Способ увеличения производства морепродуктов в бесплодном океане

Способ включает анализ части поверхности океана с целью определения недостающих питательных веществ. Способ предусматривает применение к поверхности океана первого удобрения, которое включает хелат железа и второго удобрения, которое включает другое недостающее вещество. Далее предусматривается добыча морепродуктов, увеличение количества которых является результатом указанных действий. Данный способ, кроме того, может включать применение микроорганизма, который фиксирует азот, применение дополнительных удобрений и заселение океана рыбой. Изобретение позволяет добиться максимального производства морепродуктов в данной части океана. 2 н. и 18 з.п. ф-лы.

Самая ранняя история человечества описывает нас как охотников-добытчиков, которые потребляли в собственных интересах то, что земля производила. Эти охотники-добытчики были, скорее, частью природы, чем теми, кто изменяет природу в своих собственных целях. Примерно 7000-8000 лет тому назад на Среднем Востоке ситуация изменилась после приручения диких животных, таких как корова, свинья, коза, овца и собака. На этой стадии при изменении времени года и условий наши предки начали перегонять домашних животных на лучшие пастбища. Наши предки продолжали охотиться и добывать пищу, но при этом обнаружили, что выпас скота более продуктивен. Эта тенденция продолжалась и с приручением лошади в аридных зонах Западной Азии.

Затем примерно 5500 лет назад новое изобретение охватило цивилизованный в то время мир. Этим изобретением был отвальный плуг для вспашки земли, который увеличил производительность фермера примерно в семь раз. Он также изменил наш взгляд на землю от пассивного восприятия к активному вмешательству. Это изменение привело к предпочтительному выращиванию полюбившихся сельскохозяйственных культур по сравнению с теми, которые всегда там росли. Наши предки также начали поливать почву и вносить в нее питательные вещества, чтобы еще больше увеличить производительность.

Эти переходные периоды не всегда были спокойными или лишенными противоречий. В течение многих лет в Западных штатах Соединенных Штатов Америки существовали обширные свободные пастбища. В то время отдельные люди выдвигали серьезные аргументы против строительства ограждений, домов, хуторов, различных дорог, в том числе железных. Они доказывали, что города приведут к вторжению в свободные пастбища, и они были правы.

В то время, как подобные изменения заметно прогрессируют на земле, приводя к увеличению продукции примерно в две тысячи раз, они только едва начинаются на океанах, которые покрывают почти три четверти поверхности Земли. Схожий поворот к увеличению продуктивности в океане можно достичь сходными изменениями.

Рыбакам во всем мире известно, что существуют огромные колебания в продуктивности различных участков океана и других водоемов. Недавно измерили уровень этих колебаний и определили их причины. В настоящее время известно, что примерно 60% всей жизни в океане происходит на 2% его поверхности. Таким образом океан можно рассматривать как обширную бесплодную пустыню с небольшим числом зеленых зон, где изобилует жизнь. Эти зеленые зоны легко определить. Для большей части поверхности океана вы можете видеть через слой воды примерно в 150-300 футов (около 46-91 метров), как например, в случае Гольфстрима. Напротив, вы можете видеть только сквозь несколько футов воды в плодородных зонах океанов, настолько густа живая масса в воде. Это является причиной естественного богатейшего источника рыб у берегов Перу.

Образцы брали из этих плодородных зон, также как из других зон океана. Определяли различия. Плодородные зоны океана богаты железом, фосфором, азотом и микроэлементами, в то время как в остальной части океана недостает одного или более из этих элементов. Эти плодородные полезные ископаемые необходимы для того, чтобы добиться максимального производства морепродуктов в данной части океана. Существуют значительные различия в питательных веществах, присутствующих в разных зонах поверхности океана, и необходимо брать и анализировать образцы для того, чтобы установить точный уровень требуемых питательных веществ с тем, чтобы получить продуктивность, сравнимую с продуктивностью рыбного источника у берегов Перу.

