Лосось ведет довольно разнообразный образ жизни. Взрослые рыбы живут в море, но плывут вверх по течению в реки для размножения и откладывают икру на гравийных ложах в верховьях. Здесь вылупляются птенцы, некоторое время растут в чистой, богатой кислородом воде, а затем отправляются в сторону моря.
Чтобы разводить популярную съедобную рыбу, фермеры должны обеспечивать разные условия содержания в зависимости от возраста рыбы.Чилийские рыбоводы основывают свой подход на естественном жизненном цикле лосося. В чистых реках, текущих с центрального хребта Анд в сторону Тихого океана, они установили несколько сотен инкубаторов для яиц и самых молодых животных.
Немного более крупный лосось живет в садках в озерах южноамериканской страны, а затем взрослые особи переезжают в аналогичные помещения, стоящие на якоре в море недалеко от побережья. В 2012 году чилийские аквакультуры использовали этот метод для производства около 820 000 тонн лосося общей стоимостью чуть менее пяти миллиардов долларов США.
В течение многих лет страна занимала второе место после Норвегии в списке основных мировых производителей лосося.Однако это не обошлось без воздействия на окружающую среду. Садки для средних и крупных рыб пропускают экскременты, остатки пищи и другие вещества в моря и прибрежные воды страны.
Компании также используют воду для своих инкубаторов из очень чистых естественных рек. Они прокачивают его через резервуары для молоди лосося перед тем, как снова отправить его в реку ниже по течению, где он определенно не в хорошем состоянии.
Это больше похоже на рыбный бульон, чем на чистую воду, который течет вниз по течению от подобных заведений, что является обузой для жителей, туристов и водных организмов. «Полностью мутная вода больше не может снова попадать в реку», — сообщает доктор Норберт Камюнке, биолог из UFZ. Количество частиц, содержащихся в воде, должно быть ниже определенных предельных значений. В настоящее время аквакультуры используют отстойники и вращающиеся фильтры для очистки сточных вод.
Однако не существует таких правил для растворенных веществ, которые просто текут в воду, как и раньше, без какой-либо обработки или контроля. И в огромных количествах.В более раннем исследовании Норберт Камюнке и его коллеги обнаружили, что на предприятиях такого типа около 40 тонн растворенных органических веществ попадает в реки на каждые 50 тонн выращенного лосося. Эти вещества, которые химики объединяют в группу «Растворенное органическое вещество» (РОВ), включают жидкие выделения лосося и растворенные остатки пищи и экскрементов. «Он также содержит дезинфицирующие средства и антибиотики», — объясняет он.
Но какие именно соединения содержатся в этом коктейле? И какое влияние это оказывает на воду? Недавно исследователи впервые подробно исследовали это.Для этого они использовали самые современные методы химического анализа.
Используя измерения флуоресценции, масс-спектрометрию с высоким разрешением и спектроскопию ядерного магнитного резонанса, исследователи изучили сточные воды четырех чилийских аквакультур и пробы, взятые из участков реки как выше, так и ниже по течению от ферм. Они работали с коллегами из Южного Университета Чили в Вальдивии над взятием образцов с последующими измерениями, проведенными в Центре Гельмгольца в Мюнхене. «Мы смогли точно определить, какие молекулы РОВ присутствовали в воде и в какой концентрации», — объясняет Норберт Камюнке.Исследование показало, что у каждой реки естественный химический отпечаток немного разный. Если он протекает через густо засаженные деревьями районы, вода будет содержать большое количество гуминовых веществ.
Напротив, вода в вулканических регионах, как правило, имеет высокую долю соединений серы. Однако есть и сходства.
Естественные участки реки обычно содержат меньше растворенных органических веществ. И эта ограниченная нагрузка состоит из соединений, которые бактериям трудно расщепить. «Эти районы преимущественно бедны питательными веществами», — резюмирует Норберт Камюнке.Однако картина меняется, когда вводятся сточные воды из аквакультуры.
Эти объекты выделяют большое количество легко биоразлагаемых соединений. В частности, за объектами присутствуют гораздо более высокие концентрации углеводов, белков и их строительных блоков, а также липидов. Таким образом, аквакультуры обеспечивают реки с низким содержанием питательных веществ своего рода подкормкой удобрений.Но что это значит для воды и ее обитателей?
Исследователи также исследовали этот вопрос в своем исследовании. Они использовали лазерные сканирующие микроскопы, чтобы исследовать скользкую пленку, которая растет на камнях на дне реки. Перед аквакультурами эти биопленки содержали большое количество микроскопических водорослей.
Эти организмы были гораздо менее многочисленны ниже по течению, где было гораздо больше бактерий. «Но это меняет всю экосистему», — объясняет Норберт Камюнке.Водоросли на дне природных вод играют ключевую роль по нескольким причинам. Во-первых, они производят кислород, а во-вторых, они служат пищей для бесчисленных мелких пасущихся организмов. В этом фильме пасутся брюхоногие моллюски, поденки и личинки каменной мухи.
А их в свою очередь поедает рыба. «Основа всей пищевой сети исчезла бы, если бы этих водорослей не существовало», — объясняет Норберт Камюнке. Но это не единственный способ, которым сточные воды от аквакультуры меняют условия жизни в реке.
Бактерии, расположенные ниже по потоку, используют большое количество кислорода для разложения растворенного органического вещества. Чрезмерно низкие концентрации кислорода могут означать конец многих видов, которые приспособились к жизни в чистой проточной воде.Однако высокий уровень бактериальной активности, который команда измерила ниже по течению от заводов по выращиванию лосося, также очищает воду. «Тем не менее реки не должны использоваться в качестве естественных очистных сооружений», — подчеркивает Норберт Камюнке.
Во-первых, чистые и незагрязненные воды и их обитатели заслуживают особой защиты. Во-вторых, вода ниже по потоку от оборудования должна течь на значительное расстояние ниже по потоку, пока снова не станет чистой. Длина этой растяжки зависит от внешних обстоятельств. Миниатюрные водоочистители наиболее эффективно работают при высоких температурах и малых расходах.
Более раннее исследование, проведенное учеными из Магдебурга, показало, что бактерии разрушили загрязнение примерно в 2,7 км ниже по течению от объекта. «Зимой, однако, им нужен гораздо более длинный участок реки», — говорит Норберт Камюнке. И это не всегда им доступно в коротких реках Анд.Поэтому исследователи выступают за введение предельных значений концентраций РОВ, попадающих в реку.
Их выводы относительно активности бактерий могут помочь уточнить эти значения, чтобы избежать перегрузки реки. В этом случае аквакультуры должны будут более эффективно очищать свои сточные воды перед их повторным сбросом в реку — например, с использованием биологических фильтров. В принципе, это большие трубы, заполненные камнями, на которых растет биопленка. Сточные воды поступают сверху и выходят снизу, очищенные промежуточными бактериями. «Наши результаты также показывают, насколько большими должны быть эти объекты», — объясняет Норберт Камюнке.
Измеренные скорости разложения можно использовать для расчета, сколько площади поверхности камня требуется для желаемой эффективности очистки.Исследователи также сделали еще один вывод из своего исследования. Они не считают целесообразным устанавливать какие-либо другие аквакультуры на чилийских реках. Власти уже ввели мораторий на строительство новых лососевых хозяйств на озерах страны.
Операторы сейчас рассматривают вариант переноса выращивания среднего лосося из озер в реки. «Теоретически это может сработать», — считает Норберт Камюнке. «Но с экологической точки зрения это не лучшая идея».