Байкальский музей ИНЦ СО РАН

«Исследуя прошлое, понимаем настоящее, предполагаем будущее»

Большеобъемная аквариумная установка

В Байкальском музее ИНЦ СО РАН для научных, научно-образовательных и просветительских целей создана большеобъемная аквариумная установка, уникальность которой состоит в том, что она является частью природного водоема, озера Байкал. На сегодня в мире не имеется ее аналогов.

Установка состоит из трех частей. Первая – из 11 аквариумов, в том числе: объемом 1м3 – 4; 4,2м3-1; 8м3-1; 9м3-1; 11м3-2; 13м3-1; 18м3-1; вторая (карантинная) из 15 аквариумов: в том числе, 0,04м3-1; 0,06м3-3; 0,085м3-1; 0,150м3-1; 0,5м3-2; 0,9м3-5; 2,5м3-1; третья - лабораторная из 38 термостатированных, двухстенных аквариумов, 32 из которых имеют объем 40 л., 4- 130 л., помимо этого, есть 2 цилиндрических аквариума, высотой  2 м и объемом 500 л, каждый. Общий объем аквариумной установки составляет 89,5м3. Водоподача осуществляется по пластиковой питьевой трубе диаметром 180 мм, с глубины 400 м, где находится закрепленный в 100 м над дном, на специальной стринговой системе, приемный оголовок. Расстояние от стринговой системы до прибрежного колодца насосной станции, по дну озера, составляет 1600 м. Колодец насосной станции, двухстенный, утепленный, выполнен из нержавеющей стали. Дно колодца находится на 3м. ниже уровня Байкала, что обеспечивает свободное поступление воды по трубе с глубины 400 м. В колодце установлены 3 погружных нержавеющих насоса  с турбинами из нейтрального пластика фирмы Грундфос(Германия) из которых 1 рабочий, обеспечивающий подачу 500 м3 воды в сутки, и 2 резервных. Такая система позволяет обеспечивать бесперебойную подачу чистой байкальской воды в аквариумы, а при необходимости увеличивать ее поступление в 2,5 раза.    Для выполнения экспериментов по оптимизации процесса  создана  установка, позволяющая достаточно быстро подбирать необходимые условия содержания по оптимизации условий культивирования гидробионтов и   выращивания диатомовых водорослей (патент 2009), включая более 10 основных параметров среды (скорость потока, освещенность, температуру, состав среды и т.п.). Отработанные с помощью аквариумной системы с небольшими объемами воды для содержания гидробионтов методики были перенесены в аквариумы емкостью более 4 тонн. Процесс содержания и культивирования  гидробионтов подтвердил предварительные литературные исследования и прогнозы модельных экспериментов прогнозы. В результате организовано пилотное лабораторное производство биомассы сиговых рыб и их гибридов.

Третья часть большеобъемной аквариумной установки (лабораторная) представляет экспериментальный  аквариумный комплекс, который является центром коллективного пользования. Комплекс состоит из трёх  групп аквариумных систем:

  1. Аквариумная система открытого проточного типа, которая непосредственно связана с озером Байкал.
  2. Аквариумная система замкнутого проточного типа, которая связана с озером Байкал, но может работать как изолированная установка.
  3. Аквариумная система непроточного типа, которая состоит из аквариумов – биореакторов для  адаптации гидробионтов и проведения сложных экспериментов, требующих стерильности или полной изоляции организмов.

Все три аквариумные системы повторяют друг друга за исключением объёмов аквариумов и условий проточности. В целом УСУ можно описать как систему термостатированных камер (сделанных по специальному заказу аквариумов с двойными стенками) Для поддержания в аквариумах пониженной температуры 8-12оС при отсутствии проточности используют модернизированный авторами прибор на основе блока ТРМ202 («Овен», Россия), регулирующий с помощью электромагнитного клапана поток холодной водопроводной воды в теплообменник. В качестве источников света используют фотолюминесцентные светильники или набор специальных аквариумных ламп, которые обеспечивают освещение по параметрам конкретного эксперимента.  Режим освещения день-ночь (в сезонном или заданном варианте) обеспечивают  таймером УТ1-Pic («Овен», Россия). Освещенность составляет в среднем 200 µE•m-2•s-1, что соответствует световому режиму для байкальских водорослей как элементов первичной продукции озера. Воду в аквариумах барбатируют пропущенным через фильтр сжатым воздухом при замкнутых циклах. При открытой проточной системе аквариумов воду не фильтруют и не барбатируют так как она уже достаточно насыщена кислородом озера.

- обоснование необходимости использования УСУ при выполнении данной работы;

До последнего времени значительные трудности в работе по изучению поведения, физиологии и биохимии  байкальских эндемичных видов в условиях эксперимента были связаны с отсутствием необходимой лабораторной базы.

Также важной составляющей подобных экспериментов является длительное содержание пресноводных гидробионтов в искусственных контролируемых условиях. Исследования подобного рода на морских гидробионтах в последнее время приобрели актуальность в связи с загрязнением мирового океана (Nelson, 2002; Suhling, 2004).

Аквариумная система представляет собой группу аквариумов – биореакторов с возможностью культивирования и содержания различных гидробионтов (водоросли, беспозвоночные, рыбы) в водной среде, находящейся в состоянии динамического равновесия по содержанию питательных веществ и концентрации биомассы. Равновесие поддерживается постоянным притоком биогенных элементов, ЧИСТОЙ БАЙКАЛЬСКОЙ ВОДЫ и удалением избытков биомассы при непрерывном контроле всех параметров системы. Накопительное культивирование ведется  как в замкнутой системе, так и в проточной системах в зависимости от вида культуры.

На основании анализа литературных данных для выполнения работ по проекту наиболее целесообразным является создание аквариумной системы культивирования холодноводных пресноводных гидробионтов в группе проточных и полупроточных аквариумов-биореакторов с объемами от 0,5 литра до 4-18м3. Это позволяет, с одной стороны, круглый год проводить работы в лабораторных помещениях при постоянном контроле условий содержания культуры гидробионта, нарабатывать биомассу в нужных количествах, с другой стороны, при необходимости, моделировать процесс для более крупных установок.

Для исследования наследственно  обусловленных особенностей организмов (популяций, видов и т.д.) необходимы экспериментальные установки, в которых для сравниваемых объектов можно создавать идентичные условия культивирования (т.е. условия, исключающие различное влияние среды на изучаемый объект). И, в то же время, позволяющие искусственно их контролировать и приближать к природному оптимуму для изучаемой группы на каждом этапе развития.