Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль гидравлической неоднородности среды в поведении и распределении пресноводных рыб

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Заключение Диссертация по теме "Ихтиология", Лупандин, Александр Иванович

Выводы

1. Факторы гидравлической неоднородности среды (скорость течения, турбулентность потока и гидростатическое давление) действуют на протяжении всей жизни рыб и существенно влияют на их поведение. Действие этих факторов проявляется не только на уровне элементарных реакций, но и сложных форм поведения. Они связаны с реализацией различных стратегий и тактик поведения рыб в потоке воды, и проявляются в особенностях распределения, миграциях, питании, защиты от хищников и воспроизводстве.

• ■ % Разработан комплекс лабораторных и полевых методов исследований, оригинальные экспериментальные установки и аппаратура для изучения влияния турбулентности и гидростатического давления на поведение и распределение рыб. Это позволило оперативно определять необходимые параметры потока и управлять гидравлическими режимами в опытах.

3. С повышением уровня турбулентности потока снижаются локомоторные показатели реореакции рыб. Это обусловлено вихревой природой турбулентности. В турбулентном потоке рыбы теряют равновесие и для стабилизации своего тела в пространстве используют плавники, в результате чего увеличивается их гидравлическое сопротивление и, как следствие, снижаются скорости плавания.

4. Рыбы активно исследуют и выбирают турбулентные потоки с оптимальной гидравлической структурой. Этот выбор зависит от скорости течения, гидравлических условий в местах обитания, мотивационного и физиологического состояния особей и реализуется в том случае, когда уровни турбулентности потоков различаются более чем на 20%.

5. Экспериментально установлено, что скорость течения и турбулентность влияют на интенсивность питания рыб. Существуют оптимальные гидродинамические параметры, при которых питание рыб в потоке эффективней, чем в стоячей воде. Эти параметры видоспецифичны и связаны с размером рыб.

6. Раскрыт механизм действия давления на рыб, который проявляется в их активной реакции, направленной на ликвидацию момента сил, возникающего

55 при смещении центра плавучести, относительно центра тяжести. Для этого рыбы сначала изменяют положение своего тела (угол наклона) в пространстве, а при дальнейшем увеличении давления проявляют компенсаторно-двигательную реакцию, перемещаясь на другой горизонт плавания.

7. Определены основные показатели барореакции рыб в потоке воды при разных скоростях течения и уровнях турбулентности. Установлено, что при наличии течения рыбы могут совершать вертикальные перемещения с большей амплитудой, чем в стоячей воде. В потоке рыбы проявляют одновременно реореакцию и барореакцию, но с повышением давления и скорости течения происходит торможение реореакции. Существуют такие величины факторов гидравлической неоднородности, при которых наблюдается торможение не только реореакции, но и барореакции. В этом случае энергия рыб расходуется в основном на стабилизацию своего тела в потоке.

8. Факторы гидравлической неоднородности среды при вечернем падении освещенности способствуют направленному перемещению мигрантов в русловой поток, а резидентов в прибрежье, где скорости течения ниже пороговых величин. Тем самым мигранты реализуют стратегию покатной миграции, а резиденты - стратегию сохранения места обитания в прибрежье. В утренние сумерки эти же факторы способствуют прекращению ночной миграции покатни-ков. С повышением освещенности турбулентность не только стимулирует проявление реореакции, но и способствует направленному перемещению мигрантов из руслового потока в прибрежье, обеспечивая их ориентацию и выбор прибрежных биотопов.

9. Формирование пространственного распределения ранней молоди при пассивной покатной миграции происходит в основном под действием факторов гидравлической неоднородности среды. Горизонтальное распределение молоди связано с турбулентным перемешиванием водных масс, а вертикальное распределение, кроме того, связано и с плавучестью рыб.

10. Результаты исследований послужили основой для разработки новых методов управления поведением рыб в потоке воды с использованием факторов гидравлической неоднородности среды. Они включают в себя способы и устройства, применяемые в различных областях рыбного хозяйства: сооружения для пропуска рыб через плотины гидроузлов, рыбоходно-нерестовые каналы, устройства для защиты молоди от попадания в водозаборы, устройства для нереста и инкубации икры, технические средства для транспортировки рыб.

56

Основные публикации по теме диссертации

Барекян А.Ш., Лупандин А.И. Привлекающий поток в нижнем бьефе и расчет его параметров при произвольном расположении рыболропускгошо сооружения в составе гидроузла // Сборник научных трудов Гидропроекта. М.: Минэнерго, 1985. Выпуск 99. С. 97-116.

