CC BY
21
УДК 615.47
С.М. ЗЛЕПКО, Н.В. ТИТОВА
Винницкий национальный технический университет
В.А. НОВИКОВ
Херсонский национальный технический университет
ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ ИНКУБАЦИОННЫХ
АППАРАТОВ
В данной работе проведено исследование морфологии воды, используемой для развития эмбрионов рыбы в изменяющихся условиях: при темноте и при воздействии ИК излучения. Определено, что в необлученной воде формируются преимущественно мелкие кластеры. Под действием ИК излучения происходит разрушение мелких кластеров с образование более крупных. При длительности облучения более 30 минут крупные кластеры начинают разрушаться и переходить в средние.
Ключевые слова: кластер, биоструктура, информационный обмен, светорассеяние.
С.М. ЗЛЕПКО, Н.В. ТИТОВА
Вшницький нацюнальний техшчний ушверситет
В.О. НОВ1КОВ
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
ОСОБЛИВОСТ1 П1ДГОТОВКИ ВОДИ ДЛЯ ШКУБАЦШНИХ АПАРАТ1В
У датй роботi проведено дослгдження морфологи води, використовувано'1 для розвитку ембрютв риби в умовах, що змтюються: при темрявi i при впливi 1Ч випромiнювання. Визначено, що в неопромiнених водi формуються переважно дрiбнi кластери. Шд дieю 1Ч випромiнювання вiдбуваeться руйнування дрiбних кластерiв з утворенням великих. При тривалостi опромiнення бшьше 30 хвилин велик кластери починають руйнуватися i переходити в середт.
Ключовi слова: кластер, бюструктура, тформацтний обмт, свiтлорозсiювання.
C.M. ZLEPKO, N.V. TITOVA
Vinnytsia National Technical University
V.A. NOVIKOV
Kherson National Technical University
FEATURES PREPARATION OF WATER FOR HATCHING APPARATUS
In this paper we studied the morphology of the water used for the development of fish embryos in a changing environment: the darkness and when exposed to infrared radiation. It was determined that in the non-irradiated water formed mainly small clusters. Under the influence of infrared radiation, the destruction of small clusters to form larger. When the duration of exposure of more than 30 minutes,, and large clusters begin to break down and go into the middle.
Keywords: cluster, biological structures, communication, light scattering.
Постановка проблемы
Воспроизводство осетровых рыб -сложный технологический процесс, основой которого является этап получения и подращивания рыбопосадочного материала. При этом особое внимание уделяется системам очистки воды, насыщение ее кислородом и стерилизации. Использование установок замкнутого водоснабжения (УЗВ) для инкубации икры и разведения рыб поднимает вопрос об освещенности водоема. Оптимизация процессов развития личинок и роста рыбы, в основном, объясняют з позиции зрительного восприятия света рыбой. Автор работы [1] действие низкоэнергетического лазерного излучения на икру считают, поляризованное оказывает стимулирующее действие на развитие гидробионтов. Однако, развитие и рост рыбы не связывают со структурными особенностями воды, в которой она находится.
Анализ последних исследований и публикаций
Вода является основой практически любого биологического объекта и играет существенную роль в процессе его взаимодействия с различными внешними воздействиями физической и нефизической природы. Однако, несмотря на огромное количество научных публикаций, посвященных воде, существует целый ряд биологических эффектов и физико-химических свойств воды, которые до сих пор не нашли своего объяснения [2].
Известно, что молекулы воды обладают большим дипольным моментом, который приводит в
результате их взаимодействия, к образованию связанных структур, излучающих собственные электромагнитные волны. Это свойство позволяет ряду исследователей рассматривать воду как лазер на свободных электрических диполях, излучающий некоторый спектр в инфракрасной области [2].
Считается доказанным, что особенности физических свойств воды и многочисленные короткоживущие водородные связи между соседними атомами водорода и кислорода в воде формируют необходимую среду и условия для образования кластеров, основной функцией которых определено хранение и перенос различной информации [3].
Кластер в этом случае представляет собой структурную единицу воды, состоящую из клатратов, природа которых обусловлена дальними кулоновскими силами. Кластеры, выстраиваясь в определенном порядке на границе раздела фаз (воздух-жидкость), приводят к появлению собственных колебаний с одной общей частотой, что позволяет говорить о еще одной составляющей собственного электромагнитного поля воды-кластерной, которая отличается от вышеупомянутой - дипольной. Экспериментально установлено, что при температуре воды 18оС, собственная частота колебаний кластера равна 6,79 109Гц, что соответствует длине волны Х=14,18мм.
При этом при взаимодействии электромагнитного излучения с водой происходит накапливание энергии в кластерной структуре до некоторого критического значения, после которого происходит разрыв связей, в том числе и между кластерами. Это приводит к лавинообразному освобождению энергии и может служить первичным механизмом в сложной цепи их взаимодействия с внешним электромагнитным излучением [1].
