Спосіб вирощування daphnia magna (straus, 1820) сумісно з кормовим субстратом (мікроводоростями)

Реферат: Спосіб вирощування Daphnia magna шляхом внесення їх та кормового субстрату у живильне середовище, культивування до досягнення максимальної біомаси Daphnia magna. При цьому одночасно вносять Daphnia magna та кормовий субстрат (Desmodesmus armatus) у 4 співвідношенні 100 екз./л Daphnia magna та 5×10 кл/л Desmodesmus armatus до 1000 мл живильного середовища. Як живильне середовище використовують скидну воду із рибоводної установки замкнутого водопостачання (УЗВ), сумісне вирощування проводять протягом 15 діб. UA 121772 U (12) UA 121772 U UA 121772 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнології та аквакультури і може бути використана для культивування зоопланктону як стартових живих кормів при вирощуванні личинок промислово цінних видів риб. Масовим об'єктом культивування у рибництві є D. magna, молодь якої поїдають личинки риб, а статевозрілі особини дафній є найбільш цінними для цьоголіток та старших вікових груп риб. Дафнії характеризуються високою плодючістю, швидким темпом росту, добре піддаються культивуванню. Серед відомих методів культивування дафній виділяють два напрями: перший спільне вирощування дафній та об'єктів їх живлення (бактеріо- та фітопланктону); другий роздільне вирощування дафній та організмів, що є їх кормом, які базуються на створенні оптимальних умов для їх розвитку [2]. Відомий спосіб культивування гіллястовусих ракоподібних на бактеріальних середовищах з використанням гною та інших концентрованих кормів [3]. При цьому як корм для зоопланктону використовуються бактерії, що містяться у барді. Однак, такий способі культивування характеризується рядом недоліків: напруженим гідрохімічним режимом середовища культивування за біогенними елементами (різке підвищення концентрації амонійного азоту), низьким виходом продукції культивованих рачків та їх переважно дрібними розмірами - близько 60 % дафній мали розмір не більше 1,2 мм. Близьким до цього способу (прототипом) є спосіб розведення планктонних рачків, де як корм для останніх використовують водорості, що попередньо вирощують у культиваторі [1]. При цьому у басейн для вирощування вносять додатково мінерально-органічні добрива, наприклад гній у кількостях, що залежить від пори року. Недоліком даного способу є сезонна залежність отримання продукції планктонних рачків, що пов'язано з застосуванням відкритих систем вирощування. При цьому способі не контролюється кількість та видовий склад водоростей, що накопичується у ємностях. Часто спостерігається розвиток діатомових водоростей, що погано засвоюються прісноводним зоопланктоном. Також недоліком є те, що на дні басейна, поряд з екскрементами зоопланктону, осідає велика кількість невикористаних клітин водоростей. У разі тривалого перебування в культуральній ємності утворюється детрит, що є субстратом для розвитку бактерій. Вони часто призводять до загибелі культури дафній. Основним недоліком способу є попереднє вирощування водоростей у окремих культиваторах, звідки їх потім вносять у басейни для вирощування рачків, що призводить до збільшення матеріальних затрат та використання додаткової робочої сили. Технічний результат полягає в розробці ефективного способу вирощування дафній одночасно і сумісно з представниками мікроводоростей, що служать кормом для зоопланктону та збагачують водне середовище киснем. Суть корисної моделі полягає в тому, що для отримання D. magna проводять сумісне вирощування дафній та кормового субстрату (мікроводоростей), де як живильне середовище використовують скидну воду із рибоводної установки замкнутого водопостачання (УЗВ), у ізольовані культиваційні ємності проводять одночасне заселення Daphnia magna та мікроводоростей як кормового субстрату (Desmodesmus armatus) у співвідношенні 100 екз./л 4 дафній та 5×10 кл/л водоростей на 1000 мл живильного