Марикультура , иногда называемая морским фермерством или морской аквакультурой , [1] является отраслью аквакультуры , включающей выращивание морских организмов для производства продуктов питания и других продуктов животного происхождения в морской воде . Подвиды этого включают ( морскую марикультуру ), рыбные фермы, построенные в прибрежных водах (прибрежную марикультуру) или в искусственных резервуарах , прудах или каналах , которые заполнены морской водой (береговую марикультуру). Примером последнего является выращивание планктона и морских водорослей , моллюсков, таких как креветки или устрицы , и морских рыб в прудах с соленой водой. Непищевые продукты, производимые марикультурой, включают: рыбную муку , питательный агар , ювелирные изделия (например, культивированный жемчуг ) и косметику .
Хотя это звучит как парадокс, марикультура практикуется на суше по-разному в резервуарах , прудах или каналах , которые снабжаются морской водой. Отличительными чертами береговой марикультуры являются использование морской воды вместо пресной, а также то, что пища и питательные вещества поставляются толщей воды, а не добавляются искусственно, что является большой экономией средств и сохранением естественного рациона вида. Примерами прибрежной марикультуры являются выращивание водорослей ( включая планктон и морские водоросли ), морских рыб и моллюсков (таких как креветки и устрицы ) в искусственных прудах с соленой водой.
Прибрежная марикультура — это разведение морских видов, таких как водоросли, рыба и моллюски, в водах, подверженных приливам, включая как прибрежные воды , так и их эстуарные среды , такие как заливы, солоноватые реки, а также естественно питаемые и промываемые соленые пруды.
Популярные методы выращивания рыбы в прибрежной марикультуре включают создание или использование искусственных рифов, [3] [4] загонов, сетей и ярусных рядов плавучих клеток, закрепленных на дне.
В результате одновременного глобального развития и эволюции с течением времени термин «ранчо», обычно ассоциируемый с прибрежными методами марикультуры, оказался проблематичным. Он применяется без какой-либо стандартизированной основы ко всему, начиная от морских видов, выращиваемых в плавучих загонах, гнездящихся в искусственных рифах, содержащихся в клетках (сотнями и даже тысячами) в ярусных группах, и даже к оперантному обусловливанию мигрирующих видов возвращаться в воды, где они родились, для сбора урожая (также известное как «улучшенное зарыбление»). [a]
Выращивание морских организмов под контролем в открытом океане в открытой, высокоэнергетической морской среде за пределами значительного прибрежного влияния [ уточнить ] является относительно новым [ когда? ] подходом к марикультуре. Аквакультура открытого океана (OOA) использует клетки, сети или ярусные массивы, которые пришвартованы или буксируются. [ как? ] Марикультура открытого океана имеет потенциал для объединения с системами морских энергетических установок, такими как ветряные электростанции , чтобы обеспечить более эффективное использование пространства океана. [8]
Научно-исследовательские и коммерческие объекты аквакультуры в открытом океане действуют или находятся в стадии разработки в Панаме, Австралии, Чили, Китае, Франции, Ирландии, Италии, Японии, Мексике и Норвегии. По состоянию на 2004 год [обновлять]два коммерческих объекта в открытом океане работали в водах США, выращивая нитеперого тунца около Гавайев и кобию около Пуэрто-Рико . Операция по выращиванию большеглазого тунца недавно получила окончательное одобрение. Все коммерческие объекты США в настоящее время находятся в водах, находящихся под государственной или территориальной юрисдикцией. Самая большая глубоководная ферма в открытом океане в мире выращивает кобию в 12 км от северного побережья Панамы в местах с высокой степенью уязвимости. [9] [10]
Было много обсуждений относительно того, как можно проводить марикультуру морских водорослей в открытом океане в качестве средства для восстановления популяций вымерших рыб, обеспечивая как среду обитания, так и основу трофической пирамиды для морской жизни. [11] Было высказано предположение, что естественные экосистемы морских водорослей могут быть воспроизведены в открытом океане путем создания условий для их роста посредством искусственного подъема глубинных вод и посредством подводных трубок, которые обеспечивают субстрат. Сторонники и эксперты по пермакультуре признают, что такие подходы соответствуют основным принципам пермакультуры и, таким образом, составляют морскую пермакультуру . [12] [13] [14] [15] [16] Концепция предусматривает использование искусственного подъема глубинных вод и плавающих подводных платформ в качестве субстрата для воспроизведения естественных экосистем морских водорослей, которые обеспечивают среду обитания и основу трофической пирамиды для морской жизни. [17] Следуя принципам пермакультуры, морские водоросли и рыбу из массивов морской пермакультуры можно устойчиво собирать с потенциалом также связывания атмосферного углерода, если морские водоросли будут погружены на глубину более одного километра. По состоянию на 2020 год ряд успешных испытаний был проведен на Гавайях, Филиппинах, Пуэрто-Рико и Тасмании. [18] [19] [20] Идея привлекла значительное внимание общественности, в частности, как ключевое решение, освещенное в документальном фильме Дэймона Гамо «2040» и в книге «Drawdown: The Most Comprehensive Plan Ever Proposed to Reverse Global Warming» под редакцией Пола Хокена .
