Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Функциональные особенности поведения некоторых видов пелагических рыб при управляющем воздействии импульсных световых полей

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Янушайтис, Пятрас Пранович

1. Введение .*

2. Обзор литературы

3. Материалы и методика исследований

3.1. Методика проведения опытов по нарушению внутристайной коммуникации рыб.

3.1.1. Воздействие на рыб импульсным светом

3.1.2. Воздействие на рыб импульсным световым полем сов- 39 местно с полем электрического тока

3.1.3. Воздействие на рыб импульсным светом совместно с 40 инфразвуком

3.2. Методика изучения возможностей управления поведе- 41 нием рыб при использовании стробоскопического эффекта в лабораторных условиях

3.2.1. Применение теоретических основ стробоскопического 42 эффекта для управления поведением рыб

3.2.2. Сопоставление восприятия стробоскопического эффекта человеком и рыбой

3.2.3. Изучение особенностей реакции рыб на иллюзорное 50 движение различного вида ориентиров

3.2.4. Изучение особенностей реакции рыб на иллюзорное 57 движение ориентиров в условиях гидропотока

3.2.5. Изучение возможностей управления поведением рыб 59 при использовании стробоскопического эффекта в условиях, близких к естественным.

4. Результаты исследовании

4.1. Нарушение внутристайной коммуникации рыб

4,1.1. Воздействие импульсного света на рыб

4.1.2. Воздействие на рыб импульсным светом совместно 66 с импульсным электрическим током

4.1.3. Воздействие на рыб импульсным светом совместно 70 с инфразвуком

4.2. Исследование возможностей управления поведени- 73 ем рыб при использовании стробоскопического эффекта

4.2.1. Сопоставление восприятия стробоскопического эф- 73 фекта человеком и рыбой

4.2.2. Изучение особенностей реакции корюшки на иллю- 75 зорное движение различного вида ориентиров

4.2.3. Изучение реакции корюшки на иллюзорное движение 81 ориентиров при различной фоновой освещенности.

4.2.4. Реакция морских видов рыб на иллюзорное движе«* 82 • ние ориентиров.

4.2.5. Особенности реакции рыб на иллюзорное движение 89 ориентиров в условиях гидропотока

4.2.6. Применение стробоскопического эффекта в услови- 93 ях, близких к естественным

Введение Диссертация по биологии, на тему "Функциональные особенности поведения некоторых видов пелагических рыб при управляющем воздействии импульсных световых полей"

Осуществление продовольственной программы, принятой майским пленумом 1982 года ЦК 1ШСС ставит соответственные задачи перед отечественным промышленным рыболовством.

Современный этап развития рыболовства в СССР характеризуется изменениями условий промысла в связи с введением 200-мильной зоны. В сложившейся ситуации для решения задач продоволст-венной программы по добыче рыбы немаловажную роль играет научно-исследовательская работа, направленная на повышение эффективности орудий лова. В настоящее время эксплуатация существующей сырьевой базы осуществляется различными методами и видами лова. В ряду их наиболее широкое распространение вследствие высокой эффективности получил траловый пелагический лов, с помощью которого в настоящее время добываетсч более 70$ всех пелагических рыб. Тем не менее, возможности пелагических тралов используются пока недостаточно. Траловые уловы в пелагиали не всегда стабильны, зачастую от 30 до 50 процентов рыб, попавших в трал, выходит из него (Коротков, 1972). Подобная картина потери улова в процессе траления обусловлена многими причинами, среди которых весьма важное место занимает способность большинства пелагических рыб к определенным защитным реакциям,способствующим снижению уловистости данного орудия лова.

В связи с этим перед рыбохозяйственной наукой поставлена задача разработки биологических основ управления поведением рыб в зоне действия активных орудий лова. Вопрос управления поведением рыб в настоящее время решается путем применения различных раздражителей: электрического тока, звука,света. и их комбинаций., Зрительный рецептор у рыб является одним из главных в получении информации животными об окружающей среде. Поэтому особую актуальность приобретает изучение способов воздействия на органы зрения рыб световыми раздражителями.

При разработке способов управления поведением рыб с использованием импульсного света, в настоящее время выделились два направления:- частичное или полное нарушение поступающей зрительной информации с помощью световых вспышек, ослепляющих или отпугивающих рыб;- создание ложной зрительной информации (применение оптомоторных тел, движущихся световых полос, создание киноскопическо-го и стробоскопического эффектов).

В настоящее время способы лова, разработанные на основе нарушения зрительной информации, как например световые заградители ворот кошелькового невода успешно применяются на промысле, однако, возможности таких способов, особенно при траловом лове, нельзя считать исчерпанными.