В некоторых отношениях океаны отличаются от земли: (1) в океанах никогда не бывает засухи, (2) океаны движутся, и (3) океаны перемешиваются как вертикально, так и горизонтально. Первое отличие означает, что для достижения улучшения продуктивности океаны нуждаются только во второстепенных компонентах. Второе отличие означает, что внесение удобрения можно осуществлять на участке, расположенном достаточно далеко от места, где производится добыча морепродуктов. Третье отличие означает, что удобрение должно осуществляться в большем масштабе, в противном случае результаты внесения удобрений будет невозможно обнаружить.

Раскрытие изобретения

Разработали способ улучшенного производства морепродуктов в открытом океане, (1) анализируя воду на поверхности океана для определения содержания питательных веществ, которые отсутствуют или содержатся в слишком низкой концентрации, (2) используя удобрение, которое выделяет соответствующее количество этих питательных веществ в течение длительного времени и в форме, которая доступна фитопланктону, например, питательные вещества не должны уходить из световой зоны, выпадая в значительной степени в осадок, (3) высевая в удобренный океан подходящий фитопланктон и рыбу, (4) добывая морепродукты, которые производятся в результате внесения удобрения. Анализы можно проводить любым из методов, известным специалистам в данной области. Питательного вещества недостает в значительной степени, если производство морепродуктов будет снижено в значительной степени за счет изменения уровня питательного вещества в воде. Подходящим количеством недостающего питательного вещества является количество, способное поднять концентрацию данного вещества на поверхности океана так, чтобы добыча морепродуктов больше не уменьшалась в значительной степени при изменении концентрации питательного вещества.

Удобрение бесплодного океана с целью увеличения производства морепродуктов можно осуществлять системой удобрений, которая включает одно или несколько удобрений. Если в океане не хватает нитратов, тогда удобрения должны включать азотфиксирующие микроорганизмы, такие как сине-зеленые водоросли и фитопланктон такой как Trichodesmium, которые фиксируют азот в открытом океане, а питательных веществ, которые вызывают цветение этих микроорганизмов должно не хватать этим микроорганизмам или они должны присутствовать в слишком низкой концентрации. Железо может быть единственным питательным веществом, вызывающим цветение, а также азотфиксацию у сине-зеленых водорослей и фитопланктона, такого как Trichodesmium, но железо нужно добавлять в форме, которая защищает его от реакции с водой таким образом, чтобы железо не выпадало в осадок, но оставалось в световой зоне, где оно может удобрять растения океана. Лучше всего его вносить в виде хелата. При необходимости хелат можно добавлять к капсулам с медленным выделением, чтобы железо постепенно выделялось в воду океана.

Система удобрений должна снабжать и другими питательными веществами (не нитратом и не железом), которых не хватает в воде океана. Так как эти питательные вещества, главным образом фосфат, могут реагировать с хелатом железа, если концентрации фосфата и хелата в воде океана высоки, эти питательные вещества должны также предпочтительно вноситься в воду океана в форме капсул, медленно выделяющих нужный элемент питания, или в случае фосфорной кислоты можно использовать разбавленный раствор. Эти капсулы с медленным выделением должны выделять каждый элемент удобрения в световую зону в форме, которая не выпадает в осадок или в противном случае эти элементы исчезают из световой зоны. Это можно осуществить, применяя удобрение, содержащее фосфат и/или железо, отдельно от другого удобрения, например, с противоположных бортов крупного судна или с разных судов-компаньонов.

Капсулы удобрений изготавливают таким образом, чтобы достичь удельного веса, меньше чем у морской воды, чтобы они плавали, выделяя элементы удобрений на или близко к поверхности океана. Этого можно достичь, объединяя элементы удобрений с не тонущим материалом, таким как стеклянные или керамические пузырьки и пластиковая пленка, либо путем введения газовых пузырьков при производстве капсул с удобрением. Капсулы удобрений могут также включать связующее вещество, такое как пластик, воск, высокомолекулярный крахмал или комбинацию из них, которая обеспечивает постепенное выделение элементов удобрения в воду океана.

