БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Статья посвящена актуальной проблеме учета переувлажненных почв на основе анализа картографических материалов и космических снимков с последующей обработкой данных. В условиях гумидного климата Калининградской области (Юго-Западная Прибалтика) около 80 % почв являются осушенными, поэтому исследование направлено на оценку их гидрологического состояния в агроландшафтах. Потенциальные площади земель, подверженные переувлажнению, предлагается выделять на основе диагностического почвенного показателя – степени оглеения. В условиях осушения наибольшему риску развития неблагоприятной эколого-гидрологической ситуации подвержены глеевые почвы (дерново-подзолистые глеевые, дерново-глеевые, болотные низинные). Суммарно на водоразделах они составляют 21,9 % от общей площади сельскохозяйственных угодий Калининградской области (без учета аллювиальных почв) и 26,2 % в Зеленоградском муниципальном округе. Изучение почвенного покрова территории 15 сельскохозяйственных предприятий, существовавших в 70-е – 80-е годы ХХ в., выявило сильную пространственную неоднородность в распределении ареалов глеевых почв при высоких коэффициентах вариации. Аналогичная ситуация сохраняется на современных пахотных угодьях. Актуальные площади почв, подверженных переувлажнению, учитывали на основе анализа космических снимков, сделанных в ноябре – декабре и феврале – апреле 2016–2022 гг. в наиболее типичные периоды развития неблагоприятной гидрологической ситуации. Для четырех пахотных участков показано, что доля переувлажненных почв составляет в среднем от 17,5 до 38,7 % общей площади полей. Варьирование площадей почв с неудовлетворительным гидрологическим состоянием может быть связано с выпадением большого количества осадков и их аккумуляцией в замкнутых понижениях. Различные нарушения дренажной сети приводят к некачественной ее работе по отводу избыточной влаги с полей. Итоги эколого-гидрологического мониторинга почв, подверженных переувлажнению, являются основанием для принятия решений по оптимизации мелиоративного состояния.
В статье рассматриваются вопросы, связанные с проблемами эродированных почв и последующими процессами развития серийных сообществ на пути образования устойчивого климаксового фитоценоза. Серия рассматривается как совокупность видов, кратковременно существующих на данной территории и замещающих друг друга. Развитие эрозии почв обусловлено факторами антропогенного и природного характера, поэтому процесс идет по смешанному типу (природно-антропогенный). Эрозия почв склонов любых экспозиций элементарных ландшафтов оказывает влияние на экологические условия формирования фитоценотипов и видовой состав растительных сообществ, обусловленных вторичными сукцессиями. Растительные сообщества травянистых фитоценозов эродированных почв характеризуются как последовательной, так и внезапной сменой видового состава с появлением видов, адаптированных к снижению показателей почвенного плодородия. Для прохождения этапов вторичных сукцессий имеется достаточный запас семян, способствующий их распространению, прорастанию и укоренению сначала единичными особями, затем формируя агломерации, популяции, которые в конечном итоге вписываются в структуру растительного сообщества, обеспечивая его пространственную и временную однородность с соблюдением правил последовательного заполнения среды. Направление, скорость и количество сукцессионных смен зависят от интенсивности развития эрозионных процессов. Сильноэродированные почвы создают значительные повышения гетерогенности почвенной среды, это оптимальные условия для вселения не всегда типичных для рассматриваемых фитоценозов видов, поэтому количество ассектаторов возрастает на почвах данного типа. Принимая слабоэродированные почвы за контроль, количество ассектаторов на сильноэродированных почвах увеличивается в два-три раза, при этом ситуация рассматривается с возможными флуктуационными изменениями, направленными на уменьшение ассектаторов, что связано с экотопическим и фитоценобиотическим отборами.
В последние десятилетия образовалось множество отработанных карьеров по добыче полезных ископаемых открытым способом, поэтому все большую актуальность приобретают исследования, посвященные искусственной рекультивации и естественной ренатурализации карьеров. Несмотря на то, что много работ посвящено исследованию восстановления экосистем техногеннонарушенных территорий, имеются аспекты, которые требуют более детального изучения. Это выявление специфики растительности, обусловленной зональноклиматическими и техногенно-ландшафтными особенностями конкретных территорий.
