Geum.ru

Селения в рыбных продуктах связано не только с расширением и совершенствованием промысла в Мировом океане, но и с эффективным использованием внутренних водоёмов

Вид материалаДокументы

Содержание


Состояние вопроса и задачи исследования
Подобный материал:
Введение


4 ВВЕДЕНИЕ


Удовлетворение запросов населения в рыбных продуктах связано не только с расширением и совершенствованием промысла в Мировом океане, но и с эффективным использованием внутренних водоёмов. Во внутренних водоёмах необходимо сохранить и приумножить запасы рыб путем их эффективного воспроизводства.


Воспроизводство рыбных запасов — единственный процесс воспроизведения численности и биомассы рыб. Этот процесс состоит из двух основных периодов: размножения рыб, обеспечивающего восстановление численности вида в данном водоёме, и их нагула, в результате которого образуется биомасса, составляющая собственно рыбные запасы.


Важную роль в период нагула играют корма, которые делятся на две основные группы: живые и неживые корма. Применяют различные способы для привлечения к водоёмам взрослых особей комаров, личинки которых (хироно-миды) являются излюбленной пищей рыб.


Привлекают комаров к прудам с помощью оптического излучения, в качестве источника которого используют люминесцентные или ультрафиолетовые лампы с наибольшей энергией излучения в области 320-380 нм, а также лампы накаливания.


Много сделано для увеличения воспроизводства рыбных запасов, однако, мероприятия, предусматривающие улучшение условий нагула рыбы в промысловых водоемах, получили относительно слабое развитие.


Недостаточная изученность спектра источников оптического излучения электрооптических преобразователей, оказывающих привлекающее действие на комаров, делает работы в этом направлении особенно актуальными.


Целью работы является повышение эффективности электрооптического преобразователя для подкормки рыбы путем оптимизации смеси привлекающего излучения.


Объект исследования: светотехнические и технологические параметры


5 работы электрооптического преобразователя для подкормки рыбы.


Предмет исследования: закономерности привлечения насекомых к водной поверхности прудов смесью излучений и способ повышения производительности электрооптических преобразователей.


Методы исследований: в работе использованы методы системного анализа, элементы математической статистики, теории планирования экспериментальных исследований и регрессионного анализа, методы светотехнического и электротехнического расчётов. Результаты исследований обрабатывались с применением прикладного пакета статистических программ.


Научная новизна состоит в разработке и применении вероятностных статистических моделей для оптимизации параметров и режимов работы светодиодного электрооптического преобразователя для подкормки рыбы.


Практическая ценность:


— по результатам исследований разработана методика расчета светодиодного излучателя электрооптического преобразователя для подкормки рыбы, обеспечивающего оптимальную цветность привлекающего излучения;


— разработан электрооптический преобразователь, использующий солнечную энергию и работающий в автоматическом режиме;


— электротехнология кормления рыбы с использованием электрооптического преобразователя, увеличивающая в пищевом комке рыб количество пищи животного происхождения в 3 раза, биомассу бентоса в пруду в 4 раза.


На защиту выносятся:


— модель интенсивности лёта комаров к электрооптическому преобразователю в зависимости от цветности привлекающего излучения;


— метод расчета излучателя электрооптического преобразователя для подкормки рыбы;


— электротехнология подкормки рыбы с использованием электрооптического преобразователя.


Реализация результатов исследования. Результаты работы переданы для использования в РосрыбНИИпроект. Одиннадцать электрооптических пре-


6


образователей внедрены в ЗАО «Рыбопитомник» и рыбхозе «Мартыновский», а также электрооптические преобразователи внедрены в ЗАО рыбхозе «Мечётин-ский».


Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на научно-технических конференциях ФГОУ ВПО АЧГАА в 2003, 2004, 2005 годах, ФГОУ ВПО Волгоградской ГСХА в 2003 году, ФГОУ ВПО Ставропольского ГАУ в 2003 году и ФГОУ ВПО Кубанского ГАУ в 2004 году, а также на международной конференции на Мальте в 2003 г.


По результатам исследования опубликованы один патент и 16 статей в сборниках научных трудов ФГОУ ВПО АЧГАА, ФГОУ ВПО Ставропольского ГАУ, ФГОУ ВПО Кубанского ГАУ, ФГОУ ВПО Волгоградской ГСХА, ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА, в известиях высших учебных заведений Северо-Кавказского региона.