Альгакультура включает в себя выращивание видов водорослей , [21] включая микроводоросли (например, фитопланктон ) и макроводоросли (например, морские водоросли ).
Использование коммерческого и промышленного выращивания водорослей включает производство нутрицевтиков, таких как омега-3 жирные кислоты (в виде водорослевого масла) [22] [23] [24] или натуральных пищевых красителей и красителей , продуктов питания , удобрений , биопластиков , химического сырья (сырья), богатых белком кормов для животных/ аквакультуры , фармацевтических препаратов и водорослевого топлива [25] , а также может использоваться в качестве средства контроля загрязнения и естественного связывания углерода . [26]
Подобно выращиванию водорослей , моллюсков можно выращивать разными способами как в прибрежной, так и в прибрежной марикультуре: на веревках, в мешках или клетках или непосредственно на (или внутри) дне. Марикультура моллюсков не требует внесения кормов или удобрений, а также инсектицидов или антибиотиков, что делает марикультуру моллюсков самоподдерживающейся системой. [27] Посевной материал для выращивания моллюсков обычно производится в коммерческих инкубаториях или самими фермерами. Среди видов моллюсков, выращиваемых в марикультуре, есть креветки, устрицы (включая искусственное выращивание жемчуга), моллюски, мидии, морские ушки. [28] Моллюски также могут использоваться в комплексных многовидовых методах выращивания, где моллюски могут использовать отходы, производимые организмами более высокого трофического уровня .
Народ маори в Новой Зеландии сохраняет традиции разведения моллюсков. [29]
Виды рыб, выращиваемых в марикультуре, включают лосося , треску , гребешки , некоторые виды креветок, европейских омаров , морские ушки и морские огурцы . [30]
Виды рыб, выбранные для выращивания в загонах с соленой водой, не имеют дополнительных потребностей в искусственном корме, поскольку они живут за счет естественных питательных веществ в толще воды. Типичная практика требует высаживать молодь на дно водоема в загоне, которая использует больше водной толщи в своем морском загоне по мере роста и развития. [31]
За последние два десятилетия марикультура быстро расширилась благодаря новым технологиям, усовершенствованиям в формулах кормов, более глубокому пониманию биологии выращиваемых видов, повышению качества воды в закрытых фермерских системах, повышению спроса на морепродукты , расширению площадей и интересам правительства. [32] [33] [34] Как следствие, марикультура стала предметом некоторых споров относительно ее социальных и экологических последствий . [35] [36] Обычно определяются следующие экологические последствия от морских ферм:
Как и в случае большинства методов ведения сельского хозяйства, степень воздействия на окружающую среду зависит от размера фермы, выращиваемых видов, плотности поголовья, типа корма, гидрографии участка и методов ведения хозяйства . [37] Приведенная рядом диаграмма связывает эти причины и следствия.
Марикультура плавниковых рыб может потребовать значительного количества рыбной муки или других источников пищи с высоким содержанием белка. [36] Первоначально большое количество рыбной муки шло в отходы из-за неэффективных режимов кормления и плохой усвояемости сформулированных кормов, что приводило к плохим коэффициентам конверсии корма . [38]
В садковой аквакультуре для кормления рыб используются различные методы — от простого ручного кормления до сложных систем с компьютерным управлением и автоматическими дозаторами корма в сочетании с датчиками потребления на месте , которые определяют скорость потребления. [39] На прибрежных рыбоводческих фермах перекармливание в первую очередь приводит к увеличению отложения детрита на морском дне (что может привести к удушению беспозвоночных, обитающих на морском дне, и изменению физической среды), в то время как на инкубаторных заводах и наземных фермах избыток корма идет в отходы и может потенциально повлиять на окружающий водосбор и местную прибрежную среду. [36] Это воздействие обычно носит локальный характер и в значительной степени зависит от скорости оседания отходов корма, скорости течения (которая изменяется как в пространстве, так и во времени) и глубины. [36] [39]
Влияние беглецов из аквакультурных операций зависит от того, есть ли в принимающей среде дикие особи или близкие родственники, и способны ли беглецы к размножению. [39] В настоящее время используются несколько различных стратегий смягчения/профилактики, от развития бесплодных триплоидов до наземных ферм, которые полностью изолированы от любой морской среды. [40] [41] [42] [43] Беглецы могут оказывать неблагоприятное воздействие на местные экосистемы посредством гибридизации и потери генетического разнообразия в местных стадах, усиливать негативные взаимодействия внутри экосистемы (такие как хищничество и конкуренция ), передачу болезней и изменения среды обитания (от трофических каскадов и сдвигов экосистемы до различных режимов отложений и, следовательно, мутности ).
