаточно высокий уровень загрязнения воды.

Картина загрязнения водных масс в районе исследований формировалась под влиянием течений и приливно-отливных явлений, переносивших отходы форелевых ферм. В пробах воды, отобранных над садками (ст. 1), наблюдали стимуляцию размножения водорослей. При разведении воды из поверхностного слоя в 20 раз зарегистрировали увеличение численности клеток Ph. tricornutum до 160 % по сравнению с контролем. У меньшение степени разведения пробы воды вызывало дальнейшее возрастание численности клеток Ph. tricornutum, которое достигло максимума 260 % по сравнению с контролем в неразбавленной пробе воды на 3-и сут эксперимента. Вода, отобранная в придонном слое, не влияла на интенсивность размножения клеток Ph. tricornutum и выживаемость A. salina.

В пробах воды, отобранных на ст. 2 и 3, скорость размножения Ph. tricornutum не изменялась. Высокотоксичной для A. salina оказалась лишь проба воды из придонного слоя ст. 2. Здесь погибло 95,9 % науплиусов.

Стимуляцию размножения водорослей наблюдали в воде поверхностного слоя ст. 4 и 5. В воде ст. 4 численность водорослей достигала 141,0 %, ст. 5 — 147,8 % по сравнению с контролем. Вода, отобранная в придонном слое ст. 5, вызывала в первые сутки эксперимента увеличение численности клеток водорослей до 162,7-126,9 % по сравнению с контролем при разбавлении в 10 раз и менее. В последующем в неразбавленной вытяжке наблюдали снижение численности водорослей до 26,7 % от контроля.

Для выявления всех причин столь высокого уровня загрязнения придонного слоя воды в районе ст. 5 необходимо напомнить, что губа Палкина используется для товарного выращивания форели на протяжении нескольких лет. За этот период район расположения садков неоднократно изменялся. На незначительном удалении от участка расположения форелевого хозяйства в предшествующие годы оказалась ст. 5. Возможно, это повлияло и на качестве воды поверхностного слоя ст. 4 и 5.

Токсичность воды и донных осадков губы Палкина сохранялась и весной 2002 г. В воде из поверхностного слоя, отобранной на месте расположения садков, наблюдали чередование фаз стимуляции, восстановления и снижения темпа клеточного деления Ph. tricornutum. Из трех проб донных осадков данного района повышенную смертность личинок A. salina (20 %) вызывала лишь одна. В двух других отмечали увеличение темпов роста рачков. Линейные размеры личинок A. salina превосходили таковые в контроле в 35,7-79,7 %.

Высокотоксичные для водорослей пробы воды обнаружили на ст. 4 и 5. Вероятно, ухудшение качества воды было вызвано перемещением весной 2QQ2 г. садкового хозяйства в данный район. В воде из придонного слоя, отобранной на ст. 4, численность водорослей составляла в конце эксперимента 15,6 % от контроля. Вода, отобранная в поверхностном слое на ст. 5, вызывала угнетение размножения Ph. tricornutum при разведении в 1Q раз и менее до 69,2-23,1 % от контроля. В воде, отобранной здесь же в придонном слое, наблюдали смену фаз стимуляции и восстановления скорости клеточного деления водорослей. Вытяжка из донных осадков оказалась слаботоксичной для A. salina. Гибель науплиусов достигала здесь 2Q %.

В мае 2QQ2 г. были отобраны пробы донных осадков на ст. 6 и 7, расположенных на расстоянии ~ 2QQ м от берега. Повышенной гибели науплиусов А. sa-lina в вытяжках не зарегистрировали. Вытяжка из донных осадков, отобранных на ст. 7, влияла на увеличение темпа роста рачков. Линейные размеры науп-лиусов артемии превосходили таковые в контроле на 59,Q %.

Наблюдаемые в вытяжках из илов губы Палкина как ускорение темпа роста, так и гибель науплиусов артемии, возможно, вызваны обогащением донных осадков фосфатами. Известно, что повышенные концентрации фосфатов способны вызывать увеличение темпов роста и плодовитости некоторых ракообразных, а чрезмерно высокое содержание фосфатов в воде приводит к их гибели (Метелев и др., 1971). В эксперименте подтвердилась способность фосфатов легко переходить из донных осадков в водную вытяжку. Кроме того, стимуляции роста личинок могло способствовать и высокое содержание в вытяжках легко окисляемой органики, которая вместе с биогенными элементами вызывала обильное развитие микроорганизмов. Последние использовались рачками в качестве дополнительного корма.

Необходимо обратить внимание на отсутствие повышенной смертности или изменения скорости роста A. salina в вытяжках из донных отложений, отобранных осенью. Вероятно, это обусловлено слишком быстрым накоплением на дне остатков корма и низким темпом процессов минерализации в октябре. Повышение температуры весной и в начале лета вызвало возрастание интенсивности разложения остатков кормов и фекалий и обогащение донных отложений фосфатами.

Результаты проведенных экспериментов показали высокий уровень загрязнения воды и донных осадков в районе размещения садковых хозяйств. Неоднократное изменение места расположения садков, перенос отходов ферм течениями, а также особенности микрорельефа, вероятно, способствовали образованию многочисленных локальных участков загрязнения в районе исследования. В качестве тест-объектов для оценки токсичности воды таких акваторий можно использовать культуру водоросли Ph. tricornutum и жаброногого рачка A. salina, для вытяжек из донных отложений — A. salina.

Литература

Воробьева H.K. Аквакультура форели в Мурманской области // Прибрежное рыболовство-XXI: Тез. междунар. науч.-практ. конф. — Южно-Сахалинск: Сах. обл. кн. изд-во, 2QQ1. — С. 26-27.

Метелев В.В., Канаев Н.Г., Дзасохова Н.Г. Водная токсикология. — М.: Колос, 1971. — 247 с.

Arsul G., Seguel M., Clement A. Effect of marine animal excretions on differantial growth of phytoplankton species // ICES Journal of Marine Science. — 2QQ1. — Vol. 58, № 2. — P. 386-39Q.

Oliveria L., Huynyh H. Phototrophic growth of microalgae with allantoic acid or hypoxanthine serving as nitrogen source, implications for purine-N utilization // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. — 199Q. — Vol. 47. — P. 351-356.

Поступила в редакцию 04.03.04 г.