CC BY
0
УДК 574.5
DOI: 10.24412/1728-323X-2024-3-27-31
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕСТВА ВОДЫ ПТИЦЕВОДЧЕСКОГО ПРУДА В УСЛОВИЯХ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
О. А. Жемухова, соискатель кафедры экологии, РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, olesja.2019@list.ru, г. Москва, Россия,
И. И. Васенев, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой экологии, РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, vasenev@rgau-msha.ru, г. Москва, Россия
Аннотация. Во многих типах водных объектов до настоящего времени сообщества донной фауны остаются малоизученными, включая птицеводческие пруды. В свою очередь вопрос чреват загрязнением природных водоемов гидрохимическими элементами, пагубно отражающихся на гидробиологическом состоянии водных экосистем и распространению яиц простейших, попадающих в воду посредством фекального загрязнения. Все вместе влечет за собой заболевания водоплавающих птиц кишечной этиологии, являющиеся частым явлением в таких случаях. Основными источниками поступления яиц простейших в сельскохозяйственные пруды являются фекалии птиц.
Микроскопическая водоросль (Chlorella vulgaris) встраивается в корма водоплавающих птиц с целью повышения их иммунной системы, а также данный способ считается катчайшим механизмом для распространения и встраивания в экосистему водоема за счет содержания в структуре одноклеточной зеленой микроводоросли большого количества белка, незаменимых аминокислот, а также незаменимых углеводов.
Одноклеточная водоросль способна подстраиваться к меняющимся условиям среды при наличии температуры не ниже 25 °C.
Abstract. In many types of water bodies, the communities of benthic fauna remain poorly studied to date, including poultry ponds. As a result, natural reservoirs are saturated not only with hydrochemical, hydrobiological components, but also with eggs of protozoa, which entail diseases of intestinal etiology in waterfowl, which are frequent visitors to the reservoir. The main sources of protozoan eggs entering agricultural ponds are bird feces. Microscopic algae (Chlorella vulgaris) is embedded in the feed of waterfowl in order to enhance their immune system, and this method is also considered the shortest mechanism for spreading and embedding into the ecosystem of a reservoir. Due to the content of a large amount of protein, essential amino acids, as well as essential carbohydrates in the structure of a single-celled green microalgae. The unicellular algae is able to adapt to changing environmental conditions in the presence of a temperature of at least 25 °C.
Ключевые слова: фитопланктон, зоопланктон, оценка качества воды, искусственные пруды, рекреационное пользование.
Keywords: phytoplankton, zooplankton, water quality assessment, artificial ponds, recreational use.
Введение
Пруды представляют собой сбалансированную экологическую систему для хранения воды с целью водоснабжения, орошения, разведения рыбы и водоплавающей птицы, а также для санитарных, противопожарных и спортивных потребностей, выраженных единой структурой, настроенных на самовосстановление, самоочищение. Этому процессу сопутствуют стремительные темпы развития урбанизированных территорий, оказывающие отрицательное влияние на экологическое составляющее водных экосистем, которое приводит к эвтрофикации. Эвтрофикации способствуют насыщение экосистемы биогенными элементами, а также нарушение механизма микробиологического самоочищения, при котором водоем быстрее перенасыщается неокислен-ной органикой. Это в свою очередь способствует изменению типа водной экосистемы. Процесс самостоятельного очищения воды в небольших водоемах осуществляется комплексным процессом, в котором активное участие принимают гидробиологические объекты, к которым относятся планктонные растения и животные. Самоочищение пруда представляет собой процесс постепенного возвращения водной среды водоема к пер-
воначальному природному состоянию, происходящее под влиянием биологических, физических и химических процессов [1].
Самоочищение пруда возможно только при небольшом исходном загрязнении воды. При интенсивном поступлении загрязнений и эвтро-фировании природные процессы самоочистки не способны поддерживать водную среду в удовлетворительном состоянии. В качестве основных компонентов экологической системы выступают неживые вещества, являющиеся составными частями среды, неорганической и органической. За ним идут растительные организмы, составляющие неживую среду, извлекая под действием солнечных лучей энергию различные вещества, создавая продуцируемую массу живой материи. Следующей слагающей экосистемы являются живые существа, потребляющие массу зеленых растений и наконец бактерии, которые пожирают мертвые ткани животных и растительных объектов, перерабатывая и разлагая ткани на простые элементы и вещества, которые вновь способны использоваться растениями [2].
