ИСКУССТВЕННЫЙ БИОТОП Российский патент 2003 года по МПК A01K61/00 

Изобретение относится к рыбной промышленности, а именно к устройствам для формирования биоценозов, воспроизводства гидробионтов, обитания и нагула ценных пород рыб и беспозвоночных, и может быть использовано в марикультуре фермерских хозяйств.

Известны искусственные биотопы, выполненные из материалоемких элементов:
МКИ А 01 К 61/00, SU, авторское свидетельство 1329712. "Искусственный риф для размножения водных животных", в котором в качестве искусственного субстрата для улучшения условий питания гидробионтов и защиты их от хищников используют камеры тороидальной формы из эластичного материала. В качестве таких камер используют автопокрышки.

МКИ А 01 К 61/00, SU, авторское свидетельство 967437. "Искусственный биотоп", в котором для снижения воздействия внешних факторов на гидробионты и повышения их выживаемости и воспроизводства в качестве искусственного субстрата используют камеры тороидальной формы из эластичного материала (автопокрышки), причем по одному из внешних краев камер выполнены отверстия для прохода водных организмов, а в центральной полости камер размещен наполнитель из волокнистого материала.

Недостатком данных конструкций является низкий коэффициент "полезного пространства" (полезным пространством считаются свободные участки в устройстве, доступные для обитания гидробионтов) относительно веса устройства, что обуславливает неприемлемо высокие затраты на их установку. Токсины, которые выделяются из используемых автопокрышек, не позволяют получать экологически чистую продукцию при их эксплуатации.

Известны искусственные биотопы с более высоким коэффициентом "полезного пространства", которые состоят из основания с балластными грузами и укрепленных на нем искусственных субстратов в виде многочисленных длинных плавучих полос, выполненных из синтетических и натуральных материалов:
МКИ Е 02 В 31/00, US, патент 3559407 от 25.11.68. "Искусственные водоросли". В данном биотопе искусственный субстрат изготовлен из водонепроницаемого гибкого материала в виде нитей, закрепленных на дне.

МКИ А 01 К 61/00, US, патент 3540415 "Экологическая система в виде синтетического рифа для больших водоемов". В данном биотопе искусственный субстрат выполнен в виде продолговатых тонких лентообразных элементов с положительной плавучестью, при этом один конец каждого элемента прикреплен к основе.

МКИ А 01 К 61/00, JP, патент 24021-61 от 20.09.60. "Устройство, представляющее собой укрытие для рыб". Искусственный субстрат состоит из нитей, изготовленных из водонепроницаемого гибкого материала. Нити прикреплены к поплавкам, которые посредством тросов крепятся к основанию. Основание при помощи якорей и опор закреплено на дне или выше дна водоема.

МКИ А 01 К 61/00, JP, акцептованная заявка 46128-80, от 08.11.76. "Искусственные водоросли". В данном биотопе искусственный субстрат изготовлен из мягкого синтетического материала в форме листьев, полученных за счет прорезей через определенные интервалы в направлении длины пленки, закрепленной при непрерывном охватывании этой пленкой каната вдоль и поперек, они имеют положительную плавучесть и прикреплены к дну при помощи балластных грузов.

Недостатком всех перечисленных биотопов является низкий коэффициент "полезного пространства" относительно самой конструкции, так как перечисленные искусственные субстраты имеют лишь две рабочие плоскости, в результате этого занимаемое ими пространство в толще воды используется не полностью.

Известен биотоп с достаточно высоким коэффициентом "полезного пространства": МКИ А 01 К, DD, патент 1185008 от 20.11.62. "Нерестовое или инкубационное устройство". Искусственный биотоп состоит из искусственного субстрата, закрепленного поплавками и якорями в толще воды, причем искусственный субстрат представляет собой металлический перевитый шнур, поперек которого вплетены волокна пряжи или пучки травы в виде бахромы.

Недостатком данного изобретения является трудоемкость изготовления и эксплуатации устройства.