Многие части океана, которые могут подходить для увеличения производства морепродуктов с помощью данного способа, не имеют местных популяций рыб, которые могут процветать, как следствие роста выработанных живых микроорганизмов. Поэтому может быть полезным заселение удобренного океана особыми видами рыб, такими как рыбы с фильтрующим аппаратом, которые могут питаться образовавшимся фито- и зоопланктоном. Добычу этих пород рыб и других океанических и мигрирующих рыб, привлеченных к удобренному участку океана, можно проводить в месте применения системы удобрений, а позже или в случае участия течений в океане, добычу можно проводить ниже по течению от того места, где применяют удобрения и проводят заселение.

Детальное описание изобретения

Удобрение океана согласно данному изобретению сильно увеличит продуктивность океана в отношении морепродуктов, добываемых из него. Термин "океан" также включает моря, заливы и другие большие водоемы. Например, удобрение океана вдоль берегов Атлантического и Тихого океанов у Соединенных Штатов может увеличить продуктивность у этих берегов до уровня, который естественно, наблюдается у берегов Перу. Это может увеличить производство морепродуктов вдоль берегов Атлантического и Тихого океанов Соединенных Штатов в 30 или более раз и посредством этого дать тысячи новых рабочих мест и вновь оживить рыбную промышленность, которая находится в упадке в некоторых зонах Соединенных Штатов и одновременно позволит производить продукты с высококачественным белком, как для внутреннего потребления, так и для экспорта. Удобрение океана может также увеличить улов рыбы у берегов других стран с такой же прибылью.

Удобрение океана может происходить внутри национальных вод страны, гарантируя, что выгода от возросшего производства морепродуктов пойдет на пользу рыбной промышленности той страны, которая занимается удобрением океана. Например, все удобрение, осуществляемое Соединенными Штатами, может иметь место внутри границ в 200 миль (около 323 километров) с тем, чтобы по существу все воздействие было внутри вод Соединенных Штатов.

Основной параметр удобрения океана таков, что примерно 1 фунт (около 0,45 килограмма) удобрения дает примерно от 2 до 10 тонн (около 1,8-9,1 метрических тонн) биомассы в океане. По самым скромным подсчетам 1 тонна (приблизительно 0,9 метрических тонн) даст примерно 4000 тонн (около 3600 метрических тонн) биомассы в океане.

Продуктивность при расчете на поверхность участка будет выше в случае удобренного океана по сравнению с удобренной землей. Возделывание сахарного тростника дает в настоящее время примерно 40 тонн на акр (около 36 метрических тонн на 0,4 гектара) в год. Если получить такие же темпы производства в удобрении океана, это составит примерно 25600 тонн на квадратную милю (около 23000 метрических тонн на 2,6 квадратных километра) в год.

На земле внесение удобрения почти всегда сопровождается посевами. В океане внесение удобрений можно сочетать с посевом водорослей, масс икринок и других организмов, включая молодь рыб из инкубаторов. Это может еще больше увеличить производство морской пищи из океана.

На земле посев и удобрение обычно осуществляют весной, а сбор урожая осенью. При возделывании океана отрезок времени между внесением удобрения и добычей зависит от ряда факторов. Когда элементы удобрения доступны, масса фитопланктона в тропическом океане увеличивается от двух до четырех раз ежедневно. Затем зоопланктон пасется на фитопланктоне, приманенная рыба поедает зоопланктон и фитопланктон, и цепь питания продолжается вплоть до крупных млекопитающих и рыб. У берегов Соединенных Штатов самые значительные течения - это Гольфстрим и Японское течение. Каждое из них движется со скоростью примерно 4 мили в час (около 6,4 километра в час). Таким образом внесение удобрения в одном месте поверхности океана в любом из этих течение приведет к добыче в другом месте внизу по течению. Задержка во времени примерно в четыре дня составит примерно 400 милей (около 645 километров) при скорости 4 мили в час. Для Гольфстрима это означает, что удобрение океана у берегов Ки Вест во Флориде приведет к улучшенному улову на севере Флориды, причем еще больший улов будет у берегов Джорджии, Южной Каролины, Северной Каролины и Вирджинии. Улучшенный улов может продолжаться на протяжении многих милей Гольфстрима, в зависимости от того, как осуществили данное удобрение океана.

