CC BY
131
УДК 639.2
В.И. Семененко
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,
690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б
АНАЛИЗ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ РЫБ ЧЕРЕЗ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНЫ ЗРЕНИЯ
Зрение у большинства рыб, как и у большинства других животных, является важнейшим чувством, при помощи которого они ориентируются в окружающей среде и общаются между собой. Исходя из того, что дальность видения в воде в зависимости от её прозрачности не превышает 40-50 м, крупный исследователь поведения рыб В.Р. Протасов назвал органы зрения органами ближней ориентации у рыб.
Ключевые слова: бинокулярне зрение, оптомоторная реакция, искусственный свет, импульс, оптомоторные тела.
V.I. Semenenko ANALYSIS OF CONTROL FISH BEHAVIOR THROUGH ITS IMPACT ON THE ORGAN OF VISION
Vision in most fish, like most others of animal is the most important sense through which they ori-entiruyutsya in the environment and communicate with each other. Based on the fact that the range of vision in the water depends on its transparency does not exceed 40-50 meters, a prominent researcher fish behavior V.R. Protasov called the organs of sight - the near-orientation of the bodies offish.
Key words: binocular vision, optomotorn reaction, artificial light, boost, optomotorn bodies.
Вопросу изучения органов зрения рыб посвящено множество работ отечественных и зарубежных исследователей [1, 2]. В зависимости от среды обитания (прозрачности и уровня освещенности воды) органы зрения у разных рыб развиты не одинаково. Есть рыбы, имеющие лишь светочувствительные клетки на коже, которые различают только свет и темноту. У рыб, живущих в воде с относительно высокой прозрачностью, зрительным рецептором является глаз. У каждого вида рыб глаза приспособлены к условиям их обитания и имеют соответствующее строение. Даже у глубоководных рыб, которые обитают в условиях почти полной темноты, имеются глаза. Это им необходимо, так как большинство глубоководных обитателей сами излучают свет.
Имея в своей структуре колбочки и палочки, глаз рыбы может адаптироваться к темноте (сумеречное зрение) или к свету (световая адаптация, или дневное зрение). При действии сильного или слабого света на глаз рыбы в его сетчатке происходят механические перемещения палочек, колбочек и пигмента относительно наружной пограничной мембраны. При действии сильного света на глаз рыбы колбочки подтягиваются к наружной мембране, а большая часть палочек закрывается пигментными клетками (установка на свет). При снижении освещённости к наружной мембране подтягиваются палочки, а большая часть колбочек прикрывается пигментными клетками (установка на темноту).
Глаза рыбы позволяют воспринимать световое излучение в диапазоне волн от 400 до 750 нанометров (нм). У разных рыб этот диапазон несколько отличен. При темновой адаптации диапазон светового восприятия находится в пределах от 400 до 650 нм, при световой - в пределах 480-750 нм.
Большинство рыб способны различать цвета, но цветовое зрение может проявляться только при освещенностях, превышающих сотые доли люкса. При более низкой освещенности всё воспринимается в сером цвете. Рыбы воспринимают зрительные образы
4 —7
и движение в широком диапазоне освещённостей: от 10 до 10 люкс. С уменьшением освещённости способность восприятия предметов и движения понижается.
Рыба обладает бинокулярным зрением и способна определять направление на предмет и на источник излучения, реагирует на движение предметов и может вступать с ними в оптомоторную реакцию (реакцию зрительного сопровождения или следования за двигающимся предметом).
По данным некоторых исследователей [1], в искусственном световом поле некоторые рыбы проявляют реакцию направленного движения к источнику света, причём эта реакция иногда безусловна и подобна анодной реакции [1].
По словам знаменитого физиолога, академика И.П. Павлова, «глаз - это частичка мозга, выведенная на поверхность головы», поэтому получить ответную реакцию, воздействуя на органы зрения, проще, чем при воздействии на другие органы чувств.
