Обоснование и разработка методов и средств промысловой биоакустики

Человеческий мир осознал себя цельным со всем остальным миром и эта цельность характерна для всех уровней и масштабов его деятельности. Его технологическое могущество породило новые связи в природе и обществе, а пищевые, энергетические и другие проблемы, связанные с морем, породили во взаимодействии с биосферой и гидросферой компоненты техносферы, которыми определяется ответственность инженерных решений за рациональную эксплуатацию сырьевой базы океана.

Существующие строгие методы расчета и проектирования в рыболовстве допускают абстрагирование процесса лова, упрощение механизмов взаимодействия объекта лова с внешней средой и техникой промысла. Это лишает проект живого физического содержания и снижает, как правило, его практическую ценность.

Цельная рыбопромысловая система необъяснима только законами гидродинамики и вероятностным результатом. Для живых систем характерен признак сложных организованных систем. В то же время биртехническая система рыболовства, обладающая наибольшей сложностью, чаще характеризуется простой суммой ее частей, т. е. абстрагируются функциональные связи между живой и технической средой.

Основоположник науки о промышленном рыболовстве проф. Ф. И. Баранов [9] обратил внимание разработчиков техники лова на необходимость учета особенностей поведения рыб, а проф. В. Р. Протасов [112, 114] подвел научную базу под феноменологию поведения рыб, придавая исключительную важность физиологическим основам поведения в физических полях орудий лова, судов и средств управления.

Представляя лов рыб как процесс управления гидробионтами, техническими средствами и состоянием среды, В. Н. Мельников [93, 96] рекомендует этот предмет исследований рассматривать в аспекте современной кибернетики. Действительно, при постановке исследований технологических процессов лова чрезвычайно важное/принимать поведение объекта лова и результат лова за случайный или закономерный. Поэтому анализ промысловых операций на основе фундаментальных научных дисциплин об управлении с математическим или логическим толкованием биофизических закономернортей более предпочтителен, чем альтернатива абстрагирования от них.

Но в данном подходе остаются слабые позиции при раскрытии мотиваций в исследуемых процессах. В основу анализа и разработок традиционно положена общая теория систем. Объединяя системные исследования и являясь междисциплинарной, в приложении к рыболовству она ставит те вопросы, которые вытекают из общих свойств, а не из внутреннего биофизического содержания. С этим чаще связано планирование в последовательности «синтез — анализ» систем, т. е. осуществляется исследование операций с готовым результатом. Такой подход оправдан для хорошо структурированных формализуемых задач в рыболовстве.

При использовании в управляемом технологическом процессе промысла высокопроизводительной техники с жестко заданной кинематикой традиционный подход на основе классических приемов математической теории систем позволил совершенствовать теоретическую базу промышленного рыболовства до достаточно высокого уровня [5, б, 9, 13, 24, 25, 35, 93, 94, 133, 137]. В то же время кибернетические вопросы биологии, инициированные отцом кибернетики Н. Винером [18] для прикладных наук, где биология ассимилирует с физикой и техникой, остались без глубоких проработок теоретиков промышленного рыболовства, что обеднило изучение проблемы устойчивого управления промыслом на научном уровне. Особенно остро отсутствие идейной базы сказывается в поиске приемов дистанционного управления объектом лова в динамике развития промыслового процесса.

В ретроспективный период до конца 80-х годов прошлого столетия рыболовство развивалось экстенсивным путем. Шло наращивание промысловых мощЕЮстей (размеров орудий лова, водоизмещения и мощностей промысловых судов, количества промысловых единиц на массовых объектах лова), был фактически достигнут потолок добычи, лимитируемый объемами допустимого улова. Даже до перехода к рыночной экономике отрасль стремительно шла к кризису: за 10 — 12 лет после введения 200-мильных экономических зон рыбо-добывающие предприятия Дальнего Востока нарастили фондовооруженность в 1,7 раза, а фондоотдача упала на 35 — 40%.

