ОСНОВЫ БИОМЕХАНИКИ ГИДРОБИОНТОВ

BASICS OF HYDROBIONT BIOMECHANICS

Aleksander​ Nedostup

Candidate of Science, Head of Commercial Fishery department, assistant professor, Kaliningrad State Technical University,

Russia, Kaliningrad

Aleksej Razhev

Candidate of Science, Leading Researcher, Kaliningrad State Technical University,

Russia, Kaliningrad

АННОТАЦИЯ

Цель исследовательской работы состоит в изучении движения гидробиотнов в пространстве и времени. Перемещения гидробионтов в одном пространстве сопряжены с их поведением. Учитывая сложность движений гидробионтов, в их биомеханике исследуют механическую, и поведенческую их стороны, причём обязательно в тесной взаимосвязи. Общая задача изучения движений гидробионтов состоит в оценке эффективности их облова активными и пассивными орудиями промышленного рыболовства. Получены уравнения движения гидробионтов. При решении уравнений движения гидробионтов и их реакции на раздражители возникают многочисленные частные задачи, не только предусматривающие непосредственную оценку эффективности их облова орудиями промышленного рыболовства, но и выращивание их в открытых садках и установках замкнутого водоснабжения.

ABSTRACT

The purpose of the research work is to study the movement of aquatic organisms in space and time. Movements of hydrobionts in one space are associated with their behavior. Given the complexity of the movements of aquatic organisms, in their biomechanics, their mechanical and behavioral aspects are studied, and necessarily in close relationship. The general task of studying the movements of aquatic organisms is to assess the effectiveness of their fishing with active and passive commercial fishing gear. The equations of motion of hydrobionts are obtained. When solving the equations of motion of hydrobionts and their response to stimuli, numerous particular problems arise, not only providing for a direct assessment of the effectiveness of their fishing with commercial fishing gear, but also their rearing in open cages and closed water supply installations.

Ключевые слова: биомеханика, гидробионт, поведение.

Keywords: biomechanics, hydrobiont, behavior.

Основы биомеханики гидробионтов - системный анализ и системный синтез движений на основе количественных и поведенческих характеристик гидробионтов. Рассматривается экспериментальная биомеханика гидробионтов. Суть системного анализа биомеханики гидробионтов состоит в исследовании траекторий перемещения, скорости, ускорения и др., а также реакции на раздражители. Движение и поведенческие характеристики гидробионтов объединены взаимосвязями. При этом необходимо учитывать, что поведение отдельных особей рыб отличается от поведения их в стае. Внутри стаи отдельные особи движутся согласованно. Исследования зарубежных и российских ученых [2-4] позволяют четко сформулировать математические зависимости биомеханики и поведенческих характеристик гидробионтов при облове их разноглубинными тралами [5]. На основании математических зависимостей авторами статьи разработаны имитационные модели биомеханики и поведенческих характеристик гидробионтов, а также программное обеспечение (см. рис. 1).

Рисунок 1. Численный эксперимент биомеханики гидробионтов и их поведенческих характеристик

Численный эксперимент биомеханики гидробионтов и их и поведенческих характеристик с помощью программного обеспечения дает возможность оценить влияния биотических и антропогенных факторов на эффективность разноглубинного тралового промысла с учетом входных параметров гидробионтов и косяков (см. рис. 2). На основании моделирования биомеханики гидробионтов и их и поведенческих характеристик определены возможные конструктивные характеристики канатно-сетной части разноглубинных тралов, способствующих эффективному облову скоплений гидробионтов в виде косяков.

Рисунок 2. Входные параметры гидробионтов и косяков

Исследование выполнено в рамках выполнения государственного задания по теме «Разработка физических, математических и предсказательных моделей процессов эксплуатации донного и разноглубинного траловых комплексов».

Список литературы:

1. Takagi, T., Moritomi, Y., Iwata, J., Nakamine, H., and Sannomiya, N. Mathematical model of fish schooling behaviour in a set-net. - ICES Journal of Marine Science, 2004 - 61: 1214-1223.
2. Nakamine, H., and Sannomiya, N. Effect of autonomous decentralization mechanism in fish behaviour. Transactions of Institute of Systems, Control and Information Engineers, 1995 - 8: 350-356.
3. Gun-Ho LEE, Chun Woo LEE, Young-Bong KIM, Pingguo He. Simulating the behavior of Atlantic mackerel and their capture by pelagic trawls / 8th International workshop - Methods for the Development and Evaluation of Maritime Technologies DEMAT 2007. V.5. 2007. Germany. Rostock. pp. 285-295.
4. Розенштейн М.М., Левченко С.В., Белых А.В. Гибридная модель для прогнозирования величины улова скумбрии разноглубинным тралом в Северо-Восточной Атлантике / М.М. Розенштейн, С.В. Левченко, А.В. Белых // Научный журнал «Известия КГТУ» № 34. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. – С. 81 – 88.
5. Недоступ А.А., Альтшуль Б.А., Ражев А.О., Дятченко С.В., Бедарева О.М., Багрова А.А. Математическое моделирование поведенческих характеристик стаи рыб при облове разноглубинным тралом. Морские интеллектуальные технологии. №4(46) Т.4. 2019. - С. 181-185.