Одной из важных проблем всех небольших водных объектов небольшой республики являются территории птицеводческих предприятий, ко-
торые ежегодно производят порядка 75 300 т мяса птицы, где на долю водоплавающих отводится порядка 65 % поголовья птиц.
Птицы в птицеводческих предприятиях в основном ведут напольно-выгульный способ существования на увлажненных биотопах, что часто приводит к формированию кишечных заболеваний с интенсивностью 35—50 % при 100 % падеже молодняка. Такие водоемы относятся к очагам заболевания водоплавающей птицы, а также приносят вред экологии [3].
Процессы осушения искусственных водоемов связаны с ухудшением качества поверхностных вод, которые являются причиной хозяйственной деятельности человека. Негативный фактор прямого воздействия на водную экосистему приводит к сокращению численности, а также гибели всего поголовья водоплавающих птиц (гуси кубанской породы) в молодом возрасте [4—6].
В качестве искомой версии для улучшения общего состояния птиц предлагается использовать зеленые растительные организмы — клетки хлореллы. Клетки обладают способностью превращаться в системы, направленно синтезирующие белки, углеводы или жиры, что открывает принципиальные возможности управления не только интенсивностью, но и качественной стороной биосинтеза у микроводорослей [7, 8].
Объекты и методы исследования
Научно-исследовательская работа осуществлялась по качеству воды пруда птицефабрики ОАО «Кубинский» под действием водоплавающей птицы.
На территории птицефабрики содержится порядка 3500 гусей. До достижения 14-дневного возраста гусят содержат в загоне. Начиная с двухнедельного возраста отпускают на увлажненные биотопы, затем буквально через неделю у птиц начинает подниматься температура, диарея и это сопровождается вялостью и потерей аппетита.
Пруд птицефабрики представляет собой искусственный водоем, который находится на территории птицефабрики, без притоков площадью водного зеркала 0,21 га, который активно используется, в частности, для разведения водоплавающей птицы, гусей. Здесь можно проследить влияние птиц на водоем и обратно. Среднее значение по глубине достигает — 1,5 м. По форме он оваловидной формы и шириной, достигающей 31—68 м. С северной стороны пруда находятся кустарники. На восточном берегу стоит домик с железобетонным каркасом.
Питание пруда осуществляется преимущественно за счет поверхностных и грунтовых вод, с периодическим пополнением атмосферными
осадками и поверхностного стока к прилегающим к пруду почвам с периодическими снеготаяниями и выпадающими интенсивными ливневыми дождями [9].
В регионе Кабардино-Балкарской Республики пруды имеют особое значение, связанные с экологическими, климатическими условиям среды. Комплексное изучение экологических и гидробиологических параметров малых водоемов в условиях республики поможет разработать единый биогеохимический принцип обеспеченности микроэлементами звеньев трофических цепей водных угодий [10].
Результаты исследований
В рамках научно-исследовательской работы был проведен гематологический анализ, а также анализ фекалий 150 случайно отобранных птиц птицефабрики различной возрастной категории одного вида. При анализе фекалий у 77 особей различной возрастной категории были обнаружены яйца глистов на стадии цисты, основная масса которых принадлежала представителям трех классов возбудителей кишечной инфекции — Trematoda, Nematoda, Cestoda (рис. 1).
Биологическая экология встречаемости большинства возбудителей кишечной инфекции характеризуются общей закономерностью. Представители класса в личиночную стадию претерпевают во влажной биоте, в основном это касается небольших водоемов. Личинки глистов проходят стадию развития в водной среде. Следовательно, именно в этой субстанции и происходит заражение водоплавающих птиц глистами. Многие представители систематической группы служат реальной угрозой для птиц, млекопитающих и д аже ч е-ловека [10].