Видимо, по этой причине в рыболовстве зрительные реакции рыбы используются более часто, чем раздражители других органов чувств. Применяя отцеживающие орудия лова, стремятся делать их более заметными в воде. Объячеивающие орудия лова наоборот стремятся сделать малозаметными. С давних времен известно, что рыба собирается под плавающими предметами и длительное время находится в их зоне. Это используют при кошельковом промысле, создавая искусственные плавуны в виде плотов. На Черном море широко применялся метод лова кефали «на рогожку». На воду опускали рогожные мешки, которые при дневном свете создавали под собой теневую зону. Кефаль, очень осторожная рыба, стремилась перепрыгнуть это препятствие и падала на мешок, становясь добычей рыбаков.
Особую роль в рыболовстве занимает промысел с помощью искусственного света. При этом различают положительные и отрицательные реакции рыбы на свет. При положительной реакции рыба привлекается к источнику света или концентрируется в зоне определенной освещенности. При отрицательной - уходит от источника света или из зоны высокой освещенности. Оба вида реакций могут использоваться в промышленном рыболовстве.
Давно известен способ «лучить» рыбу. На носовой части лодки устанавливается корзина с горящими лучинами (впоследствии её заменили керосиновые и электрические фонари). Лодка медленно движется, и в световую зону заходит рыба, которую добывают острогами несколько рыбаков, стоящих по бортам лодки.
В Японии способы концентрации рыбы и кальмаров искусственным светом с последующим обловом сетями или крючками применяются с древних времен [4, 5]. Давно известны они также в Китае, Корее, на Тайване и в других странах субтропической и тропической зон.
В России искусственные световые поля в промышленном рыболовстве стали применять сравнительно недавно, со средины ХХ столетия. Этим исследованиям посвящены работы многих авторов [3, 6].
Наибольшее применение искусственный свет как средство концентрации нашел при промысле каспийской кильки с помощью рыбонасосов, при промысле тихоокеанской сайры бортовыми ловушками и при промысле кальмаров вертикальными крючковыми ярусами.
Большинство стайных рыб (сельдь, сардина, скумбрия, анчоус и др.) в определенные периоды жизни хорошо концентрируются искусственным светом. В отечественной практике были успешные опыты концентрации рыбы светом и облова её кошельковыми неводами, но в России этот способ не нашёл широкого применения, как во многих других странах. Объяснить это можно отсутствием у нас специальных вспомогательных судов-подсветчиков.
Попытки применить искусственный свет как концентратор при траловом промысле успеха не имели. Н.Н. Данилевский в 1952 г. проводил экспериментальные работы с пелагическим тралом, на верхней подборе которого устанавливались электрические
лампы с питанием по кабелю с борта судна [3]. Он отмечает, что рыба при этом концентрировалась и двигалась перед тралом, не подходя к его устью. Сделан вывод о том, что рыба боится движущегося источника света. Ранее это подтверждал П.Г. Борисов.
В 1980-х гг. аналогичные работы проведены сотрудником ДВ филиала НПО промрыболовства Ю.В. Ерёминым на судне ТУРНИФа в Беринговом море. Отличие заключалось в том, что источники света оснащались щитками, которые позволяли создавать световую зону вокруг трала, оставляя входное устье в тени. Положительных результатов также не достигнуто. Но следует отметить, что для проведения экспериментальных работ было отведено очень мало времени. При более длительных опытах на различных видах рыб этот способ лова, возможно, имел бы успех.
В этот же период нами проведены эксперименты с движущимися импульсными источниками света. Десять автономных импульсных источников света располагались на канате длиной 400 м, который буксировали два судна. Пространство между судами и перед ними контролировалось гидролокаторами. Предполагалось, что этим способом можно концентрировать рыбу (в частности сайру Японского моря) между судами, а затем облавливать её близнецовым тралом. Успеха этот эксперимент не имел, возможно, также из-за кратковременности.