Малеванчик Б.С., Лупандин А.И. Пособие по проектированию рыбопропускных и1 рыбозащитных сооружений к СНиП 2.06.07.87. М.: Гидропроект, 1:988. 124 с.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Костин В.В. Покатная миграция рыб из Усть-Хантайского водохранилища//Вопр. ихтиол. 1994. Т. 34. №3. С. 359-365.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Скоробогатов М.А. Влияние степени турбулентности потока на критическую скорость течения для пескаря (Gobio gobio) // Докл. РАН. 1994. Т. 336, N 1.С. 138-141.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Ольховская Г.И., Костин В.В. Использование показателя плавательной способности осетровых для оценки их физиологического состояния// Известия РАН. 1994. Серия биологическая. №2. С. 271277.

Павлом Д.С., Лупандин А.И., ДегтярёваН.Г., Дедов С.М. Роль турбулентности в формировании распределения покатной молоди рыб (ранних личинок) на широких и узких водотоках// Доклады РАН. 1995. Т. 341. №6. С. 842-845.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Костин В.В. Покатная миграция окуня из водохранилищ расположенных в разных климатических зонах. // Экология. 1995. №4. С. 297-301.

Лупандин А.И., Скоробогатов М.А., Павлов Д.С., Захарченко А.В. Реакция молоди верховна Leucaspius delineate и уклеи Alburnm alburnus на изменение гидростатического давления в потоке воды // Вопр. ихтиол. 1995. Т. 3 5. № 4 С. 519-524.

Лупандин А.И., Павлов Д.С. Влияние голодания на отношение рыб к потокам с различной интенсивностью турбулентности//Вопр. ихтиол. 1996. Т. 36. № 3. С. 416-419.

Скоробогатов М.А., Лупандин А.И., Павлов Д.С. Влияние скорости течения и интенсивности турбулентности на распределение плотвы Rutilus rutilus в потоке воды//Вопр. ихтиол. 1996. Т. 36.№ 5. С. 687-692.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Тарадина Д.Г., Хара Р. Суточная динамика плавучести молоди карповых и окуневых рыб в связи с их покатной миграцией в дельте реки Волги // Вопр. ихтиол. 1996. Т. 36. № 6. С. 847-850.

Павлов Д.С., Садковский Р.В., Костин В.В., Лупандин А.И. Влияние фото- ба-ро- и термо- градиентов на поведение и вертикальное распределение молоди карповых рыб // Вопр. ихтиол. 1997. Г. 37, № 1. С. 72-77.

Скоробогатов М.А., Лупандин А.И., Павлов Д.С., Захарченко А.В. Реакция молоди верховки Leucaspius delineatus на изменение гидростатического давления в потоке при различной температуре // Вопр. ихтиол. 1997. Т. 37. №1. С. 133-137.

57

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Тарадина Д.Г. Связь вертикального распределения молоди рыб при покатной миграции с их плавучестью и турбулентностью потока// Волр. ихтиол. 1997. Т. 37. № 4. С. 532-538.

Pavlov D.S., Kostin V.V., Lupandin A.I. Development of downstream migration in roach larvae (Rutilus rutilus L,): The role of locomotor activity // Rus. Journal of Aquatic Ecology. 1997. V. 7, № 1. P. 75-82.

Лупандин А.И., Павлов Д.С. Влияние освещенности на отношение личинок плотвы (Rutilus rutilus) к потокам с различной турбулентностью// Докл. РАН, 1998. Т.341, № 2. С.341-447.

Павлов Д.С., Нечаев И.В., Лупандин А.И. и др. Гормональные механизмы покатной миграции личинок плотвы Rutilus rutilus If Вопр. ихтиол. 1998. Т. 38. №2. С. 257-266.

Лупандин А.И. Влияние турбулентности на локомоторные показатели рыб// Тезисы докладов i конгресса ихтиологов Росси (г. Астрахань). М.: ВНИРО. 1997. С. 197-198.

Лупандин А.И., Павлов Д.С. Динамика распределения молоди рыб по экологическим зонам Иваньковского водохранилища // Вопр. ихтиол. 1997. Т. 37. № 5. С. 689-695.

Лупандин А.И., Павлов Д.С. Роль турбулентности в экологии рыб// Тезисы докладов 1 конгресса ихтиологов Росси (г. Астрахань). М.: ВНИРО. 1997. С. 201-202.

Лупандин А.Й., Павлов Д.С., Скоробогатов М.А., Барекян А.Ш. Характеристики локомоции плотвы (Rutilus rutilus) при броске в турбулентном потоке и в стоячей воде // Докл. РАН. 1999. Т. 267. N 2. С. 282 - 285.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Костин В.В. Покатная миграция рыб через плотины ГЭС. М.: Наука. 1999.256' с,

Скоробогатов М.А., Павлов Д.С., Лупандин А.И., Скоробогатов A.M. Особенности поведения плотвы (Rutilus rutilus (L.)) в условиях градиента интенсивности турбулентности по глубине потока. //Докл. РАН. 2000. Т.370, № 2. С. 281-285.

