Зеленые водоросли Камчат-ского шельфа как объекты

ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ КАМЧАТСКОГО ШЕЛЬФА КАК ОБЪЕКТЫ
МАРИКУЛЬТУРЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОЙ ЛЕЧЕБНОПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
Очеретяна Светлана Олеговна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
г. Петропавловск-Камчатский
Поступление в прибрежные воды большой массы биогенных веществ с речным стоком,
а также разнообразие биотопов мелководных экосистем стимулирует высокую
биологическую продукцию на всех трофических уровнях. При площади прибрежных вод
10% от общей площади Мирового океана здесь синтезируется 26% всей первичной
продукции.
Всё большие масштабы приобретает аквакультура, развиваемая в прибрежных водах.
Таким образом, мелководные экосистемы имеют исключительное значение как источник
возобновимых биологических ресурсов.
В естественных условиях в экосистемах верхнего отдела шельфа основную
структурообразующую, продукционную, эдафическую и санитарную роль принадлежащую
водорослям-макрофитам. В состав водорослей-макрофитов входят представители трех
отделов: Chlorophyta, Phaeophyta и Rhodoophyta. Преимущество в растительных сообществах
холодоумеренных вод литорали Авачинской губы в последнее время в процентном
соотношении принадлежит зеленым водорослям. Они представлены большим количеством
видов, характеризуются таксономическим, морфологическим разнообразием, имеют разную
биологию развития, сроки вегетации и консортивные связи.
Увеличение во флоре бентосных сообществ доли зеленых водорослей вызывается
разными причинами. В естественной среде такое происходит в районах с сильным
опреснением прибрежных вод. Если вышеуказанная причина исключена, то это, как правило,
свидетельствует о высоком содержание биогенных элементов и появлении антропогенного
загрязнения. В подавляющем большинстве зеленые холодоумеренные водоросли, особенно
представители порядков Acrosiphoniales, Ulotrichales и Ulvales относятся к полисапробным
видам с эфемерными жизненными циклами. Увеличение во флоре представителей этих
групп и усиление их ценотической роли называется «полисапробизацией флоры». Процесс
может завершаться абсолютным доминированием в растительных сообществах зеленых
водорослей. Это явление носит название «зеленый приливы».
Зеленые водоросли во многих странах мира являются объектом марикультуры и
используются для получения продуктов питания, пищевых добавок, богатых микроэлементами и
витаминами. Некоторые камчатские зеленые водоросли имеют приятный вкус, высокую
продуктивность и ценный химический состав.
Уровень коммерциализации проекта:
Биомасса водоема на 1 м2 в период созревания составляет 2 кг. сырого материала, что
в высушенном эквиваленте составляет 300 гр. Площадь искусственного резервуара 80 м 2 с
общей биологической урожайностью 160 кг. сырого материала, а в высушенном эквиваленте
он составляет 24 кг. При стоимости за грамм 3.40 коп. получаем с одного резервуара
площадью 80 м2 за один раз 81600 руб. Если учесть расходы на зарплату 2-х человек и
расходные материалы, прибыль от одного сбора составляет примерно около 40 000 руб., а за
сезон можно собрать около 4 урожаев, что в сумме за 4 месяца будет иметь чистый доход
примерно 160 000 руб. и это с площади 80 м2. В перспективе можно расширить площади или
создать искусственные резервуары и получать доход намного выше.
1
Экономические расчеты показывают, что доход от реализации товарной продукции,
значительно превышает все затраты на искусственное выращивание зеленых водорослей.
Реализация проекта требует одновременной работы по трем направлениям: углубленному
изучению биологии развития видов и разработку технологий их выращивания, созданию
технологий переработки зеленых водорослей и технической документации на полученную из
них пищевую продукцию, поиск рынков сбыта готовой товарной продукции и путей ее
продвижения к потребителю.
Результаты НИОКР за первый год работы по проекту:
За первый год исследований нам удалось изучить биологию развития зеленых
водорослей (отдел Clorophyta), перспективных для искусственного выращивания у юговосточной
Камчатки,
имеющих
наибольшие
темпы
прироста
биомассы
и
характеризующихся устойчивостью к изменяющимся условиям обитания.
В ходе исследований были определены три вида водорослей, перспективных к
введению в марикультуру. Это Urospora penicilliformis, Monostroma grevillei и Ulva fenestrata.
