Біологічні системи: теорія та інновації

Екологічна ефективність установок замкнутого водопостачання при штучному розведенні річкового раку

Артем Кравченко*, Катерина Божко

a-kravchenko05@outlook.com

Завантажити статтю
Анотація

Метою дослідження було оцінити ефективність технології замкненого водного циклу, що знижує вплив на природні водойми та сприяє раціональному використанню водних ресурсів. У дослідженні застосовувалися експериментальні, аналітичні та статистичні методи: біометричні вимірювання, гідрохімічний контроль, поведінкові спостереження й кореляційний аналіз. На початку експерименту середня довжина малька становила 1,2 см, маса – 1,8 г, тоді як наприкінці спостережень показники зросли до 5,1 см і 11,7 г відповідно. Виживаність зберігалася у межах 85-100 %, що свідчило про оптимальні умови культивування. Температура води підтримувалася стабільно на рівні 21-22°C, концентрація кисню коливалася в межах 6,8-7,1 мг/л, забезпечуючи нормальний метаболізм гідробіонтів. Гідрохімічний аналіз показав ефективну роботу біофільтра: концентрація амонійного азоту зменшилася з 0,35 до 0,07 мг/л, нітритів – з 0,15 до 0,03 мг/л, а нітратів – з 4,8 до 2,8 мг/л. Прозорість води зросла з 42 до 55 см, а pH стабілізувався на рівні 7,5, що свідчило про завершення етапу біологічної стабілізації середовища. Поведінкові показники також підтвердили успішну адаптацію: активність молоді збільшилася з 2,1 до 4,6 балів, рівень стресу знизився з 3,8 до 1,8 балів, а канібалізм скоротився до 0,9 %.Після переселення у природну водойму виживаність раків становила 72 %, середня маса – 133 г, а частка самиць з ікрою досягла 65 %, що підтвердило природну здатність до відтворення. Економічні розрахунки засвідчили рентабельність виробництва 55,2 % при собівартості 138 грн/кг та чистому прибутку 2050 грн/м2/рік. Енергоспоживання системи було низьким – 3,6 кВт·год/добу, економія водних ресурсів – 92 %, екологічний ефект – зниження вилову природних популяцій на 40 %. Практична значимість даного дослідження полягає у можливості використання його результатів для впровадження енергоефективних технологій вирощування річкових раків у фермерських та промислових господарствах України