середовища, культивування проводять до досягнення максимальної кількості та біомаси дафній без додаткового підживлення та поновлення культиваційного середовища. В результаті реалізації способу вдається збільшити вихід чисельності та біомаси зоопланктону у 10 разів у порівнянні з початковими величинами. Розроблений спосіб дозволяє отримати активно наростаючу культуру Daphnia magna, що характеризується максимальним значенням біомаси (93 мг/л), чисельністю (520 екз./л) та підвищеним вмістом основних нутрієнтів (білків, ліпідів, каротиноїдів). Рівень мінералізації та іонний склад скидної води із рибоводної установки замкнутого водопостачання (УЗВ) дозволяє використовувати її як живильне середовище для культивування як фітопланктону, так і для зоопланктону [4]. Культура протококових водоростей D. armatus характеризується невеликими розмірами та достатньо високим рівнем основних нутрієнтів, що дозволяє її використовувати, як кормовий субстрат для зоопланктону. Використання культури мікроводоростей у експоненційну фазу росту дозволяє уникнути пригнічення їх ростової активності при внесенні у ємкості з культиваційним середовищем (скидною водою із установки замкнутого водопостачання (УЗВ)) та запобігти швидкому виїданню культури мікроводоростей дафніями. Сумісне вирощування дафній та їх кормового субстрату за періодичного типу, що не перевищує 15 діб дозволяє уникнути виснаження живильного середовища та підтримувати високі темпи нарощування біомаси обох членів системи сумісного вирощування. Отриманих в результаті реалізації способу дафній рекомендовано використовувати для вигодовування промислово-цінних видів риби. 1 UA 121772 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фігурі 1 наведена зміна кількості клітин мікроводорості D. armatus та особин D. magna в процесі культивування на скидній воді із УЗВ за одночасного їх внесення в систему культивування. На фігурі 2 наведена зміна кількості клітин мікроводорості D. armatus та особин D. magna в процесі культивування на скидній воді із УЗВ із заселенням дафній на 3 добу після мікроводоростей в систему культивування. На фігурі 3 наведена зміна кількості клітин мікроводорості D. armatus та особин D. magna в процесі культивування на скидній воді із УЗВ із заселенням дафній на 6 добу після мікроводоростей в систему культивування. На фігурі 4 наведена кількість нутрієнтів у біомасі дафній (D. magna), отриманої в результаті реалізації заявленого способу. Спосіб здійснюють наступним чином. Скидну воду із рибоводної установки замкнутого водопостачання вилучають із механічного фільтра та відстоюють протягом 24-36 год. при кімнатній температурі (22±2 °C) та розливають у ємності по 900 мл. У ці ж ємності вносять по 100 екземплярів Daphnia magna та одночасно вносять 100 мл вихідної культури мікроводорості 4 Desmodesmus armatus у експоненційній фазі росту з концентрацією клітин 5×10 кл/л. Кінцевий об'єм культиваційного середовища у ємностях становив 1000 мл. Ємності нещільно закривають фільтрувальним матеріалом для уникнення контамінації середовища та поміщають в кліматичну кімнату для вирощування протягом 15 діб. В кліматичній кімнаті підтримують наступні показники: температура 24±2 °C, 16-годинний фотоперіод, інтенсивність освітлення близько 2,5 клк. Основною проблемою при культивуванні представників зоопланктону є необхідність їх постійного підживлення. Живі водорості є оптимальним кормом для вирощування гіллястовусих ракоподібних (дафній), незважаючи на те, що знайдені альтернативні корми такі, як дріжджі, бактерії, водоростеві пасти або концентрати. При цьому мікроводорості не тільки служать повноцінним джерелом нутрієнтів, а й сприяють збагаченню водного середовища киснем, беруть участь у кругообігу речовин. Існує декілька схем внесення гіллястовусих ракоподібних (дафній) та їх кормових субстратів у культиваційне середовище. Так, вихідну культуру D. magna можна вносити в цей