В данной статье приведены результаты изучения флористического состава побережья обводненного карьера Янтарный, в котором за последние 50 лет, прошедших после прекращения добычи янтаря, сформировались устойчивые растительные сообщества. Рассмотрена растительность крутых и пологих склонов обводненного карьера с точки зрения различий видового разнообразия на них, на основании чего выявлены особенности, характерные для обводненного карьера Янтарный. Также обнаружена неравномерность в зарастании побережья в зависимости от характера и величины рекреационной нагрузки на отдельные участки побережья данного водоема. Проективное покрытие побережья растительностью составляет 80 %. Установлено, что на побережье рассматриваемого обводненного карьера произрастают 47 видов сосудистых растений четырех жизненных форм, принадлежащих к 44 родам, 24 семействам. Более 20 % от общего числа видов составляют растения-виоленты. Преобладает травянистая и кустарниковая растительность. Обнаружены два вида инвазионных растений. Наблюдается переход к климаксному сообществу с лесной древесной растительностью. Наибольшее видовое разнообразие растительности отмечено в переходной зоне от подножия к борту склона карьера.
Река Матросовка представляет собой левый рукав р. Неман, протекает по территории Калининградской области. Она играет заметную роль в рыбном хозяйстве региона, является водоприемником многочисленных мелиоративных осушительных систем. Указанные проблемы тесно связаны с водностью реки, поэтому анализ ряда среднегодовых расходов воды в р. Матросовке – весьма актуальная задача. Гидрологический пост Мостовое, где проводятся измерения расходов воды, действует с 1968 г., однако результаты за отдельные годы отсутствуют. Использование р. Варты (правый приток Одера) в ранее опубликованных работах для восстановления ряда среднегодовых расходов р. Матросовки Q привело к серьезным ошибкам из-за нарушения условий гидрологического подобия. Показано, что всем требованиям, предъявляемым к реке-аналогу, удовлетворяет р. Неман. Длина ряда наблюдений Q в створе г. Смалининкай насчитывает более 200 лет. Для восстановления ряда Q р. Матросовки был использован известный метод Е. Г. Иванова. Анализ параболического тренда и интегрально-разностной кривой стока показал, что восстановленный ряд можно разбить по водности на три периода: первый – с 1812 г. до середины 70-х годов 19-го века со средним расходом Qs1 = 135,6 куб.м/с; второй – до конца 50-х годов 20-го века, Qs2 = 142,8 куб.м/с; третий – по 2020-й год, Qs3 = 125 куб.м/с. Гипотеза однородности ряда была отвергнута (по критерию Стьюдента) из-за большой разницы Qs2 и Qs3, трехпараметрическое гамма-распределение Q принято в качестве теоретического. Параметры распределения были найдены тремя способами: 1) по всему ряду как однородному, 2) по составной формуле для трех периодов, 3) по составной формуле для двух последних периодов. Разница между расчетными расходами Q заданной вероятности превышения, найденными указанными способами, оказалась менее 3 %, поэтому для их определения можно использовать теоретическое распределение, рассчитанное по всему ряду как однородному.
Впервые проведены исследования любительского лова снетка в черте г. Калининграда во время нерестового хода семейства корюшковых (Osmeridae). Благодаря мониторингу любительского рыболовства в весеннем сезоне на р. Преголе, куда на нерест с Вислинского залива заходит снеток (Osmerus eperlanus eperlanus morpha spirinchus) и европейская корюшка (Osmerus eperlanus eperlanus), определены локализация рыболовов-любителей и посещаемость мест лова, произведен анализ уловов, видового состава, размерной структуры целевого вида и интенсивности лова. Расчет уловов на усилие позволил установить зависимость массовости рыболовства от величины уловов, а второе – от значений температуры воды. Величина уловов на усилие существенно варьировала от единичных экземпляров до килограмма рыбы в среднем за час лова. С прогревом воды уловы достигали максимальных величин, что обусловлено возрастанием эффективности лова снетка в эти дни. Определено, что рыбаки-любители являются хорошим индикатором нерестового хода, поскольку некоторые из них заранее проводят «контрольные обловы» для установления наличия целевого вида в уловах, затем приступают непосредственно к вылову. Благодаря рассчитанным показателям была установлена завершающая стадия нерестового хода семейства корюшковых в р. Преголе. Заключительным этапом исследования стал расчет суточного улова и совокупного вылова снетка любительским рыболовством за период нерестовой миграции в зависимости от интенсивности нерестового хода и массовости рыболовов-любителей. По результатам расчетов за весь период наблюдений в 2023 г. вылов снетка в р. Преголе составил 0,515 т.