Электрооптический преобразователь для подкормки рыбы был представлен на областной выставке «Научно-техническое творчество молодёжи Дона 2003г.» и награждён дипломом, на ВВЦ (г. Москва) в 2003г., на выставке «Промышленный потенциал юга России» в 2004 г., на областной выставке инновационных проектов в сфере научно-технического творчества молодёжи в 2004 г.


Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений, списка использованной литературы, включающего 109 наименований, в том числе 16 на иностранных языках. Содержит 122 страницы основного текста, 46 рисунков, 14 таблиц, приложения на 19 страницах включают патент на изобретение, акты внедрения и расчётные таблицы.


^ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ


1.1 Технологии кормления рыбы при искусственном выращивании


Важную роль в период нагула играют корма, которые делятся на две основные группы: живые и неживые /75/. В настоящее время кормление рыбы комбикормом производится в основном двумя способами у берега и с лодки. Второй способ приводит к меньшему скоплению рыб, и поэтому более приемлем. Однако оба эти способа нарушают соотношение между живыми и неживыми кормами, сложившееся в естественных природных условиях. Это приводит к снижению иммунитета рыбы и продуктивности прудов. Схема химического состава корма показана на рисунке 1.1.


Корм


Вода


Сухое вещество


Органические вещества


Минеральные вещества


Азотистые соединения


Белки


Амиды


Безазотистые соединения


Жир


Углеводы


Рисунок 1.1 — Схема химического состава корма Количество воды в кормах составляет от 5 до 90%.


8


Минеральными веществами богата мясокостная мука, которая содержит 51,1% кальция и 32,1% фосфора.


Сырой протеин - это азотистые вещества корма, которые представлены белками и амидами. Сырой протеин большинства кормов содержит 90-97% белков и 3-10% амидов.


Белки — основное питательное вещество, так как все жизненные процессы, происходящие в организме, связаны с белковым обменом. В состав белков входят аминокислоты. Наиболее богаты белками корма животного происхождения (от 60 до 70%).


Амиды — это небелковые азотистые вещества, являющиеся продуктом синтеза белка. К ним относятся свободные аминокислоты, нуклеиновые соединения, и др.


Жир корма является главным образом энергетическим источником в организме рыбы. Жиром богаты семена льна, хлопчатника, подсолнечника, их жмыхи. Много жира в муке из куколок тутового шелкопряда.


Углеводы содержатся в большом количестве в кормах растительного происхождения, например зерновых, от 60 до 70%.


Рыбопродуктивность водоёма в первую очередь зависит от качества и количества естественного корма. Состав его чрезвычайно разнообразен: от бактерий до самих представителей ихтиофауны.


Личинки рыб питаются бактериями. Например, в рационе личинок леща этот вид пищи преобладает - почти 50 % от всего потребного корма.


Фитопланктоном пруда пользуются в основном организмы, входящие в зоопланктон. Однако для ряда рыб (например, плотвы, серебристого карася, орфы, амурского белого толстолобика) диатомовые и зеленые водоросли — основной продукт питания.


Из зоопланктонных организмов к важнейшему звену пищевой цепи можно отнести инфузории, ими питаются большинство рыб на ранних стадиях своего развития /43/.


Полноценным кормом для мальков прудовых рыб, особенно в белковом


9


отношении, являются коловратки, хотя этими микроскопическими существами питаются всего несколько дней, а затем переходят на другой рацион: циклопов, дафний, босмин, хидорусов. Циклопы очень плодовиты. Одна самка только в течение лета может дать пять миллиардов особей.


Плодовитость ветвистоусых рачков: дафний, босмий хидроусов и других - несколько меньше, чем циклопов, но рыбохозяйственное значение их очень велико. Особенно ценны для питания рыб дафнии магна и пулекс, развивающиеся в массовом масштабе летом. Дафний даже специально культивируют.


Но как бы ни было велико значение зоопланктона в питании рыб, все же огромная его часть выедается насекомыми и их личинками, обитающими в донных зарослях. А большинство из них и составляет излюбленную пищу рыб.


Во взрослом состоянии подёнки живут всего один день. Подёнки не питаются и в течение одного дня успевают отложить яйца в ручейки либо спускаются по стеблям водных растений и кладут яйца на подводные камни и палки.