Во время анализа сезонной встречаемости возбудителей заболеваний у птиц была составлена градация. Осенью количество болеющих птиц составило порядка 37 %: зимой — 16 %; весной — 19 %; летом — 28 % (рис. 2).
Основу рациона гусей на протяжении теплого периода года составляет водная толща и растительный организм рядом с водной биотой, на ко-
Рис. 1. Встречаемость возбудителей заболеваний у птиц
40 30 20 10 0
к
371 ч i-- >28
19
и
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Рис. 2. Сезонная встречаемость возбудителей заболеваний
н S
J Н §20 ) S «ш
s Is1^
з&з о
10
20
30 40 Возраст, дни
50
60
70
Рис. 3. Динамика возрастной динамики встречаемости простейших
торых в основной своей массе располагаются цисты будущих беспозвоночных и ждут нормальных условий для того, чтобы выйти из оболочки. В зимний период птицы в основном находятся в загоне, в связи с чем их заражение минимизируется. В результате этого минимальная зараженность гусей установлена в весенний период [11].
Динамика возрастной встречаемости возбудителей кишечной этиологии у гусей показал на формирование первых предпосылок начиная с 2-месячного возраста и далее идет по нарастающей. Данный период связан с первым запуском водоплавающих птенцов в пруд птицефабрики, значения которых могут регистрироваться в качестве одного вида или представителей нескольких видов сразу (рис. 3).
Небольшой водоем птицефабрики также испытывает небольшую нагрузку со стороны кли-матообразующих изменений природного характера, что впоследствии способно оказывать влияние на состав и структуру водной экосистемы в общем.
Для улучшения качества воды водоема принято решение в первую очередь улучшить общее состояние водоплавающих птиц.
Для ч его была применена одноклеточная микроскопическая водоросль хлорелла, относящаяся к семейству СМоге11асеае, порядку СЫогососсаЫъ, классу СМогорНусеае, отделу СН1огорку1а. В состав водоросли входят компоненты, выступающие в качестве биологических стимуляторов. К ним относятся: аспарагиновая и глютаминовая кислоты, гликоколь, серин, аланин, цитруллин, тирозин, пролин, гамма-аминомаслянную кислоту и В-аланин, белки, липиды, и углеводы, витамины В12 и Б, а также комплекс незаменимых аминокислот и витаминов. В клетках микроводоросли, помимо витаминов, содержатся также минеральные вещества. Источником питания водоросли
служат минеральные вещества, органические соединения и растворенные газообразные компоненты.
В научно-исследовательской работе был использован патент RU № 2644261.
Гусят возрастом две недели с рождения поделили на контрольную и опытную группы и в каждой по 25 особей. Приготовленную суспензию выпаивали гусятам опытной группы в дозе 50 мл на голову в течение месяца и держали в загоне. На протяжении всего опыта велось непрерывное фиксирование параметров живой массы и сохранности гусят, при этом сохранность гусят опытной группы была выше на 1,11 % по сравнению с контрольной. У гусят опытной группы 14-дневного возраста показатель сохранности выше на 1,5 % по сравнению с контрольной. Расчет живой массы производился еженедельно строго натощак (табл. 1).
Взвешивание гусят после опыта было произведено групповое и в итоге порядка 50 голов, относящихся к контрольной и опытной группам, не показали особых различий в массе на первой неделе исследований. С двухнедельного возраста прослеживается отпечаток эффективности применяемой кормовой добавки в результате накопления суспензии водоросли.
Значения живой массы двухнедельных гусят по сравнению с контрольной группой живая масса молодняка гусят опытной выше на 2,0 %. В возрасте трех недель у гусей появляется разница по массе опытной группы по сравнению с контрольной выше на 2,45 %. В возрасте 4-недельного возраста значение живой массы гусят опытной группы выше в 3,71 %, чем в контрольной группе.
Целесообразность в скармливании суспензии Chlorella гусятам отмечена в параметрах сохранности поголовья, которая равна 100 %.