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Разработан способ переработки рыбьей кожи, позволяющий получить пищевой гидрат, заключающийся в предварительной очистке кожи от прирезей мышечной ткани и последующем отделении чешуи. Полученную кожу судака опускали в емкость с водой, пищевой солью NaCl и содой NaHCO3, взятых соответственно в массовом соотношении 100:400:5:1, выдерживали в течение 40 мин и промывали водой, затем погружали в яблочный сок (массовое соотношение 1:10) на 6 сут при 4 °С. В процессе выдержки (144 ч) в соке масса кожи увеличилась в 4,47 раза по сравнению с начальной массой, при этом кислотность сока снизилась с 3,54 до 3,70. Набухшая после 48 ч выдержки в соке кожа легко разрывалась (без усилий) и растиралась пальцами. Для характеристики исходной кожи и сока, а также образцов, полученных в процессе их совместной выдержки и отбираемых для анализа, через каждые 24 ч в течение всего процесса (6 сут) применялся метод ИК-Фурье-спектроскопии, показавший наличие функциональных групп коллагена (амид A, B, I, II и III) в исследуемых образцах. Разница в волновых числах между амидами I и II в образцах кожи, выдержанных в соке, составила менее 100 см-1, что указывает на сохранение тройной спиральной структуры коллагена. Полученный гидрат из рыбьей кожи (с сохранением нативной структуры коллагена) может быть рекомендован в качестве пищевой добавки в продуктах питания.
В работе представлены данные опроса о предпочтениях респондентов в рационе питания. Проведены исследования по совершенствованию технологии хлебобулочных изделий – соломки пшеничной соленой и ржанопшеничных хлебцев (краюшек) – путем их обогащения рыбными белковой и белково-минеральной добавками. В первом случае задача решается за счет введения в состав теста ферментированного фарша трески, полученного путем выдерживания измельченной мышечной ткани рыбы в воде при заданных параметрах (продолжительность ферментолиза 20 мин, температура воды 20±2 °С). Выпеченный готовый продукт представляет собой палочки округлой формы, слабо изогнутые, легко разламывающиеся, от светло-желтого до светло-коричневого цвета, хорошо пропеченные и без признаков непромеса, с приятным солоноватым вкусом и запахом, с невыраженным ароматом рыбы. По результатам физикохимических исследований содержание белка увеличилось на 66 %, минеральных веществ – на 11 %. В другом случае используют белково-минеральную композицию, полученную путем выдерживания измельченной тушки трески в молочной сыворотке при технологических параметрах: время гидролиза 268 мин, температура 28 °С. Готовый продукт был представлен в виде хлебцев (краюшек), изготовленных путем выпечки готового теста с введением в рецептуру белковоминеральной композиции и солодового экстракта. Прямоугольные хлебцы темнокоричневого цвета, со вкусом солода, обладали приятным сладковатым ароматом, имели хорошо разрыхленную, равномерную структуру. Замечено, что введение в состав рецептуры солодового экстракта обогащает продукт клетчаткой и белковыми веществами, улучшает органолептические характеристики готового продукта.
Повышенные объемы отходов от разделки рыбы, содержащие быстропортящиеся жиры, в настоящее время являются проблемой многих рыбоперерабатывающих производств. Данное сырье традиционно используется для изготовления кормовой рыбной муки и технического жира. Однако копченые рыбные отходы не перерабатываются по причине содержания коптильных компонентов, токсичных для животных. Жировая фракция рыбных отходов содержит ценные жирные кислоты, в том числе полиненасыщенные (ПНЖК) и кислоты семейства омега-3, необходимые для нормализации многих функций организма. В работе исследован биопотенциал жира копченых рыбных отходов шпротных производств, проведена оптимизация теплового процесса его выделения, дана оценка качеству и безопасности шпротного жира, обоснованы рациональные направления использования. Исследованы химический состав голов кильки горячего копчения и жирнокислотный состав выделенного жира. Проведены эксперименты по оптимизации тепловой экстракции жира из рыбных отходов с применением математического планирования экспериментов. Получены кодированные и натуральные математические модели, связывающие количественный выход жира и показатели его безопасности с температурой и продолжительностью теплового воздействия. Жир шпротных отходов в эксперименте по показателям гидролитической и окислительной порчи (кислотное и перекисное числа) не всегда соответствовал требованиям стандарта для жира рыбного пищевого. Исследовано содержание в шпротном жире полициклических ароматических углеводородов (бенз(а)пирен; бензо(б)флуорантен; бенз(а)антрацен; хризен), обладающих канцерогенными свойствами. Результаты свидетельствуют о критичности его использования для пищевых целей в виде жира-сырца. Рациональной областью применения жира из копченых рыбных отходов с повышенным содержанием опасных веществ и его использования в качестве источника углерода для синтеза белков одноклеточных и биоразлагаемых пластиков видится микробная биотехнология.
