Обрастания судов и гидробиотехнических установок. Методы борьбы с обрастанием

Свойства субстрата могут влиять в том случае, если субстрат живой. Так, на водорослях селятся некоторые  мшанки и полихеты, но отсутствует  балянусы. Связано это с выделением водорослями эктокринов, препятствующих поселению организмов, кроме некоторых видов, приспособившихся к ним. Solidobalanus hesperius селится на моллюсках, крабах, а не на мертвом субстрате.

Хотя больших различий в обрастании неживого твердого субстрата нет, но шероховатый субстрат обрастает  быстрее, чем гладкий, так как  к нему охотнее прикрепляются  личинки. [5]

Обильные поселения сидячих  организмов связаны с их особенностью оседать стайно. Эти животные предпочитают оседать возле ранее осевших взрослых особей своего вида, что чрезвычайно важно для вида, поскольку появляется возможность перекрестного оплодотворения. Механизм этого явления заключается в привлечении личинок «веществом стайности», выделяющимся тканями осевшей особи. Им является протеин кутикулы артроподин. Это вещество циприсовидная личинка обнаруживает тактильно, ползая по субстрату в поисках подходящего места для прикрепления и наталкиваясь на уже осевших особей своего вида. [7]

 

 

 

4. Экология и распределение обрастателей

Преобладание разных видов обрастателей в биоценозе зависит от следующих основных причин:

1) экологических условий; 

2) продолжительности нахождения  субстрата в воде;

3) свойств субстрата; 

4) эксплуатационного фактора.

Экологические условия для основных обрастателей значат несколько меньше, чем для необрастающих животных, так как большинство обрастателей – эврибионты. Они легко переносят значительные изменения температуры, солености, загрязнения и встречаются почти в любых условиях в морях и океанах. Эврибионтность основных обрастателей, таких, как Balanus amphitrlte, В. improvisus, В. crenatus и некоторых других, позволила им не только широко расселиться в Мировом океане, но и дала возможность противостоять многим способам борьбы с обрастанием, таким, как большинство ядовитых красок, нагреванию воды и др. Они переносят их лучше, чем многие другие обрастатели, за исключением микроорганизмов. [5], [7]

От продолжительности нахождения в воде субстрата зависит сукцессия  обрастания. Скорость и направление  развития биоценоза связаны с  началом развития, доминирования  определенных личинок обрастателей, воздействия на разных стадиях развития абиотических факторов. Однако грубая схема сукцессии выглядит следующим образом: I фаза – первичная пленка (бактерии + диатомовые водоросли + простейшие), длительность от нескольких дней до 2 – 3 недель; II фаза – быстро растущие, чаще колониальные обрастатели (усоногие гидроиды, мшанки, актинии, полихеты); III фаза – медленно растущие беспозвоночные (мидии, устрицы, асцидии). [7]

Большая протяженность в широтном и долготном направлении России обусловливает большое разнообразие климатических условий; кроме того, большее или меньшее изолирование внутренних морей от океана и их пониженная соленость воды также  сказываются на качественном и количественном составе обрастаний различных морей. Тем не менее, эти моря можно грубо  классифицировать как по составу  обрастания, так и по его обилию. По составу обрастания моря можно  разделить на четыре группы:

1. Арктические моря – море  Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское. Все характеризуются полным или почти полным отсутствием литоральной фауны. Из сублиторальной фауны основные компоненты обрастания – усоногие раки Balanus crenatus, В. balanus, виды семейства Scalpellidae, моллюск Hiatetla arctica, гидроиды, мшанки, губки и асцидии. Для них характерны медленный рост обрастателей и короткий сезон оседания личинок. Практического значения обрастание в настоящее время не имеет.

2. Бореально-арктические моря – Баренцево, Белое, Берингово, Охотское и северная часть Японского. Руководящие формы обрастания одинаковы – Balanus crenatus, Semibalanus batanoides, Mytilus edulis. Обрастание довольно значительное, но его развитие происходит сравнительно медленно, сезон оседания личинок длится от половины до трех четвертей года.

3. Бореальные, солоноватоводные моря – Балтийское, Черное, Азовское и Каспийское. Руководящие формы обрастания – Balanus improuisus и В. eburneus, мидии, Cordylophora caspia и Perigonvmus megas. Биомасса обрастания значительна везде, кроме сильно опресненных районов. Высокий темп роста обрастателей, оседание личинок происходят в течение большей части года, иногда почти весь год.