Общая картина состояния крови отображает наличие или отсутствие патологий в организме. Благодаря числовым градациям результатов крови можно говорить о состоянии организма.
Таблица 1 Динамика живой массы гусят
Возраст, суток Группа
Контрольная Опытная
7 462,11 ± 6,50 762,13 ± 6,74
14 576,13 ± 8,60 587,05 ± 8,08
21 1214,00 ± 20,48 1244,07 ± 21,51
28 2289,58 ± 35,38 2375,40 ± 37,76
35 2824,20 ± 20,03 2932,38 ± 18,21*
42 3100,07 ± 42,20 3248,51 ± 42,43*
49 3350,17 ± 57,77 3558,01 ± 53,20**
* Р < 0,05, ** Р < 0,01.
Контрольная Опытная
Группы
Рис. 4. Показатели крови опытной и контрольной групп гусят
Кровь с целью проведения исследований были изъята из локтевой вены или глубокой вены плеча гусят. Подсчет эритроцитов и лейкоцитов проводили при помощи автоматизированного анализатора для проведения общего анализа крови [12] (рис. 4).
Анализ крови показал на численное превосходство критериев развития нормального организма, а также преимущество в развитии гусят опытной группы, которые получали суспензию по сравнению с контрольной группой на 2,3 и 1,0 %. Уровень гемоглобина снизился у гусят контрольной группы на 1,6 %, что является немаловажным критерием. По содержанию клеток лейкоцитов гусята опытной группы превосходят контрольную на 48,3 % (Р < 0,05); лимфоциты — 3,6 %; моноциты — 6,9 %; эозинофилы — 39,8 %. Анализ на СОЭ показал снижение белка на 4,2 % у представителей опытной группы.
Уровень холестерина в крови гусей опытной группы составил 3,00 ммоль/л, кальций — 2,68 ммоль/л. Содержание мочевой кислоты у представителей опытной группы составило 49,4 % (Р < 0,05).
Иммунитет организма напрямую связан с содержанием минералов для укрепления здоровья. Такие качества, как быстрый рост и репродуктивная активность, способны повысить выживаемость молодняка.
Итак, штамм обладает высокой чувствительностью к составу среды, в которой культивирует-
ся, а также имеет небольшой период культивирования и маленький диапазон температуры культивирования.
Штамм проявляет высокую эффективность по очищению вод пруда птицефабрики, выделяя клетки хлореллы с помощью фекалий [12—15].
Заключение
1. Вскармливание суспензией хлореллы птиц молодого возраста целесообразно.
2. Положительные эффекты суспензии прослеживаются в данных по сохранности гусят опытной группы на 1,11 % выше по сравнению с контрольной. У гусят опытной группы 14-дневного возраста показатель сохранности выше на 1,5 % по сравнению с контрольной. В трехнедельном возрасте (21 день) масса молодняка опытной группы была больше на 1,56 % по сравнению контрольной. В возрасте четырех недель преимущество по живой массе птицы опять достается опытной группе или больше 1,53 %.
3. Изменения касаются также живой массы птиц, где по д остижении пяти недель сохраняется различие в пользу опытной группы 0,81 %. В 6-не-дельном возрасте живая масса опытных гусят повысилась на 0,97 %. В 7-недельном возрасте живая масса опытных гусят по сравнению с контрольной была выше на 0,47 %.
4. Дозировка микроводоросли 30 мл способствует повышению иммунной системы птиц. Это касается таких показателей, как красные кровяные тельца — эритроциты у опытной группы на 1,0 % выше показатель, по сравнению с контрольной группой; гемоглобин в крови у гусят кубанской породы опытной группы на 1,6 %; опытная группа превышает значение контрольной группы на 48,3 % (Р < 0,05); лимфоциты — 3,6 %; моноциты — 6,9 %; эозинофилы — 39,8 %. Анализ на СОЭ показал снижение белка на 4,2 %; холестерина на 3,00 ммоль/л.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Внутреннего гранта КБГУ.
Библиографический список
1. Георгиев А. П., Широков В. А., Черепанова Н. С., Коркин С. В. Антропогенное влияние на водные экосистемы республики // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. — 2021. — № 1. — С. 14—23.