По способам лова, в основе которых лежит создание ложной зрительной информации, в настоящее время ведутся только поисковые работы. Такие разработки представляются нам актуальными и имеющими практическое значение. Как показывает человеческий опыт способ создания ложной информации всегда эффективнее способа и блокировки.£аким образом необходимость изучения воздействия импульсных световых полей на зрение рыб для развития новых способов лова и определяла цель настоящей работы:- разработка методики и проведение исследований по управлению поведением рыб при использовании стробоскопического эффекта;- разработка методики и проведение исследований возможностей применения комплекса раздражителей.

В задачи исследований включалось:

Заключение Диссертация по теме "Ихтиология", Янушайтис, Пятрас Пранович

6. выводы

1. Разработаны новые технические устройства, позволившие изучить стробоскопический эффект у различных видов рыб (корюшки, сардины, сардинеллы, скумбрии, стариды), а также устройства для изучения стайных контактов у рыб балтийской салаки как в импульсном световом поле, так и при сочетании его с электрическим и акустическим полями.

2. Показано, что для нарушения внутристайной коммуникации салаки наиболее эффективно действующими частотами импульсного светового поля являются частоты лежащие в диапазоне 1-6 Гц (длительность световой вспышки 0,15 мс).

3. Показано, что при действии комбинации импульсного светового поля (оптимальных параметров) и импульсного электрического поля напряженностью 30 мВ/м (пороговое значение) возникает стабильное нарушение внутристайной коммуникации салаки. Пороговое значение импульсного электрического поля, необходимое для нарушения внутристайной коммуникации салаки при комплексном воздействии снижается на 50%.

4г. Показано, что при действии комбинации импульсного светового поля (оптимальных параметров) и инфразвукового поля в диапазоне частот 5-15 Гц также достигается нарушение внутристайной коммуникаций салаки. При этом пороговое значение фоновой освещённости, при которой достигается нарушение внутристайной коммуникации рыб при воздействии на них только инфразву-ковым полем, повышается в 5 раз,

5. Показано осуществление у различных видов рыб (корюшки сардины, сардинеллы, скумбрии, стариды) стробоскопического эффекта, закономерность проявления которого аналогично таковому у человека. Стробоскопический эффект может вызвать у рыб четкую оптомоторную реакцию, аналогичную реакции па реальное перемещение ориентиров.

6. Определено, что у различных видов рыб оптимальная скорость иллюзорного движения ориентиров вариирует от нескольких сантиметров в секунду до 250 см/с (для корюшки 10-60 см/с, для ставриды 60-200 см/с, для сардинеллы 126-200 см/с, для скумбрии и сардины 200-250 см/с).

7. Показано, что управляющее действие стробоскопического эффекта на рыб возможно при фоновой освещенности, существующей в дневное время на глубинах траления.

8. Использование стробоскопического эффекта позволило разработать некоторые технические устройства ("подводный светильник для привлечения рыбы к месту облова" а.с. 12 822788, "устройство для лова рыбы" а.с, 12 S2I484, " трал для лова рыбы" а.с. 12 221484), применение которых может послужить новым способам управления поведением рыб в зоне действия орудий лова.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из известных способов управления поведением рыб при помощи импульсного света можно выделить два основных:

- управление поведением рыб путем блокировки поступления зрительной информации;

- управление поведением рыб путем создания ложноЛ зрительно«! информации.

В настоящей работе были использованы оба способа, которые соответственно применялись для нарушения внутристайной коммуникации модельной рыбы - балтийской сельди (салаки) и для концентрирования морских промысловых пелагических рыб в определенном объеме.

Несмотря на то, что многие исследователи (Радаков,1970; Мантейфель, 1967; Вгейег, 1959,.) занимались решением вопросов, связанных с особенностями стайного поведения рыб(в том числе и влияния блокировки зрительного канала связи на стайную коммуникацию рыб), некоторые аспекты, а особенно, нарушение стайной коммуникации рыб путем применения комплекса раздражителей, нельзя считать окончательно выясненными.

Наши попытки нарушить внутристайную коммуникацию у салаки воздействием импульсного светового поля показали, что стайность этой рыбы нарушалась временно. Временное нарушение выражалось в распадении стаи на несколько отдельных групп или потерей ориентации при плавании особями в стае на определенный промежуток времени. При этом, стая подопытных рыб очень тонко реагировала на изменение частоты следования импульсов света и фоновой освещенности. Низкие частоты являлись наиболее эффективно действующими. Например, при частоте световых вспышек 10 Гц, нарушение стайности продолжается около 25 секунд, а при частоте 4 Гц (при прочих равных условиях), нарушение ориентации рыб в стае достигает 3-4 минут.