С помощью анализов можно установить, что удобрение океана в Гольфстриме можно осуществлять даже раньше, например, у Западного берега Флориды, так чтобы цветение фитопланктона было еще ниже ко времени, когда Гольфстрим огибает Ки Вест во Флориде. Это высвободит время для еще большего улова у Восточного Побережья Соединенных Штатов, прежде чем Гольфстрим изменит восточное направление и уйдет из территориальных вод Соединенных Штатов.

Предполагается, что в случае Гольфстрима удобрение будет состоять в основном из железа с некоторыми фосфатами и некоторыми азотфиксирующими микроорганизмами так, чтобы содержание питательных веществ было выше уровня, наблюдаемого в рыбном бассейне у берегов Перу. Удобрение океана необходимо контролировать, проводя анализы, поскольку Гольфстрим является комплексом различного рода водоворотов, наблюдаемых вдоль берега, имеют место штормы, приливы и отливы, а иногда и ураганы. Однако в результате удобрения океана почти наверняка фитопланктон возрастает и все последующие события имеют место.

Удобрение океана эффективно только на самом верхнем уровне океана, и предпочтительно примерно в 100 верхних футах (около 30 метров) океана. Поэтому представленный способ удобрения океана заключается во внесении капсул с удобрением, которые плавают, поскольку их удельный вес меньше, чем у морской воды, лучше, чтобы их удельный вес составлял 0,9 от удельного веса морской воды. Это можно выполнить, используя материал с низким удельным весом, такой как воски, и связывания удобрение с нетонущим материалом, таким как стеклянные или керамические пузырьки и пластическая пленка или, что предпочтительнее, путем введения газовых пузырьков в керамические шарики или пластический матрикс внутри капсул с удобрением. Там, где перемешиваемый слой воды мелкий, возможно разбрасывание растворимых удобрений, таких как фосфорная кислота, непосредственно в кильватер за судном, и при этом удобрение остается в световой зоне.

Предпочтительно, чтобы удобрение было в форме, которая растворится в поверхностных водах за период больше, чем несколько дней или, возможно, в течение двух недель. Поэтому представленный способ удобрения океана включает перемешивание удобрения с таким связующим веществом, как высокомолекулярный крахмал, воск или пластический матрикс, такой как ацетат целлюлозы, с тем, чтобы получить капсулы, которые медленно выделяют элементы удобрения в воду океана. Это обеспечит низкую концентрацию элементов удобрения, так что они не реагируют друг с другом или с водой, образуя осадки и, как результат, покидая световую зону.

Это особенно важно в случае удобрения железом. Железо можно защитить от реакции с водой океана, добавляя его к воде океана в форме хелата. Роль хелата могут выполнять этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), лигнин и многие другие комплексоны. Железистые лигнины образуют осадки с однозамещенным фосфатом аммония (ОФА) в морской воде при концентрациях каждого, железа и фосфора, примерно больше, чем две части на миллион (шестнадцать частей ОФА и 18 частей на миллион железистого лигнина). Эти концентрации не представляют проблемы, если эти два элемента удобрения вносятся отдельно, например с противоположных бортов судна или с разных судов. Предпочтительные хелаты включают лигнинсульфонат.

Элементы удобрений расходуются в зеленеющей воде океана примерно в течение 20 дней. Поэтому требуется непрерывное внесение удобрений, чтобы поддерживать желаемую продуктивность океана.

Удобренный таким образом океан можно заселять нужными видами рыб, включая рыбы с фильтрующим аппаратом, питающиеся планктоном, такие как анчоус, американская сельдь и сардины. Позднее можно будет включить и ценные породы рыб, такие как тунец, меч-рыба и дельфин по причине большой доступности этих рыб, идущих на приманку.

