Введение к работе
Актуальность темы.
При экологическом мониторинге окружающей среды в настоящее зремя наибольшее внимание уделяется, как правило, гидрофизическим и шмическим факторам и практически не учитываются >лектрофизические факторы. Хотя в последние годы установлено, что естественные электромагнитные поля (ЕЭМП) в крайне низкочастотном КНЧ) диапазоне воспринимаются некоторыми видами гидробионтов и *меют для них большое информационное значение. Предположительная )бласть использования водными организмами этих полей может быть тредставлена следующим образом:
а) восприятие полей биологического происхождения для
інутривидовой и межвидовой коммуникации, поиска добычи и
«бегания хищников;
б) восприятие полей геофизического происхождения для
тространственной ориентации, а также получения оперативной и
прогностической информации о биологически опасных
гидрометеорологических процессах.
Согласно современным представлениям ЕЭМП геофизического троисхождения содержат информацию о внутренней структуре іроцессов, которые их вызывают, и связаны с такими явлениями погоды сак прохождение циклональних образований, атмосферных фронтов, сонвективной облачности, выпадение ливневых осадков и т. д. Зосприятие этих ЕЭМП позволяет гидробионтам корректировать свое юведение при изменяющейся гидрометеорологической ситуации.
Следует отметить, что наряду с естественными в прибрежных тайонах формируются антропогенные электромагнитные поля, шіряженность которых может в сотни раз превышать естественные.
4 Несомненно, что влияние антропогенных электромагнитных полей на биоценозы, может оказаться пагубным, если не учитывать особенности восприятия ЭМП гидробионтами.
В последнее время значительными темпами развиваются технологии аквакультуры. Среди выращиваемых объектов широкое распространение получили карповые рыбы, раки и форель. Ввиду высокой стоимости кормов в системах аквакультуры первостепенное значение приобретают задачи оптимизации режимов кормления. Учет электромагнитных факторов в этих задачах представляется весьма перспективным. Таким образом, весьма актуальным является исследование закономерностей формирования естественных электромагнитных полей и их воздействия на принципиально различные виды водных организмов. При этом наибольший интерес представляют особенности восприятия ЕЭМП гидробионтами прибрежной зоны, как наиболее чувствительными к изменчивости гидрометеорологических условий.
Цель и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является установление закономерностей формирования естественных электромагнитных полей при биологически важных гидрометеорологических процессах и выявление особенностей восприятия этих полей отдельными видами гидробионтов прибрежных зон, в том числе - гидробионтами систем аквакультуры.
Поставленная цель определила следующие задачи исследования:
изучение взаимосвязи между статистическими характеристиками естественных электромагнитных полей, возбуждаемых биологически важными гидрометеорологическими
процессами, и внутренней структурой этих процессов, а также закономерностями их развития;
изучение особенностей восприятия гидробионтами прибрежных зон вариаций электромагнитных полей на различных частотах КНЧ-диапазона;
выявление реакций гидробионтов на вариации электромагнитных полей, соответствующих биологически важным изменениям гидрометеорологических условий.
Методы исследования.
Для решения поставленных задач были использованы:
экспериментально-физический метод, заключающийся в получении экспериментальных данных о вариациях ЕЭМП с помощью специально разработанных измерительных средств и сопоставлении этих данных с фактической гидрометеорологической информацией;
метод физического моделирования, заключающийся в создании искусственных вариации электрических и магнитных полей в условиях специально разработанных установок и воздействие этими вариациями на исследуемые виды гидробионтов;
Научная новизна.
выявлены закономерности формирования вариаций гстественных электромагнитных полей в частотном диапазоне 7-8 Гц, эбусловленные приближением и прохождением циклонов и одиночных фронтальных разделов, а также - выпадением осадков;
установлены взаимосвязи структуры ЕЭМП, возбуждаемых !іри конвективных процессах в атмосфере, с характеристиками и ггруктурой этих процессов;
разработана методика регистрации характеристик ЕЭМП с помощью специально созданных измерительных средств в условиях промышленных помех;
установлены частотные характеристики электро- и магниточувствительности у исследовавшихся прибрежных гидробионтов, перспективных как объекты аквакулътуры;
выявлены закономерности реакций исследованных гидробионтов на воздействие электромагнитным полем, эквивалентным биологически важным изменениям гидрометеорологических условий.
Достоверность полученных результатов обеспечивалась:
надежным периодическим контролем метрологических характеристик разработанных измерительных средств при получении экспериментальных данных по вариациям ЕЭМП;
использованием современных методов статистической обработки результатов при установлении закономерностей вариаций ЕЭМП и их взаимосвязей с гидрометеорологическими процессами;
сравнением получаемых результатов со статистически достоверными контрольными (фоновыми) характеристиками при изучении чувствительности и поведенческих реакций гидробионтов в условиях воздействия ЭМП.
Практическая значимость работы. Результаты работы могут быть использованы: при экологическом мониторинге водоемов; при совершенствовании технологий аквакулътуры; при создании специальных методов получения гидрометеорологической информации в подводных условиях, например,
7 с помощью автономных подводных станций на морях с ледяным покровом;
в учебном процессе РГТМУ в рамках спецкурсов по экологии и морским технологиям.
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы докладывались на: I,H,IV Международных семинарах "Рациональное использование прибрежной зоны северных морей" (Кандалакша, 1996, 1997, 1999 г.г.); Всероссийской конференции "Атмосфера и здоровье человека" (Санкт-Петербург, 1997 г.); XI Всероссийской конференция по промысловой океанологии (Калининград, 1999г.); Четвертой Санкт-Петербургской Ассамблеи молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 1999 г.); Конференции молодых ученых национальных гидрометслужб стран СНГ (Москва, 1999 г.), сессиях Ученого Совета РГТМУ (1998, 1999, 2000 г.г.).
Внедрение результатов работы.
Результаты работы внедрены в учебный процесс РГТМУ в рамках курса "Морские технологии" (программа 1999 г.) и использованы в рамках госбюджетной НИР "Разработка средств и методов океанологического эксперимента и морских технологий и экспериментальное изучение воздействия электромагнитных полей на биологические и физико-химические объекты."
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 3 статьи и 14 тезисов докладов.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем работы составляет 130 страниц, включая 49 рисунков и 9 таблиц. Список использованной литературы содержит 74 наименования.