Обязательное для перехода к рыночным отношениям экономическое событие — смена экстенсивного пути на интенсивный путь развития — не состоялось. Отрасль погрузилась в глубокий кризис. При отсутствии оборотных средств у добывающих предприятий замена промыслового флота на более совершенный невозможна. На текущий год в рыбохозяйственном комплексе ДВФО используется в основном морально устаревший флот. Более 62,1% численности флота со сверхнормативным сроком службы, т. е. подлежит списанию.

Тихоокеанским центром стратегических разработок рассматривается способ повышения их конкурентоспособности на ближайшую перспективу. Предложен сценарий продления срока службы за счет применения методов и средств интенсификации лова (наращивание объемов вылова без увеличения.

• затрат топлива, промысловых мощностей и при сокращении их количества, т. е. списании изношенных) и более глубокой переработки улова (выпуск конкурентоспособной продукции). В новых экономических условиях интенсификация промысла — реальный механизм повышения эффективности добывающей подотрасли.

Тенденции развития рыболовства в новых экономических условиях и закономерности слабо предсказуемого поведения сложных систем определили целесообразность формирования принципов и концепции системотехники в рыболовстве. Это обязывает в разработках технологий управляемого лова усилить методы и аппарат описания функций взаимодействия биосферы с гидросферой и техникой. При формировании структуры промысловой системы в условиях изменчивости сырьевой базы и потребностей рынка при текущей деградации техники на затянувшемся переходном периоде к рыночной экономике определилась роль рационального рыболовства, обнажились корни морального старения техники и флота, появилась острая потребность в обновлении основных фондов рыболовства и его организационной структуры. Здесь, по понятным причинам, должен доминировать системотехнический аспект развития.

Гидроакустические эффекты присутствуют в любом промысловом процессе и формируют его динамику практически на всех этапах по основным видам лова (траловый, кошельковый, ловушечный и т. д.). Поведение биологического объекта — самая динамичная составляющая технологического процесса лова. Поэтому к промысловой биоакустике столь пристальное внимание разноплановых специалистов и устремленность в глубину познания механизмов связи с внешней средой.

Промысловая биоакустика как направление промышленного рыболовства сформировалась во второй половине прошлого столетия (70 — 90-е годы) под влиянием общих успехов в развитии гидроакустики послевоенного периода. Соперничество в этой области стимулировало общетеоретические и прикладные оборонные программы гидроакустики, судостроительная и рыбная отрасли преломляли ее методы и средства в хозяйственные направления.

Активная и пассивнаялокация^стали основным предметом для совершенствования методов поиска и обнаружения рыбных скоплений в рыболовстве. Причем первое направление было признано судостроителями и рыбаками как перспективное и получило развитие в мировом рыболовстве в создании поисковых и навигационных эхолотов, гидролокаторов, приборов контроля орудий лова, эхоинтеграторов для научной оценки запасов биоресурсоввторое — до конца 70-х годов считалось перспективным, обросло большим массивом информации об акустической активности рыб, материал систематизирован, и основной итог этим работам подведен в монографиях Е. В. Шишковой [141] и А. Ю. Непрошина [100]. Но из-за непреодолимых проблем помехозащищенности промысловых и научных судов направление было исключено из программ государственного инвестирования.

Изучение способов воздействия на поведение гидробионтов с помощью акустических сигналов открывает перспективу широкого хозяйственного использования новых методов: 1) в наращивании и регулировании промысловых усилий без затрат на увеличение размеров орудий лова, мощностей и размеров промысловых судов- 2) в управляемых выростных хозяйствах марикультуры- 3) в рыбозащитных системах и сооружениях- 4) в селективном ресурсои энергосберегающем промысле.

