¹МИП «НордТехСад», 164900, Архангельская область, г. Новодвинск, ул. Мельникова, 7
e-mail: mints@mail.ru, тел.: +7 921-291-91-90
²ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова», 163002. Россия, г. Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17
e-mail: a.antonov@narfu.ru
Аннотация. Биотехнология в последнее время приобретает большие масштабы, как перспективное направление науки, изучающая возможности использования живых организмов, систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач. В качестве объекта исследования выступает американский вид мухи – Черная львинка (Hermetia illucens L.). Свою популярность насекомое получило за счет высокоэффективной биоконверсии органических отходов, а также высокой питательности личинок с возможностью их использования в кормлении продуктивных и непродуктивных животных. Однако это далеко не весь спектр сфер использования личинок мухи. В ходе исследований показан опыт промышленного выращивания насекомого в условиях Архангельской области и отражены возможные перспективы использования личинок мухи Черная львинка в области сельского хозяйства.
Ключевые слова: биотехнология, муха Черная львинка (Hermetia illucen L.), кормление, технология разведения.
Введение. В наши дни биотехнология, как перспективное направление науки, связанной с разведением живых организмов в производственных целях, имеет огромное экологическое и биологическое значение. Объектами исследования могут служить многочисленные представители групп живых организмов – микроорганизмы (вирусы, бактерии, протисты, дрожжи и др.), растения, животные, а также насекомые, к числу которых относится крупная американская муха из семейства львинок (Stratiomyidae) - муха Черная львинка (Hermetia illucens или Черный солдатик – Black Soldier Fly). Насекомое относится к числу немногих видов беспозвоночных, способных круглогодично развиваться в чистой культуре в замкнутом пространстве искусственных условий, что позволяет использовать вид в биотехнологических целях (Ушакова, Некрасов, 2015).
Естественное распространение Черной львинки характерно для субтропических широт (Северная и Южная Америка), однако в Западной Европе, где климат более мягкий, муха способна развиваться в условиях до 49055 с. ш. [4;3]. В странах с теплым климатом (Италия, Голландия) вид разводят в вольерах, расположенных на открытом воздухе. Однако в последнее время активно обсуждаются перспективы разведения мухи и как следствие ее использование в более северных широтах, и Архангельская область России не является исключением. Разведение вида в условиях севера возможно при создании оптимальных искусственных условий, где вид может нормально функционировать, развиваться и размножаться.
Цель работы – показать опыт промышленного выращивания и применения личинок мухи Черная львинка в сельском хозяйстве на территории Архангельской области.
Материалы и методика исследований.
Технология разведения и размножения личинок мухи Черная львинка в промышленных масштабах разработана на территории Архангельской области, на базе малого инновационного предприятия «НордТехСад». Исследования направлены на производство биомассы личинок и предкуколок мухи для введения в корма сельскохозяйственным животным и рыбам в качестве белково-энергетического компонента корма. Технологический процесс производства выглядит следующим образом: температура в помещении, где проводятся работы по разведению мух, в течение всего года поддерживается на уровне 29°С. Для содержания имаго используются клетки объемом 0.8 м³ (рис 1).
В каждой клетке находится 4000-5000 особей мух. Длина светового дня составляет 12 часов благодаря светильникам с лампами. Питание для мух изучаемого вида не является строгой необходимостью, однако при наличии корма продолжительность жизни насекомого существенно увеличивается. Важным элементом при разведении имаго является наличие воды в клетках. Однако поилки для мух отсутствуют, поскольку 2-3 раза в день происходит опрыскивание клеток водой, которая задерживается на стенках и используется мухами для питья.
Для откладки яиц Черной львинки используются натуральные пчелиные соты, установленные на дно клетки, которые располагаются над емкостью с кормом. Когда цикл запущен, на дно клетки размещается емкость с куколками мух. Вылупившиеся самцы и самки мух спариваются в полете, начиная с третьего дня жизненного цикла. Первые кладки яиц появляются на третий день с момента выхода первых особей, этот период для каждой партии мух продолжается до 14 дней. Самки откладывают яйца в отверстия сот. В каждой кладке в среднем насчитывается 1200 штук яиц (рис. 2). Продолжительность жизни имаго составляет от 10 до 28 суток.
Яйца вида содержатся в инкубаторе при температуре 28 °С и влажности воздуха 70-80 %. Продолжительность развития яиц мухи Черной львинки при данных условиях составляет трое суток. Яйца третьего дня инкубации помещают в пластиковые контейнеры с питательным субстратом и накрывают мелкоячеистой сеткой. На пятый день субстрат с личинками переносят в промышленные контейнеры, где личинки перерабатывают отходы сельскохозяйственного производства. В качестве кормового субстрата использовали фуразное испорченное зерно (ячмень и пшеницу).
