CC BY
91
2006
ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЮ УНИВЕРСИТЕТА_Сер. 3. Вып. 4
ЗООЛОГИЯ
УДК 578.3
А. И. Раилкин, С. 3. Чикадзе, О. М. Никитин, Н. Г. Гагаринова, К. Б. Фролов
ХОЛОДНОВОДНЫЙ МОРСКОЙ АКВАРИАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС БИОЛОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА: ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ И ИТОГИ ПЕРВОГО ГОДА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
Необходимость создания в Биологическом НИИ Санкт-Петербургского университета континентальной морской аквариальной назрела давно, еще в 1980-е годы прошлого века, в связи с растущими потребностями научного и учебного процессов [2]. Однако негативные последствия перестройки, особенно болезненно ударившие по науке и образованию в первой половине 1990-х годов, не позволили осуществить эту идею в тот период. В декабре 2004 г. на средства централизованного фонда СПбГУ, полученные на конкурсной основе, и средства Биологического НИИ на Петродворцовой площадке университета (в усадьбе Сергиевка) был введен в действие Морской аквариаль-ный комплекс (МАК). Основная цель его создания определялась реальными потребностями обеспечения научного и учебного процессов в БиНИИ и на биолого-почвенном факультете.
Процесс создания МАК состоял из следующих основных этапов: 1) предпроект-ная подготовка - составление технического задания, 2) проектирование, 3) капитальный ремонт помещений, 4) приобретение и монтаж технологического оборудования, 5) пуско-наладочные работы. Параллельно с этим велась подготовительная работа по формированию штата инженерно-технического персонала МАК и решению других организационных, технических и научно-методических вопросов.
Еще на предпроектной стадии было решено в основу создания технологической схемы МАК положить модульный принцип. Суть его заключается в создании ряда независимых самостоятельно функционирующих модулей, содержащих относительно небольшие объемы воды (порядка 0,5-2,0 т ). Каждый модуль состоит из ограниченного числа аквариумов (или одного аквариума), объединенных общим протоком, включает системы подготовки и регенерации морской воды. Модульный принцип получил развитие на стадии проектирования МАК и был реализован при выполнении монтажных и пуско-наладочных работ.
Технологическое решение общей конфигурации МАК на основе модульного принципа определялось наличием пользователей с разными интересами, в соответствии с этим необходимостью автономной работы аквариумных блоков и повышенными требованиями к надежности функционирования МАК. При использовании альтернативной системы, заключающейся в циркуляции воды через все аквариумы, надежность функ-
© А. И. Раилкин, С. 3. Чикадзе, О. М. Никитин, Н. Г. Гагаринова, К. Б. Фролов, 2006
ционирования МАК при наличии большого числа пользователей (студентов и сотрудников), имеющих разные задачи и объекты исследования, квалификацию и аккуратность, была бы резко снижена. Общая замкнутая система циркуляции морской воды с ограниченными возможностями ее перенастройки значительно сузила бы возможности проведения экспериментальных работ непосредственно в проточной системе, что планировалось изначально многими лабораториями и кафедрами. К тому же вполне вероятна возможность сбоев, нарушений в работе всей системы, вплоть до массовой гибели организмов во многих аквариумах при технических ошибках кого-либо из пользователей.
Не останавливаясь подробно на всех этапах создания МАК, следует отметить ряд существенных моментов. Уже на стадии формирования технического задания и проектирования МАК был учтен положительный 10-летний опыт, накопленный при создании Центра коллективного пользования (ЦКП) «Хромас» Биологического НИИ, получивший высокую оценку своей деятельности на Всероссийской конференции «Центры коллективного пользования: состояние и перспективы развития» [1].
Одним из важных организационных принципов создания и функционирования МАК стал двусторонний контроль за его деятельностью со стороны администрации института и сотрудников МАК. Он позволил решать многие, подчас непростые, вопросы в оперативном режиме, находить согласованные решения в затруднительных ситуациях.