Лупандин А.И., Скоробогатов М.А., Павлов Д.С. Реакция рыб на изменение гидростатического давления в потоках с различной интенсивностью турбулентности. //Докл. РАН. 2000. Т.374. № 5. С. 715-717.

Lupandin A.I., Pavlov D.S., Skorobogatov М.А. The effect of flow turbulence on the behavior and distribution of fish// Journal of Ichthyology. 2000. Vol. 40. Suppl.2. P. 232 - 261.

Pavlov D.S., Sadkovskii R.V., Lupandin A.I., Kostin V.V Experimental study of young fish distribution and behavior under combined influence of baro-, photo-and thermo-gradients// Journal of Fish Biology. 2000. Vol. 57. P. 69- 81.

Лупандин А.И., Костин В.В. Две стратегии поведения личинок плотвы в период их покатной миграции // Вопросы рыболовства, приложение №1. 2001. С. 156-158.

58

Костин В.В., Лупандин А.И. Две группировки личинок плотвы в реке на ранних этапах онтогенеза //Вопросы рыболовства, приложение J&1. 2001. С. 132-134.

Лупандин А.И., Тарадина Д.Г. Роль плавучести и турбулентности потока в формировании вертикального распределения покатной молода // Экология молоди и проблемы воспроизводства каспийских рыб. М.: ВНИРО. 2001. С. 277-287.

Lupandin A.I., Pavlov D.S., Kostin V.V, et al. Migration of the atlantic salmon (Salmo salar) under regulated flow of the Tuloma ri ver (Kola peninsula) // Journal of Ichthyology. 2001. Vol. 41. Suppl 2. P. 180 - 225.

Pavlov D.S., Lupandin A.I., Kostin V.V., Nechaev I.V., Kirillov P.I., and Sadkov-skii R.V. Downstream Migration and Behavior of Juvenile Roach Rutilus rutilus • (Cyprinidae) from Two Phenotypic Groups // Journal of Ichthyology. 2001. Vol. 41. Suppl. 2. P. 133-179.

Павлов Д.С,, Лупандин А.И., Костин B.B., Золоторева Н.Н. Физиолого-биохимический статус молоди плотвы (Rutilus rutilus L.) из двух фенотипи-ческих группировок//Докл. РАН, 2001. Т.381. №5. С. 713-717.

Лупандин А.И. Экспресс-методика по определению функциональной эффективности рыбозащитяых сооружений на водозаборах. М,: ЦУРЕН, МИК. 2002.58 с. ~-------------------------

Pavlov D.S., Lupandin A.I., Fomichev О.А. Distribution of fish juveniles in the coastal zone of water courses of the Volga Delta and its relationship to downstream migration//Journal of Ichthyology. 2002. Vol. 42. Suppl. 2. P. 234 - 256.

Pavlov D.S., Lupandin A.I., Kostia V.V., Kirillov P.I., Sadkovskii R.V. Adapta-tional ability of Salrnonids, Cyprinids and Percids to changes in hydrostatic pressure // Journal of Ichthyology. 2002. Vol. 43, Suppl. 2. P. 237 - 242.

Pavlov D.S., Lupandin A.I., Kostin V.V. Downstream migration of fish through dams of hydroelectric power plants. U.S. Departament of Hydroelectric Program, 2002.249р.

Lupandin A.I., Kirillov P.I., Pavlov D.S. Experimental Study of Feeding of the Dace

•■ Leuciseus leuciscus at Different Current Velocities // Journal of Ichthyology. 2003: Vol. 43. Suppl. 2. P. 255 - 258.

Lupandin A.I., Kirillov P.I., Pavlov D.S. Foraging efficiency of chub Leuciscus cephalus at different flow rates and food concentration. // Journal of Ichthyology. V.44. Suppl. 2. 2004. P. 179-174.

Павлов Д.С., Лупандин А.Ж., Костин B.B. Явление покатной миграции рыб из водохранилищ (закономерности и механизмы)//Актуальные проблемы рационального использования биологических ресурсов водохранилищ. ИБВВ и ИПЭЭ РАН. Рыбинск. 2005. С. 224-239.

Лупандин АЛ. Роль гидравлической неоднородности среды в поведении и распределении пресноводных рыб // Поведение рыб. М.: «Акварос». 2005. С. 291-298.

