Введение

Марикультура, иногда называемая морским рыбоводством или морской аквакультурой, является специализированной отраслью аквакультуры (включающей пресноводную аквакультуру), связанной с выращиванием морских организмов для получения продуктов питания и других продуктов животного происхождения в огороженных участках открытого океана (оффшорная марикультура), на рыбоводных фермах, расположенных в прибрежных водах (береговая марикультура), или в искусственных резервуарах, прудах или каналах, заполненных морской водой (прибрежная марикультура). Примером последнего является выращивание морской рыбы, включая костистые рыбы и моллюсков, таких как креветки, устрицы и морские водоросли в соленых прудах. Непищевая продукция, получаемая в результате марикультуры, включает: рыбную муку, агар-агар, ювелирные изделия (например, культивированный жемчуг) и косметические средства.

Ракушки

Как и в случае с культивированием водорослей, моллюсков можно выращивать различными способами: на канатах, в мешках или клетках, или непосредственно на (или в) приливной зоне. Выращивание моллюсков не требует внесения кормов или удобрений, а также инсектицидов или антибиотиков, что делает аквакультуру моллюсков (или "марикультуру") самоподдерживающейся системой. Моллюски также могут использоваться в системах многовидового культивирования, где они способны утилизировать отходы, образуемые организмами более высоких трофических уровней.

Искусственные рифы

В 2012 году, после серии испытаний, в заливе Флиндерс (Западная Австралия) было создано коммерческое "морское ранчо" для выращивания австралийского павлиньего устрицы (абалона). Ранчо основано на искусственном рифе, состоящем из 5000 (по состоянию на 2016 год) отдельных бетонных блоков, называемых абитатами (средами обитания абалона). Каждый абитат может вместить до 400 особей абалона. Риф засевается молодняком, выращенным на береговом инкубаторе. Абалоны питаются водорослями, которые естественным образом растут на абитатах; обогащение экосистемы залива также привело к увеличению численности дхуфиша, розового луциана, губана, рыбы-самсона и других видов. Брэд Адамс, представитель компании, подчеркнул сходство с диким абалоном и отличие от прибрежной аквакультуры. "Мы не занимаемся аквакультурой, мы занимаемся разведением на ранчо, потому что, оказавшись в воде, они сами заботятся о себе."

Морское животноводство

Один из методов марикультуры, широко используемый в отрасли, – это морское ранчо (или выращивание в морских условиях). Морское ранчо приобрело популярность в отрасли примерно в 1974 году. При оценке эффективности этого метода производства рыбы необходимо учитывать подходящие условия окружающей среды. Если морское ранчо организовано в оптимальной среде для данного вида, оно может оказаться прибыльным способом получения урожая при соблюдении благоприятных условий роста. С использованием морского ранчо изучались многие виды, включая лосося, треску, гребешки, некоторые виды креветок, европейских лобстеров, морских гребешков и морских огурцов. Виды, выращиваемые методом морского ранчо, не требуют дополнительного искусственного кормления, поскольку они питаются естественными питательными веществами, содержащимися в водоеме, где установлено морское ранчо. Типичная практика, связанная с использованием морских ранчо и морских загонов, заключается в посадке молоди целевого вида на дно водоема внутри загона, и по мере их роста и развития они начинают использовать большую часть водной толщи в пределах своего морского загона.

Открытый океан

Выращивание морских организмов в контролируемых условиях в открытых, высокоэнергетических океанических средах, не подверженных значительному прибрежному влиянию, является относительно новым подходом к марикультуре. Определенное внимание уделяется тому, как марикультура открытого океана может сочетаться с системами морской энергетики, такими как ветровые электростанции, для более эффективного использования океанического пространства. Аквакультура открытого океана (ООА) использует клетки, сети или длинные линии, которые закреплены, буксируются или свободно плавают. Исследовательские и коммерческие объекты аквакультуры открытого океана действуют или находятся в разработке в Панаме, Австралии, Чили, Китае, Франции, Ирландии, Италии, Японии, Мексике и Норвегии. По состоянию на 2004 год в водах США действовали два коммерческих объекта открытого океана, выращивавшие Threadfin у Гавайских островов и кобию у Пуэрто-Рико. Недавно получено окончательное одобрение проекта по выращиванию большеглазого тунца. Все коммерческие объекты США в настоящее время расположены в водах, находящихся под юрисдикцией штата или территории. Крупнейшая в мире глубоководная ферма аквакультуры открытого океана выращивает кобию в 12 км от северного побережья Панамы в условиях сильного воздействия. Велось немало дискуссий о том, как можно осуществлять марикультуру морских водорослей в открытом океане для восстановления сократившихся популяций рыб, обеспечивая как среду обитания, так и основу трофической пирамиды для морской жизни. Предлагалось, что естественные экосистемы морских водорослей можно воспроизвести в открытом океане, создав условия для их роста с помощью искусственного апвеллинга и подводных труб, обеспечивающих субстрат. Сторонники и эксперты по пермакультуре признают, что такие подходы соответствуют основным принципам пермакультуры и, следовательно, представляют собой морскую пермакультуру. Концепция предусматривает использование искусственного апвеллинга и плавучих, подводных платформ в качестве субстрата для воспроизведения естественных экосистем морских водорослей, которые обеспечивают среду обитания и основу трофической пирамиды для морской жизни. В соответствии с принципами пермакультуры, морские водоросли и рыба из массивов морской пермакультуры могут быть устойчиво собираемы с потенциальной возможностью секвестрации атмосферного углерода, если морские водоросли будут затоплены на глубину более одного километра. По состоянию на 2020 год ряд успешных испытаний был проведен на Гавайях, Филиппинах, Пуэрто-Рико и Тасмании. Эта идея получила широкое общественное внимание, в частности, она была представлена в качестве ключевого решения в документальном фильме Дэймона Гэмо «2040» и в книге «Разрыв: самый всеобъемлющий план, когда-либо предложенный для обращения вспять глобального потепления» под редакцией Пола Хоукена.