Ключові слова

природні популяції; виживаність; гідробіонти; рентабельність; адаптація

ЦИТУВАТИ
Kravchenko, A., & Bozhko, K. (2025). Environmental efficiency of recirculating water supply installations in the artificial breeding of noble crayfish. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(4), 23-39. https://doi.org/10.31548/biologiya/4.2025.23
Використані джерела
  1. Agbugui, M.O., Inobeme, A., Okhamafe, E.P., Abhulimen, F.E., Abe, G., Odozie, J.C., & Ogbiti, J.T. (2025). Aquaculture production and management practices of farmed fish in Nigeria. In A. Gupta (Ed.), Prospects of fungal biotechnologies for livestock: Fungal bioengineering in livestock health management (volume 1, pp. 167-189). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-90994-8_7.
  2. Agro-Ukraine. (n.d.). Crayfish in the Kyiv region. Retrieved from https://agro-ukraine.com/ua/trade/rgn-14/r-312/p-2/.
  3. Alvanou, M.V., Papadopoulos, D.K., Lattos, A., Georgoulis, I., Feidantsis, K., Apostolidis, Α.P., Michaelidis, B., & Giantsis, I.A. (2022). Biology, distribution, conservation status and stocking perspective of freshwater crayfish in Greece: An updated review. Aquaculture Research, 53(15), 5115-5128. doi: 10.1111/are.16009.
  4. Araujo, G.S., Silva, J.W, Cotas, J., & Pereira, L. (2022). Fish farming techniques: Current situation and trends. Journal of Marine Science and Engineering, 10(11), article number 1598. doi: 10.3390/jmse10111598.
  5. Bloomer, C.C., Miller, C.M., DiStefano, R.J., & Taylor, C.A. (2024). Midwest prairie management practices benefit the non-target prairie crayfish. Fire Ecology, 20, article number 11. doi: 10.1186/s42408-023-00243-x
  6. Cheng, W.K., Tan, T.B., San Tan, J., Yi-Le Chan, J., Bea, K.T., & Chen, Y.L. (2025). Smart aquaculture: Integrating computer vision and IoT for automated crayfish health assessment via federated learning. IEEE Access, 13, 189979-189994. doi: 10.1109/ACCESS.2025.3624140.
  7. Daniels, J.A., Kerr, J.R., & Kemp, P.S. (2023). River infrastructure and the spread of freshwater invasive species: Inferences from an experimentally‐parameterised individual‐based model. Journal of Applied Ecology, 60(6), 999-1009. doi: 10.1111/1365-2664.14387.
  8. DSTU EN ISO/IEC 17025:2019 “General requirements for the competence of testing and calibration laboratories”. (2019). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=88724.
  9. Duffy, R.E., Hodgson, B., Quinn, A., & Newman, M. (2025). Successful artificial incubation and juvenile-rearing of dropped eggs of a critically endangered freshwater crayfish (Cherax tenuimanus). Marine and Freshwater Research, 76(12), article number MF25063. doi: 10.1071/MF25063.
  10. Edwards, O.M., Banks, K.M., Zhang, B., & Reichert, M.S. (2025). Population dynamics and environmental drivers of crawfish frog (Rana areolata) migration in Southeastern Oklahoma, USA. Herpetological Conservation Biology, 20(2), 196-212.
  11. Eilitta, M., Nambeye-Kaonga, E., Gordon Mudenda, H., Katapa, C., Chimai-Mulenga, B., & Rice, A. (2023). Population ecology and current distribution assessment of the introduced invasive crayfish in the Kafue Floodplain and Lake Kariba, Zambia. Retrieved from https://www.fishinnovationlab.msstate.edu/research/projects/population-ecology-and-current-distribution-assessment-introduced-invasive.
  12. Emerenciano, M.G., Rombenso, A.N., Vieira, F.D., Martins, M.A., Coman, G.J., Truong, H.H., Noble, T.H., & Simon, C.J. (2022). Intensification of penaeid shrimp culture: An applied review of advances in production systems, nutrition and breeding. Animals, 12(3), article number 236. doi: 10.3390/ani12030236.
  13. European Commission. (2021). Ethics and data protection. Retrieved from https://ec.europa.eu/info/funding-tenders/opportunities/docs/2021-2027/horizon/guidance/ethics-and-data-protection_he_en.pdf.
  14. Greenhalgh, J.A., et al. (2024). Environmental DNA can inform the trade‐off between proactive and reactive strategies for crayfish conservation. Environmental DNA, 6(3), article number e571. doi: 10.1002/edn3.571.
  15. Hapich, H., Novitskyi, R., Onopriienko, D., & Dubov, T. (2024). Water on fire: Losses and the post-war future of ecosystem services from water resources of Ukraine. Regional Environmental Change, 24, article number 154. doi: 10.1007/s10113-024-02320-6.
  16. Haubrock, P.J., Oficialdegui, F.J., Zeng, Y., Patoka, J., Yeo, D.C., & Kouba, A. (2021). The redclaw crayfish: A prominent aquaculture species with invasive potential in tropical and subtropical biodiversity hotspots. Reviews in Aquaculture, 13(3), 1488-1530. doi: 10.1111/raq.12531.
  17. Hinchcliffe, J., Agnalt, A.L., Daniels, C.L., Drengstig, A.R., Lund, I., McMinn, J., & Powell, A. (2022). European lobster Homarus gammarus aquaculture: Technical developments, opportunities and requirements. Reviews in Aquaculture, 14(2), 919-937. doi: 10.1111/raq.12634.
  18. Hrynevych, N., Zharchynska, V., Svitelskyi, M., Khomiak, O., & Sliusarenko, A. (2022). Promising object of aquaculture of crustaceans Cherax quadricarinatus (Von Martens, 1868): Biology, technology (review). Aquatic Biological Resources and Aquaculture, 1, 47-62. doi: 10.32851/wba.2022.1.4.