Примеров использования отрицательных реакций рыбы на свет для повышения уловистости орудий лова значительно меньше. Известен способ лова угрей ловушками, при котором вход в ловушку оставляют темным, а на периферии создают зону относительно высокой освещенности. Угри избегают освещенных участков воды и, двигаясь по темному коридору, попадают в ловушки.
При кошельковом лове скумбрии и иваси применялись светильники импульсного света и пиротехнические заряды импульсного действия для предотвращения выхода рыбы в «ворота» кошелькового невода. Эти изделия позволили на 30 % снизить количество пустых заметов кошельковых неводов. Они были массово внедрены на промысловых судах ВРПО «Дальрыба» с большим экономическим эффектом.
Информация об опытах по определению реакции рыбы на импульсные источники света различных характеристик в литературе встречается с 1950-х гг. [4, 5]. Американские ученые исследовали поведение сардины под действием импульсного света. В опытах на тихоокеанской сардине (Sardina caeruled) показано, что, находясь в темноте, эта рыба при включении источника света частотой 60 имп./мин уходит от него и собирается в темной части бассейна. В экспериментах с другим видом сардины ^аМтиа рИскаМт) исследовалось действие прерывистого света с разными отношениями длительности импульса к длительности паузы при предварительно постоянном освещении поверхности воды световым потоком в 9-12 лм/м . Эксперименты проводились в аквариуме размером 120х119х295 см и показали, что при непрерывном освещении наблюдалось образование типичных стай сардины с ориентацией членов стаи друг относительно друга. При длительности импульса 0,5 с ориентация сардины нарушалась спустя 1 с, а в течение 3 с вся стая распадалась. Эксперименты показали, что импульсный свет может выполнять дезориентирующую функцию при лове рыбы.
В нашей стране такие опыты проводились в Клайпедском филиале НПО промрыболовства в 1960-1970-х гг. в аквариумных условиях методом электрофизиологии. Рыба закреплялась в специальном зажиме, в определенный участок мозга её вводились электроды, а затем подавались световые вспышки различной длительности. По электрическим импульсам головного мозга определяли, воспринимает или нет рыба световой импульс. В опытах использовалась в основном треска Балтийского моря. Зарубежные и отечественные исследователи пришли, в общем-то, к единому выводу, что рыба воспринимает световые импульсы длительностью не менее 0,5 с.
Эти данные были заложены в конструкцию светового оборудования, устанавливаемую на трал, разработанную специалистами Калининградского НПО промрыболовства под руководством Ю.Н. Новикова. Ими создан светотрал «Фотон».
Конструкция состоит из подводного блока с двумя галогенными лампами накаливания КГМ-12-200, связанного электрокабелем с надводным блоком управления. Длительность вспышек и пауз варьировалась в пределах 5-10 с. Оборудование испытывалось на промысле различных рыб в Атлантике. Подводными наблюдениями установлено, что стая рыб разрушается под действием импульсного света и рыба стремится покинуть эту зону. Промысловые испытания показали, что применение светового оборудования «Фотон» позволяет увеличивать уловистость разноглубинных и донных тралов на 20-30 %.
Результаты экспериментальных работ с воздействием на рыбу импульсным светом и использования его при траловом промысле показывают перспективность управления поведением рыбы в трале в целях повышения его производительности. В отличие от электротралов световое оборудование во много раз компактнее, менее энергоёмко и абсолютно безопасно в эксплуатации. Свет экологически безвреден.