же день або через 2-5 днів, коли кількість водоростевих клітин значно зростає. Кількість та доступність кормового субстрату для зоопланктону буде визначати його продукційні показники. Нами були апробовані три схеми сумісного вирощування, що відрізнялись за терміном внесення дафній у систему культивування: 1) з одночасним заселення дафній та кормових мікроводоростей, 2) з заселенням дафній через 3 доби після мікроводоростей, 3) з заселенням дафній через 6 діб після мікроводоростей. Дафнії, після заселення у систему, достатньо швидко адаптувалися та активно харчувались наявними водоростями. Нашою задачею на даному етапі було збереження рівноваги між кількістю нарощеної біомаси водоростей та швидкістю її виїдання дафніями (фіг. 1, 2, 3). Найбільшу кількість особин D. magna вдалося отримати за умов одночасного заселення дафній та кормового субстрату у систему культивування. Очевидно, що даний факт пояснюється постійною доступністю кормового субстрату для дафній за умов сумісного вирощування з мікроводоростями. Оскільки швидкість росту мікроводоростей за цих умов була невисокою, вони не пригнічували розвитку зоопланктону. Кількість особин дафній пропорційно збільшувалась протягом всього терміну культивування та сягала на термінальному етапі близько 516 екз./л. Відтермінування внесення культури дафній у систему сумісного вирощування призводило до інтенсивного нарощування біомасимікроводорості D. armatus. При заселенні зоопланктону пізніше, ніж мікроводоростей, кількість дафній збільшувалась поступово і була у відповідні доби вимірювання у 2-3 рази меншою, ніж у випадку одночасного заселення обох членів системи. Очевидно, що інтенсивний розвиток мікроводоростей пригнічує ріст зоопланктону. Ймовірніше за все такий вплив викликаний якісними змінами культиваційного середовища, зокрема накопиченням екзометаболітів водоростей. На користь цього припущення свідчать і результати аналізу загальної мінералізації та рН культиваційного середовища при усіх застосованих схемах сумісного вирощування (табл. 1). 2 UA 121772 U Таблиця 1 Фізико-хімічні характеристики живильного середовища одночасне заселення параметри живильного дафній та водоростей D. armatus середовища рH загальна мінералізація, ррm рН загальна мінералізація, ррm 5 10 7-8 заселення дафній на 3 заселення дафній на 6 добу після водоростей добу після водоростей D. armatus D. armatus початок культивування 7-8 7-8 450±10 450±10 450±10 кінець культивування 9-10 9-9,5 340±14 32Ш6 10-11 287±16 При одночасному сумісному вирощуванні дафній та кормових водоростей фізико-хімічні показники стану культурального середовища залишались в межах норми, що дозволяло підтримувати активно ростучу культуру дафній. Нами відмічено, що чим пізніше вносять дафнії у систему культивування, тим повільніше вона розмножується. Так, заселяючи рачків на 6 добу, спостерігається більший інтенсивний ріст мікроводоростей, ніж дафній. При такому способі сумісного вирощування спостерігали найповільніший розвиток дафній, їх кількість на 15 добу становить 134 екз./л - це у 2,5 разу менше, ніж при внесенні зоопланктону на 3 добу, та у 4 рази менше, ніж при одночасному внесенні (табл. 2). Таблиця 2 Порівняльна характеристика різних схем вирощування D. magna та кормового субстрату (мікроводоростей) Параметри вирощування Вихідна кількість особин дафній Вихідна кількість культури мікроводоростей Живильне середовище Термінальна кількість особин дафній Масонакопичення 15 дафнії + суміш попередньо культивованих водоростей (прогонні) не контролюється одночасне заселення дафній заселення дафній заселення дафній на 3 добу після на 6 добу після та водоростей D. водоростей D. водоростей D. armatus armatus armatus 100 екз. 100 екз. 100 екз. масовий розвиток зелених та 4 4 4 5×10 кл/мл 5×10 кл/мл 5×10 кл/мл діатомових водоростей природна вода з додаванням 15-70 3 мг/дм відстояна скидна відстояна скидна відстояна скидна