Лупандин А.И., Кириллов П.И. Питание рыб в потоке при различных скоростях течения // Поведение рыб. М.: «Акварос». 2005. С. 298-302.

59

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Костин В.В. Механизмы покатной миграции рыб// Поведение рыб. М.: «Акварос». 2005. С. 420-426.

Лупандин А.И. Влияние турбулентности потока на скорость плавания рыб.// Известия РАН. 2005. Серия биологическая, № 5. С. 558-565.

Лупандин А.И., Павлов Д.С., Веселов А.Е., Калюжин С-.М. Искусственное воспроизводство атлантического лосося (Salmo salar) в естественных условиях // Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами. М.: KMC. 2005. С. 434-445.

Lupandin A.I., Pavlov D.S., Skorobogatov М.А. Mechanism controlling a spatial position of a fish' body under action of pressure // Journal of Ichthyology. V. 44. Suppl.2. 2005.В печати.

Лупандин А.И. и др. Биология, воспроизводство и состояние запасов ана-дромных и пресноводных рыб Кольского полуострова Мурманск. ПИНРО. 2005. В печати.

Павлов Д.С., Лупандин А.И., Костин В.В. Покатная миграция молоди р'ыб: причины и механизмы. Наука. 2006. В печати.

Авторские свидетельства и патенты

А.с. 526071. СССР. 1976. А01к 63/02 Контейнер для перевозки живой рыбы, (в соавторстве Барекян А.Щ., Коноплев Е.Н.).

А.с. 571228. СССР. 1977. А01к 63/02 Контейнер для перевозки живой рыбы, (в соавторстве Барекян А.Щ., Малеванчик Б.С.).

А.с. 975881. СССР. 1978. Е02 В 8/08. Рыбопропускной шлюз, (в соавторстве Барекян А.Ш., Коноплев Е.Н., Скоробогатов М.А, Малеванчик Б.С.).

А.с. 693552. СССР. 1979. А01к 61/00. Устройство для нереста рыб. (в соавторстве Малеванчик Б.С.)

А.с. 743653. СССР. 1980. А01к 63/02 Контейнер для перевозки живой рыбы, (в .соавторстве Малеванчик Б.С., Ряховская Г.Н.).

А.с. 1010187. СССР. 1983. Е02 В 8/08. Рыбопропускное устройство, его варианты. (в соавторстве Барекян А.Ш., Коноплев Е.Н., Скоробогатов М.А, Алексеев В.И.).

А.с. 1238923. СССР. 1986. Е02 В 8/08. Рыбопропускной шлюз с двойным выходным лотком, (в соавторстве Барекян А.Ш., Коноплев Е.Н.).

А.с. 1430453. СССР. 1988. Е02 В 8/08. Способ привлечения и накопления рыб в рыбопропускное сооружение, (в соавторстве Барекян А.Ш., Скоробогатов М.А).

А.с. 1541228. СССР. 1989. А01к 61/00 Устройство для нереста реофильных рыб. (в соавторстве Малеванчик Б.С.)

А.с. 1638291. СССР. 1990. Е02 В 8/08. Рыбозащитное устройство, (в соавторстве Барекян А.Ш.).

А.с. 1631117. СССР. 1990. Е02 В 8/08. Рыбозащитное устройство, (в соавторстве Попова Н.А., Аксенов В.А).

60

A.c. 17652S4. СССР. 1992. Е02 В 8/08. Устройство для спуска покатныхрыб через плотину, (в соавторстве Барекян А.Ш., Мосиевский А. А.).

Патент 1698361. Россия. 1991. Е02 В 8/08. Рыбозащитное устройство, (в соавторстве Павлов Д.С., Тюрюков С.Н).

Патент 16544440. Россия. 1992. Е02 В 8/08. Рыбозащитное устройство, (в соавторстве Павлов Д.С., Тюрюков С.Н).

Патент 13806. Россия. 2000. Е02 В 8/08. Рыбоходно-яерестовый канал, (в соавторстве Павлов Д.С., Скоробогатов М.А.).

Патент 2153040. Россия. 2000. Е02 В 8/08. Водоприемник рыбозащитного оголовка. (в соавторстве Иванов А.В., Филиппов ГГ., Эрслер A.JL).

Патент 38532. Россия. 2004. А01К 61/00. Устройство для инкубации икры рыб. (в соавторстве ПавловД.С., Веселов А.Е.).

Патент 46626. Россия. 2005. А01К 61/00 Устройство для инкубации икры рыб. (в соавторстве ПавловД.С., Веселов А.Е.).

Патент 46627. Россия. 2005. А01К 61/00 Устройство для инкубации икры рыб. (в соавторстве ПавловД.С.).