Следует констатировать, что все исследователи отмечают отрицательную реакцию рыбы на импульсный свет. В то же время характер поведенческих реакций, наблюдаемых при опытах, не всегда идентичен. В некоторых случаях отмечается уход рыбы от источника импульсного света, в других - разрушение стаи. Ответные реакции на поле импульсного света у разных экологических групп не однотипны. Не выявлены зависимости между энергетическими величинами импульсного света, его временными характеристиками, характеристиками светового фона и поведенческими реакциями рыб. Вызывают также сомнения результаты электрофизиологических опытов по определению минимальной длительности вспышки, так как рыба находилась в условиях, далёких от естественных условий обитания. Можно предположить, что рыбы, двигающиеся в естественных условиях с различными крейсерскими скоростями, будут не одинаково воспринимать световые вспышки различной длительности. Быстрые рыбы, нам кажется, должны воспринимать более короткие световые вспышки, чем медлительные. Реакция рыбы должна также зависеть от яркости вспышки. Недостаточно отработана тактика лова с импульсным светом. Его нельзя подавать постоянно в процессе траления, так как это будет препятствовать заходу рыбы в трал.
Для управления рыбой в процессе траления световыми вспышками требуются знания гидрооптических характеристик воды в районе лова и условий естественной освещенности в различные периоды лова, так называемой фоновой освещенности.
Практически не изучен вопрос влияния биолюминесценции на процесс лова. То, что она существует, известно с давних времен. Имеется ряд работ, посвященных биолюминесценции. В них рассматривается в основном механизм светоизлучения планктона. Связи этого явления с поведением рыб никто не описывает. Нет информации о световом фоне и количественной его оценке в трале. Подводные наблюдатели констатируют, что трал в поле светящегося планктона представляет собой световой конус. Однако свтотехнических измерений этого свечения в трале не проводилось, влияние его на поведение рыбы никто не исследовал. Замеры яркости свечения планктона на различных глубинах и в различных точках Мирового океана проведены океанологами, но их результаты используются в основном в интересах министерств обороны.
Все эти вопросы требуют экспериментального подтверждения для создания импульсного светового оборудования с оптимальными энергетическими характеристиками.
Особую роль в зрительном восприятии окружающей обстановки играет оптомоторная реакция. Многими исследователями описаны оптомоторные реакции различных рыб как в естественных условиях жизни, так и при промысловых ситуациях [2]. Вступление рыб в оптомоторную реакцию с сетным полотном трала подтверждают подводные наблюдения разных исследователей. Отмечается, что рыба, вошедшая в трал, разворачивается по ходу его движения, вступает в оптомоторную реакцию с сетным полотном, длительное время движется вместе с тралом и может покинуть его в конце траления, когда скорость буксировки резко падает. Улов формируется за счет уставших рыб. Таким образом, оптомоторную реакцию рыбы в трале следует отнести к факторам, отрицательно
влияющим на производительность трала. Эту реакцию необходимо разрушать, например, электротоком или световыми вспышками, а оптимальный вариант - направить эту реакцию внутрь трала.
Из известных попыток изменить направление оптомоторной реакции рыбы и направить её внутрь трала нам знакомы только разработки сотрудников Клайпедского филиала НПО промрыболовства. Они пытались использовать для этих целей стробоскопический световой эффект.
Предполагалось, что источник импульсного света, расположенный в центре мотенной части трала, при определенной частоте мельканий будет создавать иллюзию обратного движения. Такое происходит с глазом человека, когда он смотрит на предмет, вращающийся с большой угловой скоростью вокруг оси, при одновременной подаче на это место световых вспышек определенной частоты.
Мы не готовы обсуждать вопрос, как прореагирует на это рыба. Однако очевидно, что создать в воде световое поле, которое может осветить мотенную часть даже среднего трала, очень сложно технически. Сотрудники Клайпедского филиала НПО промрыболовства вскоре от своей идеи отказались.
Как один из возможных вариантов мы предлагаем способ переориентации оптомоторной реакции за счет движения относительно крупных, зрительно заметных тел внутрь трала. Условно назовём их оптомоторными телами.
Оптомоторные тела мы предлагаем выполнить в виде полых конусов, оболочка которых изготовлена из мягкого материала, например, лавсановой ткани, применяемой для изготовления плавучих якорей. Материал должен иметь продольные складки типа «плиссе». Конус оснащается стропами и вертлюгами. При движении в воде конус будет или раскрываться, когда двигается основанием к набегающему потоку, или закрываться, когда двигается вершиной к набегающему потоку.