При возрастании разницы между освещенностью, создаваемой световыми вспышками и фоновой, эффективность нарушения внутри-стайной коммуникации рыб усиливается. Для указанной выше дезориентации салаки достаточно, чтобы данная разница составляла 4 лк (фоновая освещенность при этом не превышала 5 лк). Тем не менее, примененный нами способ нарушения зрительного канала связи не привел к стабильному подавлению стайности; после некоторого (примерно от 0,5 до 5 минут) промежутка времени особи салаки состаивались вновь.

Применительно к целям промышленного рыболовства подобная дезориентация стаи рыб возможно не даст достаточного эффекта, так как, например, внутри трала рыбы будут следовать отдельными группами, а после периода адаптации и состаивания - большими стаями.

Исследованиями установлено, что в условиях ограниченной видимости рыбы используют другие системы ориентации стаи (Вгейег, 1959). Это дает основание предполагать целесообразность одновременного блокирования нескольких каналов связи путем применения комплекса раздражителей.

Нами использовались два комплекса физических раздражителей:

- импульсное световое поле совместно с инфразвуковым для одновременной блокировки информации, поступающей к зрительной системе и к боковой линии рыб;

- импульсное световое поле совместно с импульсным электрическим током для одновременной блокировки зрительного и биоэлектрического каналов связи.

При применении комплекса раздражителей определенных параметров, процесс нарушения вргутристайной коммуникации салаки наблюдался непрерывно в течение всего времени их воздействия. При этом, в случае суперпозиции импульсного светового поля и инфра-звукового, стабильное подавление стайности салаки наблюдалось при фоновой освещенности 3,5 лк. В случае применения импульсного светового поля совместно с импульсным электрическим полем для эффективного стабильного нарушения внутристайной коммуникации салаки достаточно 50$ напряженности, применяемой для дезориентации рыб только полем'электрического тока.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Янушайтис, Пятрас Пранович, Москва

1. Алтухов ш.П» К познанию оптомоторного рефлекса у рыб.

2. Труды Карагандскоп биостанции АН СССР", вып.17,с.112-124, 1961.

3. Алтухов ы.П.,Протасов В.Р. О зрительной реакции некоторых рыб на движущееся сетное полотно. "Рыбное хозяйство", К: 4, с. 9-11, 1960.

4. Ануфриев А.М. и др. Пластмассовая гибкая электролюминесцентная панель типа ЭЛДП. "Светотехника", 1Й 10, с.15-16, 1979.

5. Багаутдинов И.И. Отчет о рейсе РТ-0202 "Муксун" в районы

6. Мексиканского залива и ДВА в период с 5 декабря 1975 г, по 16 апреля 1976 г. 1555 - РО т.1, Калининград, СЭКБД976.

7. Ван Вин Ф. Стробоскопия. М., "Энергия", 1974.

8. Величковский Б.М. и др. Микроструктурный анализ стробоскопического (бета-) движения. Эргономика. Труды ВНИИТЭ, 12 5Х 1973. '

9. Выскребенцев Б.В. Некоторые особенности оборонительного поведения рыб. Сб. "Всесоюзное совещание по экологическим и эволюционным аспектам поведения животных", М., "Наука", 1972.

10. Выскребенцев Б.В. Роль рефлекторных стимулов в поведении рыб У орудия лова. В кн.Всесоюзная конференция по вопросу изучения поведения рыб в связи с техникой и тактикой лова, Мурманск, с.74-78, 1968.

11. Герасимов B.B. Пищевое поведение мурманской сельди в стае и вне стаи в аквариальных условиях. Труды Мурманск,морск. биолог.ип-та, т.а, вып.2(8), М.-Л., "Наука",1962.

12. Герасимов В.В. Специфичность подражания у рыб, Труды Мурманск, морск.биолог.ин-та, т.2, вып.5(9), М.-Л., "Наука", 1964.

13. Герасимов В.В. Роль имитационных рефлексов в стайном поведении рыб. В сб.: Биологическое значение и функциональная детерминации миграционного поведения животных. М.-Л., "Наука",1965.

14. Гирса и.И. Поведение некоторых рыб в условиях фотоградиента. -"Вопросы ихтиологии", т.6, вып.1(38), М., "Наука", c-, 134-136,1966.