Развитие личинок до стадии предкуколки продолжается 2–3 недели в зависимости от режима питания и температуры. Личинки, завершившие питание, линяют и приобретают темную, почти черную окраску. На этой стадии развития они ищут подходящее место для окукливания. Если субстрат недостаточно влажный, окукливание может произойти в толще субстрата. Если влажность субстрата высокая (более 80%), предкуколки вылезают на поверхность в поисках более сухого места для окукливания. Эту биологическую особенность вида можно использована для отделения личинок от кормового субстрата.
Результаты исследований. В процессе выращивания личинок мухи Черная львинка и, как следствие, предкуколок важно следить за хорошей аэрацией, температурой в контейнерах и влажностью субстрата. В ходе исследований установлено, предкуколки способны сохранять жизнеспособность до 2-3 месяцев при температуре 10–15°С, а при температуре 26°С процесс окукливания ускоряется и проходит в течение 6–12 суток. Если плотность личинок на 1 см² площади контейнера возрастает (15–50 шт./см²), температура субстрата также повышается (до 45 °С), однако это не приводит к гибели личинок, а, напротив, подавляет значительное число патогенов в субстрате.
Всеядность и питательность личинок обуславливается способностью Чёрной львинки поедать без исключения любые твердые органические отходы и в результате накапливать в своем организме комплекс макро- и микроэлементов, процентное содержание которых зависит от диеты питания (42,1…43,20% - сырой протеин; 34,8% - липиды; 7,0% - сырая клетчатка; 7,9% - влага; 1,4% - свободный экстракт азота; 14,6…16,0% - зола; 5,0% - кальций; 1,5% - фосфор [5; 1; 2], тем самым становясь высокоэффективной кормовой добавкой крупнорогатому скоту и птице. В ходе исследований при биоконверсии изучаемых растительных отходов (ячменя и пшеницы) в среднем плотность посадки личинок составила 30 шт/см2, при которой наблюдается и оптимальный прирост биомассы (43% в сутки) для использования личинок в качестве белковой кормовой добавки, и повышается скорость утилизации органики (5,57 кг/сут/м²).
Для установления эффективности влияния кормовой добавки из личинок Hermetia illucens проводятся исследования, объектами которых служат различные виды сельскохозяйственных животных, в том числе телята холмогорской, голштинской породы, поросята на доращивании и откорме, а также другие виды и группы животных. В настоящее время исследования находятся в разработке, в том числе проводятся патентные работы. Но следует отметить, что предварительные результаты свидетельствуют о значительной биологическом и экономическом эффекте использования как традиционных, так и малых доз из личинки мухи черная львинка. Можно отметить, что на растущих животных отмечено повышение интенсивности их роста на 10-24% по сравнению с контролем.
Выводы. Муха Черная львинка – насекомое, вызывающее большой научный и практический интерес. Насекомое не требовательно к внешним факторам и при минимальных вложениях и небольших усилиях, можно добиться значительных успехов в разведении данного вида в районах крайнего севера (на примере Архангельской области). Личинки мухи способны эффективно перерабатывать органические отходы (5,57 кг/сут/м²), накапливая в своем организме комплекс веществ, процентное содержание которых зависит от диеты питания, тем самым становясь высокобелковой кормовой добавкой сельскохозяйственным животным. В результате использования личинки повышается иммунитет животных, улучшается усвояемость кормов, увеличиваются приросты живой массы (на 10-24%), возрастает качество продукции и рентабельность производства.
Список литературы
1. Alvarez L. The Role of Black Soldier Fly, Hermetia illucens (L.) (Diptera: Stratiomyidae) in Sustainable Waste Management in Northern Climates. Electronic Theses and Dissertations. - 2012. P. 402.
2. Newton L., Sheppard C., Watson D. W., Burtle G., Dove R. Using the black soldier fly, Hermetia illucens, as a value-added tool for the management of swine manure. Report for Mike Williams, Director of the Animal and Poultry Waste Management Center, North Carolina State University. - 2005
3. Roháček J., Hora M. A northernmost European record of the alien black soldier fly Hermetia illucens (Linnaeus, 1758) (Diptera: Stratiomyidae) // Čas. Slez. Muz. Opava (A), 2013. P. 101–106.
4. Rozkošný R. A Biosystematic Study of the European Stratiomyidae (Diptera): Clitellariinae, Hermediinae, Pachygasterinae and Bibliography (Vol. 2). London: Springer Science & Business Media, 1983. P. 431.
5. Ушакова Н.А., Некрасов Р.В. Перспективы использования насекомых в кормлении сельскохозяйственных животных. Биотехнология: состояние и перспективы развития // Материалы VIII Московского международного конгресса / ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д. И. Менделеева. Москва, 17–20 марта 2015 г. М., 2015. C. 147–149.