Решение основных технических и научно-методических вопросов основывалось на следующих принципах: 1) обеспечение надежной и устойчивой работы МАК, 2) разработка системы профилактики и оперативного контроля работы оборудования, 3) дублирование и резервирование основных технологических узлов, 4) выбор оптимальных биотехнологических режимов аквариумного содержания гидробионтов, 5) периодический контроль основных параметров морской воды, 6) организация круглогодичного содержания и культивирования морских организмов для обеспечения потребностей учебного и научного процесса УНЦБиП, 7) периодическое пополнение МАК природной морской водой и гидробионтами с Белого моря.
С учетом указанных принципов для монтажа в МАК было выбрано технологическое оборудование ведущей европейской аквариумной фирмы Aqua Medic (Германия), товары которой ценятся специалистами за их высокое качество и надежность. Оборудование этой фирмы, которое было приобретено для МАК, включает: охладители воды для создания в модулях требуемой температуры, перекачивающие помпы, пеноотдели-тельные колонки (скиммеры), рН-контроллер для измерения pH морской воды, ареометр для определения солености воды, тесты для контроля за содержанием в воде аммиака, нитритов, нитратов, фосфатов и кальция.
Конкретная технологическая схема модуля МАК была разработана с учетом принципов, рекомендованных в литературе [3], а также практического опыта петербургских аквариумистов, в особенности из ООО «Гринда» (А. П. Опполитова, О. Н. Юнчиса, А. Н. Гаврилина), возможностей оборудования фирмы Aqua Medic.
Отдельный модуль представляет собой систему из 7 аквариумов (объемом от 60 до 200 л), расположенных на трехъярусной стойке. Таким образом, самый верхний аквариум находится на высоте около трех метров. Модули включают: блок подготовки и регенерации морской воды (технологический блок), систему подачи воды в аквариумы, аквариумы и систему слива (рис. 1). В технологический блок входят: охладитель воды Titan 2000, помпа Осеап Runner OR 1500, подающая воду в охладитель, вторая (более мощная) помпа, обеспечивающая нагнетание воды в аквариумы, механическая система
Рис. 1. Схема модуля МАК.
7 - охладитель воды, 2 - первая помпа, закачивающая воду в охладитель воды, 3 - биологический
фильтр: а - пластмассовые шарики, б - поролоновая губка, в — пеноотделительная колонка, 4 - вторая помпа, закачивающая воду в аквариумы, 5 - труба подачи воды, 6 - труба слива воды,
7 - перепускные трубы.
из трубок и триклплат, улучшающая насыщение сливаемой воды воздухом, бактериальный фильтр, механический фильтр и пеноотделительная колонка для удаления избытка органических веществ.
МАК имеет общую площадь производственных помещений около 50 м2, в том числе центральное помещение (площадью около 35 м2), лабораторию, термостатированную и рабочую комнату. В центральном помещении размещены: демонстрационный аквариум объемом 2 т и 5 стандартных модулей общим объемом около 900 л каждый. Модули состоят из аквариумов, объединенных в единую проточную систему с подготовкой регенерацией морской воды в специальном технологическом контейнере объемом около 100 л (рис. 2). В рабочей комнате размещается второй большой (резервный) аквариум объемом 2 т. Из центрального помещения имеются входы в лабораторию и термостатированную комнату.
Годичный опыт эксплуатации МАК выявил некоторые уязвимые технологические звенья и чувствительные параметры воды, которые требуют наибольшего внимания со стороны персонала МАК. В первую очередь, речь идет о круглогодичном поддержании в аквариумах низкой температуры на уровне +7 ... +8 "С. Весной и летом 2005 г. системы охлаждения не справлялись с понижением температуры воды до требуемого уровня. Вопрос о дополнительном охлаждении основного помещения был решен за счет подачи холодного воздуха из термостатированной комнаты, где охлаждение воздуха обеспечивается уличным Холодовым агрегатом и воздухоохладителем,
Рис. 2. Общий вид МАК.