От других видов их выгодно отличает высокая устойчивость к колебаниям условий
обитания, более растянутый, чем у других зеленых водорослей вегетационный период,
высокая продуктивность, а также ценный химический состав, в частности состав пигментов
(Ефимова, Походина, Очеретяна, в печати). При постепенном повышении температуры в
естественных условиях все они дают большой прирост в определенные месяцы, не меняя
свою анатомо-морфологическую структуру.
Анализ данных полученных для вида Ulva fenestratа, полученных при лабораторных
исследованиях, показал, что для быстрого производства спор у Ulva fenestrata, нужна
температура воды 32-38 оС, постоянная аэрация и световой режим 16 часов в сутки. Тогда
массовая выгонка спор наблюдается у 80% растений в течение четырех дней. Полная гибель
растения наступает уже через три недели. Хотя для разрастания пластин этого вида нужна
температура не выше 23 оС при световом режиме 24 часа в сутки.
Как в естественных, так и в искусственных условиях этот вид при высоких
температурах уменьшает свой вегетационный период и начинает быстрое размножение.
Причем выгонка спор идет с верхней части пластины, что дает нам возможность,
продолжить исследования, в лабораторных условиях погружая в искусственную среду,
только верхнюю часть пластины. Это маленькое наблюдение очень важно с точки зрения
экономии места для получения рассады для культивирования водорослей.
В ходе исследований в естественных и искусственных условиях была подтверждена
короткоцикличность водорослей. В естественных условиях при температуре воды 20-25 оС,
вегетационный период зеленых пластинчатых водорослей Monostroma grevillei и Ulva
fenestrata составляет один месяц. В течение этого месяца растения успевают достигнуть
одного метра в поперечнике. Для достижения зрелости Urospora penicilliformis в
естественных условиях нужно немного больше времени, оно составляет около полутора
месяцев, время ее активного развития приходится на весенние и осеннее время, когда
температура воздуха варьирует от 10 до 15 оС.
Таким образом, исследования, проведенные по данной программе в течение первого
года показали, что из изученных родов зеленый водорослей для культивирования можно
использовать три вида. Каждый из них вегитирует в широком диапазоне температур,
способен давать по три-четыре урожая в год и продуцировать большой объем биомассы.
Определены условия среды, способствующий размножению Ulva fenestratа и
стимулирующие выгонку жизнеспособных спор, которые могут использоваться при
оспоривании искусственных субстратов.
2
Необходимость проведения НИР
1. Подобрать условия стимулирующие созревание и массовый выход жизнеспособных спор
у Urospora penicilliformis и Monostroma grevillei;
2. Изучить процессы оседания и прорастания спор. Определить темпы роста слоевищ при
изменениях температуры и ФАР, соответствующих их сезонным изменениям в
естественных условиях обитания;
3. Подобрать искусственный субстрат наиболее применимый для оседания и прорастания
спор;
4. Определить биологическую и пищевую ценность видов перспективных для
культивирования;
5. Определить способность видов к накоплению токсических веществ с целью выбора мест
выращивания;
6. Определить качество морской воды, используемой для заполнения искусственных
резервуаров.
Преимущества внедрения на рынок продукции:
Конечным результатом проекта, является получение товарной продукции в виде крошки
из зеленых морских водорослей. На рисунке 1 представлена схема жизненного цикла
изделия. Это стандартная схема, которая подходит для всех продуктов.
Полученный продукт при высушивании и растирании не теряет своих полезных свойств.
После переработки в ней остаются полиненасыщенные жирные кислоты, полисахариды,
аминокислоты, витамины (А, С, D, B1, B2, B3, B6, B12, E, PP), ферменты, минеральные
вещества (К, Na, Ca, Mg, I,), антиоксиданты и т.д. Их можно использовать не только в
пищевых целях, но и как лечебные препараты или биологически активные добавки. Что
позволяет рассчитывать на то, что фаза внедрения может пройти практически незаметно, т.к.
на данную группу товара спрос устойчив, а модификация ее незначительна.
Рис.1. Жизненный цикл изделия
Для данного продукта фаза роста вполне возможна, при минимальных затратах мы получаем,
высоко витаминизированный продукт, даже если сделать накрутку 40% по стоимости.
Крошка из морской зеленой водоросли будет стоить дешевле привозимых аналогов. Люди
уже начали применять в пищу сушенные водоросли и БАДы с водорослями, а рынок
потребителей с каждым днем растет.