Такой потенциал возможностей биоакустики для практики водопользования вызвал повышение активности в творческой среде рыбодобывающих стран. Гидроакустики, биологи, математики, специалисты в области радиоэлектроники, техники рыболовства и многие другие стали объединяться в творческие коллективы для поиска оптимальных решений на стыке традиционных наук.

В 70-х годах XX столетия на основе достижений традиционной гидроакустики в ряде рыбодобывающих стран разработаны имитаторы звуков гидро-бионтов на магнитострикционных преобразователях: сотрудниками ВНИРО [134] разработано и испытано устройство «Гринда» на кошельковом лове скумбрии, ими же создана аппаратура «Плёс», в Японии использован прибор Фиш-коллектор для привлечения рыб, а в Новой Зеландии — прибор «Акустолюр» [20] и др. Приборы не привились в практике рыболовства, т.к. не было достигнуто стабильности при воздействии на рыб их сигналов в изменчивых условиях на промысле. В то же время имеются многочисленные сведения о комбинационном и устойчивом воздействии на поведение рыб примитивных способов, основанных на использовании подручных материалов (дерево, воздушная пелена, трещотки, пустотелые банки и бусинки, брызги на поверхности воды и мн. др.) и о влиянии на результативность лова шумов судов и орудий лова [23, 112, 125, 131, 153, 167].

Важно отметить, что после того, как «захлебнулась атака» с попыткой решить проблему дистанционного управления на традиционной методической основе и использовании средств современной гидроакустики, наступила «рутинная окопная работа» по созданию методической и инструментальной базы системного анализа. В СССР в середине 70-х годов прошлого века на формирование исследований и разработок в промысловой биоакустике повлиял гос. заказ по проблеме 0.74.01. «Мировой океан» Госкомитета СМ СССР по науке и технике (раздел «Гидробионика»). Для ТИНРО были выделены централизованные фонды и средства с целью решения проблемных вопросов промысловой биоакустики. Автору данной работы было поручено руководство этим направлением, в ТИНРО создана лаборатория промысловой биоакустики и к разработкам привлечены специалисты смежных профессий из других организаций.

Программы научных исследований и разработок (НИОКР) были сформулированы с учетом возможности использования биологических принципов построения и функционирования систем связи гидробионтов с внешней средой при совершенствовании существующих и создании новых технических средств и технологий промысла. Такая постановка задачи заставила пересмотреть принципы планирования НИОКР [66]. Потребовался системный анализ природных адаптации гидробионтов с количественным описанием внутренних и внешних мотивов формирования поведения рыб в акустических полях [70].

Актуальность создания методических основ для НИОКР в области промысловой биоакустики обострилась с самого начала постановки прикладных задач [66]. Под влиянием общей теории систем [11] в ТИНРО первые шаги в оптимизации технических средств управления поведением рыб были связаны с математическим планированием эксперимента [27, 28]. Но из-за опасения выхолостить морской эксперимент и потерять биофизическое содержание, усилия были переориентированы на совершенствование экспериментальной базы гидробионики [66], способствующей изучению природных адаптации гидробионтов и проектированию на их основе адекватных технических средств.

На основе вышеизложенного сформирована основная цель исследовании: разработка теоретических положений и экспериментальное обоснование параметров физических и технических моделей средств устойчивого управления поведением рыб (ограничение движений) в технологиях промысла, оценка их практической значимости.

Идея работы связана с выбором природных биофизических аналогов взаимодействия промысловых рыб с внешней средой, в которых поведение и его мотивации могут способствовать совершенствованию процессов лова. Использование природных моделей как прототипов разрабатываемых приемов лова позволило спланировать НИОКР в системной последовательности раскрытия императивных факторов и их функциональной значимости при формировании природных и промысловых процессов, а также конструировать акустические средства эффективного воздействия на поведение рыб в условиях промысла.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи исследования:

• разработка методики и экспериментальной базы системного анализа и гидробионических исследований в промысловой биоакустике, направленных на совершенствование технологий лова;