2. Лузгин В. К. Морфофизиологические изменения дафний при кратковременном воздействии солей тяжелых металлов, их обратимость и влияние на продуктивность популяции: Дис. ... к. б. н. 03.00.18. ЛГУ, 1983. — 24 с.
3. Казанчев С. Ч. Экологическая характеристика макро- и мезобентоса некоторых водоемов бассейна реки Черек / С. Ч. Казанчев, В. Ф. Дышекова, Р. Х. Таов // Международный научно-исследовательский журнал. Казань. — 2023. — № 4. — С. 1—6.
4. Узденова А. Б. Рекреационная оценка водных объектов Кабардино-Балкарии / А. Б. Узденова, Ф. Э. Канаметова, Л. А. Галачиева // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 11. — С. 21—26.
5. Capon S. J., Ben S. K., Stuart E. B. Future of freshwater ecosystems in a 1.5 C warmer world // Frontiers in Environmental Science. — 2021. — № 9. — P. 59—69.
6. Комаров Р. С. Природный фактор как возможная причина экстремально высоких концентраций ионов меди в воде притоков реки Кубань // Современные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод. — 2020. — № 2. — С. 210—214.
7. Корнилов А. Г., Колмыков С. Н., Сыромятникова С. Н. Азотное загрязнение прудов и водохранилищ Белгородской области в зимний период // Региональные геосистемы. — 2014. — № 10. — С. 150—157.
8. Шабанова А. В. Современное состояние прудов Самары. Пруд у ипподрома // Региональное развитие: электронный научно-практический журнал. — 2016. — № 2. — С. 8—15.
9. Вишневецкий В. Ю., Попружный В. М. Оценка влияния содержания меди в природной воде в районе водозаборов города Таганрога и Таганрогском заливе Азовского моря на здоровье человека // Инженерный вестник Дона. — 2017. — № 4. — С. 43—49.
10. Кривицкий С. В. Гидроэкология: улучшение качества воды в водоеме // Экология и промышленность России. — 2007. — № 7. — С. 18—21.
11. Вдовина О. Н. Новые данные о микрозообентосе // Известия Алтайского отделения. — 2020. — № 1. — 63—70.
12. Румянцев В. А., Коронкевич Н. И., Измайлова А. В., Георгиади А. Г., Зайцева И. С., Барабанова Е. А., Корне-енкова Н. Ю. Водные ресурсы рек и водоемов России и антропогенные воздействия на них // Известия Российской академии наук. Серия Географическая. — 2021. — № 1. — С. 120—135.
13. Опекунова М. Биоиндикация загрязнений // Вестник Тюменского государственного университета. — 2022. — № 3. — С. 3—21.
14. Мухин И. А., Лопичева О. Г. Анализ экосистемных услуг прудов разного хозяйственного назначения // Итоги научно-исследовательской деятельности Вологодского государственного университета, 2017. — 377 с.
15. Леонтьева Т. В. Климатические особенности формирования водных ресурсов Восточного Оренбуржья // Новые технологии и инновации Кыргызстана. — 2019. — № 4. — С. 244—247.
ECOLOGICAL APPROACHES TO IMPROVING THE WATER QUALITY OF A POULTRY POND IN THE CONDITIONS OF THE KABARDINO-BALKARIAN REPUBLIC
0. A. Zhemukhova, Doctoral Candidate of the Department of Ecology, Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy, olesja.2019@list.ru, Moscow, Russia,
1. I. Vasenev, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor, Head of the Department of Ecology, Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy, vasenev@rgau-msha.ru, Moscow, Russia
References
1. Georgiev A. P., Shirokov V. A., Cherepanova N. S., Korkin S. V. Antropogennoe vliyanie na vodnie resussi Respubliki [Anthropogenic impact on aquatic ecosystems of the Republic of Karelia]. Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Series: Fisheries. 2021. No. 1. P. 14—23 [in Russian].