Из отложенных подёнками яиц выводятся личинки, которые в отличие от взрослых особей живут и развиваются в воде до трёх лет. Рыбы съедают как взрослых особей, падающих в воду, так и личинок. Личинки этих насекомых считаются лучшей приманкой для рыб.


Большая часть ручейников — растительноядные, но есть среди них фильтраторы, а некоторые виды — даже хищники. Взрослый ручейник похож на ночную бабочку. Самка, сидя на поверхности пруда или ручейка, откладывает в воду яйца, из которых потом выводятся маленькие личинки, остающиеся на время в студенистом домике. Для рыб личинки ручейника — лакомое блюдо.


Любимой пищей для рыб являются личинки комаров /57,58/. Причем не простых комаров, а комаров-толкунцов. Личинки этих комаров называются хи-рономиды. Личинки хирономид напоминают красных извивающихся червяков. Из яиц выходят почти микроскопические личинки, но через некоторое время они достигают размера 15 мм. Личинки строят себе трубкообразный домик из гниющих листьев или ила, сплетая частицы выделениями слюнных желез, которые застывают и становятся похожи на шелковинки.


10


Личинки хирономид проходят стадию куколок, а затем превращаются во взрослых насекомых. Этот процесс совершается очень быстро. Оболочка куколки пропитывается воздухом, её обитатель постоянно забирает кислород из воды. К концу развития удельная масса куколки делается такой, что она всплывает, а через несколько секунд оболочка трескается и из неё выходит взрослое насекомое. Всё превращение занимает около одной минуты.


Кормовой коэффициент (количество весовых единиц корма, которое надо дать рыбе, чтобы получить прирост её массы в одну такую же единицу) живого корма составляет по дафниям 6—7, по личинкам хирономид ниже 3—4, по кормовой смеси 4-6 /43,54/.


В настоящее время разработаны методы искусственного разведения живых кормов, позволяющие интенсифицировать процесс выращивания молоди ценных промысловых рыб /54/.


При выращивании молоди рыб не в прудах, а в специальных бассейнах, лотках и других сооружениях используют метод разведения хирономид, биотехника которого разработана А.С. Константиновым.


Для разведения хирономид рыбоводный завод должен иметь два цеха: цех создания и поддержания маточного роя комаров и цех выращивания личинок хирономид, которых скармливают молоди рыб. Эти цехи располагают в отдельном светлом помещении с постоянной температурой воздуха 18—20 °С.


Первоначальную маточную культуру комаров создают из небольшого количества яиц или личинок хирономид, взятых в ближайшем водоём, а в дальнейшем её поддерживают искусственным разведением. Маточная культура комаров в первом цехе откладывает яйца в стоящие на полу эмалированные кюветы, заполненные чистой водой слоем 2—3 см. Высота каждой кюветы — 4—5 см., площадь — 0,1 м2. Кладки яиц выбирают из этих кювет и переносят на инкубацию в фаянсовые чашки со слоем воды 0,5-1 см. Норма загрузки яиц на инку-бацию — не более 400-500 шт. на 1 см дна чашки, что соответствует примерно одной кладке. При температуре 18-20 °С развитие яиц продолжается 50—70 часов, затем происходит выклев личинок.


Перед завершением инкубации, о чём можно судить по появлению вы-


и


лупившихся личинок, 85-90 % кладок яиц переносят во второй цех. Остальные 10-15 % кладок личинок оставляют в первом цехе для воспроизводства маточной культуры комаров. Во втором цехе яйца распределяют по кюветам, на половину объёма заполненным жидким илом. Высота каждой кюветы — 2,5-3 см, площадь - 0,25 м2. На 1 м2 поверхности грунта вносят 50-60 тыс. яиц, что соответствует 100—150 кладкам. После размещения яиц по грунту кюветы устанавливают в многоярусном специальном каркасе. Расстояние между кюветами равно 3-4 см. В одном каркасе размещают 30—40 кювет.


Вылупившиеся личинки сразу начинают питаться, поедая слизь кладки, отыскивая и потребляя вносимые в кюветы корма.