• исследование биоакустической природы взаимодействия трехфазных сред «воздух — вода — гидробионты» на примере воздушно-пузырьковых завес, используемых в рыболовстве, и поиск природных аналогов поведения гидро-бионтов;

• исследование акустической активности гидробионтов, спектральных, энергетических и временных характеристик их сигналов и выбор стереотипов акустического поведения в качестве моделей для управляемых технологий лова;

• исследование свойств слуха промысловых рыб и биофизическое обоснование эффективных акустических стимулов для устойчивого управления поведением рыб в условиях влияния промысловых физических полей на результативность лова;

• изучение морфофункциональных особенностей звукообразования откры-топузырных рыб и дельфинов, бионическое моделирование пневмоакустиче-ских генераторов и предложения по их использованию для интенсификации лова и рыбозащиты;

• исследование акустических шумов промысловых судов, создание макета системы снижения отпугивающих рыбу шумов и изучение поведения рыб в акустическом поле судна;

• промысловые испытания и внедрение пневмоакустических систем на ставном неводном, траловом и кошельковом лове рыб и экспериментальная оценка эффективности их использования в рыбозащитных целях.

Поставленными задачами определен объект исследований в настоящей работе: динамично протекающие промысловые процессы, в которых методы и средства дистанционного управления поведением рыб выполняют важную функцию обеспечения последовательности операций по ограничению свободы перемещений объекта лова.

Предмет исследований — промысловая биоакустика, как раздел дисциплины «Промышленное рыболовство», изучающий звуки гидробионтов, свойства слуха промысловых рыб и особенности их поведения (отношение к орудиям лова и судам, взаимоотношение «хищник — жертва» и внутривидовые взаимоотношения) с целевой задачей устойчивого управления технологическими процессами промысла.

Среди фундаментальных основ наук о жизни и управлении автор работы отдал предпочтение общей теории функциональных систем академика П. К. Анохина [7]. Принцип системной организации функций, свойственный организации всего живого, применен автором работы при выборе методов и инструмента системного анализа природных и технологических процессов лова. Определение системоорганизующего фактора и структуры цели исследований упростило описание цельной биофизической и технической системы с ее сложным мотивационным комплексом. Последний сыграл определяющую роль в выборе индивидуальных свойств, характерных для вида, критериев оценки и контроля при отборе стимулов, инициирующих поведение гидробионтов в необходимой направленности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• для решения задач рыболовства впервые применена общая теория функциональных систем, что способствовало становлению принципиально нового научного подхода к исследованию закономерностей формирования поведения гидробионтов в условиях промысла;

• обнаружены неизвестные ранее устойчивые внутривидовые коммуника-^ тивные связи сельдевых и лососевых рыб по акустическому каналу, примененные при конструировании технических средств лова и управляемого нереста;

• раскрыт феномен искусной манипуляции инфразвуками и низкочастотными звуками у зубатых китов (дельфинов) во время их стайной охоты на пелагических рыб в открытом море;

• экспериментально определены аудиограммы промысловых рыб дальнеQ. восточного бассейна и физический состав эффективных стимулов для создания искусственной концентрации рыб и заграждения в условиях промысла и нереста;

•разработаны универсальные экспресс-методы выбора эффективных стимулов и средств управления по отношению к любым промысловым рыбам с известным трофическим статусом и мотивациями;

• на обнаруженных биофизических закономерностях и бионической основе разработаны не имеющие аналогов в практике мирового рыболовства и защищены авторскими свидетельствами СССР и патентом РФ конструкции широкополосных пневмоизлучателей, генерирующие сигналы и шумы эффективного воздействия на рыб;

• усовершенствована методика исследований акустических шумов промысловых судов, выбраны критерии количественной оценки мотивов поведения адекватно биологическим принципам ближней и дальней ориентации пелагических рыб в низкочастотных акустических полях;

• предложен принципиально новый способ снижения отпугивающих рыбу шумов промыслового судна, позволяющий изменить спектральный состав его акустического поля и добиться сокращения дистанции реагирования косяков рыб на судно;

• использованием комбинации разработанных средств пневмоакустики и традиционной техники впервые поставлены масштабные морские испытания способов управляемого ставного неводного лова лососей, тралового лова минтая, кошелькового лова сардины и тунцов, ограждение заморных участков и отвод производителей сельди на благоприятные нерестилища. I.

Эффективность практического использования разработок подтверждена протоколами и актами производственных испытаний и внедрения систем.

Достоверность результатов исследований и разработок подтверждается высокой сходимостью природных биоакустических аналогов, результатов численного, биофизического, биотехнического моделирования И' показателей морских экспериментов по критериям оценки поведения рыб в опытных, природных и промысловых ситуациях. Верность физических принципов, заложенных в основу разработки пневмоакустических излучателей — имитаторов звуков гидробионтов, подтверждена практическими результатами их использования в реальных условиях лова. Используемые измерительно-регистрационные средI ства аттестованы на калибровочных стендах.

Результаты исследований использованы в опытно-конструкторских разработках, в практике рыболовства и учебном процессе в следующих направлениях:

• разработана, изготовлена и прошла промысловые испытания пневмоаку-стическая система «Лосось» на ставном неводном лове лососей Камчатки, Сахалина и Ю. Курилвыводы: повышение производительности лова горбуши в заливе Анива на 273%;

• разработана и прошла промышленные испытания на траловом лове минтая в Беринговом и Охотском морях буксируемая дистанционно управляемая пневмоакустическая система «Дельфин" — выводы: при облове разреженных скоплений минтая концентрация рыб в зоне облова повышается на 150%;

• разработаны и налажено производство пневмоизлучателей (ПИ) энергетического воздействия на поведение рыб, на кошельковом лове тихоокеанской сардины ими были оснащены более 140 судов в системе ВРПО «Дальрыба" — выводы: внедрение способа предотвращения выхода рыбы из зоны замета кошельковых неводов дало суммарный экономический эффект — 3 450 тыс. руб. в ценах 1991 года;

• разработана и прошла морские испытания автономно управляемая пнев-моакустическая система (АУПС) для удержания тунцов в зоне облова кошельковым неводом;

• на кошельковом флоте ВРПО «Дальрыба» распространена «Методика оценки параметров поведения рыб в зоне замета кошелькового невода в акустическом поле судна», алгоритм поведения заложен в ЭВМ — тренажер замета кошелькового невода и используется в учебном процессе ГОУ «Дальрыбвтуз»;

• изучены акустические шумы промысловых судов, обнаружены корреля;

• пневмоакустическая система «Дельфин» прошла производственные испытания в ПО «Камчатрыбпром» в качестве средства предотвращения прохода производителей сельди Корфо-карагинского стада в з-ве Корфа на заморные участки, ПИ «Сардина» — в качестве средств концентрации сельди на искусственных нерестилищах со стерильным субстратом. выводы: достигнут эффект задержания стайных сельдей на расстоянии более 1,5 — 2 км и обход ими загражденияобыкрение на искусственном субстрате в 9,7 раз больше, чем на естественном, смертность на 2,9% ниже.

Все эти испытания и внедрения подтверждены соответствующими актами, приложенными к диссертации.

Апробация работы. Методическая и экспериментальная часть бионических исследований ежегодно обсуждалась на комиссии по гидробионике при ГКНТ СМ СССР по проблеме «Мировой океан» и бассейновой секции «Тихий океан». Основные материалы диссертации докладывались на Международных, Всесоюзных и Всероссийских конференциях и научно-технических совещаниях по использованию физических раздражителей в рыболовстве, по теории и прикладным вопросам гидроакустики, промысловой океанологии, на научных семинарах и коллоквиумах ВНИРО, ТИНРО, КоТИНРО, ИЭМЭЖ АН СССР,.

ГОУ Дальрыбвтуз, «Калрыбвтуз», ТОВВМУ и др., экспонировались на ВДНХ и.

ИНРЫБПРОМе.

По теме диссертации опубликовано 103 печатных работы, в том числе 22 авторских свидетельства СССР на изобретения и патент РФ, тезисы 18 докладов на конференциях и совещаниях.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Принципы системной организации функций в анализе и синтезе методов и средств промысловой биоакустики.

2. Исследование биофизической структуры взаимодействия трехфазных I сред «воздух — вода — гидробионты» и выбор природных аналогов для изучения реакций промысловых объектов.

3. Исследование биоакустических стереотипов поведения о крыто пузырных.

И с рыб и дельфинов, их внутривидовых и межвидовых отношений. ^t1.

• 4. Биофизическое обоснование эффективных стимулов для дистанционного управления поведением рыб.

5. Биотехническое моделирование акустических систем эффективного управления поведением рыб в условиях промысла.

6. Измерение акустических шумов промысловых судов, поиск корреляционных связей их параметров с поведением рыб и изучение возможности снижения их отпугивающего влияния на рыб.

7. Оценка эффективности использования пневмоакустических систем в технологиях управляемого лова и рыбозащиты.

В работе систематизированы материалы комплексных НИОКР, выполненных под руководством и непосредственном участии автора и его учеников к.т.н. Шибкова А. Н., к.б.н. Сорокина М. А., к.т.н. Кузнецова М. Ю., к.т.н. Кру-чинина О.Н. и к.т.н. Поленюка В. В., а также с участием коллег из институтов и организаций АН СССР и других ведомств д.т.н.

Бондаря Л.Ф. к.б.н. Кунцовой.

М.Я., к. ф-м.н. Рутенко А. Н., к.б.н. Непрошина А. Ю., к.т.н. Горелик А. И. и др. Автор работы выражает им искреннюю благодарность за участие в исследованиях и разработках.

Результаты исследования реактивности сельди в бассейне при предъявлении нескольких стимулов находятся в полном соответствии с результатами физиологических исследований, опирающихся на экспресс-методы. Многокомпонентные модели физических стимулов, несущие для исследуемого объекта полезную биологическую информацию, вызывают наиболее активные реакции. Кроме того, наличие в физической модели инфразвуковых составляющих и смещений частиц воды позволяют сельди лучше ориентироваться в поле излучателя. Эксперимент показал, что ВПЗ, ИЗД, ИЗС, если и несут в себе влияние зрительного фактора, то весьма незначительное.

4.4.3. Результаты исследований в садке.

Сардина. Эксперимент по изучению воздействия ПИ на фоне оптомоторных реакций сардины поставлен по методике в 1.4. (рис. 53, С). Результаты испытаний представлены в таблице 12.

Характерной особенностью проявления оптомоторной реакции во всех экспериментах являлось то, что косяк сардины при буксировке располагался в зоне «а» ближе к передней кромке садка (рис. 53, С). При расположении ПИ «Пневмопушка» перед косяком и предъявлении сигнала на различных режимах буксировки было отмечено следующее:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Исследования в области морской биоакустики обогатили гидробиологию огромным массивом информации об акустической активности гидробионтов и слуховых способностях рыб. Ее направленность формировалась в основном под влиянием оборонных и общеакадемических интересов. Попытки использовать этот потенциал в управляемых технологиях промысла на основе технических достижений в гидроакустике и методических упрощениях типа «стимул — ответ» не дали ожидаемого эффекта.

Формированию нового направления в рыболовстве — «Промысловая биоакустика» во многом способствовал Госзаказ 0.74.01. «Мировой океан» ГК СМ СССР по науке и технике (раздел «Гидробионика»), придавший разработке статус государственной проблемы. Гидробионическая постановка исследований акустических свойств промысловых рыб потребовала применения оригинальных для рыболовства методов системного планирования НИОКР и их реализации. Основные результаты этих исследований и разработок сведены в Приложение 1 и их можно резюмировать следующим образом.