4. Субтропические участки морей,  в которые можно выделить южную  часть Японского моря и район  Батуми в советской части Черного  моря. Для них характерно преобладание  в обрастаниях сидячих полихет  и мшанок, меньшее значение усоногих  раков. Биомасса обрастания сравнительно  невелика. Темп роста обрастателей очень высокий, оседание организмов происходит почти весь год, в некоторых местах круглый год. [5]

Наиболее сильно и быстро обрастают  суда в Черном и Японском морях. И  хотя по названной номенклатуре эти  моря относятся к разным группам  из-за видовых различий обрастателей, по обилию обрастаний они примерно равны, и суда, ходящие в этих морях, нуждаются в защите, прежде всего. [4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАЩИТА ОТ ОБРАСТАНИЯ

 

Существует целый ряд методов  борьбы с обрастанием – подбор материалов, стойких к коррозии и обрастанию; обработка поверхности различными красками и покрытиями; полировка и механическая очистка поверхностей; использование импульсов тока и различных видов облучения; хлорирование; применение различных виброустройств и биологических веществ, отпугивающих обрастателей.

Условно выделяют несколько групп методов борьбы с обрастанием:

– механические, то есть устройства, механически очищающие поверхности;

– неуправляемые биоцид-выделяющие или противоадгезионные методы, которые могут применяться совместно (использование меди, олова, выщелачиваемых красок и различных покрытий на силикатной, эпоксидной, тефлоновой основе, которые препятствуют прикреплению организмов);

– управляемые биоцид-выделяющие системы, в основе действия которых лежит выделение хлора или кислот вблизи измерительной области. [4]

Кроме приведенных выше так называемых классических вариантов борьбы с  обрастанием были испытаны и показали высокую эффективность следующие  методы и способы борьбы, по тем  или иным причинам не получившие широкого распространения: медные экранирующие сетки над чувствительной; покрытия с фотокалитическими материалами (эффективны на глубинах до 1 м); природные вещества, отпугивающие обрастателей (наиболее интересный метод, но малоизученный); вибраторы (требуют энергетических затрат и амплитуды, создаваемой за счет корпуса); использование токовых импульсов (для эффективности требуются значительные затраты энергии); использование УФ и других видов излучения (очень маленькая локальность при большой выделяемой мощности).[4], [6]

Как показывает практика борьбы с обрастанием, краски являются наиболее доступными средствами для постоянного использования. Они имеют определенную классификацию. К первой группе можно отнести краски с содержанием биоцидов (отравляющих веществ) на основе олова, меди, цинка, свинца, ртути и хлора, озона и мышьяка. Самыми эффективным и когда-то самыми распространенными из отравляющих красок являлись краски с оловоорганическими биоцидами. Однако из-за их пагубного влияния на окружающую среду они были запрещены во многих странах и на данный момент почти не производятся.  Им на смену пришли медь-содержащие краски, которые в настоящее время довольно доступны, но их применение ограничено во многих районах и странах из-за негативного влияния на окружающую среду. На смену медным краскам в настоящее время приходят краски с цинковым сополимером и специальными биоцидами. Краски же на ртутной основе являются эффективными, но не используются массово и малодоступны.

К отдельной группе красок можно  отнести отслаивающиеся краски. Однако они не могут полностью предотвратить  обрастание, обладая малой эффективностью при применении на неподвижных объектах. Довольно часто для повышения эффективности в них добавляются биоциды. [8]

Следует отметить группу красок, которая  вызвала большое одобрение критиков и принесла успех её изготовителю, фирме International в 1970 году, это так называемые самополирующиеся краски  на основе тефлона, иногда с карбоксилсодержащими цинковым сополимером или другим биоцидом. После покраски поверхности этими красками во время эксплуатации уменьшается её шероховатость, что особенно эффективно в потоке или при движении, когда возникает усилие сдвига, достаточное чтобы организмы отделились от поверхности. Действие этих красок можно усилить добавлением биоцида. [6], [8]

К отдельной группе можно отнести  покрытия и мастики, имеющие предотвращающие  адгезию свойства. Такими свойствами обладают следующие полимеры: оксицеллюлоза, полиэтиленоксид, гидрофильные акриловые смолы, фторированный графит, эпоксидные смолы, кремнийорганические полимеры. Однако они не всегда бывают эффективными без применения биоцидов.[8] Исследования Мельничука Е.П. в 1970 [5] году показали, что возможна длительная защита от обрастания в условиях Черного моря при использовании специальной мастики на основе парафина и вазелинового  масла. Согласно результатам, поверхности, покрытые данной мастикой, не обрастали на протяжении года, наилучшие результаты показали составы с 13 – 30% масла. В данном способе эффект, препятствующий обрастанию, связан с синерезисным механизмом, заключающемся в выпотевании масла на поверхность покрытия. Соответственно покрытая инертной жидкостью поверхность препятствует прикреплению на нее организмов.[4],[8]

