РАСЧЕТ ВОЗМОЖНОСТИ РЕАККЛИМА ТИЗАЦИИ КАСПИЙСКОЙ КУМЖИ (SALMO SALAR CASPIUS KESSLER) МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Комплексное использование водных ресурсов нередко связано с изменением условий размножения и обитания рыб и нарушением сложного механизма воспроизводства рыбных запасов. Наряду с естественными процессами формирования популяции в это понятие теперь включается участие человека, содействующего этим процессам на наиболее уязвимых этапах или этапах заново формирующегося ихтиоценоза с целью повышения рыбопродуктивности водоема.
Большую роль в воспроизводстве рыбных запасов играет работа рыбоводных предприятий, занятых разведением рыб для последующего вселения в водоемы. Такие предприятия позволяют одновременно решить несколько проблем: ликвидировать ограничения, возникающие из-за малочисленности стада производителей или недостатка нерестилищ, ослабить влияние неблагоприятных гидрологических факторов, проявляющееся в период инкубации икры и на ранних этапах развития молоди.
Рыбоводные предприятия не только выращивают молодь, но и занимаются ее рациональным размещением по участкам водоемов для обеспечения благоприятных условий нагула и последующего возврата взрослых особей в районы нереста и промысла.
Работы по увеличению рыбных запасов должны развиваться в двух направлениях: улучшения условий естественного размножения рыбы и искусственного разведения на рыбоводных предприятиях. При этом естественное размножение должно превалировать в силу биологических причин, необходимости сохранения генетического разнообразия стад. Сегодня, к сожалению, доля заводского воспроизводства в формировании запасов продолжает увеличиваться.
Каспийский лосось (Salmo salar caspius Kessler) -ценная промысловая рыба, являющаяся эндемиком Каспия и уникальным представителем рода Salmo ихтиофауны южных морей РФ [1]. Вид распространен главным образом вблизи юго-западного побережья Каспийского моря, откуда входит в реки, текущие с Кавказского хребта [2]. Основные запасы находятся в Куре, меньше в Тереке. Сильное антропогенное воздействие на водную систему бассейна Каспийского моря, связанное в основном с гидростроительством и орошением земель, нерациональным промыслом и
браконьерством, полностью нарушило естественное воспроизводство каспийского лосося, что обусловлено прежде всего утратой естественных нерестилищ.
Изъятие стока снизило расходы воды на устье, стимулирующие заход нерестовых мигрантов. Изменение гидрохимических показателей воды, повышение уровня загрязнения водоема пестицидами, нефтепродуктами, солями тяжелых металлов и другими токсичными веществами приводит к гибели икры и молоди лосося, а также накоплению токсичных веществ в гонадах рыб, что способствует изменению репродуктивной системы и резкому снижению численности вида. Искусственные нерестилища являются неэффективными по причине быстрого заиливания и не обеспечивают необходимых условий для нереста и развития молоди из-за недостаточного содержания растворенного кислорода на местах нереста. Результат изъятия речного стока приводит к уменьшению опресненных зон, являющихся основным местом нагула молоди после ската в море, вследствие чего повышается концентрация рыб на ограниченной площади, что приводит к пищевой конкуренции и снижению темпов роста [3].
В результате усиления антропогенного воздействия на водоемы ежегодные уловы лосося, достигавшие в 1930-х гг. 410-620 т, в 1970 г. снизились до 5 т, а к 1998 г. составляли лишь 23 особи. В настоящее время учтенный вылов составляет не более десятка экземпляров. Причем в уловах в основном встречаются только самки [4].
Вследствие этого главной задачей становится необходимость реакклиматизации каспийского лосося. Ценность этого вида не только в том, что он считается самым крупным лососем Европы - известны случаи поимки рыб весом 33 и даже 51 кг, но и в диетических и вкусовых качествах мяса, содержащего жизненно важные для организма витамины группы В, витамины С, Е, Б; жирность каспийского лосося достигает 21,4%
[5].
В настоящее время разведением каспийского лосося занимается ряд рыбоводных заводов, расположенных на Северном Кавказе и в Закавказье. В их числе Майский рыбозавод, входящий в состав племенного рыбоводного завода «Кабардино-Балкарский», осуществляющий сбор икры от диких рыб и выпускающий смолтов. Выпуск молоди с этого завода к 2000 г. достиг 253 тыс. штук Однако в результате нехватки производителей рыбозавод не может работать на полную мощность, а сложившийся в летний период в Тереке и
Куре температурный режим и повышенная мутность воды, недопустимая для развития молоди, не дает возможности использовать реки в качестве нагульной площади для пестрянок [6]. На необходимость формирования маточного стада и усовершенствования биотехники разведения отрицательно влияет слабая изученность биологии каспийского лосося на разных этапах жизни.
В числе важнейших задач по воспроизводству каспийского лосося - мероприятия, направленные на улучшение естественного размножения рыб, формирование маточных стад и сохранение генетического разнообразия популяции.
Значение аквакультуры как отрасли рыбного хозяйства с каждым годом объективно возрастает. Успех этого направления во многом определяется как видовым разнообразием, так и породным составом выращивания высокопродуктивных пород рыб. Однако работы по формированию генофондных коллекций ценных редких и исчезающих видов рыб проводятся в недостаточном объеме. Требует своего совершенствования и нормативно-методическая база создания селекционных достижений и ведения племенной работы в рыбоводных хозяйствах [7].
Нам представляется целесообразным расширить выращивание лососевых в условиях аквакультуры. Искусственно выращенная рыба имеет много неоспоримых преимуществ перед выросшей в естественных условиях: единовременная поставка, одноразмерность, область переработки, контроль качества и заболеваний, возможность создания необходимых технохими-ческих свойств при использовании кормов [8].