В качестве корма можно использовать кормовые дрожжи, которые в начале в количестве 100 г на 1 м2 грунта вносят в кюветы ещё до размещения в них кладок яиц. Перед внесением дрожжи размачивают в воде до получения полужидкого теста, а затем тщательно перемешивают с илом. На такой питательной среде личинок выращивают в течение 10—12 суток и лишь за 3-4 суток до съёма выращенной продукции вносят вторую порцию дрожжей, но уже в сухом виде, распыляя их по поверхности грунта из расчета 30-40 грамм на 1 м2.


Когда личинки достигнут состояния, близкого к окукливанию, их отбирают из грунта. Для этого содержимое кюветы перемещают в сетчатый барабан, установленный в промывном баке. Барабан приводят в движение (мотором или вручную), тонкие частицы ила проходят сквозь сетку (ячея размером 0,7 мм), или оседают на дно бака. После удаления из барабана ила, оставшихся в нём личинок перекладывают в сетчатый капроновый мешок, в котором еще раз их промывают чистой водой, а затем скармливают молоди рыб. Осевший на дно бака ил снова используют для заливания кювет, так как он пригоден в качестве * грунта в течение многих лет.


Среднесуточный съём биомассы личинок хирономид составляет 2-3 кг с


/•у /у


200-300 м вырастной площади, или 10 г/м . Расход дрожжей на получение 1 кг личинок хирономид составляет 500—700 г.


Оставшиеся 10-15 % кладок яиц в первом цехе также распределяют (перед выклевом личинок) по кюветам, заполненным жидким илом, которые затем


12


устанавливают ярусами в каркасе. Вылупившихся из яиц личинок в первом цехе кормят дрожжами по таким же нормам, как и во втором цехе. Перед окукли-ванием личинок не выбирают из грунта, а дают им возможность превращаться в куколок, а затем в комаров.


При благоприятных условиях окукливание личинок наступает на 12-13 день после выклева из яиц. Стадия куколки продолжается 2-3 суток. Вылупившиеся из кукольной шкурки комары покидают кюветы и через 20—30 часов достигают половой зрелости, после чего начинают роиться, спариваться и делать 41 кладки. Каждая кладка состоит из слизи и находящихся в ней яиц (в среднем 400-500 шт).


Комары откладывают яйца в светлое и темное время суток и после откладки погибают. Общая продолжительность жизни комара - 3-5 суток, причём ни самки, ни самцы не питаются. Поэтому весь уход за комарами сводится к тому, чтобы поддерживать в помещении постоянную температура в пределах 18-20 °С, не допускать проникновения различных запахов и дыма, содержать в чистоте заполненные водой кюветы для откладки яиц.


Приведённый выше способ выращивания хирономид трудоёмок. Поэтому для повышения рыбопродуктивности прудов за счёт личинок хирономид, применяют различные способы привлечения к водоёмам взрослых особей комаров для откладки ими яиц. При благоприятных условиях из отложенных яиц через 2-3 суток выклёвываются личинки.


Для улучшения условий, обеспечивающих массовую кладку яиц комарами, в прудах оставляют небольшие участки невыкошенной водной растительности (камыша, рогоза тростника и др.). Эти участки являются местом рое-ъ^~ ния комаров. Если же пруды не зарастают водной растительностью, то исполь-^.^ зуют пучки соломы или небольшие плавающие сетчатые деревянные рамы, на которые укладывают тонким слоем скошенную наземную растительность. Рамы с растительностью устанавливают в разных местах пруда. Роение и спаривание комаров происходит на заре, а также в сумерки.


, Для привлечения комаров к местам роения используют различные уста-


новки/2,3,9,13,94,99,100,101,102,103,105,106,109/.


13


1.2 Существующие электрооптические преобразователи для привлечения насекомых


В электрооптических преобразователях для сбора информации о численности популяций насекомых применяются различные типы улавливающих или поражающих устройств /1,4,8,11,14,15,57,76,96,97,98,107,108/. На рисунке 1.2 изображён электрооптический преобразователь без направляющих устройств. Он имеет большую открытую поверхность, заполненную водой с плёнкой керосина или технического масла. Привлекает насекомых лампа ДРТ. Последовательно с лампой включены два сопротивления. Эти сопротивления нужны не только как пускорегулирующие устройства, но и как тепловые излучатели, являющиеся дополнительным источником привлечения насекомых .