3
Продукт рассчитан на потребителей со средним уровнем доходов. При хорошо поставленной
маркетинговой программой, мы приблизимся к фазе зрелости изделия. Продукт внедрен на
рынок, и инвестиции начали окупаться. За этим следует увеличение масштаба производства
и стабильный доход в течение нескольких лет.
Когда рынок наполнится продуктом и придется снижать производительность, наступит
последняя фаза, которую называют упадок. При такой ситуации, есть несколько выходов:
1. закрыть дело; 2. модернизировать и расширить предприятие.
Предлагается производить многофункциональный продукт, позволяющий перейти на
следующую стадию производства. От полученных средств немного модернизировать
предприятие и заниматься дополнительно производством пищевых и косметических пластин
из морских зеленых водорослей. Они позволят увеличить рынок потребителей и получить
дополнительный доход.
Полученный доход можно, также направить на дальнейшую модернизацию предприятия и
создать многофункциональную лабораторию, работающую в таких направлениях как: 1.
фармацевтика; 2. косметология; 3. промышленность, связанная с очисткой вод от нефти и
биогенов; 4. сельское хозяйство.
Стратегия выхода на рынок
1.
(1-3 год) Проведение НИОКР. Апробация и разработка новых методов.
2.
(3-5 год) Поиск инвесторов, реализация пробной продукции.
3.
(5-7 год) Получение прибыли от реализации.
Основные публикации за 2010 – 2011 гг.
1. Очеретяна С.О., Куплинова А.В. 2010. Влияние загрязнения на литоральную
альгофлору побережья Авачинской губы, испытывающего длительную антропогенную
нагрузку // Природно-ресурсный потенциал региона: современное состояние, охрана,
промысловое и техническое использование: Сборник мат-лов межрегион. науч.-практич.
конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (23–25 марта 2010 г., г. ПетропавловскКамчатский). Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, С. 86–88.
2. Очеретяна С.О., Агеева З.К. 2010. Морфофизиологические характеристики mytilus
trossilis, обитающей в загрязненных районах Авачинской губы // Природно-ресурсный
потенциал региона: современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Сборник материалов межрегиональной научно-практической конференции
студентов, аспирантов и молодых ученых. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ. С.
52 – 54.
3. Ocheretryana S.O., Klochkova T.A. 2010. Macroalgal communities in various areas of the
Avacha Bay (Kamchatka, Russia) suffering from long-term anthropogenic pollution. Program and
Proceedings of the 2010 Annual Meeting of Korean Society of Phycology. (Wando, Korea. April
29-30, 2010.) - p.80
4. Очеретяна С.О., Клочкова Н.Г. 2010. Позднеосенний состав зеленых эфемерных
водорослей в районах бункеровок флота в Авачинской губе (Юго-восточная Камчатка) //
Вестник Камчатского государственного технического университета. – ПетропавловскКамчатский: КамчатГТУ. № 11. С. 58 – 65.
5. Очеретяна С.О., Куплинова А.В. 2010. Состав, структура и динамика эфемерных
литоральных сообществ зеленых водорослей в районах сильного антропогенного
загрязнения в Авачинской губе // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих
морей: материалы XI международной научной конференции. Петропавловск-Камчатский:
Изд-во Камчатпресс. С. 194 – 198.
4
6.
Очеретяна С.О. 2010. Новые для флоры Авачинской губы виды зеленых водорослей
(Chlorophyta) // Вестник Камчатского государственного технического университета. –
Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ,– № 14. - С. 20 – 25.
7. Очеретяна С.О. 2011. Накопление тяжелых металлов у зеленых водорослеймакрофитов в Авачинской губе (юго-восточная Камчатка) // Вестник КамчатГТУ. № 16. С.
38–44.
8. Ocheretryana S.O., Klochkova N.G. 2011. Seasonal development of filamentous green algae
under conditions of the anthropogenic pollution in the Avacha Bay (Southeast Kamchatka)/
Program and Proceedings of the 2011 The 6-th Asian Pacific Phycological Forum. (Yeosu, Korea.
October 9-14, 2011.) – P. 270
Автор проекта: Очеретяна С. О., 1986, тел. 89246965998, e-mail: blossom-so@yandex.ru
Научный руководитель: Клочкова Н. Г., д.б.н., профессор кафедры ЭП, проректор по научной работе ФГБОУ
ВПО «КамчатГТУ», тел. 8(4152)300-929
Подпись научного руководителя __________________ Н.Г. Клочкова
5