Структуры молекул воды в динамике рассматривают как ансамбль тождественных осцилляторов (либраторов). По отношению к водной среде осцилляторами есть взаимодействующие гексагональные фрагменты, образующие с участием водородных связей единую колебательную систему с собственными частотами. Вода может быть «медиатором» в передаче сигнала внешнего или внутреннего воздействия на биологические реакции. При этом мишень находится не в середине белка, а окружает его. Состояние воды, окружающей поверхность белка влияет на способность его к конформации и, как следствие, на биологическую активность.
Формулировка цели исследований
Экспериментально подтверждено, что между водой, окружающей объект, и самим объектом существует энергетически - информационный обмен. Полученные экспериментальные результаты доказывают факт структуризации воды а-аминокислотами, которые при вхождении в состав белка принимают участие в сложных биологических процессах. Ассоциация молекул воды, которая находится вблизи клеток, взаимодействует с гидрофильными окончаниями липидов биомембран с образованием электрических диполей в поверхностном слое, которые, в свою очередь, создают вблизи мембраны электрическое поле. Разветвленные цепочки ассоциированной воды начинают стягиваться в область с минимальной потенциальной энергией и формировать кластеры, которые могут соединиться с клетками. В межклеточном пространстве существуют вязкие вещества белкового или гликопротеинового характера. При этом допускается присутствие цитоплазматических выступлений, которые имеют крючкообразную форму, находятся на поверхности клеток, и играют значительную роль в удержании и склеивании кластеров воды. Таким образом, вода выступает буферной зоной биоструктуры, приводящая к изменению условий зарождения и роста рыб.
Целью настоящей работы является изучение изменения кластерообразования воды используемой рыбоводными хозяйствами в условиях темноты и на свету.
Методика эксперимента. Для изучения кластерной структуры воды использован метод лазерного светорассеяния частицами воды. Излучение полупроводникового лазера длиной волны 0,65 мкм, мощностью Р<1 мВт направлялось на кювету с исследуемо водой. Приемником служил фотодиод ФД -256, работающий в режиме фото-эдс. Фотоприемник вращался по дуге в горизонтальной плоскости распространения лазерного излучения. Сигнал с фотоприемника регистрировался цифровым мультиметром ит 33 Б. Измерения зависимости интенсивности светорассеяния 1(9) проводились в передней полуплоскости в направлении распространения падающего излучения в интервале углов 4°< 9<90° с шагом 2°. Площадь под кривой 1(9)=:(9) соответствует общему количеству кластеров. В диапазоне углов от 4 ° до 10 ° находятся крупные кластеры, от 10 °до 30 ° -средние и от 30 °до 90 °-мелкие. По соответствию максимумов на графике зависимости ^(921) =:(9) определяют размеры кластера: гв =(9.. .10) мкм град [4].
Измерения проводили после 3 часов выдержки в темноте и после 10 мин, 20 минут, 30 минут воздействия светом ближнего ИК излучения. Для облучения использовали универсальный источник излучения есоУК (400-2500 нм) с встроенным держателем кювет.
Изложение основного материала исследования
Судя по литературным данным воздействие на икру рыб, в том числе и осетровых, находящихся в водной среде благоприятно сказывается как на эмбрионах, так и на росте и качестве рыбы. А поскольку вода является акцептором ИК-лучей, то при воздействии на нее повышается температура и
нарушаются водородные связи между молекулами воды. Поэтому воздействия инфракрасного излучения можно ожидать и на гидратные оболочки биополимеров (что может привести к повышению их рецепторной активности), а также на макромолекулы, где водородные связи являются решающими в их работе ДНК [5].
При этом оптимальная температура для развития икры русского осетра равна 16-20оС, белуги -9-14 оС, севрюги - 17-24оС, стерляди - 13-26оС, шипа - 14-18оС [8]. Инкубация икры при температуре, близкой к верхнему значению диапазона нерестовых температур, неблагоприятно влияет на развитие эмбрионов, приводя к увеличению числа аномалий и вылуплению продличинок с меньшими значениями желточного ресурса. При температурах, близких к нижнему значению диапазона, период инкубации уменьшается, увеличивается число профилактических обработок, и вылупляющиеся предличинки имеют большую массу, длину и объем желточного мешка. Кроме того, они отличаются более высокими темпами роста в период эндогенного питания [8]. Суточное колебание температуры не должно превышать 2оС с учетом того, что уровень освещенности инкубационных аппаратов должен быть следующим: белуга - менее 100лк, севрюга - 20-100лк, русский осетр и шип - 10-20лк (Касимов 1987). При большей освещенности увеличивается число аномалий развития и снижается выживаемость эмбрионов [6].
Водоснабжение каждого производственного участка должно быть независимым, а его технические характеристики рассчитаны с учетом: определения потребности участка в воде; площади и объема прудов, бассейнов, садков и других объектов водоснабжения; скорости водообмена; классических характеристик районов размещения участков; гидрогеологических данных и т.д. [6].
При этом вода, поступающая на рыбоводные заводы и на участки, должна соответствовать требованиям, предъявляемым к ее физико-химическим свойствам при разведении и выращивании осетровых (таблица 1) [6].