15. Данилевский H.H. Опыт лова пелагическим тралом в Черном море с применением электросвета. "Рыбное хозяйство", К? 2, с.15-18,1952.

16. Ерлов II.Г. Оптическая океанография. М.,"Мир", с.224, 1970.

17. Зуссер С.Г. Критика применения теории тропизмов к изучении поведения рыб. "Журнал общей биологии", т.14, Ii 2, с.131-139, 1953.

18. Иванченко И.И. Подводный световой заградитель ворот кошелькового невода. "Рыбное хозяйство", 12 12, с.48-50, 1972.

19. Козлов В.П. Некоторые задачи распространения светового импульса в рассеивающей среде. "Сборник работ научного общества Ленинградского института точной механики и оптики", II? 35, 1958.

20. Коротков В.К. О поведении рыбы в трале. "Рыбное хозяйство", № 7, 1969.

21. Коротков B.B. Скорость и выносливость рыб при выходе из трала,-"Вопросы ихтиологии", т.10, вып.6(65), с.137-139, 1970.

22. Коротков В.К., Кузьмина A.C. Трал, поведение объекта лова иподводные наблюдения за ними, М., "Пищевая промышленность", с.297, 1972.

23. Кравков С.В. Глаз и его работа. Изд.АН СССР, M.-JI., с.112-137, 1950.

24. Лёб Ж. Вынужденные движения, тропизмы и поведение животных. -М., ГИЗ, с.174, 1924.

25. Луйзов A.B. Инерция зрения. М., "Оборонгиз", с.48-50, 1961.

26. Максимов ki.M. Эколого-функциональные особенности поведениярыб Центрально-Западной Атлантики, определяющие уловистость электрифицированных тралов. Диссертационная работа. 1979.

27. Малькявичюс' С.К. Об исследовании влияния слабых электрических полей на рыбу. Отчет 22-026 НИО. Клайпедский филиал СЭКБ промрыболовства. Клайпеда, 1977,

28. Малькявичюс С.К., Янушайтис П.П. Исследование зависимостииллюлозной скорости ориентиров от частоты световых вспышк,-"Литовский физический сборник", 12 5, с.731-736, 1979.

29. Малькявичюс С.К., Побединскас К.И. Способ тралового лова рыбы. -Авт.сивд. I.'? 568424, "Открытия, из обре тения, промышленные образцы, товарные 'знаки", ¡2 30, 1977.

30. Штейфель Б.П. Изучение поведения рыб в СССР. В кн.: Поведение и рецепции рыб. М., с.5-11, 1967.

31. Мантейфель Б.П., Радаков Д.В. Об изучении адаптивного значения стайного поведения рыб. "Успехи совр.биолог.", т.50, вып.3(6), с.362-370, 1960.

32. Мартышевский В.Н., Коротков В.К. Особенности поведения некоторых видов рыб в зоне действия трала. В кн.: Всес.конф.по вопросу изучения поведения рыб в связи с техникой и тактикой лова. Мурманск, с.205-210, 1968.

33. Никольский Г.В. О биологическом значении стаи у рыб, Труды совещания по вопросам поведения и разводки рыб. М., изд-во АН СССР, 1955.

34. Орфеев ш.В. Стохастический подход к возникновению стадности,'-Тезисы докл.второго совещания по применению математических методов в биологии. 1959.

35. Очаковский 10.Е. и др. Распространение естественного излучения в океане, В сб.: Гидродинамические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах". Ы., "Наука", 1974г.

36. Павлов Д.С. Оптомоторная реакция и особенности ориентации рыб в потоке воды. М., "Наука", с.147, 1970.

37. Пиичук М., Маракаев Ю. Применение светового заградителя при кошельковом лове. Листок технической информации отдела научно-технической и экологической информации ЦПКТБ ГУ "Зап-рыба", 15 31/1309/, 1971.

38. Протасов З.Р. Зрение и ближняя ориентация рыб. М,.,"Наука", 1968.

39. Протасов В.Р. Поведение рыб. Ы., Пищепромиздат, с.170-171, 1978.

40. Протасов В.Р. Электрические и акустические поля рыб, М.,"Паука' с.177-194, 1973.

41. Протасов В.Р. Об изменении величины тока, вызывающего первичную реакцию рыб, при одновременном воздействии звука, "Рыбное хозяйство", КЗ 3, с.27, 1976.

42. Протасов В.Р., Алтухов Ю.П. О возможности использования оптомоторной реакции для управления движением рыб, "Рыбное хозяйство", П 2, с.29-32, 1961.

