СПОСОБ СОДЕРЖАНИЯ МАТОЧНОГО ПОГОЛОВЬЯ МУХ РОДА LUCILIA Российский патент 2020 года по МПК A01K67/33 

Изобретение относится к области биотехнологии, касается разведения и содержания мух рода Lucilia и может быть использовано в сельском хозяйстве для производства кормового белка из личинок мух и биоудобрения из органических отходов.

Мухи рода Lucilia (зеленые падальные мухи) из семейства Calliphoridae (Каллифориды), играющие необычайно важную роль в любых экосистемах, наилучшим образом подходят для производства кормового белка из личинок мух и биоудобрения из органических отходов; В этом плане их использование является перспективной, неэнергоемкой и дешевой технологией. Однако ее реализация требует разработки ряда технических решений, прежде всего, в аспекте создания эффективно функционирующих инсектариев, поскольку одним из решающих факторов для получения целевого продукта является продуктивность маточной культуры. Поэтому так актуально дальнейшее совершенствование процесса содержания мух и получение от маточного поголовья мух стабильного потока яйцекладки в условиях инсектария. Продуктивность маточной культуры является одним из ключевых моментов эффективности метода в целом, так как количество получаемых оплодотворенных яиц насекомого определяет масштабы и логистику дальнейших этапов технологического процесса получения целевого продукта.

Известен способ увеличения количества кладок мухи черная львинка, характеризующийся тем, что для кладки яиц мухи в качестве рабочего материала используют натуральные и искусственные пчелиные соты, выполняющие роль матрицы (патент RU 2641622, A01K 47/00, 18.01.2018). Самки мух откладывают яйца в ограниченных пространствах с оптимальным температурным режимом 27…33°С и влажностью воздуха (25…60%).

Недостатком данного технического решения является ограниченность его функционального применения, поскольку отсутствуют сведения о положительном влиянии на яичную продуктивность и о влиянии на жизненный цикл мух рода Lucilia. К недостаткам указанного способа также можно отнести малую доступность материала сот, ограниченность их повторного использования, а также невозможность увеличения показателя выводимости яиц.

Известен способ стимуляции продуктивности и плодовитости мухи черной львинки, по которому используют для питания мух черная львинка в период от момента выхода их из куколок до момента откладывания яиц кормовой субстрат, содержащий смесь углеводов: сахарозы или глюкозы, лактозы и крахмала, а также янтарную кислоту в количестве 0,05-0,15% от массы субстрата (патент RU 2692659, А01К 67/033, 25.06.2019). Процесс содержания имаго мух и получения яйцекладок в инсектарии предполагает поддержание основных параметров процесса: плотность популяции мух, которая составляет около 2000 экз./м³; температура воздуха в маточнике на уровне 28-35°С; влажность воздуха 60-80%; освещение - не менее 12 часов в сутки.

Недостатком является отсутствие сведений о положительном влиянии на яичную продуктивность и о влиянии на жизненный цикл мух рода Lucilia, что ограничивает применение данного технического результата на биотехнологию переработки органических отходов с использованием мух рода Lucilia.

Из патента RU 2292135, A01K 67/033, 2007 (способ культивирования вольфартовой мухи) известно, что взрослых мух содержат в инсектарии при температуре 25-26°С, относительной влажности 55-60%, освещенности 4500-5000 лк, фотопериоде 18-20 ч.

Недостатком является ограниченность его применения.

Из патента RU 2644343, А01К 67/033,C05F 1/00, А23К 10/00, 2018 (способ переработки биологических отходов с получением белкового корма и биоудобрения) известно, что в инсектарии с клетками лабораторной популяции мух рода Lucilia (LuciliaCaesar) постоянно поддерживается оптимальная для жизнедеятельности мух температура 28-32°С и влажность 60-70%. Данное решение принято за прототип.

Недостатком является недостаточность необходимых и достаточных условий, параметры которых определяют оптимальные режимы содержания маточного поголовья мух в инсектарии, что отрицательно сказывается на их яйценоскости.

Задачей, на решение которой направлено данное предложение, является разработка эффективного способа содержания маточного поголовья мух рода Lucilia в условиях инсектария, позволяющего добиться максимального повышения продуктивности и плодовитости мух.

Из уровня техники следует, что для решения поставленной задачи недостаточно поддерживать на оптимальном уровне отдельные параметры, определяющие условия содержания мух в инсектарии. В этом плане необходимо обратить внимание на взаимосвязанность различных параметров, что требует комплексного подхода в оптимизации данного процесса.

Технический результат заключается в обеспечении максимально возможной яйценоскости и жизнеспособности мух рода Lucilia путем создания оптимальных условий для их содержания в инсектарии, определяемых одновременным и точным соблюдением нескольких параметров. В целом достигается увеличение количества произведенной биомассы - ценного кормового белка для включения в рацион питания животным, птице и рыбе. Экспериментально подтверждены биотехнологические приемы повышения жизнеспособности и продуктивности мух рода Lucilia при массовом разведении в условиях инсектария.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в способе содержания маточного поголовья мух рода Lucilia, предусматривающего разведение мух в условиях инсектария, особенность состоит в том, что в инсектарии поддерживают одновременно и точно выдерживаемые в определенных интервалах следующие параметры: температура - (29-31)°С; относительная влажность - (55-65)%; режим освещенности - 18 часов при свете 6 часов в темноте при силе света 2300 лк; влажность субстрата для откладки яиц - 60%; плотность заселения 250 г пупариев на 0,125 м³; одновременно с этим обеспечивают пятикратный воздухообмен в час, отсутствие сквозняков и ионизацию воздуха, а также доступ мух к молочно-сахарной смеси не позднее вторых суток с момента выхода из пупариев.

Данная совокупность существенных признаков обеспечивает получение указанного технического результата.

Высокая продуктивность и плодовитость мух рода Lucilia достигнута путем поддержания в инсектарии микроклимата, оптимального для плодовитости и жизнедеятельности мух, когда одновременно выдерживают точно в определенных интервалах различные параметры и созданные определенные условия содержания.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлено изображение оборудованного в инсектарии бокса для содержания маточного поголовья мух рода Lucilia; на фиг. 3 представлена таблица «Вводные данные опытов с имаго»; на фиг. 4 - диаграмма 1 «Вылет мух по дням в зависимости от температуры»; на фиг. 5 - диаграмма 2 «Падеж мух по дням в зависимости от температуры»; на фиг. 6 - диаграмма 3 «Плодовитость самок в зависимости от температуры»; на фиг. 7 - диаграмма 4 «Динамика среднего значение кладок трех групп по дням (г)»; на фиг. 8 - диаграмма 5 «Плодовитость мух при изменении режима питания»; на фиг. 9 - диаграмма 6 «Продолжительность жизни при изменении влажность воздуха»; на фиг. 10 - диаграмма 7 «Зависимость плодовитости от влажности помещения»; на фиг. 11 - диаграмма 8 «Вес кладок в зависимости от плотности заселения»; на фиг. 12 - диаграмма 9 «Зависимость плодовитости от освещенности помещения»; на фиг. 13 - диаграмма 10 «Падеж мух при изменении светового режима»; на фиг. 14 - диаграмма 11 «Сравнение плодовитости мух по суммарной и средней яйценоскости, г»; на фиг. 15 - диаграмма 12 «Смертность мух при изменении влажности»; на фиг. 16 - диаграмма 13 «Плодовитость мух при изменении влажности».

Способ содержания маточного поголовья мух рода Lucilia заключается в одновременном и точном соблюдении показателей нескольких климатических и др. параметров. Несоблюдение показателей хотя бы одного параметра влечет за собой снижение яйценоскости минимум на 10%.

В изолированном помещении (боксе) создают необходимые условия, параметры которых определены в ходе проведенных собственных исследований.

Для определения оптимального содержания проведена серия опытов по исследованию влияния факторов содержания на яйценоскость и продолжительность жизни мух, факторов, влияющих на скорость роста и выход биомассы личинок мух.

Опыты с имаго проводились в трех смежных помещениях инсектария (боксах), в каждом из которых находились по 3 клетки с популяциями мух рода Lucilia. В таблице 1 представлены параметры серии опытов с имаго. При получении положительных результатов в следующем опыте изменяли условия содержания мух.

Для изучения влияния температурного режима на продолжительность жизни и яйценоскость самок, ее изменяли в диапазонах: (29-31)°С, (24-26)°С и (34-36)°С.

Пример 1. Диапазон - (24-26)°С, группы: 25_1, 25_2, 25_3. Вылет имаго продолжался четыре дня, вылетело 85,66%; продолжительность жизни составила 21-22 дня; масса кладок - 1793 (43±4) г; репродуктивный период самок группы в среднем продолжался 14 дней, пик репродуктивной активности пришелся на вторую половину цикла.

Пример 2. Диапазон - (29-31)°С, группы: 30_1, 30_2, 30_3. Вылет мух группы шел активно в течение трех дней и составил в среднем 93%; продолжительность жизни - 19-20 дней, репродуктивный период - 12 дней, пик в первой половине цикла.

Пример 3. Диапазон - (34-36)°С, группы: 35_1, 35_2, 35_3. Вылет шел активно в течение трех дней и составил в среднем 88%; наблюдалась ранняя гибель мух, продолжительность жизни составила 9-10 дней; масса кладок всего 147 г (49±4,4 г среднем на один садок в сутки).

Полученные в исследовании данные показывают, что мухи, содержавшиеся при температуре 30°С, в среднем прожили 17-18 дней, максимальная яйценоскость, зафиксированная в одном садке - 796 г яиц за весь период жизни, минимальная - 405 г (618 г в среднем). Средняя яйценоскость мух, находившихся в помещении с температурой 25°С, составила 575 г (max - 767, min - 441). При этом продолжительность жизни мух увеличилась до 20 дней. При температуре 35°С, вся популяция погибла спустя 10 суток после вылета из пупариев. Показатель средней массы яиц был минимален - 49 г.

Для быстрого созревания гонад (яйцевых трубочек у имаго) и обеспечения высокой плодовитости мухам необходимо получать беловую пищу. По наблюдениям, мухи первые сутки после вылупления только пьют. Начиная со второго дня имаго начинают питаться, для этого им предлагали молочно-сахарную смесь. Были разработаны четыре варианта кормления:

Пример 1. Доступ мух к молочно-сахарной смеси с первого дня (диета 1). Плодовитость мух составила 2482 г.

Пример 2. Сухое молоко подается в садок через сутки, сахар с первого дня (диета 2). Плодовитость имаго - 2396 г.

Пример 3. Сухое молоко подается в садок через двое суток, сахар с первого дня (диета 3). Плодовитость мух в течение жизни оставалась приблизительно одинаковой и составила 2511 г.

Пример 4. Сухое молоко подается в садок через трое суток, сахар с первого дня (диета 4). Плодовитость - 1823.

Исследуя режим подачи протеинового прикорма, выяснилось, что мухи нуждаются в белке уже в первый-второй день, т.е. к третьему-четвертому дню у мух заканчивается формирование гонад. При отсутствии прикорма яйцепродукция самок снижается в среднем на 26% по сравнению со средним показателем 2463±60 г.

Влажность воздуха - важный фактор микроклимата. Относительная влажность воздуха влияет не только на общее состояние имаго, но и определяет плодовитость самок.

Пример 1. Диапазон влажности (35-45)%, группы: 40_1, 40_2, 40_3. Продолжительность жизни имаго в среднем 19 дней; падеж равномерный; масса отложенных яиц - 1988 г.

Пример 2. Диапазон (55-65)%, группы: 60_1, 60_2, 60_3. Продолжительность жизни - 21 день; падеж равномерный; плодовитость мух - 2316 г.

Пример 3. Диапазон (75-85)%, группы: 80_1, 80_2, 80_3. Низкая продолжительность жизни (16 дней),смертность резко увеличилась в последние два дня. Плодовитость - 1909 г.

При влажности в (75-85)% наблюдалось образование конденсата на пластиковых поверхностях садков. Уже на шестые-седьмые сутки на дне садков появились островки плесени. Возможно грибки стали причиной гибели мух в третьем садке. При влажности (35-45) % кладки подсыхали снаружи, это оказало влияние на выход личинок из яиц и привело к получению низкой массы личинок.

Плотность заселения. Для удобства выращивания культуры в промышленных объемах количество мух рассчитывали по весу пупариев. Зная, что вес одной куколки составляет в среднем 0,03 г можно, при необходимости, рассчитать среднее количество особей в выращиваемой популяции.

Пример 1. Пупарии разложили по 250 г на 0,125 м³ - (250_1, 250_2, 250_3). Общий вес кладок был равен 2317 г (772 г в среднем); вес кладок на 1 г пупариев составляет в среднем 3,08 г.

Пример 2. Пупарии разложили по 500 г на 0,125 м³ - (500_1, 500_2, 500_3). Вес кладок - 2513 г за весь цикл (по 837, 66 г в среднем в одном садке); вес кладок на 1 г пупариев - 1,67 г.

Пример 3. Пупарии разложили по 1000 г на 0,125 м³ - (1000_1, 1000 2, 1000_3). Общий вес кладок - 1863 г; средний - 621 г; вес на 1 г - 0,62 г.

Результаты исследования влияния плотности заселения на продолжительность жизни и яйценоскость самок показывают, что средняя продолжительность жизни во всех группах была одинаковой (18 дней). Наибольший вес кладок имели мухи с плотностью заселения 500 г на 0,125 м³: средняя яйценоскость здесь составляла 835 г за цикл (max - 950, min - 755). Средняя яйценоскость мух, находящихся в помещении с плотностью заселения 250 г на 0,125 м³, составила 772 г яиц. В третьем примере результаты были ниже (621 г яиц в среднем за цикл), визуально было видно перенаселение, а падеж мух был несколько выше. Однако по основному параметру вес кладок на 1 г заселенных пупариев лучший результат наблюдался в первом примере.

Освещенность. Разрабатывая методику для определения влияния освещенности на продолжительность жизни и яйценоскость самок, учитывали, что мухи рода Lucilia в природе активны в солнечные дни, но откладывают яйца в затененных, влажных местах. Поэтому контейнеры для кладок были снабжены крышками. Кроме того, это позволяло защитить кладки от пересыхания.

Пример 1. Освещенность - 1200 лк, группы: 1200_1, 1200_2, 1200_3. Средняя яйценоскость мух составила 866 г.

Пример 2. Освещенность - 2300 лк, группы: 2300_1, 2300_2, 2300_3. Средняя яйценоскость - 878 г (максимальная - 964 г, минимальная - 721 г).

Пример 3. Освещенность - 4500 лк, группы: 4500_1, 4500_2, 4500_3. Средняя яйценоскость - 718 г.

Изменение освещенности не значительно повлияло на жизнедеятельность мух, лучшие показатели наблюдались во втором примере.

Световой режим. Традиционным для инсектариев является режим освещения: 18 часов при свете, 6 часов в темноте. Однако в последние года появились данные, что режим освещения мало влияет на жизнедеятельность мух, в частности Muscadomestica. Для проверки провели эксперимент.

Пример 1. Режим содержания (день/ночь в часах) - 12/12, группы: 12_1, 12_2, 12_3.

При режиме 12/12 мухи жили на сутки дольше обычного; количество отложенных яиц составило в среднем 702±92 г, а суточная плодовитость - 56 г в среднем.

Пример 2. Режим содержания (день/ночь в часах) - 18/6, группы: 18_1, 18_2, 18_3. Самки показали высокую плодовитость, дав в сутки в среднем 67,42 г, а за физиологический возраст 2429 г (809±58 - в среднем).

Пример 3. Режим содержания (день/ночь в часах) - 24/0, группы: 24_1, 24_2, 24_3. Мухи стали гибнуть уже на вторые-третьи сутки; суммарное количество яиц в садке варьировало от 124 до 232 г, а яйцепродукция одного садка составила 62,1 (от 58 до 67,6) г.

Изучение суточного режима показало, что освещение не только определяет продолжительность жизни, но и яйцепродукцию самок.

Влажность субстрата. Влажность субстрата для откладки яиц в значительной степени определяет будущую массу личинок. Субстрат подается на третий день жизни имаго.

Пример 1. Влажность субстрата - 40%, группы: 40_1, 40_2, 40 3. Мухи жили в среднем 18 дней; низкая влажность субстрата не значительно повлиял на плодовитость мух: 2115 г всего, max - 753 г (во втором садке) и 705±49 в среднем.

Пример 2. Влажность субстрата - 60%, группы: 60_1, 60_2, 60_3. Продолжительность жизни - 21 день, а максимальный падеж приходился на вторую половину жизненного цикла мух. Кладки: 2299 г всего, max - 795 г и 766±24,9 в среднем.

Пример 3. Влажность субстрата - 80%, группы: 80_1, 80_2, 80 3. Наблюдалась высокая смертность в первые пять дней после вылупления и составляла до 15-20%. Продолжительность жизни равнялась 13-15 дням. Из-за короткого жизненного цикла мухи третьей группы успели отложить только 1201 г яиц (по 400±60 в среднем), но средняя яйценоскость в день была высокой - 63 г.

При высокой влажности субстрата плодовитость самок снижалась из-за их низкой продолжительности жизни: мухи увязали в субстрате, не могли выбраться и погибали. Сухой субстрат обеспечивал неплохую кладку, но яйца на нем сохли, что снизило биомассу личинок. Часть самок откладывали яйца в поилки, эти кладки не учитывались при подсчете, так как при массовом производстве поилки идут в чистку и кладки из них не используются.

Воздухообмен. Вентиляция имеет целью поддержание гигиенических условий воздушной среды помещения. С учетом концентрации летучих соединений, образующихся в результате жизнедеятельности мух, тепла, влажности и пропускной способности фильтра вытяжной установки рассчитали кратность воздухообмена внутри бокса - пятикратный воздухообмен при отсутствии сквозняков.

Ионизация воздуха. Из-за высоких температур и влажности в боксах высока вероятность развития патогенной микрофлоры, которая опасна как для людей, работающих в боксах, так и для самих мух. Для подавления развития микроорганизмов проводится ионизация воздуха.

Высокую плодовитость и продолжительную физиологическую активность мухам обеспечивают:

температура - (29-31)°С;

относительная влажность - (55-65)%;

режим освещенности - (18/6) часов при силе света 2300 лк;

влажность субстрата для откладки яиц - 60%;

плотность заселения 250 г пупариев на 0,125 м³;

доступ к молочно-сахарной смеси не позднее вторых суток с момента выхода из пупариев;

пятикратный воздухообмен в час, отсутствие сквозняков;

ионизация воздуха.

При одновременном соблюдении указанных параметров микроклимата инсектария популяция характеризуется стабильными показателями. Определены оптимальные параметры микроклимата, позволяющие получить высокоадаптированные и высокопродуктивные культуры мух.

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ, предусматривающий разведение мух в условиях инсектария, в котором поддерживают одновременно и точно выдерживаемые следующие параметры: температура - (29-31)°С; относительная влажность - (55-65)%; режим освещенности - 18 часов при свете 6 часов в темноте при силе света 2300 лк; влажность субстрата для откладки яиц - 60%; плотность заселения 250 г пупариев на 0,125 м³; одновременно с этим обеспечивают пятикратный воздухообмен в час, отсутствие сквозняков и ионизацию воздуха, а также доступ мух к молочно-сахарной смеси не позднее вторых суток с момента выхода из пупариев. Обеспечена максимально возможная яйценоскость и жизнеспособности мух рода Lucilia. 16 ил.

Способ содержания маточного поголовья мух рода Lucilia, предусматривающий разведение мух в условиях инсектария, отличающийся тем, что в инсектарии поддерживают одновременно и точно выдерживаемые в определенных интервалах следующие параметры: температура - (29-31)°С; относительная влажность - (55-65)%; режим освещенности - 18 часов при свете 6 часов в темноте при силе света 2300 лк; влажность субстрата для откладки яиц - 60%; плотность заселения 250 г пупариев на 0,125 м³; одновременно с этим обеспечивают пятикратный воздухообмен в час, отсутствие сквозняков и ионизацию воздуха, а также доступ мух к молочно-сахарной смеси не позднее вторых суток с момента выхода из пупариев.