мінеральновода із УЗВ вода із УЗВ вода із УЗВ органічних добрив (гною) не детектувалась 516±18,3 екз./л 290±11,6 екз./л 134±8,4 екз./л 8-30 мг/л 93,4±2,9 мг/л 52,2±2,6 мг/л 38,8±1,2 мг/л Оскільки на 15 добу вирощування кількість особин дафній була достатньо високою за усіх застосованих схем, нами проведене подальше сумісне вирощування досліджуваних видів. Однак, починаючи з 17-20 доби темпи приросту біомаси водоростей поступово знижувалось, що неминуче призводило до зменшення кількості особин Daphnia magna. Таке явище безперечно пов'язане із виснаженням живильного середовища та накопиченням у культиваційному середовищі кінцевих продуктів обміну дафній та екзометаболітів водоростей. 3 UA 121772 U 5 10 15 Важливим чинником при подальшому використанні дафній (D. magna) як корму для риб є їх поживна цінність. Гіллястовусі ракоподібні (дафнії) здатні накопичувати у біомасі значну кількість білків та ліпідів, вміст яких буде залежати від кормового режиму. Застосувавши схему сумісного вирощування дафній та кормового субстрату (D. armatus), вдалося досягти 82,5 % виходу загального білка, кількість ліпідів в біомасі дафній становила 6,7 % (фіг. 4). Позитивним результатом застосованої нами схеми вирощування дафній сумісно з кормовим субстратом є достатньо високий вміст каротиноїдів. В організмі ракоподібних вони не синтезуються тому повинні надходити з кормовими організмами, які здатні до каротиногенезу (водорості, дріжджі тощо). Застосування як джерела каротиноїдів мікроводоростей D. armatus дало можливість забезпечити вихід каротиноїдів дафній на рівні 15,24 мг/г біомаси. Таким чином, нами показана можливість сумісного вирощування дафній та їх кормового субстрату - мікроводоростей Desmodesmus armatus. Найефективнішою виявилась схема одночасного заселення зоопланктону та мікроводоростей, саме за таких умов вдалося отримати найбільшу кількість особин дафній та підтримувати оптимальні темпи приросту як фіто-, так і зоопланктону впродовж всього терміну сумісного культивування. При сумісному вирощуванні D. magna та мікроводорості D. armatus можна уникнути проблеми постійного підживлення культури зоопланктону кормовими організмами та отримати біомасу дафній, яка характеризується достатньо високими показниками кількості загального білка, ліпідів та каротиноїдів. 20 25 30 Джерела інформації: 1. Патент № 48695 А01K 61/00, Спосіб розведення планктонних рачків / Бондар О.І., Кравець В.В., Кузьмін В.Л., Новосельська Л.П., Кирпач Ю.В., Шуленко В.А., Фалей В.Г. / Державна екологічна академія післядипломної освіти та управління Мінприроди України. / Бюл. №6 від 25.03.2010. 2. Тучапська А.Я., Кражан С.А. Культивування гіллястовусих ракоподібних для підвищення забезпеченості цьоголіток коропа природним кормом (огляд) // Рибогосподарська наука України. - 2014. - № 2. - С. 55-68. 3. Цьонь Н.І. Використання барди для культивування дафній. / Н.І. Цьонь, М.І. Хижняк, Г.М. Добрянська // Рибогосподарська наука України. - 2009. - С. 69-74. 4. Khudyi О., Marchenko M., Cheban L., Khuda L., Kushniryk O. and Malishchuk I. Recirculating aquaculture systems waste water as a medium for increase of phytoplankton and zooplankton biomass // International Letters of Natural Sciences. - 2016. - Vol. 54. - P. 1-7. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб вирощування Daphnia magna шляхом внесення їх та кормового субстрату у живильне середовище, культивування до досягнення максимальної біомаси Daphnia magna, який відрізняється тим, що одночасно вносять Daphnia magna та кормовий субстрат (Desmodesmus 4 armatus) у співвідношенні 100 екз./л Daphnia magna та 5×10 кл/л Desmodesmus armatus до 1000 мл живильного середовища, як живильне середовище використовують скидну воду із рибоводної установки замкнутого водопостачання (УЗВ), сумісне вирощування проводять протягом 15 діб. 4 UA 121772 U 5 UA 121772 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6