2. Luzgin V. K. Morfologicheskie izmeneniya dafnii pri kratkovremennom voxdeistvii sjlei metallov [Morphophysiological changes of daphnia under short-term exposure to heavy metal salts, their reversibility and effect on population productivity] Ph. D. thesis in Biological Sciences 03.00.18. LSU. 1983. 24 p. [in Russian].
3. Kazanchev S. C. Ecologicheskaya charakteristika makrozoobentosa [Ecological characteristics of macro- and mesobenthos of some reservoirs of the Cherek River basin]. International Scientific Research Journal. Kazan. 2023. No. 4. P. 1—6 [in Russian].
4. Uzdenova A. B. Rekreazionnaya ochenka vodnich obektov [Recreational assessment of water bodies in Kabardino-Balkaria]. Modern problems of science and education. 2015. No. 11. P. 21—26 [in Russian].
5. Capon S. J., Ben S. K., Stuart E. B. Future of freshwater ecosystems in a 1.5 C warmer world. Frontiers in Environmental Science. 2021. No. 9. P. 59—69.
6. Komarov R. S. Prirodni factor kak vozmozhnaya prichina ekstremlno visokich koncenraci ionov medi v vode pritokov reki Kuban [Natural factor as a possible cause of extremely high concentrations of copper ions in the water of tributaries of the Kuban River]. Modern problems of hydrochemistry and monitoring of surface water quality. 2020. No. 2. P. 210—214 [in Russian].
7. Kornilov A. G., Kolmykov S. N., Syromyatnikova S. N. Azotnoe zagryaznenie prudov i vodochranilich Belgorodskoi oblasti v zimnii period [Nitrogen pollution of the ponds and reservoirs of the Belgorod Region in winter]. Regionalgeosystems. 2014. No. 10. P. 150—157 [in Russian].
8. Shabanova A. V. Sovremennoe sostoyanie prudov Samari [The current state of Samara ponds. The pond at the racetrack]. Regional development: electronic scientific and practical journal. 2016. No. 2. P. 8—15 [in Russian].
9. Vishnevetsky V. Yu., Popruzhny V. M. Ocenka vliyaniya soderzhaniya medi v prirodnoi vode v raione vodosborov goroda Ta-ganroga I Taganrogskom zalive Azovskogo moray na zdorove cheloveka [Assessment of the influence of copper content in natural water in the area of water intakes of the city of Taganrog and the Taganrog Bay of the Sea of Azov on human health]. Engineering Bulletin of the Don. 2017. No. 4. P. 43—49 [in Russian].
10. Krivitsky S. V. Gidroekologiya: uluchenie kachestva void v vjdjeme [Hydroecology: improvement of water quality in a reservoir]. Ecology and industry of Russia. 2007. No. 7. P. 18—21 [in Russian].
11. Vdovina O. N. Novie Dannie o mikrozoobentose [New data on microzoobenthos]. Izvestia of the Altai department. 2020. No. 1. P. 63—70. [in Russian].
12. Rumyantsev V. A., Koronkevich N. I., Izmailova A. V., Georgiadi A. G., Zaitseva I. S., Barabanova E. A., Korneenkova N. Yu. Vodnie resursi rek i vodoemov Russia i antropogennie vozdeistvia [Water resources v the rivers and reservoirs of Russia and anthropogenic impacts on them]. The series: Geographical. 2021. No. 1. P. 120—135 [in Russian].
13. Opekunova M. Bioindikacia zagryazneni [Bioindication of pollution]. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2022. No. 3. P. 3—21 [in Russian].
14. Mukhin I. A., Lopicheva O. G. Analiz ekosistemnix uslug prudov raznogo chozyaistvennogo naznacheniya [Analysis of ecosystem services of ponds of various economic purposes]. Results of research activity of Vologda State University. 2017. 377 p. [in Russian].
15. Leontieva T. V. Klimaticheskie osobennosti formirovania vodnich resursov Vostohnogo Orenbuzhya [Climatic features of the formation of water resources of the Eastern Orenburg Region]. Science, new technologies and innovations of Kyrgyzstan. 2019. No. 4. P. 244—247 [in Russian].