Количество железа, фосфора и других элементов удобрения, внесенных в океан, зависит от потребности увеличения производства морепродуктов. Первоначальный способ удобрения океана должен довести уместную часть поверхности океана до состава питательных веществ в знаменитом Перуанском бассейне, поскольку для него известен уровень производства там морепродуктов. Желательно, чтобы способ удобрения океана включал дополнительный анализ и изучение динамики роста морепродуктов в условиях внесения удобрения, с целью достижения дальнейших модификаций и улучшения состава удобрения.

Удобрение океана на территории примерно в 53000 квадратных милей (около 140000 квадратных километров) при скорости выделения примерно 1340 миллионов тонн (около 1220 метрических тонн) двуокиси углерода (СО2) первоначально потребует примерно 350000 тонн (около 322000 метрических тонн) удобрения в год. Это примерно 1000 тонн (около 900 метрических тонн) в день в течение 350 дней в году. Если удобрение, внесенное в океан стоит примерно 400 долларов за тонну (около 0,9 метрической тонны), тогда стоимость в год составит 140000000 долларов. Стоимость удобрения океана также предпочтительно включает стоимость системы контроля, анализов и отчетов с целью оптимизации способа удобрения океана, которая включает оптимизацию состава удобрения, скорость внесения и локализацию внесения.

Данный способ улучшения производства морепродуктов будет иметь значительное воздействие. Производство 50000000 тонн (около 45000000 метрических тонн) в год дополнительных морепродуктов вдоль берегов Соединенных Штатов создаст промышленность на 40000000000 долларов, если цена морепродуктов в среднем составляет 0,4 доллара за фунт (0,45 килограмма). Это создаст 800000 новых рабочих мест, если одно рабочее место обеспечит продажу на 50000 долларов в год.

В основе описания, представленного выше, лежит Гольфстрим, который протекает вблизи самых крупных населенных центров Соединенных Штатов и имеет уже существующую рыбную промышленность, поэтому данные было легко получить. Однако представленный способ улучшенного производства морепродуктов применим и к другим бассейнам рыб. Потребуются модификации способа в зависимости от места применения. Например, данный способ также применим к островным государствам, лежащим в экватории Тихого океана. Эти государства имеют большие площади океана внутри их Эксклюзивных Экономических Зон, которые можно использовать с данной целью.

Таким образом данный способ допускает вариации, включая вариации в составе удобрения, также как в месте, способе применения, в зависимости от данного района океана, который удобряют.

Данный способ удобрения океана может использовать суда, которые будут находиться в море около 120 дней, и способны перевозить около 120000 тонн (около 110000 метрических тонн) удобрения. Суда будут снабжены насосами для перемешивания удобрения с морской водой, они будут выбрасывать смесь в океан. Каждое судно можно снабдить 3 насосами с мощностью в 2500 лошадиных сил, чтобы опрыскивать океан с кормы смесью, состоящей из 90% морской воды и 10% удобрения. На каждом судне будет необходимо иметь емкость примерно в 600,000 баррелей (около 90000 килолитров), что представляет танкер среднего размера.

Удобрение, применяемое в данном способе производства морепродуктов, имеет ряд спецификаций, таких как скорость сбрасывания элементов удобрения в воду океана, химическая форма элементов удобрения, обеспечивающая их доступность для растительной жизни океана (фитопланктона) и разделение элементов удобрения на единичные капсулы, которые попадают в воду порознь на каком-то расстоянии. Такие капсулы должны иметь удельный вес меньше, чем у морской воды, так что они понемногу выделяют элементы удобрения на или вблизи поверхности океана.

Посев в данном способе производства морепродуктов предпочтительно включает посев азотфиксирующего фитопланктона в струе, разбрасывающей капсулы с удобрением. Заселение хорошими видами рыб также важно, так как рыбы с фильтрующим аппаратом обычно не живут в бесплодном открытом океане до внесения удобрения. Заселение другими ценными породами рыб также можно осуществлять, чтобы добиться максимальной экономической отдачи от рискованного предприятия.

Специалисты в данной области могут представить себе вариации данного изобретения, но изобретение необходимо ограничить исключительно формулой изобретения, прилагаемой ниже.