Таблица 1
Требования к качеству воды при разведении и выращивании осетровых рыб_
Показатели ПДК
Прозрачность 30 см
Цветность 30о
рН 7,0-8,0
Углекислота свободная (СО2) 10,0 мг/л
Кислород растворенный 4,0 мг/л
Окисляемость перманганатная 10,0 мгО2/л
Сероводород 0,002мг/л
Кальций Шмг/л1
Магний 40 мг/л
Кадмий 0,003 мг/л
Железо 0,01 мг/л
Свинец 0,003 мг/л
Цинк 0,03 мг/л
Натрий + Калий 120+50 мг/л
Хлориды 30 мг/л
Сульфаты 50 мг/л
Фосфаты 0,03 мг/л
Гидрокарбонаты (щелочность) 7,0-8,0 мг экв/л 1,0-5,0 ммоль/л
Аммиак (КН4+) 0,05 мг/л
Азот аммиака (КН3) 0,003 мг/л
Азот нитритов 0,1 мг/л (мягкая вода) 0,2 мг/л (жесткая вода)
азот нитратов 1,0 мг/л
Жесткость общая 6,0-8,0 мг/л
Биохимическая потребность в кислороде (БПК5) 2,0 мгО2/л
Взвешенные вещества 10,0 мг/л
Таким образом, в воде, пригодной для выращивания осетровых рыб одновременно присутствуют две структуры- слабо взаимодействующие между собой ионные атмосферы и водная матрица. Основу составляет водная матрица, в которой происходят все изменения.
На рис.1 представлены результаты изучения морфологии воды, используемой для разведения и выращивания осетровых рыб.
Расчет, произведенный по соответствующим графикам приведен в таблице 2.
Рис. 1. Индикатрисы рассеяния частицами воды: 1 -после выдержки в темноте; 2 -после 10 минутного облучения ИК излучением; 3 -после 20 минутного облучения ИК излучением; 4 -после 30 минутного облучения ИК излучением
Таблица 2
Количество кластеров__
Вид воздейст. Количество Количество Количество Общее количество
крупных средних мелких кластеров, ус. ед.
кластеров, ус.ед кластеров, ус. ед. кластеров, ус. ед.
Выдержка в 2850 6000 2800 11850
темноте
10 мин ИК 3600 5200 1700 10500
20 мин ИК 3950 4000 1500 9450
30 мин ИК 4100 4500 1200 9800
40 мин ИК 4120 5000 1000 10120
Рис. 2. Зависимость количества крупных кластеров от времени воздействия ИК излучением
Как видно из представленных данных, в воде без освещения образуются преимущественно средние и мелкие кластеры. Воздействие ИК излучения на воду вызывает перегруппировку кластеров с их укрупнением. Мелких кластеров становится меньше, их структура приобретает характер мерцающей.
По результатам ИК спектроскопии, воды после воздействия излучения ближнего ИК диапазона имеет более рыхлую структуры. Эти два фактора: с одной стороны, рыхлость структуры, с другой, стороны, увеличение количества крупных кластеров увеличивает стабильность структуры воды.
Дальнейшее увеличение продолжительности облучения способствует росту в основном средних кластеров за счет разрушения мелких. При этом рост крупных кластеров замедляется, что ухудшает состояние воды.
Выводы
При подготовке воды для подачи ее в инкубационные аппараты, наряду с требованиями к ее физико-химическому составу (таблица 1), необходимо учитывать следующее:
1. В условиях темноты структура воды более уплотненная, что затрудняет взаимодействие ионной атмосферы в водной матрице.
2. Использование обработки воды ближним ИК излучением требует выбора оптимальной длительности процесса.
Список использованной литературы
1. Власов В.А., Маслова Н.И., Пономарев С.В., Баканева Ю.М. Влияние света на рост и развитие рыб.// Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство.-2013. -№2.-С.24-34.
2. Петросян В.И., Синицин Н.И., Елкин В.А., Гуляев Ю.В., Бецкий О.В. Роль резонансных молекулярно-волновых процессов в природе и их использование для контроля и коррекции состояния экологических систем //Биомедицина. Радиоэлектроника. - 2001, - №5-6. С.62-109
3. Бинги В.И., Рубин А.Б. Фундаментальная проблема магнитобиологии //Биомедицина. Технологии и радиоэлектроника. - 2007. - 2^4. С.63-76.
4. Злепко С.М., Новжов В.О. Методи i засоби ощнювання та керування станом оргашзму людини при старшш: Монографiя. - Херсон, 2014. - 120с.
5. Фельдман М.Г. Влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного облучения на рост и развитие гидробионтов. Автореферат. Дис. Канд. Биолог. Наук. Спец.03.00.18 - гидробиология. Москва. 2003. - 22с.
6. Руководство по искусственному воспроизводству осетровых рыб. Технический доклад ФАО по рыбному хозяйству 558/н.с. Чебанов Е.В., (Краснодар) // Производственная и сельскохозяйственная организация ООН. Анкара. 2013 www.fao.org|docrep|017|i21442|i21442 pdf