Важнейшей задачей науки является максимальное сокращение сроков перехода от лабораторных исследований к производственным испытаниям и промышленной реализации. Современные математические методы позволяют не только сократить этот путь, но и резко уменьшить число необходимых опытов, быстро выявить оптимальный вариант исследуемого процесса. К числу таких методов относится математическое моделирование. Составная часть метода математического моделирования - установление адекватности математической модели изучаемому объекту. Адекватность может быть выявлена с использованием статистико-вероятностных методов, позволяющих определить значение коэффициентов математической модели.
Примером применения современных способов обработки информации может служить решение задачи статистической обработки данных для прогнозирования уловов, определения общего допустимого и возможного допустимого улова [9].
Зная видовой состав улова, абсолютную численность ихтиомассы, коэффициенты годовой убыли от естественной и промысловой смертности по возрастным группам, численность молоди, биомассы кормовых организмов для отдельных видов рыб, состояние промысловых стад и возможных резервов вылова, показатели среды обитания рыбы, максимальной концентрации загрязняющих веществ, работы по производству рыбных запасов, можно определить оптимальные
способы и режимы обработки статистических данных промысловых рыб, а также разработать закономерности оценки запасов промысловых лососевых рыб с применением математических моделей.
Базой для прогноза должны являться наиболее устойчивые закономерности. Промысловые прогнозы представляют собой конечное звено в сложной проблеме динамики популяции рыб. Основную трудность в предсказании величины запаса составляют значительные изменения пополнения, не зависящие от плотности стада. Приступая к оценке состояния запасов, необходимо определить величину поколений за многолетний период. Расчет производится по возрастному составу уловов. В соответствии с процентным соотношением возрастных групп в средних пробах пересчитывают всю пойманную рыбу, используя при этом навеску w или среднюю массу 1000 рыб, и общий у или средний улов на орудие лова у^ в зависимости от характера и состояния промысла
где Сп - соответствует сумме возрастных групп, участвующих в промысле [10].
Для реализации метода необходимо иметь следующие данные:
суммарный вылов по районам промыслов; возрастной состав уловов;
средние массы рыб по районам промысла и возрас -тным группам;
коэффициенты естественной смертности, дифференцированные по возрастным группам или постоянные для всех возрастных групп.
Размерный состав улова (стада) относится к основным, наиболее точно определяемым данным. Анализ ихтиологических материалов, характеризующих темп линейного роста различных видов рыб, подтвердил обоснованность линейной зависимости между 1+1 и I,
I, " 1 =a + Ы,
(1)
где а, Ь - коэффициенты; I,+1,1, - длина рыб в возрасте соответствен -но , + 1 и , лет.
Используя уравнение (1), можно размерный состав разбить на размерно-возрастные группы. Если возрастная группа , имеет среднюю длину I, при стандартном отклонении 5,, то вероятность того, что рыба данного возраста будет иметь некоторую длину в интервале от I до I + Д1, может быть определена интегралом вероятности
2)
Следующим этапом является расчет по тому же уравнению вероятности попадания всех возрастных
классов в одну размерную группу. Находится доля каждой возрастной группы в суммарной численности рыб исследуемого интервала длины
(3)
а затем и само количество особей каждого возраста
N, I = Р$,, , (4)
где N1 - р азмерный состав группы.
Общая численность вычисляется по формуле
(5)
Средняя масса вылавливаемой рыбы определяется начальной (стартовой) Ш0 и конечной массами Шп, темпом и характером роста в течение года, а также динамикой промысла (объем вылова по месяцам).
Если вылов рыбы равномерен в течение года, то средняя масса выловленной рыбы составит
— 3 W ■
W _ - Wo
Wn
4
Необходимым условием прогнозирования уловов, определения общего допустимого улова и возможного допустимого улова является знание коэффициентов смертности.
Метод Ф.И. Баранова [9] основывается на оценке предельного возраста рыбы, которая встречается в единичном экземпляре в пробе из улова, и позволяет определить коэффициент общей смертности популяции, не дифференцированный по возрастам. Расчетная формула числа возрастных групп в пробе
где п - число возрастных групп; ап - последний член геометрической прогрессии, принимаемый в расчетах равным единице; 5п - сумма членов прогрессии (величина пробы); ф2 - коэффициент общей смертности, который находится по соответствующим таблицам [8].
Промысловое стадо рыб состоит из ряда поколений, численность которых первоначально зависит от урожайности. В связи с этим величина пополнения промыслового стада ежегодно резко меняется и меняет соотношение пополнения и остатка, особенно у рыб с
коротким жизненным циклом. Изменяется также и отношение вылова к запасу. Определение величины пополнения - один из наиболее важных моментов при оценке промыслового запаса или стада. Эта величина зависит от результатов нереста, роста рыб и темпа их созревания. Предвидение температурного режима в период воспроизводства вида в сочетании с объемом материкового стока позволяет определить тенденцию формирования нового поколения, увеличивая значимость промыслового прогноза.
Таким образом, применение метода математического моделирования при анализе физико-географических, биологических условий водоема, данных об антропогенном воздействии и интенсивности рыбоводства позволит рассчитать возможности реакклиматизации каспийской кумжи при выращивании ее в естественных условиях и в условиях аквакультуры, а также восстановления ее природного ареала.
Н.А. СТУДЕНЦОВА, О.А. ЛОМАКИНА, О.Н. ЗЮЗИНА
Кубанский государственный технологический университет Кубанский государственный университет
Смотрите также