ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ КАМЧАТСКОГО ШЕЛЬФА КАК ОБЪЕКТЫ МАРИКУЛЬТУРЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОЙ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
«КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
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 м2 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 околоруб., а за сезон можно собрать около 4 урожаев, что в сумме за 4 месяца будет иметь чистый доход примерно руб. и это с площади 80 м2. В перспективе можно расширить площади или создать искусственные резервуары и получать доход намного выше.
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 юго-восточной 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.
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.
|
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.
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. О., 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. Петропавловск-Камчатский). Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, С. 86–88.
2. О., 2010. Морфофизиологические характеристики mytilus trossilis, обитающей в загрязненных районах Авачинской губы // Природно-ресурсный потенциал региона: современное состояние, охрана, промысловое и техническое использо-вание: 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. , 2010. Позднеосенний состав зеленых эфемерных водорослей в районах бункеровок флота в Авачинской губе (Юго-восточная Камчатка) // Вестник Камчатского государственного технического университета. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ. № 11. С. 58 – 65.
5. О., 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.
6. 2010. Новые для флоры Авачинской губы виды зеленых водорослей (Chlorophyta) // Вестник Камчатского государственного технического университета. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ,– № 14. - С. 20 – 25.
7. 2011. Накопление тяжелых металлов у зеленых водорослей-макрофитов 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: , 1986, , e-mail: *****@***ru
Научный руководитель: , д. б.н., профессор кафедры ЭП, проректор по научной работе ФГБОУ ВПО «КамчатГТУ»,
Подпись научного руководителя __________________