находящимся в помещении термостатированной. Однако это лишь отчасти сняло остроту проблемы. Летом в отдельные жаркие дни температура воды в аквариумах поднималась до +12 ... +15 "С, что в ряде случаев приводило к спонтанному размножению одних видов и гибели, правда, в небольшом числе особей других видов. Вместе с тем, имевшие место резкие подъемы температуры не привели к сколько-нибудь заметному снижению устойчивости экосистем МАК и видового разнообразия, которое по нашим предварительным оценкам составляет не менее 40 видов макробеспозвоночных, более 10 видов макроводорослей, а также несколько видов асцидий и рыб, список которых приведен ниже.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ БЕСП03В0Н0ЧНЫХ ЖИВОТНЫХ И ВОДОРОСЛЕЙ МАК
ВОДОРОСЛИ
КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ
1. Ceramium rubrum
2. Odonthalia dentata
3. Phillophora brodiaei
4. Polysiphonia urceolata
5. Larninaria saccharina
6. Pylaliella sp.
ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ
1. Ciadophora fracta
2. Ciadop hora rupestris
БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ
1. Ascophyllum nodosum
2. Ectocarpus fervicoides
3. Fucus serratus
БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ
ГУБКИ
4. Fucus vesiculosus
1. Haliclona sp.
2. Halisarca dujardini
3. Polymastia arctica
4. Radiella grimaldi
КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ Актинии
1. Metridium senile
2. Tealia felina
Гидроидные полипы
1. Clava multicomis
2. Clythia sp.
3. Coryne loveni
4. Dynamena pumila
5. Gonothyraea loveni
6. Obelia longissima
МНОГОЩЕТИНКОВЫЕ ЧЕРВИ
1. Arenicola marina
2. Nephthys sp.
3. Nereis pelagica
4. Nereis virens
5. Spirorbis armoricana
6. Spirorbis spirorbis
РАКООБРАЗНЫЕ Усоногие раки
1. Balanus balanus
2. Semibalanus balanoides Высшие раки
Бокоплавы Gammarus sp. Десятиногие раки 1. Crangon crangon
2. Pagurus pubescens
3. Sclerocrangon bóreas
МОЛЛЮСКИ Брюхоногие моллюски Переднежаберные
1. Buccinurn undatum
2. Hydrobia uhae
3. Littorina littorea
4. Neptúnea despecta
Заднежаберные Голожаберные
1. Coryphella sp.
2. Dendronotus sp. Двустворчатые моллюски
1. Arctica islandica
2. Chlamys islandicus
3. Hiatella arctica
4. Macoma balthica
5. Modiolus modiolus
6. Myîilus edulis
ИГЛОКОЖИЕ
1. Asterias rubens
2. Crossaster papposus
3. Henricia sanguinolent
4. Ophiopholis oculeata
5. Ophiura robusta
6. Strongylocentrotus droebachiensis
Опыт содержания в одинаковых условиях освещения (12 ч свет : 12 ч темнота) зеленых, бурых и красных водорослей показал, что стимуляция светом приводит к вегетации бурых водорослей (особенно Laminaria saccharina), а также к резкому росту нитчатых зеленых водорослей, которые со временем начинают обрастать прикрепленные зиды беспозвоночных животных (и водорослей), что снижает демонстрационный эффект аквариумов.
В решении вопроса о световом факторе для растений при их аквариумном содержании нет простого ответа, так как разные группы водорослей требуют света разной интенсивности и спектрального состава [4]. Консультации со специалистами позволили прийти к мнению о том, что применительно к нашим условиям холодноводных аквариумов относительно приемлемым является применение галогеновых или люминесцентных ламп белого (или голубого) света небольшой мощности. Практический опыт показал, что достаточно освещения демонстрационного аквариума, в котором представлено наибольшее число видов водорослей (красных, бурых и зеленых), в течение не более 4 ч в течение суток, что и обеспечивается соответствующим режимом освещения.