В статье представлены результаты изучения процесса ферментации сливы, относящейся к региональному косточковому плодовому сырью. Проведен микробиологический анализ свежих слив по определению количественного и качественного состава исходной микрофлоры, играющей главную роль в процессе ферментации. Установлено, что основной микрофлорой свежих слив являются кокковые и палочковидные бактерии молочнокислого брожения. Изложена технология ферментации слив, осуществляемая самопроизвольным брожением без добавления рассола и внесения заквасочных культур микроорганизмов. Показаны результаты различных способов ферментации слив (в присутствии кислорода и без него). Выявлено, что бескислородная среда способствует размножению молочнокислых стрептококков и лактобацилл, отмечено снижение рН готового продукта до 3,18. Низкое значение рН позволило получить безопасный продукт с длительным сроком хранения, при этом лактоферментированная слива приобретала новые органолептические свойства – более яркий цвет, индивидуальный и неповторимый вкус, изменение текстуры. Показаны количественные и качественные изменения микрофлоры в процессе ферментации различными способами в течение 7 суток. Подтверждена микробиологическая безопасность исследуемых образцов лактоферментированной сливы. Образцы отличались стойкостью при хранении и микробиологической стабильностью в отношении санитарнопоказательных бактерий кишечной группы и микробов порчи. На основе лактоферментированной сливы были получены следующие продукты: мякоть, сок, порошок (пудра) из кожуры плодов. Исследована их общая бактериальная обсемененность и состав микрофлоры. Обозначены и показаны пути практического применения разработанной продукции (в качестве закуски, гарнира к мясу, птице и рыбе, приправы для салатов, соуса к морепродуктам, ингредиентов для десерта).
СУДОСТРОЕНИЕ, МАШИНОСТРОЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА
В статье приводятся теоретические и экспериментальные исследования для обоснования возможности управления подачей сжиженного природного газа (СПГ) в цилиндр двигателя. В настоящее время большинство двигателей, работающих на природном газе, имеют организацию рабочего цикла со сгоранием при постоянном объеме (цикл Н. Отто). Это объясняется трудностями подачи природного газа в районе верхней мертвой точки. Цикл Н. Отто существенно проигрывает в экономичности комбинированному циклу со сгоранием при постоянном объеме и постоянном давлении (цикл Г. Тринклера). Эксперимент проведен на стенде судового дизельного двигателя «NVD-24» (Ч 17,5/24) на смеси дизельного топлива и нефтяного газа в различных пропорциях, на холостом ходу и с частичной нагрузкой двигателя. Установлено, что сжиженный нефтяной газ под давлением смешивается с дизельным топливом в любых пропорциях, при этом смесь остается однородной жидкостью, без видимых осадков и расслоений. Выполнены расчеты теоретических циклов, показывающие преимущества впрыска горючей смеси в верхней мертвой точке (ВМТ) по сравнению с предварительным смесеобразованием. В процессе эксперимента было установлено, что двигатель с золотниковым топливным насосом высокого давления (ТНВД) и пружинной форсункой может устойчиво работать, используя в качестве топлива жидкую смесь без добавления присадок. При этом давление смеси должно быть больше критического давления газовой фракции. Получены формулы расчета угла опережения подачи топлива до ВМТ и угла подачи за ВМТ. Проведенные расчеты применительно к двигателю «NVD-24» показывают, что аккумуляторная система подачи топлива (Common Rail) с пьезокерамической форсункой может обеспечить работу двигателя по комбинированному циклу. Подобная организация рабочего процесса позволяет легко выполнить модернизацию как новых двигателей, так и находящихся в эксплуатации. При этом топливоподача может выполняться на всех двигателях, независимо от наличия газотурбинного наддува.
Промысел рыбы в прибрежной морской зоне Российской Федерации в настоящее время ведется малыми рыболовными судами отечественной и иностранной постройки. Абсолютное большинство судов выработали свой ресурс и требуют замены, при этом суда иностранной постройки показывают более эффективную работу по сравнению с отечественными аналогами. Мероприятия по модернизации советских и российских судов не дают требуемого эффекта, информация по современным иностранным промысловым судам носит закрытый или весьма ограниченный характер. Из-за этого перед проектантами стоит задача модернизации существующих проектов судов и/или создания проекта нового конкурентоспособного промыслового судна для эффективной работы. Анализ информации по современным иностранным судам показывает, что все малые промысловые суда, в основном, имеют два типа корпуса – исландский и норвежский, характеризующиеся увеличенной полнотой обводов. Исследования современных малых промысловых судов с большой полнотой корпуса путем испытаний физических моделей в опытовом бассейне позволили определить основные элементы судов, в значительной мере влияющие на мореходные качества. В настоящей работе описан ряд испытаний физических моделей судов в опытовом бассейне. По результатам данных испытаний определены основные элементы малых промысловых судов с большой полнотой корпуса, в значительной степени влияющие на определенные мореходные качества. На основании полученных результатов сформированы и представлены рекомендации для использования при модернизации проектов малых промысловых судов и/или создания новых проектов судов.