1. Для системного планирования многопрофильных НИОКР автором разработан методический прием, основанный на системной организации функций, свойственной самоорганизации всего живого. Функции самоорганизации гидробионтов, как системоорганизующий фактор любого изучаемого природного или промыслового процесса, попадают в область интересов оператора наряду с параметрами основных составляющих процесса — носителей этих функций (гидробионты, суда, орудия лова, средства интенсификации лова). Вследствие такой постановки уделено большое внимание инструментарию, обеспечивающему системные НИОКР.

2. Разработана и по деталям реализована агрегатная структура морского рыбохозяйственного полигона, на методической и инструментальной базе которого проведены все научно-исследовательские работы и дано количественное толкование тем технологическим процессам лова, где поведение рыб в акустических полях является императивным фактором результативности лова.

3. Обоснована гидроакустическая природа взаимодействия пелагических рыб с ВПЗ, используемыми в практике мирового рыболовства 60 — 70-х годов прошлого столетия. В противовес существовавшему до этого мнению о влиянии зрительного фактора обнаружена связь поведения рыб с характеристиками параметров шумов ВПЗ. Обнаружены также природные явления со сходным акустическим портретом и стереотипами поведения рыб, что в определенной мере объясняет стабильность реакций рыб на ВПЗ. Эти природные стереотипы взяты в проработку как прототипы ответственных манипуляций в управляемых технологиях промысла и рыбозащиты.

4. Целенаправленные исследования в области физиологической акустики рыб позволили обнаружить биофизические механизмы и свойства ближнего и дальнего слуха рыб, которым до сих пор не давалась объективная оценка их ответственной роли в формировании поведения в промысловых полях. Получены сведения о центральном и местном механизмах саморегуляции слуха и их интегрированном участии в оценке изменчивой обстановки: а) поступление информации от механорецепторов через продолговатый мозг к сердцу останавливает его и почти одновременно запускает мышечные реакции (движение), при перерезанном спинном мозге наблюдается сохранение и некоторое усиление этих рефлексовб) в распознавании звуковых образов от внутреннего уха участвует ЦНС, причем до «принятия решений» и подачи команд к движению (растянутый латентный период реакции) сигнал подвержен анализу в сравнении с типовым природным, который заложен в память как спектральновременной портрет конкретной ситуациив) четко работает дифференцированная передаточная функция восприятия внешней обстановки от одного рецептора к другому, если один из детекторов попадает в неблагоприятную ситуациюг) суммация рефлексов при совокупном поступлении сигналов от дистантных и механорецепторов значительно увеличивает реакциид) при физическом моделировании эффективных стимулов наряду со спектрально-временным анализом звуков обязательно требование оценки колебаний инфразвукового диапазона, в т. ч. колебаний смещений.

5. Рабочий диапазон поиска эффективных стимулов определен путем изучения аудиограмм промысловых рыб. Пороги слуха определены на фоне шумов, что важно при оптимизации промысловых схем. Суперпозиция аудио-грамм пелагических рыб и сигналов открытопузырных рыб, взятых за прототипы, однозначно подтверждают возможность внутривидовых и межвидовых (хищник — жертва) коммуникаций. Феноменален также факт целевого использования низкочастотных звуков и инфразвуков в области слуха рыб дельфинами, которые используют их только при охоте на рыб.

6. Биофизическая оптимизация стимулов построена на первоначальном расчленении сложных биологических сигналов-прототипов на составляющие и, затем, на определении их функционального предназначения в природе взаимоотношений гидробионтов. В опытах применена комбинация гйдробионических методов с регистрацией всех видов реакций, свойственных рыбам, при предъявлении простых и сложных сигналов с биотическим и абиотическим содержанием, с использованием излучателей на твердых и акустически податливых материалах, на интактных рыбах и рыбах с денервированными рецепторами. Эти многовариантные оценки позволили синтезировать стимулы с их полномасштабной количественной интерпретацией для различных условий промысла (спектральные, амплитудные, временные показатели, их вариации при использовании на фоне промысловых полей).