  19. Hudina, S., Maguire, I., Dragičević, P., & Galic, N. (2022). Evaluating the efficacy of approaches to control invasive populations: A conceptual model development for the signal crayfish. Ecologies, 3(2), 78-95. doi: 10.3390/ecologies3020008.
  20. Ishchuk, O., Svitelskyi, M., Matkovska, S., Sliusar, M., & Kovalchuk, I. (2024). Current status and development trends crustaceans aquaculture. Ukrainian Journal of Natural Sciences, 7, 18-24. doi: 10.32782/naturaljournal.7.2024.2.
  21. Kwikiriza, G., Muthoka, M., Omara, T., Abaho, I., Tibihika, P.D., Curto, M., Opiyo, M.A., Munguti, J., Abwao, J., Orina, P., & Meimberg, H. (2025). Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) cage aquaculture in Africa: Potential threats to congeneric fish species and advances to detect escapes. Aquaculture, Fish and Fisheries, 5(4), article number e70090. doi: 10.1002/aff2.70090.
  22. Latournerié-Cervera, J.R., Estrada-Ortega, A.R., Arana-Magallón, F., & Méndez-Ramírez, I. (2025). Ecophysiological studies of Cambarellus montezumae crayfish from Xochimilco, Mexico: Population phenology and water quality habitat. European Journal of Biology and Biotechnology, 6(2), 6-14. doi: 10.24018/ejbio.2025.6.2.537.
  23. Law of Ukraine No. 249 “On the Procedure for Carrying out Experiments and Experiments on Animals by Scientific Institutions”. (2012, March). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0416-12#Text.
  24. Lee, S.S., Unger, A., Teo, S.L., & Shenkar, N. (2025). Culturing the solitary ascidian Phallusia nigra in closed and open water systems for tropical environmental research. Limnology and Oceanography: Methods, 23(10), 700-714. doi: 10.1002/lom3.10713.
  25. Max-Aguilar, A., Villarreal, H., Leyva-Valencia, I., Valencia-Valdez, R., Naranjo-Páramo, J., Vargas-Mendieta, M., Villarreal-Garcia, A., & Cruz-Hernández, P. (2021). Genetic diversity of divergent redclaw crayfish Cherax quadricarinatus (Von Martens, 1868) populations evaluated to initiate a breeding program in Mexico. Latin American Journal of Aquatic Research, 49(2), 272-279. doi: 10.3856/vol49-issue2-fulltext-2630.
  26. McCormack, R.B., & Whiterod, N.S. (2024). Biology, distribution, and conservation of the Gamilaroi crayfish Euastacus gamilaroi Morgan, 1997 (Decapoda: Astacidea: Parastacidae), a freshwater crayfish from New South Wales, Australia. Journal of Crustacean Biology, 44(1), article number ruae009. doi: 10.1093/jcbiol/ruae009.
  27. Mecha, N.J., & Dolorosa, R.G. (2024). Distribution and characteristics of spiny lobster (Panulirus spp.) puerulus collection sites in Palawan, the Philippines. Philippine Journal of Science, 153(3), 1061-1071. doi: 10.56899/153.03.26.
  28. Mohammed, R., Supain, C., Joseph, H., & Kahar, S.A. (2021). Freshwater lobster production-green aquaponics perennial system (FLP-GAPS): A green community-based social enterprise (CBSE) for B40 in Sabah. In R. Hassan, N.H. Abdul Hamid, A.K. Arshad, A. Alisibramulisi, M. Norhasri Muhd Sidek, N. Mohamad Bhkari & E. Shaffie (Eds.), Green infrastructure: Materials and applications (pp. 285-304). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-981-16-6383-3_17.
  29. Oficialdegui, F.J., Bláha, M., Prati, S., Lipták, B., Weiperth, A., Bányai, Z.M., Maciaszek, R., Patoka, J., Scheers, K., Lemmers, P., Petutschnig, J., Petryl, M., Petrusek, A., & Kouba, A. (2025). Contrasting patterns of genetic variability in pet‐traded red swamp crayfish Procambarus clarkii and its feral populations. Freshwater Biology, 70(2), article number e70008. doi: 10.1111/fwb.70008.
  30. Owens, L., & Elliman, J. (2025). Effect of husbandry on the emergence of pathogens in the aquaculture of redclaw crayfish (Cherax quadricarinatus) in Australia. Aquaculture, 603, article number 742380. doi: 10.1016/j.aquaculture.2025.742380.
  31. Qin, L., Guo, C., Xiong, M., Gong, K., Liu, J., Zhang, T., & Li, W. (2023). Effects of shelter on the hatching, immune performance, and profitability of the Ovigerous Red Swamp Crayfish Procambarus clarkii under High Stocking Density. Water, 15(5), article number 907. doi: n10.3390/w15050907.
  32. State Agency for Land Reclamation, Fisheries, and Food Programmes of Ukraine. (n.d.). Industrial fishing of aquatic biological resources. Retrieved from https://darg.gov.ua/_vilov_0_1023_menu_0_1.html.
  33. Terrell, V.C., Maerz, J.C., Engbrecht, N.J., Stiles, R.M., Crawford, B.A., & Lannoo, M.J. (2023). Breeding population dynamics of threatened crawfish frogs inform targets for habitat management. Ichthyology & Herpetology, 111(1), 72-86. doi: 10.1643/h2022031.
  34. Wei, Y., Müller, D., Sun, Z., Lu, M., Tang, H., Wu, W. 2023. Exploring the emergence and changing dynamics of a new integrated rice-crawfish farming system in China. Environmental Research Letters, 18(6), article number 064040. doi: 10.1088/1748-9326/acd8d2.
  35. Wood, R., Coleman, D., McFadden, M., Spark, P., Coote, D., Hill, P., & Furlan, E. (2025). Applying eDNA methods to monitor the distribution of remnant and translocated populations of an endangered amphibian, Litoria booroolongensis. Environmental DNA, 7(5), article number e70208. doi: 10.1002/edn3.70208.