В настоящее время согласно разработанному Регламенту, принятому Ученым советом БиНИИ, ежедневно в МАК контролируются температура воды и воздуха, осве-
щенность, работа всего технологического оборудования, а один раз в 10-15 дней - дополнительно еще 8 параметров морской воды: соленость, рН, жесткость, содержание кальция, фосфатов, аммония, нитритов, нитратов. Это позволяет объективно следить за состоянием воды, качеством ее регенерации и при необходимости принимать надлежащие меры. Следует отметить, что в течение более года содержания беломорских гидро-бионтов в аквариумах МАК было всего несколько случаев, когда концентрации в воде фосфатов, соединений азота (или других контролируемых параметров) выходили за допустимые границы. В каждом конкретном случае стремились выяснить причину и привести гидрохимический состав воды к «нормальному», что достигалось заменой части воды на новую, добавлением в бактериальный фильтр стандартной культуры бактерий, снижением загущенности гидробионтов путем пересадки части животных или водорослей в менее населенные аквариумы, добавлением в воду медленно растворимых соединений кальция для лучшего роста видов, в состав скелета которых входит кальций.
В МАК используется только природная вода, привозимая с Белого моря, так как многолетний опыт сотрудников Биологического института показал, что именно на ней, а не на искусственной морской воде, достигаются лучшие результаты выращивания морских организмов. Доставка и размещение воды с Белого моря требуют немалых организационных усилий сотрудников МАК, однако полностью оправдывают себя тем, что животные и водоросли лучше растут именно в этой среде.
Один из важных экологических принципов в обеспечении устойчивых режимов поддержания гидробионтов в МАК - подбор совместимых видов. Его несоблюдение в первые месяцы эксплуатации МАК привело к выеданию некоторых малочисленных объектов (например, Chlamys islandicus) морскими звездами. Недолго живущими в аквариумах оказались раки-отшельники. Другие виды были устойчивы при аквариумном содержании, активно росли, а некоторые виды спонтанно размножались.
Безусловно, важным биологическим принципом аквариумного содержания является подбор кормов и правильные режимы кормления. К настоящему времени этот вопрос решается на основе имеющихся возможностей и накопленного опыта. Основными универсальными кормами для беспозвоночных животных (и двух видов рыб) в МАК служат замороженное мясо мидий (для хищников) и науплиусы артемий (в основном для фильтраторов). В качестве дополнительных кормов используется микрообрастание, поддерживаемое в условиях термостатированной комнаты, личинки мотыля, иногда мороженное мясо морских рыб.
Годовой опыт функционирования МАК в Биологическом институте показал правильность основных принципов, положенных в его основу. Их практическая реализация позволила не только создать новый Центр коллективного пользования, успешно поддерживать в нем простые и сложные морские экологические системы, но и начать выполнять на его базе научные исследования сотрудников института и студентов биолого-почвенного факультета.
Summury
Railkin А. I,, Chikadze S. Z., Nikitin О. N., Gagarinova N. G., Frolov К. В. Cool water marine aquarium complex of the Biological Institute of St.-Petersburg State University: results of organization and the first year of work.
The cool water marine aquarium complex (MAC) successfully functions in the Biological Institute of St.-Petersburg State University. It is fitted out by the firm own equipment, coolers, aquariums
of different sizes that contain approximately 6 tons of nature marine water. The list of invertebrate animals and algae which are kept in MAC is given. The common principia of long-time maintaining of artificial marine ecosystems are considered.
Литература
1. Гагинская E. P., Власов Д. Ю., Осипов Д. В. Центр коллективного пользования «ХРОМ АС» в Биологическом научно-исследовательском институте Санкт-Петербургского университета: организация и опыт работы // Центры коллективного пользования: состояние и перспективы развития. Всеросс. конф. 2004. СПб., С. 44-45. 2. Раилкин А. И., Гудков А. В., Серавин Л. Н. Лаборатория зоологии беспозвоночных и морской филиал БиНИИ: основные итоги работы на МБС (1975— 2004) // 30 лет Морской биологической станции Санкт-Петербургского университета: итоги и перспективы. Сб. науч. трудов. СПб., 2005. С. 63-76. 3. Сандер М. Техническое оснащение аквариума. М., 2004. 4. Саут Р., УиттикА. Основы альгологии. М., 1990.
Статья поступила в редакцию 6 апреля 2006 г.