Также к одному из способов защиты гидрофизических приборов можно  отнести выбор материалов, стойких  к обрастанию, за счет гидрофобности  материала. Стойкость к обрастанию таких материалов можно увеличить  давно известным и относительно доступным способом – уменьшением  шероховатости поверхности путем  шлифования, притирки и доводки. К  таким материалам относятся конструкционные  пластики и материалы на арамидной основе. [8]

Но наиболее широкое развитие на практике нашло лишь одно направление защиты от обрастания - химическое, которое активно разрабатывается во многих развитых странах в настоящее время.

 Основной принцип работы  противообрастающих покрытий - постоянный  выход ядов в окружающую среду,  приводящий к образованию сначала  локальных, а затем и более  обширных безжизненных зон в  акваториях портов. Результат - в  местах с повышенным числом  искусственных объектов, имеющих  такие покрытия, исчезают широко  распространенные ранее виды, появляются  мутантные формы. Возникает сложная  ситуация: чем больше мы создаем  искусственных морских объектов, тем большее количество ядов  из противообрастающих покрытий  поступает в морскую среду,  тем самым нанося непоправимый  вред природным экосистемам.[7]

 

 

Заключение.

 

Мы привыкли считать обрастание злейшим врагом. Однако, как всякое природное явление, оно имеет  и положительные для нас свойства. К настоящему моменту обрастание в биологическом аспекте - это  естественный процесс, составляющий неотъемлемую часть жизни гидросферы. Самостоятельных  видов, живущих исключительно на антропогенных субстратах, не существует - это те же виды  из бентоса твердых  грунтов, приспособившихся к специфическим  условиям жизни на искусственном  субстрате. Биоповреждения, прямо или  косвенно связанные с окружающей средой, имеют в ней свои аналоги -  экологические прототипы. Так, обрастание судна имеет природные  экологические прототипы: обросшие те ми же видами водорослей и животных предметы естественного происхождения - упавшие в воду деревья, скатившиеся  с берега валуны и т.п. В результате таких стихийных процессов как воздействие волн,  тектонические перемещения и извержения вулканов на побережьях, в морскую среду поступает огромное количество твердого обломочного материала, на которых, в зависимости от времени пребывания в морской среде, формируются те или иные сообщества эпибентоса.  Своеобразные природные аналоги обрастания представляют собой эпибионтные поселения организмов на живом субстрате - талломах водорослей, карапаксах крабов, створках моллюсков. Реакция потенциальных обрастателей на попавший в водную среду предмет искусственного происхождения обычно такая же, как и на экологически им хорошо знакомый.

    Любое нарушение сложившегося  равновесия экосистем обрастания, так же как и бентоса, может  вызвать непредвиденные, в том  числе и крайне нежелательные  сдвиги этого равновесия.  Так,  в составе обрастания обитает  множество двустворчатых моллюсков:  в дальневосточных морях - мидии,  устрицы, в тропиках - жемчужницы. Они являются перспективными  объектами марикультуры, а из обрастания постоянно воспроизводится огромное количество личинок этих видов. Кроме того, двустворчатые моллюски активно фильтруют загрязненную воду портов, пропуская через себя сотни тонн воды за сутки. Обросшие сваи гидротехнических сооружений представляют собой "искусственный риф", привлекающий скопления рыб ценных пород. Большинство обрастателей являются высокочувствительными индикаторами состояния водных экосистем на наличие в воде тяжелых металлов. Это дает возможность оперативно проводить оценку степени загрязнения и относительно легко интерпретировать полученные результаты. [1]

    В сложившейся ситуации  существует один разумный выход:  не бороться с обрастанием,  а защищаться от него, и, как это не покажется парадоксальным, иногда и защищать его от человека. Единственный способ реализации такой защиты - использование биологически активных веществ (репеллентов), которые не убивают, а лишь отпугивают личинок обрастателей. Репелленты действуют не на весь организм, а только на органы чувств, что исключает гибель подплывающих к объекту животных, которые могут и не быть обрастателями. К сожалению, на данный момент исследование в этой области находятся на стадии разработки и не могут быть применены повсеместно.  Поэтому проблема обрастания поверхностей продолжает быть актуальной из дня в день.