Улучшенное содержание

Улучшенное разведение (также известное как морское ранчо) — это японский принцип, основанный на оперантном обусловливании и миграционных особенностях определенных видов. Рыбаки выращивают мальков в плотно сплетенной сети в гавани, подавая сигнал подводным рогом перед каждой кормлением. Когда рыба достигает достаточного размера, ее выпускают из сети для созревания в открытом море. В период нереста около 80% этой рыбы возвращаются в место своего рождения. Рыбаки подают сигнал рогом, а затем вылавливают рыбу, которая реагирует на него.

Площади с морской водой

В морской аквакультуре в водоемах рыбу выращивают в прудах, которые наполняются морской водой. Это позволяет использовать питательные вещества, содержащиеся в морской воде, такие как микроорганизмы. Это значительное преимущество по сравнению с традиционными рыбоводными хозяйствами (например, пресноводными), где фермерам приходится покупать корм (который обходится дорого). Дополнительным преимуществом является возможность высаживать в прудах растения для очистки воды, устраняющие накопление азота из-за отходов жизнедеятельности и других загрязнений. Кроме того, пруды можно не защищать от естественных хищников, что обеспечивает дополнительный вид фильтрации.

Отходы от клеточных культур

Выращивание промысловой рыбы в морской среде может требовать значительного количества рыбной муки или других высокобелковых кормов. В культуре в садках для кормления выращиваемой рыбы используются различные методы – от простого ручного кормления до сложных компьютерных систем с автоматическими кормушками, оснащенными датчиками потребления, определяющими скорость поглощения корма. В прибрежных рыбоводных хозяйствах избыточное кормление прежде всего приводит к увеличению количества органических отходов на дне (что может привести к удушению донных беспозвоночных и изменению физической среды), в то время как на инкубаторных и наземных фермах избыток корма пропадает зря и может потенциально повлиять на окружающий водосборный бассейн и местную прибрежную среду. Побеги рыбы могут негативно повлиять на местные экосистемы посредством гибридизации и потери генетического разнообразия в местных популяциях, усиления негативных взаимодействий в экосистеме (таких как хищничество и конкуренция), распространения болезней и изменения среды обитания (от трофических каскадов и сдвигов в экосистеме до изменения режимов осаждения и, следовательно, мутности). Случайное интродуцирование инвазивных видов также вызывает опасения. Аквакультура является одним из основных путей распространения инвазивных видов после случайного выпуска выращенных запасов в дикую природу. Примером является сибирский осетр (Acipenser baerii), который случайно сбежал с рыбоводной фермы в устье реки Жиронда (юго-запад Франции) во время сильного шторма в декабре 1999 года (в устье, где ранее этот вид не встречался, сбежало 5000 особей). Разведение моллюсков – еще один пример, когда виды могут попадать в новые среды, «путешествуя автостопом» на выращиваемых моллюсках. Кроме того, сами выращиваемые моллюски могут стать доминирующими хищниками и/или конкурентами, а также потенциально распространять патогены и паразитов. Неместные виды, выращиваемые на фермах, могут обладать устойчивостью к определенным болезням или быть их носителями (приобретенными в их естественной среде обитания), которые могут распространяться среди диких популяций в случае побега. Такие «новые» болезни могут оказаться разрушительными для диких популяций, поскольку у них не будет к ним иммунитета.

Изменение среды обитания

За исключением бентосных местообитаний непосредственно под морскими фермами, большинство марикультуры вызывает минимальное разрушение среды обитания. Однако, вызывает опасения уничтожение мангровых лесов из-за выращивания креветок. Более того, они выполняют функцию буферных систем, снижая береговую эрозию и улучшая качество воды для местных животных за счет переработки веществ и "фильтрации" донных отложений.

Другие

Кроме того, соединения азота и фосфора из пищевых продуктов и отходов могут вызывать бурное размножение фитопланктона, последующее разложение которого может резко снизить уровень кислорода в воде. Если водоросли токсичны, это приводит к гибели рыбы и загрязнению моллюсков. Такие вспышки водорослей часто называют вредными цветениями водорослей (HAB), которые вызываются большим поступлением питательных веществ, таких как азот и фосфор, в воду из-за стока с суши, связанного с деятельностью человека. В процессе выращивания различных видов на дне водоема накапливается большое количество тяжелых металлов, таких как медь, цинк и свинец. Это обусловлено накоплением рыбных отходов, несъеденных кормов и краски, отслаивающейся от лодок и плавучих конструкций, используемых в марикультуре.

Устойчивость

Развитие марикультуры может поддерживаться фундаментальными и прикладными исследованиями и разработками в ключевых областях, таких как питание, генетика, управление системами, обработка продукции и социально-экономические аспекты. Один из подходов предполагает использование замкнутых систем, не имеющих прямого контакта с окружающей средой. Однако инвестиционные и эксплуатационные расходы в настоящее время значительно выше, чем при использовании открытых сачков, что ограничивает применение замкнутых систем их текущей ролью в качестве инкубаторов. Выращивание рыбы также станет критически важным для обеспечения растущего населения Земли, которое к 2050 году, по прогнозам, достигнет 9,8 миллиарда человек.