Формула изобретения

1. Способ увеличенного производства морепродуктов в открытом океане, включающий следующие стадии: (1) анализ части поверхности открытого океана, чтобы определить первое питательное вещество, которого недостает в значительной степени, и второе питательное вещество, которого недостает в значительной степени; (2) применение отдельно первого удобрения, которое включает указанное выше первое недостающее питательное вещество, и второго удобрения, которое включает указанное выше второе недостающее питательное вещество, чтобы удобрить указанную выше поверхность открытого океана соответствующим количеством указанного первого недостающего питательного вещества и соответствующим количеством указанного второго питательного вещества, где указанное первое удобрение включает хелат железа, так что указанное первое удобрение содержит железо, защищенное от реакции с океанской водой, и выделяет первое недостающее питательное вещество в форме, не выпадающей в осадок в сколько-нибудь значительной степени; (3) добычу, по крайней мере, части увеличенного производства морепродуктов, которые являются результатом указанного выше внесения удобрения указанного открытого океана.

2. Способ по п.1, в котором указанный хелат включает лигнин.

3. Способ по п.2, в котором указанный хелат включает лигнин-сульфонат.

4. Способ по п.1, в котором указанное второе удобрение выделяет указанное второе недостающее питательное вещество в форме, которая не выпадает в осадок в сколько-нибудь значительной степени, и указанное второе удобрение свободно от железа.

5. Способ по п.4, в котором, по крайней мере, один микроорганизм, который фиксирует азот, применяют с, по крайней мере, одним из указанных удобрений.

6. Способ по п.1, в котором указанная часть поверхности открытого океана находится в бесплодном открытом океане.

7. Способ по п.1, в котором указанной стадии (3) предшествует стадия заселения поверхности океана, по крайней мере, одним видом рыбы.

8. Способ по п.4, в котором указанное второе удобрение включает фосфат.

9. Способ по п.4, в котором указанное второе удобрение включает микроэлементы.

10. Способ по п.4, в котором указанное второе удобрение находится в форме капсул и указанные капсулы включают нетонущий материал, представленный либо газовыми пузырьками, либо материалами с низким удельным весом, и, кроме того, указанные капсулы включают связующий материал, представленный пластиком, смолой, высокомолекулярным крахмалом либо комбинацией из них.

11. Способ удобрения открытого океана, включающий раздельное применение первого удобрения с целью удобрения поверхности открытого океана первым питательным веществом и второго удобрения с целью удобрения поверхности открытого океана вторым питательным веществом, где указанное первое удобрение включает хелат железа, так что указанное первое удобрение содержит железо, защищенное от реакции с океанской водой, и выделяет железо в форме, не выпадающей в осадок в сколько-нибудь значительной степени.

12. Способ по п.11, в котором указанный хелат включает лигнин.

13. Способ по п.12, в котором указанный хелат включает лигнин-сульфонат.

14. Способ по п.11, в котором указанное второе удобрение выделяет указанное второе питательное вещество в форме, которая не выпадает в осадок в сколько-нибудь значительной степени, и указанное второе удобрение свободно от железа.

15. Способ по п.14, в котором применяют, по крайней мере, один микроорганизм, фиксирующий азот с, по крайней мере, одним из указанных удобрений.

16. Способ по п.11, в котором указанная поверхность открытого океана находится в бесплодном открытом океане.

17. Способ по п.11, включающий, кроме того, стадию заселения поверхности океана, по крайней мере, одним видом рыб.

18. Способ по п.14, в котором указанное второе удобрение включает фосфат.

19. Способ по п.14, в котором указанное второе удобрение включает микроэлементы.

20. Способ по п.14, в котором указанное второе удобрение находится в форме капсул и указанные капсулы включают нетонущий материал, представленный газовыми пузырьками либо твердыми материалами, и указанные капсулы, кроме того, включают связующий материал, представленный пластиком, смолой, высокомолекулярным крахмалом или их комбинацией.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.12.2010

Дата публикации: 10.12.2011