Наиболее близким по технической сущности является искусственный биотоп для культивирования морских гидробионтов, в частности, устриц: МКИ А 01 К 61/00, FR, патент 2549695. "Трос для вылавливания и выращивания морских моллюсков и способ его производства". Искусственный субстрат представляет собой канат, выполненный из одной или нескольких канатных прядей и тканой тесьмы, причем нити тканой тесьмы выполнены из однородных синтетических материалов, а тканая тесьма обвивается вокруг основы каната в виде бахромы. Искусственный субстрат изготавливают в промышленных масштабах, хранят в виде бухт по 300 м длиной, крепят в толще воды при помощи якорей и поплавков.

Недостатком данного изобретения является узкая эксплуатационная направленность устройства в результате слипания и обвисания волокнистых элементов.

Задача, решаемая данным изобретением, - создание универсального биотопа для формирования биоценоза широкого видового диапазона путем обеспечения оптимальной плотности расселения гидробионтов за счет использования материала различной номинальной линейной плотности и получение экологически чистой продукции.

Для достижения указанного технического результата в искусственном биотопе, содержащем якоря, поплавки и искусственный субстрат, искусственный субстрат выполнен в виде каната с бахромой из синтетических волокнистых элементов длиной 60-70 мм, причем волокнистые элементы выполнены из материалов с различным модулем упругости (Е1=800-1110 и Е2=2500-3000 МПа) и вплетены в канат поперек его основы соответственно в соотношении 4:6, при этом волокнистые элементы с модулем упругости Е1=800-1110 МПа выполнены из полипропиленовых лент шириной 5.0-6.0 мм, а с модулем упругости Е2=2500-3000 МПа - из полиэфирных нитей диаметром 0.05-0.1 мм и искусственный субстрат на участке акватории располагают с плотностью не более 64 шт./м².

Отличительными признаками предлагаемого искусственного биотопа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является наличие волокнистых элементов длиной 60-70 мм, изготовленных из материалов с различным модулем упругости (Е1=800-1110 и Е2=2500-3000 МПа), вплетение их в канат поперек основы соответственно в соотношении 4:6 и расположение искусственного субстрата на участке акватории биотопа плотностью не более 64 шт./м², а также выполнение волокнистых элементов с Е1=800-1110 МПа из полипропиленовых лент шириной 5.0-6.0 мм, а с Е2=2500-3000 МПа - из полиэфирных нитей диаметром 0.05-1.0 мм.

Благодаря наличию этих признаков при эксплуатации искусственного биотопа создаются условия для формирования биоценоза широкого видового диапазона (от микроорганизмов до ихтиофауны) за счет обеспечения оптимальной плотности расселения гидробионтов.

На фиг.1 представлен общий вид искусственного биотопа.

На фиг.2 - укрупненный вид отрезка искусственного субстрата.

На фиг.3 - варианты использования искусственного субстрата - А, B, C.

Искусственный биотоп для воспроизводства и сохранения гидробионтов состоит (фиг. 1) из искусственных субстратов 1, балластных грузов 2, поплавков 3. Искусственный субстрат выполнен из полипропиленовых лент 4 шириной 5.0-6.0 мм и полиэфирных нитей 5 диаметром 0.05-1.0 мм длиной 60-70 мм (фиг. 2), которые вплетены поперек в основу продольной оси каната 6 в виде "ерша".

Искусственный субстрат располагают в толще воды с плотностью не более 64 шт./м² (фиг.3), длиной от 0.5 до 15 м.

Наличие в искусственном субстрате волокнистых элементов, выполненных из материалов с различным модулем упругости, позволяет создать биотоп с высоким коэффициентом "полезного пространства", так как мягкие полипропиленовые ленты поддерживаются жесткими полиэфирными нитями и препятствуют их обвисанию и слипанию, кроме того, каждая полиэфирная нить распушается еще на 1200 ниточек, это способствует максимальному сбору икры и личинок на субстрат, а полипропиленовые ленты являются укрытием для подрастающих гидробионтов, при этом по мере их роста сохраняется первоначальное убежище.

Сочетание волокон различной упругости приводит к образованию внутри искусственного субстрата микроциркуляторных вихрей, которые способствуют улучшению аэрации в биотопе, что благотворно воздействует на икру и личинок, а также ведет к увеличению продуктивности микроэпифитной кормовой базы и положительно влияет на трофодинамику как в биотопе, так и вокруг него.