1 - сопротивление, 2 - лампа ДРТ


Рисунок 1.2 - Электрооптический преобразователь без направляющих устройств


Электрооптический преобразователь, изображённый на рисунке 1.3, состоит из корпуса, с размещённым в нём электродвигателем, механизмом засасывания насекомых, а также приёмного мешка и источника света. Чтобы исключить гибель насекомых, механизм засасывания выполнен в виде поршня,


ч


14


совершающего возвратно-поступательное движение с помощью кулачка, закреплённого на валу электродвигателя. Корпус через клапаны сообщается с мешком и камерой источника света.


Изображённый на рисунке 1.4 преобразователь имеет источник света, вентилятор, приёмную щель и приёмный мешок для насекомых. Для того чтобы отловленные насекомые остались живыми, источник света и приёмная щель расположены между корпусом вентилятора и приёмным мешком для насекомых /65,66,67,68,69,70/.


На рисунке 1.5 показан прибор, состоящий из металлического корпуса, в котором помещён аспиратор. Действие его основано на увлечении потоком воздуха вьющихся около излучателя насекомых.


1 — мешок, 2 — камера источника света, 3 - поршень, 4 — корпус, 5 — кулачок Рисунок 1.3 — Электрооптический преобразователь с механизмом засасывания насекомых


15


1 - вентилятор, 2 - источник света, 3 - приёмная щель Рисунок 1.4 - Электрооптический преобразователь с вентилятором


конструкции профессора Симонова Н.М. (ФГОУ ВПО АЧГАА)


1 - корпус, 2 - мешок, 3 - аспиратор Рисунок 1.5 - Электрооптический преобразователь с аспиратором


16


В электрооптических преобразователях для уничтожения насекомых для их привлечения используются лампы накаливания, люминесцентные лампы, ультрафиолетовые источники излучения. Уничтожаются насекомые электродами, подключенными к источнику высокого напряжения /61,62,63,64,72/.


В электрооптическом преобразователе, изображённом на рисунке 1.6, привлекающее устройство состоит из двух U — образных люминесцентных ламп, между которыми расположена отражающая поверхность, усиливающая привлечение насекомых.


Электроды, предназначенные для уничтожения насекомых, представляют собой две сетчатые концентрические оболочки, расположенные на расстоянии друг от друга и поддерживаемые изоляторами. Отражающая поверхность — пластина, выполненная из алюминия. Лампы, электроды расположены внутри перфорированного сетчатого корпуса.


1 - перфорированный сетчатый корпус, 2 - электроды, 3 - люминесцентные


лампы, 4 — отражающая поверхность, 5 — коллектор Рисунок 1.6 — Электрооптический преобразователь с двумя электродами


Сетчатый перфорированный корпус содержит много достаточно больших отверстий для проникновения насекомых. Электрооптический преобразо-


17


ватель имеет коллектор для принятия уничтоженных электродами насекомых. Источником высокого напряжения является трансформатор. Маленькие насекомые попадают между электродами, соприкасаются с ними и замыкают цепь. Происходит разряд тока, приводящий к их гибели.


В некоторых электрооптических преобразователях насекомые уничтожаются механически, наталкиваясь на быстровращающийся стержень, лопасть или нить. Стержень, лопасть или нить приводятся во вращение электродвигателем. Чтобы поразить насекомое, частота их вращения должна быть между 1000 и 8000 об/мин. При более высокой частоте вращения создаётся шум, который может оттолкнуть насекомых. Оптимальной частотой вращения является частота от 2000 до 3600 об/мин. При такой частоте вращающийся предмет создаёт впечатление барьера, препятствующего пролетанию через него насекомого. Насекомое замедляет полёт, пытаясь опуститься на барьер, и уничтожается вращающимся предметом.


Общий вид электрооптического преобразователя с механическим уничтожением насекомых показан на рисунке 1.7 .


Рама электрооптического преобразователя выполнена из сварного железа или алюминия. Рама имеет два окна. Насекомые привлекаются двумя лампами накаливания. По обе стороны двигателя имеется приводной вал, к нему присоединены две гибкие нити. Может быть использована обычная леска, применяемая в рыбной ловле. Нити, вращаясь, описывают вертикальные окружности. Нити расположены довольно близко около пластины. Пытаясь сесть на пластину, насекомое снижает скорость, поэтому поражение его нитью более вероятно.


На рисунке 1.8 показан электрооптический преобразователь с вращающейся нитью в горизонтальной плоскости.

Список литературы