Случайное внедрение инвазивных видов также вызывает беспокойство. Аквакультура является одним из основных векторов инвазивных видов после случайного выпуска выращенных на ферме популяций в дикую природу. [44] Одним из примеров является сибирский осетр ( Acipenser baerii ), который случайно сбежал с рыбоводческой фермы в эстуарий Жиронды (юго-запад Франции) после сильного шторма в декабре 1999 года (5000 особей рыбы сбежали в эстуарий, в котором этот вид никогда раньше не водился). [45] Моллюсковое фермерство является еще одним примером, когда виды могут быть введены в новую среду обитания «автостопом» на выращенных на ферме моллюсках. Кроме того, сами выращенные на ферме моллюски могут стать доминирующими хищниками и/или конкурентами, а также потенциально распространять патогены и паразитов. [44]
Одной из основных проблем марикультуры является потенциальная возможность передачи болезней и паразитов . Выращиваемые популяции часто селективно разводятся для повышения устойчивости к болезням и паразитам, а также для улучшения темпов роста и качества продукции. [36] Как следствие, генетическое разнообразие в выращиваемых популяциях уменьшается с каждым поколением, что означает, что они могут потенциально уменьшить генетическое разнообразие в диких популяциях, если они сбегут в эти дикие популяции. [38] Такое генетическое загрязнение от сбежавших аквакультурных популяций может снизить способность дикой популяции адаптироваться к изменяющейся природной среде. Виды, выращиваемые марикультурой, также могут быть носителями болезней и паразитов (например, вшей), которые могут быть занесены в дикие популяции после их побега. Примером этого являются паразитические морские вши на диком и выращиваемом атлантическом лососе в Канаде. [46] Кроме того, неместные виды, которые выращиваются, могут иметь устойчивость или переносить определенные болезни (которые они подхватили в своей родной среде обитания), которые могут распространяться через дикие популяции, если они сбегут в эти дикие популяции. Такие «новые» болезни были бы губительны для диких популяций, поскольку у них не было бы иммунитета к ним. [47]
За исключением бентических местообитаний непосредственно под морскими фермами, большая часть марикультуры вызывает минимальное разрушение местообитаний. Однако разрушение мангровых лесов из-за выращивания креветок вызывает беспокойство. [36] [39] В глобальном масштабе деятельность по разведению креветок вносит небольшой вклад в разрушение мангровых лесов; однако, локально она может быть разрушительной. [36] [39] Мангровые леса предоставляют богатые матрицы, которые поддерживают большое биоразнообразие — в основном молодь рыб и ракообразных. [39] [48] Кроме того, они действуют как буферные системы, посредством которых они уменьшают прибрежную эрозию и улучшают качество воды для животных in situ, перерабатывая материал и «фильтруя» осадки. [39] [48] [49]
Кроме того, соединения азота и фосфора из продуктов питания и отходов могут привести к цветению фитопланктона , последующая деградация которого может резко снизить уровень кислорода . Если водоросли токсичны, рыба гибнет, а моллюски загрязняются. [40] [50] [51] Это цветение водорослей иногда называют вредоносным цветением водорослей, которое вызвано большим притоком питательных веществ, таких как азот и фосфор, в воду из-за стока с наземной человеческой деятельности. [52]
В ходе выращивания различных видов осадок на дне конкретного водоема становится высокометаллическим из-за притока меди, цинка и свинца, которые попадают в этот район. Этот приток этих тяжелых металлов, вероятно, вызван накоплением отходов рыб, несъеденного корма для рыб и краски, которая смывается с лодок и поплавков, используемых в операциях по марикультуре. [53]
Развитие марикультуры может поддерживаться фундаментальными и прикладными исследованиями и разработками в таких основных областях, как питание , генетика , системный менеджмент, обработка продукции и социально-экономика . Один из подходов использует закрытые системы, которые не имеют прямого взаимодействия с местной окружающей средой. [54] Однако инвестиции и эксплуатационные расходы в настоящее время значительно выше, чем в открытых садках, что ограничивает закрытые системы их текущей ролью инкубаторов. [40] Многие исследования подсчитали, что морепродукты закончатся к 2048 году. [55] Выращиваемая рыба также станет решающим фактором в обеспечении продовольствием растущего населения, которое потенциально достигнет 9,8 миллиарда к 2050 году. [56]
Устойчивая марикультура обещает экономические и экологические выгоды. Экономия масштаба подразумевает, что ранчо может производить рыбу с меньшими затратами, чем промышленное рыболовство, что приводит к улучшению рациона питания людей и постепенному устранению неустойчивого рыболовства. Постоянные поставки и контроль качества позволили интегрироваться в каналы продовольственного рынка. [40] [50] [56]
Научную литературу по марикультуре можно найти в следующих журналах:
{{cite book}}
: CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )