На сегодня, в странах членах Евросоюза выращивание ракообразных развито слабо. Этот сектор аквакультуры производит примерно 225 тонн ракообразных, преимущественно, пресноводного рака и морских креветок. Озвученный объем мал по сравнению с производством 2.6 млн.тонн рыбы (75%) или моллюсков (25%) в Европе.

Добыча ракообразных в Европе, главным образом, ведется путем вылова диких десятиногих раков, например, омаров, крабов и креветок. Промысел Европейского омара (Homarus gammarus) редко превышает 5000 тонн в год, тогда как промысел Американского омара (H. americanus) составляет только в Мэне около 60000 тонн в год. С ценой на Европейского омара около 13000 евро за тонну и высокий спрос, превышающий предложение, рыболовное сообщество Европы могло бы сгинуть. К будущим угрозам для ракообразных относятся возникновение вирусных патогенов, изменения климата и антропогенные воздействия (пластик, пестициды и антифоулянты). Вводимые в Европу Американские омары могут оказать дополнительное давление, вследствие гибридизации, конкуренции и переноса заболеваний.

Введение

Исторически, охрана популяции омаров включала управление промыслом, защитой и восстановлением отдельных мест обитания и промысловых угодий. Аквакультура видится дополнительным способом сохранения популяции омаров. Эта статья посвящена рассмотрению текущего состояния и перспективных инноваций в области, где ведется поиск стабильно воспроизводства омаров в Европе.

Самка омара откладывает икру под свое брюшко, где они остаются прикрепленными и медленно развиваются в течение зимы. В процессе развития желток расходуется, и окраска икринок меняется с черной на темно-красную. Эмбрионы выводятся толщу воды в сумраке нескольких вечеров. Личинки появляются рано, они пелагические и подвижные, и развиваются в толще воды в течение нескольких недель.

Имеется три стадии развития личинки, Зоя (Z) 1, Z2 и Z3, в течении которых её размер составляет 8-14 мм (между линьками). Скорость развития и его успех возрастают с ростом температуры, а также качеством и количеством планктона в составе корма. Поздняя личинка Z3 становится бентосной и, в конечном счете, трансформируется в «пост-личинку» (PL), которая очень напоминает взрослых особей. В течение нескольких лет молодые особи Европейского омара (Homarus gammarus) скрываются. Вероятно, до момента, когда их вылавливают, они ведут оседлый образ жизни.

Репродуктивная биология и культура Homarus sp. изучены с обеих сторон Атлантики в конце 1800-х годов. Крупные взрослые самки производят до 20000 личинок, однако выживаемость в дикой природе, от Z1 до взрослых особей, очень низкая. Технической задачей хозяйств является улучшение выживаемости и роста личинок и пост-личинок за счет снижения хищничества, обеспечения кормом, ускорения развития через обеспечение оптимальной, стабильной температуры и качества воды. Диких самок, которые носят икру («маточное стадо»), вылавливают статичными снастями, температуру содержания иногда корректируют для ускорения или торможения развития эмбрионов при длительной транспортировке личинок. Иначе, личинкам позволяют появиться в естественной среде, обычно собирают их от всех самок и выращивают совместно в цилиндрических сосудах с коническим дном объемом 70 литров. В этих инкубаторах быстрым водообменом и хорошей аэрацией обеспечивают высокое качество воды, равномерное распределение личинок и корма, снижение каннибализма. Как альтернатива, хорошо работают крупные системы мезокосмы («зеленая вода»), где дополнительно вносят микроводоросли или зоопланктон в качестве корма. Поздних Z3 личинок и пост-личинок обычно удаляют и выращивают отдельно в контейнерах, состоящих из ячеек (Рисунок 1).

Хозяйство может выполнять две взаимодополняющие функции:

1. Улучшение или рекультивация. Заселение и улучшение популяции промысловых угодий за счет выпуска молоди омара;

2. Создание сектора товарного выращивания омара в закрытых внутриматериковых системах или в морских садках.

Тогда как генетический и фенотипический скрининг маточного стада, получаемых личинок и пост-личинок является обязательной задачей для аквакультуры омара, это идет вразрез с внесением пост-личинок в море для рекультивации. Сохранение генетического разнообразия, особенно в отношении локальных популяций, требует постоянных поставок диких спаривающихся самок.

Ограничения культуры омара и её обзор

По сравнению с другими секторами аквакультуры, выращивание омаров имеет огромный потенциал с позиции улучшения экономической устойчивости, которая включает производство и стоимость энергии, происхождение компонентов корма и снижение использования корма и загрязнений.

Более конкретно, омары агрессивны и проявляют каннибализм на стадии личинки и пост-личинки. Современная практика культивирования на много порядков повысила выживаемость, характерную для дикой природы, но по-прежнему имеется пространство для повышения выживаемости пост-личинок (вероятно на 25%). Этого можно достичь переходом с живых или «влажных» кормов на сухие смесевые корма, специально созданные для конкретной стадии жизненного цикла.

Во избежание агрессии и высокой смертности, дальнейшее выращивание пост-личинок требует культивирования в отдельных «ячейках». Технология Aquahive (см. ниже) недавно снизила требования к хозяйству для выращивания пост-личинок с целью выпуска в природу или улучшения маточного стада. На этапе реализации находится продленное культивирование молоди омара до товарного «размера блюдца» в крупных ячейках.

«Центр превосходства Европейского омара»

(«European Lobster Centre of Excellence -ELCE»)

С целью разработки технологий в секторе в апреле 2013 года создан ELCE, миссией которого заявлен обмен знаниями и опытом для быстрой организации аквакультуры омара и реализации программ выпуска их в природу. В настоящее время участвуют университеты, благотворительные организации и частные компании, которые включают представителей Европейских хозяйств, благотворительных организаций, ферм и институты прикладных исследований (Исландия, Норвегия, Швеция, Дания, Великобритания, Испания и Италия). Значительная часть работы ELCE пришлась на прикладное исследование в марте 2016 года, проведенное в шведском пилотном хозяйстве центра Свена Ловена при Гётеборгском университете (Sven Lovén Centre (Kristineberg), University of Gothenburg). В этой работе изучено влияние источника личинок (т.е. происхождение самок) на их размер, выживаемость и физиологию. Таким образом, личинок от каждой самки выращивали отдельно. Результаты показали специфический ответ выводка с позиции их иммунного ответа, роста и выживаемости. Это важно, потому что большинство хозяйств культивируют личинок от нескольких различных самок. Будущие попытки одомашнивания заключаются в замыкании цикла разведения, используя личинки и пост-личинки с известными качествами. Стоит исследовать присутствие особенностей у посадочного материала, это первый шаг. Ценные качества включают высокую скорость роста и выживаемость, привлекательную окраску и форму, потенциально низкую агрессию или способность принимать корма на основе альтернативных источников белков и жиров.

Разработка смесевых кормов

Отталкиваясь от большого опыта развития культуры креветок-пенаид (Penaeidae), большую пользу принесут испытания, производство и использование сухих смесевых кормов, специально созданных для Homarus sp.. На симпозиуме ELCE в марте 2016 году докладывалось о том, что замена типичного корма для омара (влажный, стерилизованный планктон) на коммерческий гранулированный корм не влияет негативно на выживаемость и развитие личинок. Также не обнаружено изменения пищевого поведения личинок. В проходящем проекте (Nomaculture; vbcv.science.gu.se/english/nomaculture) из отходов местных производств созданы тестовые корма (влажные и сухие) и изучается их преимущества в отношении создания устойчивого источника пищи и снижения «кормовых миль» (Рисунок 3).

«Кормовые мили» (Foodmiles) – термин, обозначающий расстояние от места производства до потребителя. Используется для оценки влияния корма на окружающую среду и глобальное потепление.

Тестовые корма произведены путем приготовления сырья при экстремальных уровнях pH (низкий, кислый или высокий, щелочной). В экспериментах с 24 часовой экспозицией показано, что прием пищи пост-личинками снижается, когда корм, приготовленный при низком значении pH, меняют на приготовленный при высоком значении pH (Рисунок 4). Противоположный результат получается при обратной последовательности внесения рационов. Таким образом, условия приготовления важны для привлекательности и усвоения корма. Дальнейшая работа направлена на анализ состава личинок и пост-личинок H. gammarus. Она позволит создать смесевые корма, точно соответствующие видовому профилю.

Таблица 1. Сравнение приблизительного состава личинок омара, коммерческих «влажных» кормов и потенциальной замены в виде сухого корма

Примерный сухой состав (%)	Личинки Hamarus sp.	Свежие рачки артемии	Приготовленный планктон	Коммерческий корм для замены рачков артемии
Белки	70	60	60	55
Жиры	5	5	>12	15
Углеводы	7	15	10	10
Зола	8	20	>6	>12

Важность разработки смесевых кормов разделяет руководство норвежской фермы выращивания омаров (Norwegian Lobster Farm AS) (Норвегия; www.norwegian-lobster-farm.com), которое согласно, что производство сухих кормов можно вести с учетом пищевых потребностей различных стадий жизненного цикла омара. Корм должен иметь соответствующую питательную ценность , легко храниться, транспортироваться. Кроме того, в отличие от «живых» кормов, сухие корма обеспечивают биологическую безопасность и гигиену в хозяйстве. Сотрудники NLF обнаружили, что ни один коммерческий продукт не способен обеспечить ростовые показатели молоди омаров, которые достигаются при использовании живых и замороженных естественных кормов. Эти продукты не создавались специально под потребности H. gammarus, имеют неоптимальный состав белков и жиров (Таблица 1), содержит мало следовых элементов, специфических жирных кислот, минеральных веществ и астаксантина. Компания разработала собственные корма. Они обладают питательной ценностью и физическими особенностями сухих гранул, устойчивых к утечке компонентов в заданных условиях культивирования (20˚C и 33‰). Сухие корма также подходят для автоматических кормушек, реализуя концепцию автоматизированной системы (Рисунок 5). Автоматическое кормление позволяет точно дозировать порции для каждого омара, не допуская перекармливания и загрязнения.

Ряд физиологических процессов, включая развитие нервной системы и функции мембран, требует специфический состав кормов и содержание липидов, фосфолипидов, длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот (PUFA), предшественников эйкозаноидов. Общее содержание жиров в диких омарах составляет 7.7% и 18% для эйкозапентаеновой кислоты(EPA) и докозагексаеновой кислоты (DHA), соответственно. Способность омара синтезировать длинноцепочечные PUFA из коротких предшественников ограничена, поэтому эти вещества должны поступать со смесевым кормом. В недавних работах изучен успех линьки личинок, процесса, который очень важен для получения большого количества пост-личинок(PL) и снижения защемления экзувия, которое часто приводит к гибели. Эксперименты с использованием одиночных камер в Национальном институте Водных ресурсов DTU Aqua (Дания; www.aqua.dtu. dk) показано позитивное влияние длинноцепочечных PUFA в рационе на выживаемость личинок и линьку при переходе от стадии Z1 к PL. Эта работа имеет важное значение для развития смесевых кормов. Проведена работа по определению метаболической активности молоди омара, которых содержали в респирометрических камерах, кормили влажными и сухими кормами и вычисляли парциальное давление кислорода (Рисунок 6). Понимание влияния типов кормов и температуры на метаболизм пост-личинок поможет подобрать рацион с оптимальной энергетической и питательной ценностью, и условия культивирования. Следовательно, больше энергии пойдет на развитие особей. Для оценки оптимального режима содержания и кормления проведены дополнительные эксперименты с Y-образным лабиринтом, где проверена способность омара исследовать новую среду, искать корм и реагировать на стресс-факторы.

Хотя Исландия имеет возможность использовать свободную геотермальную энергию в аквакультуре, ключевыми вопросами остаются создание оптимального корма и условий культивирования. Изучены скорость роста, метаболизм и выживаемость при различных режимах кормления, фотопериода, температуры. Изначально, одновременно в различных местах были проведены два эксперимента (Sudurnes Science Learning Centre, SSLC и Saebyli Ltd). В обоих учреждениях использовали коммерческий корм из Арктического гольца, при этом в исследовательском центре SSLC в рацион добавляли суплемент для креветок, а в SaebyliLtd запатентованный корм для Европейского омара (Рисунок 7). По истечении 7-8 недель отмечена очень схожая устойчивая скорость роста (SGR), за исключением рациона с добавлением суплемента для креветок, где показатель SGR был значимо больше. Это указывает на неполноценность коммерческих сухих кормов и потенциал для улучшения скорости роста путем создания оптимального корма для пост-личинок. С другой стороны, омары имели высокую стойкость к незначительным изменениям метаболизма, связанного с фотопериодом, температурным шоком и типом системы культивирования (канал или полу интенсивная УЗВ). Прогнозируемая скорость роста и эффективность перевода корма оказалось сниженной в холодной воде, хотя выживаемость возрастала.

Разработка систем культивирования

Повысить производство омара и снизить его стоимость можно посредством развития технологий выращивания и инженерии. Например, практика посадки пост-личинок в индивидуальные ячейки снижает каннибализм, но требует чистой среды и внесения корма в тысячи ячеек. Для решения этой проблемы Shellfish Hatchery Systems Ltd (Великобритания, www.aquahive.co.uk) разработала Aquahive, систему с цилиндрическими штабелируемыми лотками, содержащими соты с ячейками. В непрерывный восходящий поток воды прерывисто вносят корм. Этот поток обеспечивает кормление пост-личинок и в течение минуты очищает ячейки. Общий углеродистый след 100-кратно снижен по сравнению с системами, которые имеют ячеистую структуру и установлены в каналах. Это ведет к дальнейшему снижению размера хозяйства, появлению портативных и эффективных «хозяйств-в-коробке»(Hatcheryin a box) (Рисунок 8,9). Развертывание в транспортном контейнере делает культуру более доступной для благотворительных организаций, учебных заведений, например, «Firth of Forth Lobster Hatchery» (Великобритания; firthofforthlobsterhatchery.org.uk/).

Наземная аквакультура

Продленное культивирование омаров после достижения ими стадии пост-личинки требует инноваций в области кормления, фильтрации и разделении отдельных особей. Норвежская ферма по выращиванию омаров (Norwegian Lobster Farm AS) находится на передовом уровне в технологиях автоматического выращивания омаров до размера «блюдца» и использует роботизированные системы в УЗВ. В настоящее время ведется разработка второго поколения продвинутой наземной системы из единичных садков DEVAELA. Этот проект был награжден в программе Eurostars, совместно с партнером «Norsk Hummer Drift AS» (www.norskhummer.no).

В систему интегрирована технология роботизированного обращения с садками. Она состоит из 5-80 индивидуальных садков, собранных в пары из 10 высоких модульных колонн. Обычная секция из 200 садков-модулей включает 1000 омаров размером с «блюдце» (300 граммов, 20 см). Робот последовательно перемещает садок-модуль в верхнем направлении через одну из колонн, пока модуль не достигнет узла подачи корма. Как только кормление заканчивается, модуль смещается в параллельный ряд на колонне, и его место занимает следующий модуль. Кормление одной секции (1000 особей) занимает 15 минут. Автоматический узел подачи корма прост в управлении, позволяет задать интервалы (2/сутки) и 5 различных размеров гранул с точностью ±0,1 г. Дополнительные системы автоматического мониторинга позволяют в режиме видеонаблюдения ежедневно контролировать производственные параметры (рост, частоту линьки)и поддерживать качество воды. Продвинутая система регистрации размера и качества помогает собирать омаров, достигших размера «блюдца». Норвежская ферма по выращиванию омаров близка к проверке крупной автоматической системы. Впервые она запустит прибыльную наземную платформу производительностью более 150 тонн в год. Система не требует больших объемов воды, является модульной, может устанавливаться в существующем помещении около моря. Производство устойчивое, биологически безопасное, круглогодичное, с высокой надежностью и снижением человеческого фактора.

Проведены испытания профилактических немедикоментозных стратегий снижения оппортунистических инфекций, улучшения выживаемости личинок. К ним относятся включение УФ-стерилизации и озонирования, использование пробиотиков. Это сыграет важную роль в обеспечении гигиенических стандартов на ферме при любом уровне масштабирования и автоматизации.

Исландия располагается на Северо-Атлантическом хребте и изобилует доступной геотермальной энергией. Геотермальная энергия производит горячую воду практически для всех домов и муниципальных строений. Источник с низким углеродистым следом стабилен, имеет относительно высокую температуру, поэтому вызывает особый интерес для выращивания ценных видов, которые развиваются быстрее в специфическом температурном оптимуме. В условиях изобилия высококачественной пресной и морской воды, партнеры ELCE сосредоточились на диверсификации и непосредственного использования геотермальной энергии в производстве и приготовлении кормов. С 2014 года организация «Nordic Innovation» поддержала инновационный проект компании «Svinna Engineering Ltd.» (Исландия; EuroLobster, eurolobster.svinna.is), которая сосредоточилась на биологических и технологических вызовах, которые стоят перед наземной аквакультурой Европейского омара.

Культивирование экстенсивного типа в море

Альтернативой наземной аквакультуре является экстенсивное выращивание в морских садках. Омаров на стадии пост-личинки помещают в перфорированные контейнеры (коммерческие корзины для устриц), фиксируют на канаты в море без дополнительного кормления. Относительно быстро, поверхность корзины обрастает микроорганизмами, которые вместе с планктоном становятся кормом для молодых омаров. Изначальные работы в Ирландии и Испании, проведенные по инициативе AquaReg и сотрудников ELCE (Instituto Galego de Formación en Acuicultura, Испания, www.igafa.es), показали многообещающие результаты десять лет назад. Позднее, консорциум Великобритании во главе с National Lobster Hatchery продолжил тестирование морских садков в малых и средних масштабах (проект «Lobster Grower», www.lobstergrower.co.uk). Установлены хорошая выживаемость и скорость роста в краткосрочной перспективе, с низкими затратами энергии, нулевыми затратами на корм при фиксированной стоимости производства одной особи. Проект «Lobster Grower 2», стартовавший в начале 2016 года, нацелен на разработку индивидуального дизайна контейнеров и механизмов развертывания систем культивирования морского базирования (seabased container culture — SBCC), на обширном участке в рамках пилотного проекта (до 45000 особей). Проводится мониторинг роста, выживаемости и здоровья омаров, а также факторы окружающей среды в месте культивирования. Используя данные пилотного проекта, экономические и социальные данные будет построена аква-экономическая модель, которая поможет потенциальным инвесторам в секторе выращивания омаров.

Заключение и взгляд в будущее

Участники группы ELCE установили ключевые аспекты расширения аквакультуры омаров, в частности, технологии производства сухих смесевых кормов и инфраструктуру фермерского хозяйства. Ранее имелись проблемы выращивания омара от метаморфоза до особей коммерческого размера, исключительно, 2-3 летних, либо дольше на смесевом рационе. Сотрудники «Norwegian Lobster Farm AS», используя лишь гранулированный корм, успешно произвели несколько метрических тонн омара размером с «блюдце». На сегодня, потенциальная экономия при выходе на объемы, искусные инновации в области рециркуляционных систем и использование геотермальной или сбросной энергии способствуют экономической состоятельности выращивания омаров на наземных фермах. Впечатляет высокая скорость развития экстенсивной садковой аквакультуры, проводимой хозяйством «National Lobster Hatchery». Это развитие может идти параллельно с расширением внедрения морских возобновляемых источников энергии. Кроме того, впечатляют результаты оптимизации систем выращивания личинок и их миниатюризации, инициатором которой является «Shellfish Hatchery Systems».

Обмен знаниями и сотрудничество снизили порог входа для коммерциализации проектов, позволили решить ряд технических, финансовых и этических проблем. Аквакультура Европейского омара продолжает доказывать свою состоятельность в условиях сотрудничества исследователей и промышленников.

——

New Developments in European Lobster Aquaculture. Aquaculture Europe; 41(2), 2016
www.instagram.com/padstowlobster/
www.nationallobsterhatchery.co.uk