Канатная часть трала изменяется. Вместо обычных канатов устанавливаются так называемые бесконечные канаты. В цепь бесконечных канатов включают оптомоторные тела.
По периметру передней части трала и сетного мешка на гибких (канаты) кольцевых рамах устанавливаются ролики-формирователи. Через ролики-формирователи пропускают бесконечные канаты с оптомоторными телами таким образом, чтобы при движении раскрытый конус оказывался внутри трала, а закрытый двигался с внешней стороны.
Для большей контрастности на конуса можно нанести продольные полосы люминесцентной краской. При складывании конуса окрашенные части должны скрываться в складках.
При движении трала в воде конуса, ориентированные основанием к входному устью трала, будут заполняться водой. Конуса, ориентированные к входному устью вершинами, будут складываться под напором воды. Разность сопротивлений внешних и внутренних конусов заставит бесконечные канаты двигаться вокруг роликов. При этом расправленные конуса с контрастными полосами, находящиеся внутри трала, будут двигаться от верхней подборы к траловому мешку, создавая иллюзию движения внутрь трала.
На эту конструкцию трала нами получено авторское свидетельство № 5З7657.
Ветвь бесконечного каната длиной 5 м в сложенном виде, с включенными в неё оптомоторными телами, была нами изготовлена и испытана в речном потоке. Канат пропускался через два ролика-формирователя. Два человека, держа скобы роликов в руках, натягивали канат и опускали его под воду. Канат начинал вращаться вокруг роликов со скоростью, приблизительно равной скорости потока воды. Проводили опыты с ориентацией каната под углом к вектору потока. Канат продолжал вращаться вокруг роликов до угла 30°. При углах более 30° ветви начинали перехлестываться.
Угол атаки канатов мотенной части трала не превышает десяти градусов. Можно ожидать, что в трале при ламинарном потоке воды оптомоторные тела вместе с бесконечными канатами будут двигаться равномерно со скоростью, близкой к скорости
траления. Иллюзию движения внутрь трала целесообразно создавать до зоны критического уплотнения рыбы. Далее она будет ослепляться импульсным светом и скатываться в траловый мешок.
Замеренный нами световой режим в трале позволяет утверждать, что оптомоторные тела будут зрительно восприниматься рыбой при тралениях на глубинах до 200 м практически в любое время суток. Можно полагать, что биолюминесценция ещё более усилит их видность. Планктон, попадая внутрь конусов, будет стимулироваться к свечению турбулентным потоком. Это также можно использовать для повышения контрастности оптомоторных тел.
Решение задачи переориентации оптомоторной реакции рыбы в трале может значительно повысить производительность тралового лова.
Список литературы
1. Гирса И.И. Биологические основы привлечения рыб на свет // Биологические основы управления поведением рыб [Текст]. - М., 1970. - С. 191225.
2. Семененко В.И. Применение импульсного света на траловом промысле. Поведение рыб в связи с техникой рыболовства и организацией марикультур [Текст]: материалы Всесоюз. конф.- Клайпеда, 1980. - Т. 2. - С. 5253.
3. Данилевский Н.Н. Опыт лова пелагическим тралом в Черном море с применением электросвета [Текст] // Рыб. хоз-во. - 1952. - № 2. - С. 15-18.
4. Исследование света в рыболовстве [Текст] / Ю. Имамура // Бюллетень научного общества рыболовства Японии. - 1972. - № 8. - С. 874-880.
5. Иноуэ М. Влияние света на поведение рыб [Текст] / М. Иноуэ // Бюллетень научного общества рыболовства Японии. - 1972. - № 8. - С. 907-912.
6. А.с. 537657 (СССР). Трал для лова рыбы / В.И. Семененко. - Заявл. 13.08.76.
Сведения об авторе: Семененко Валентин Иванович, кандидат технических наук, доцент.