7. В биотехническом моделировании также применены элементы гидробионики. В технических решениях использованы модели готовых «живых» генераторов сигналов и шумов, что способствовало достижению необходимого уровня адекватности. Акустические измерения и суперпозиция их графических отображений показывает высокую сходимость синтезируемой акустической обстановки с натурными прототипами. Разработаны не имеющие аналогов звукоизлучающие системы: имитаторы звуков открытопузырных рыб (лососевые и сельдевые), имитаторы звуков зубатых китов (мелкие дельфины и касатки), аналоги взрывных пневмоисточников (усатые киты), система снижения отпугивающих рыбу шумов промысловых судов и их частичной спектральной трансформации в биосшумы открытопузырных рыб. Способы применения всех этих новаций оригинальны в рыболовстве и рыбозащите, признаны изобретениями.

8. При испытаниях разработанных систем в промысловых условиях критерием эффективности служило поведение рыб и сравнительные уловы. Судя по этим критериям оценки, для основных видов промысла (ставной неводной, кошельковый и траловый) достигнут высокий эффект воздействия на поведение рыб и получены инструменты повышения стабильности управления технологическими процессами лова:

— на ставном неводном лове определена возможность облова проходных лососей, позволяющая устанавливать невода на нетрадиционных рыболовных участках и привлекать в зону облова скопления, обходящие их значительно мористее ловушки (сравнительные испытания в масштабе з-ва Анива показали эффективность лова 273%);

— на промысле разреженного минтая получена возможность создания условий для энергосберегающих технологий лова путем искусственной концентрации объекта в зоне облова тралом (при испытании БДУ ПИ-системы отмечено увеличение захода рыбы в трал в 1,5−2 раза);

— на кошельковом лове сардины использование ПАС энергетического воздействия показало высокий эффект удержания косяков сардины в зоне облова (снижение количества пустых заметов в 3,75 раз, увеличение результативности лова в 1,3 раза и суммарный годовой эффект на судах, подтвержденный расчетами и актами внедрения — 3 450 тыс. руб. в ценах 1991 г.);

— использованием опытной модели системы снижения шумов промыслового судна даже без подбора оптимальных режимов работы определена возможность значительного сокращения зоны влияния акустического поля судна и, следовательно, получены предпосылки для использования материалеи энергосберегающих технологий кошелькового лова (например, для наиболее динамичного кошелькового лова тунцов зона отпугивающего влияния может быть сокращена в 1,5−2 раза).

9. Испытания разработанных систем в качестве средств рыбозащиты также наметили достаточно благоприятную перспективу их использования в этом направлении. Масштабный эксперимент в заливе Корфа доказательно подтвердил возможность влияния на перераспределение нерестовых скоплений сельди на акватории залива, а косвенно — на нерестовое стадо в целом. На приморском стаде сельди, где естественные нерестилища практически непригодны для воспроизводства, более перспективно использование управляемых нерестилищ с искусственным стерильным субстратом, которые также испытаны и достаточно эффективны. В водозаборных сооружениях, где гибнет, в основном, молодь рыб, испытания пневмоизлучателей энергетического воздействия подтвердили существование определенного заградительного эффекта для молоди.

В рыболовстве, в иерархии технических проблем, верхнюю ступень занимает АСУТП лова. Если анализ и синтез управляемых биокибернетических систем проведен на уровне исследований функций самоорганизации гидробионтов, проблема стабильности управления решаема. Изложенный в работе материал — предтеча перспективных НИОКР в области АСУТП промысла и охраны биоресурсов.