Равномерное вплетение волокнистых элементов в соотношении 4:6 поперек в основу продольной оси каната в виде ерша увеличивает коэффициент "полезного пространства" биотопа, способствует оптимальному использованию толщи воды. При изменении соотношения количества волокнистых элементов в искусственном субстрате в меньшую или большую сторону приводит либо к обвисанию и слипанию искусственных субстратов, либо к уменьшению коэффициента "полезного пространства" биотопа.

Благодаря пространственной структуре поперечных, волокнистых элементов (лент из полипропилена шириной 5.0-6.0 мм и полиэфирных нитей диаметром 0.5-1.0 мм) создаются дополнительные ниши для обитания микро- и мезопланктонных и эпибентосных организмов в достаточно широком размерном и видовом диапазоне.

Расположение искусственного субстрата в толще воды не более 64 шт./м² позволяет создать наиболее оптимальный вариант биотопа, так как при более высокой плотности размещения искусственного субстрата происходит снижение водообмена за счет уменьшения турбулентности, а при более низкой плотности искусственных субстратов использование биотопа экономически не целесообразно.

Искусственный биотоп устанавливают с судна в толще воды от уреза воды до нижних горизонтов сублиторали в зависимости от места установки и видов гидробионтов.

Искусственный биотоп используют: для сбора спата двустворчатых моллюсков типа мидии, устрицы, морского гребешка и подращивания их до товарных размеров;
для сбора спата и культивирования иглокожих, в частности трепанга, кукумарии, морского ежа;
для нереста рыб с клейкой икрой, а также как убежище для мальков;
для увеличения трофической емкости эстуариев, мест нагула рыб.

Работа искусственного биотопа осуществляется следующим образом:
- для сбора спата прикрепляемых видов моллюсков, а именно мидий, устриц, и их доращивания до товарных размеров биотоп устанавливают в закрытых бухтах. Лианоподобные искусственные субстраты оснащены поплавками и балластными грузами весом 2-3 кг. Высота биотопа составляет 3-9 м, а плотность не более 64 шт./м² (фиг.1).

- для сбора спата морского гребешка искусственный субстрат устанавливают в толще воды на рамной конструкции (фиг.3 А).

- для сбора личинок иглокожих и их доращивания до товарных размеров искусственные субстраты длиной до 300 м устанавливают в виде непрерывной волнообразной ленты в виде грядки (фиг.3 В).

Для создания убежищ, мест нереста, откорма и нагула молоди рыб в эстуариях рек используют рамные конструкции искусственных субстратов, закрепляемые на дне акватории при помощи якорей и поплавков (фиг.3 С).

Примеры конкретного выполнения
Пример 1
Эффективность работы искусственного биотопа согласно данному изобретению была проверена путем установки искусственного биотопа в 1997-98 гг. в бухте Миноноска залива Посьет на площади 0.3 га. Глубина воды достигала 15 м. Искусственный субстрат представляет собой канат с вплетенными в него поперек основы волокнистыми элементами из нитей лавсана диаметром 0.5-1.0 мм и лент полипропилена шириной 5.0-6.0 мм и длиной 60-70 мм. Искусственный субстрат длиной 10 м устанавливали в толще воды, при этом верхним концом он крепится к несущему тросу, а нижним устанавливается на дне с помощью якоря весом 2-3 кг. Плотность посадки искусственного субстрата составляет 64 шт./м².

При длине несущего троса 100 м используют 2000 м искусственного субстрата. На 1 м искусственного субстрата оседает в среднем 2700 экз. мидий.

Пример 2
Искусственный биотоп для сбора и культивирования иглокожих был установлен в 1997 г в заливе Посьет на акватории между мысом Острено и м. Мраморным. Искусственный субстрат был расположен на глубинах от 1.8 до 4.5 м площадью 1.2 га. В качестве искусственного субстрата использовали субстрат, описанный в примере 1. Субстрат устанавливали в виде непрерывной ленты, закрепляемой через каждые 5 м на дне при помощи якорей, в толще воды при помощи поплавков (фиг.3В). На 1 м субстрата осело в среднем около 110 экз. трепанга на стадии пентактула.