43. Протасов В.Р., Алтухов Ю.П. Исследование безусловных зрительно-двигательных реакций некоторых рыб, "Труды Карагандской биол.ст.АН ХССР", т.16, с.132-142, 1960.

44. Протасов В.Р., Дарков А.А, Зрительная сигнализация у рыб, -в сб.: "Биологические основы управления поведением рыб", М., "Наука", 1970.

45. Протасов В.Р., Дубровский А.Д.,Пятницкий И.И. Устройство для образования промысловых скоплений рыб. Авт.св. 12 492260. -"Бюлл.изобретений и открытий", № 43, с,6, 1975.

46. Радаков Д.В. Стайность рыб как экологическое явление. Ы,/'Паука", 1972,

47. Радаков Д.В, Особенности стайного поведения рыб. В сб."Биологические основы управления поведением рыб", 1Д.,"Наука", 1970.

48. Семененко В.И, Реакция японской скумбрии на импульсные световые вспышки. В кн. ¡Промышленное рыболовство. Владивосток, вып.7, с.73-80, 1978.- но

49. Семененко В.И., Троельников В.И. Определение минимальной длительности светового импульса, воспринимаемого глазом японской скумбрии. В кн.: Промышленное рыболовство, Владивосток, вып.8, с.60-68, 1978.

50. Шентяков З.А. Электротралы. "Рыбное хозяйство", i2 4, с.47-55, 1962.

51. Шентяков В.А., Эльдаров АЛ. Состояние и перспективы применения электрического света и тока в промышленном рыболовстве. -Ы.ЦПИИТЭИРХ, с.1-48, 1973.

52. Эльдаров А.П., Лисовой А.П., Бочаров С.Ф., Новиков Ю.Н.

53. О возможности повышения эффективности лова при использовании прерывистого света для управления поведением рыб. -Обзорная информация "Промышленное рыболовство", стр.2, 1975.

54. Янушайтис П.П., Ыалькявичюс С.К. Подводный светильник для привлечения рыбы к месту облова. Авт.свид. 822798. -"Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки", 12 15, 19 81.

55. Янушайтис П.П., Малькявичюс С.К. Сопоставление восприятия стробоскопического эффекта человеком и рыбой. -"Биофизика", вып.1, с.117-118, 1981.

56. Blaxter J. bight. Pishes. In "Marine Eeology". London, Hew York, Sydney, Toronto, 1970.

57. Bowen S.S. The role of sense organs in agrégations of Ameiurus melas. Ecol. Monogr., v.1, 1931•

58. Breder C.M. Vortices and fish schools. Zoologica (USA), v.50, n 2,1965.

59. Breder C.M. Studies of social grouping in fishes. Bull. Amer. Mus. ÎTatur. Hist., 1959,117, art.6, p.399-481.

60. Brock V.E., Riffenburgh R.H. Pish schooling: -J. Conseil perman. internat, explorât, mer. v.25,3,1960.

61. Eibl-Eibesfeldt. Treiwasserbeobachungen zur Deutung des Schwar-mverhaltens verschiedenz Fische.- Z. Tierphychol., Bd.19,n.2,1962.

62. Franz V. Die phototaktischen Erscheinungen in Tierreich und ihre Rolle im Freileben der Tier. Zool. Jb. (Abt. allg.zool. physiol. Tiere), 1914, 33, 259-286.

63. Graham C.H. Perception of movement.- In: C.H. Graham (Ed).

64. Vision and visual perception. H.-Y. Wiley,1965»

65. Hobson E. Diurnal nocturnal activity of some inshore fishes in the Gulf of California.- Copeia, v.3,1965*

66. Jones F.R.H. The reaction of fish to moving background. J. exp. Biol. 1963,40,437-446.

67. Kolers P.A. Some differences between real and apparent visul movement.- "Vis.Res.V,1963,H 3♦

68. Muzinic R, Obaervations on the reactions of the Sardine ( Sardinappilchardus) to intermittent White light, FAO Fisch, Rep,,1969, v.3,H 62.

69. Olson F.C.1ÜU The survival value of fish schooling,- J.Consoil perman, internat,explorât, mer, 1964, v,29,1*

70. Royce W.P, Introduction to the fishery science, London, 1972,

71. Shaw E,f Tucker A, The optoraotor reaction of schooling carangidfishe». Anim, Behav., 1965, 13, 330-336,

72. Strobl K,, Über die Voraussetzungen unter denen ein strobosko -pisches Bild entstehen kann,- Archiv für Elektrotechnik, 1939, 33, 100,