Пример 3
Искусственные биотопы были установлены в нижней части р.Туманной на двух гидробиологических разрезах от российского берега до центральной части русла реки до глубины 3.5-5.0 м. Разрез 1 располагался в речной заводи, разрез 2 - в основном русле реки. Для решения поставленной задачи использовали рамные конструкции (фиг.3С). В качестве искусственного субстрата использовали субстрат, описанный в примере 1. Субстрат длиной 1 м прикрепляли одним концом к металлическим рамам, к другому концу субстрата прикрепляли поплавки из пенопласта для поддержания их в вертикальном положении в толще воды. Рамные конструкции устанавливали через каждые 2 м на глубине от 0.5 до 3 м. При высоте искусственного субстрата в 1 м площадь суммарной поверхности нитей и лент составляет 1.69 м², что превышает площадь его проектной поверхности на грунте в 508 раз.

Искусственные биотопы интенсивно заселялись биотой. В числе обитателей биотопа отмечены личинки хирономид, веснянок, поденок, стрекоз, мальков рыб, пресноводных моллюсков в количестве от 240 до 1259 экз. на 1 м субстрата с суммарной биомассой 0.4-1.2 г. Это связано с благоприятными кислородными условиями в верхних слоях речной воды и наличием большого количества пищи на субстрате.

С помощью данного биотопа река сохраняется и обогащается, а биомасса и количество обитателей возрастает, как минимум, в 40-120 раз, что открывает новые возможности для повышения биопродуктивности рек, а также для ускорения процессов самоочищения и восстановления речной экосистемы, подверженной антропогенному прессингу.

Для формирования полосы искусственных подводных зарослей при установке их вдоль каналов рыбоходов высотой субстрата 0.5 м, длиной 1 км при ширине 10 м с плотностью посадки 4 шт./м² расход искусственного субстрата составит 20 км. Привлеченные на эти мелководья рыбы находят на них условия, достаточно благоприятные как для нереста, так и для временного обитания мальков.

Искусственный субстрат изготавливают в промышленных условиях в виде бухт длиной около 300 м, в результате этого:
возможность производить установку, сбор и очистку прикрепляемых видов гидробионтов, в частности мидиевых, устричных поселений в непрерывном режиме, что обеспечивает повышение производительности труда;
возможность производить установку, снятие и перемещение искусственного субстрата на участках в водоеме в непрерывном режиме без использования водолазного труда;
возможность многократного и многоцелевого использования на различных участках водоемов.

Искусственный биотоп не создает препятствий для судоходства и активного рыболовства.

Изобретение относится к рыбной промышленности, а именно к устройствам для формирования биоценозов, воспроизводства гидробионтов, обитания и нагула ценных пород рыб и беспозвоночных, и может быть использовано в марикультуре фермерских хозяйств. Искусственный биотоп содержит искусственный субстрат, якорь и поплавок. Искусственный субстрат выполнен в виде каната с вплетенными в него волокнистыми элементами из синтетического материала в виде бахромы. Волокнистые элементы длиной 60-70 мм выполнены из материала с различным модулем упругости (Е1=800-1110 и Е2=2500-3000 МПа) и вплетены в канат поперек его основы соответственно в соотношении 4:6. Искусственный субстрат располагают с плотностью не более 64 шт/м², при этом волокнистые элементы с модулем упругости Е1=800-1110 МПа выполнены из полипропиленовых лент шириной 5,0-6,0 мм, а с модулем упругости Е2=2500-3000 МПа из полиэфирных нитей диаметром 0,5-0,1 мм. Изобретение позволит создать универсальный биотоп для формирования биоценоза широкого видового профиля, обеспечить оптимальную плотность расселения гидробионтов и получить экологически чистую продукцию. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Искусственный биотоп, содержащий якорь, поплавок и искусственный субстрат, выполненный в виде каната с вплетенными в него волокнистыми элементами из синтетического материала в виде бахромы, отличающийся тем, что волокнистые элементы длиной 60-70 мм выполнены из материалов с различным модулем упругости (Е1= 800-1110 и Е2=2500-3000 МПа) и вплетены в канат поперек его основы соответственно в соотношении 4:6, причем искусственный субстрат располагают с плотностью не более 64 шт./м². 2. Искусственный биотоп по п.1, отличающийся тем, что волокнистые элементы с модулем упругости Е1=800-1110 МПа выполнены из полипропиленовых лент шириной 5,0-6,0 мм, а с модулем упругости Е2=2500-3000 МПа из полиэфирных нитей диаметром 0,5-1,0 мм.