WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ ПО РЫБНОМУ ХОЗЯЙСТВУ И ЭКОЛОГИИ 20 апреля 2018 Бионическое моделирование слабоэлектрических рыб Ольшанский В.М., Сюэ Вэй Харбинский инженерный ...»

ТРЕТЬЯ НАУЧНАЯ ШКОЛА

МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И

СПЕЦИАЛИСТОВ ПО

РЫБНОМУ ХОЗЯЙСТВУ И

ЭКОЛОГИИ

20 апреля 2018

Бионическое моделирование

слабоэлектрических рыб

Ольшанский В.М., Сюэ Вэй

Харбинский инженерный

университет

Вторая

школа по рыбному

хозяйству

24 апреля 2015

Про электрических рыб

и их моделирование Ольшанский Владимир Менделевич

ИПЭЭ РАН

vmolsh@yandex.ru Про исследования роли электрических событий в жизни клариевых сомов Азиатский сом Clarias macrocephalus Генерация электрических Агрессия разрядов сопровождает большинство заметных поведенческих актов клариевых сомов – агрессию, охоту, нерест .

Нерест 100 ms Охота Генерация особой пачки электрических разрядов является обязательным элементом жесткого нерестового ритуала спаривания азиатских клариевых сомов «Электрические органы рыб представляют … исключительную трудность, потому что трудно представить себе, какими шагами могло идти образование этих изумительных органов. Но это неудивительно, так как мы не знаем даже, для чего они служат .

У Gymnotus и у Torpedo они, конечно, представляют собою мощные средства защиты, а может быть, и преследования добычи, но у ската Raja аналогичный орган в хвосте производит мало электричества, даже когда животное раздражено, так мало, что он едва ли может служить для указанных целей.»



Ч.Дарвин «Происхождение видов…»

Классические работы Ганса Вернера Лиссмана Непрерывные электрические разряды О функции и эволюции электрических из хвоста Gymanrchus niloticus органов рыб Электрические рыбы Сильноэлектрические Слабоэлектрические ?

?

Ганс Лиссманн зарегистрировал разряды от представителей клюворылообразных и гимнотообразных Gymnarchus niloticus

–  –  –

Gnathonemus petersii «Представляется важным рассматривать электрические органы, не как органы интересные сам по себе, а как на часть общей организации рыбы, играющей роль в ее взаимодействии с окружающим миром»

Принцип электролокации: В однородной водной среде рыба создает поле, напоминающее поле электрического диполя. Любой объект, электропроводность которого отличается от электропроводности воды будет отклонять линии поля и, находясь в воде, искажать первоначальную конфигурацию поля .

Предполагается, что рыба способна чувствовать это искажение поля Доказательства Лиссманна Условнорефлекторные эксперименты с Gymnarchus niloticus и Gymnotus carapo показали, что эти рыбы могут обнаруживать присутствие стационарного магнита и они могут отличать проводники от изоляторов .

Организация слабоэлектрической рыбы по Лиссманну

–  –  –

We have found that Gymnarchus can respond to a continuous direct-current electric stimulus of about.15 microvolt per centimeter, a value that agrees reasonably well with the calculated sensitivity required to recognize a glass rod two millimeters in diameter. This means that an individual sense organ should be able to convey information about a current change as small as.003 micromicroampere. Extended over the integration time of 25 milliseconds, this tiny current corresponds to a movement of some 1,000 univalent, or singly charged, ions .



Lissmann, 1974 «Представляется, что более «Электрические рецепторы у неэлектрической рыбы»

тщательное исследование сомов будет плодотворным, поскольку пока Lissmann, Machin, 1963 не обнаружено переходных форм между сильноэлектрическим сомом и остальными сомами – ситуация напоминающая недавнюю ситуацию с гимнотидами» (Лиссманн, 1958) В 1963 г. Лиссманн и Мэйчин доказали, что клариевые сомы имеют электрорецепторы и что они лучше всего воспринимают стимулы длительностью 25 мс и выше .

В названии их публикации в Nature подчеркивается, что клариевые сомы - НЕэлектрические рыбы .

Пассивная электрорецепция у акул

–  –  –

Nicole U. Czech-Damal1, Alexander Liebschner2, Lars Miersch3, Gertrud Klauer4, Frederike D. Hanke3, Christopher Marshall5, Guido Dehnhardt3 and Wolf Hanke3,* Psychophysical experiments with a male Guiana dolphin determined a sensory detection threshold for weak electric fields of 4.6 µV cm1, which is comparable to the sensitivity of electroreceptors in platypuses .

Про исследования в области электроэкологии в России Лауреат Государственной премии СССР, д.б.н., проф. В.Р.Протасов Экзотические рыбы водятся в экзотических странах Исследования В.Д.Барона на скатах и звездочетах В 1993 г. в Эфиопии В.Д.Барон, А.А.Орлов и А.С.Голубцов впервые обнаружили монополярные разряды клариевого сома Clarias gariepinus, проявляющиеся только в процессе социальных взаимодействий .

Эфиопия (кадры из фильма Д.Эльяшева «Экспедиция») Электрические разряды азиатских пресноводных рыб Первая регистрация электрических разрядов от азиатской пресноводной рыбы (Моршнев, Ольшанский, 1995) До наших работ предполагалось, что пресноводные электрические рыбы обитают только в Африке и Южной Америке Электрические рыбы

–  –  –

?

?

Электрические рыбы Слабоэлектрические Сильноэлектрические Особый интерес к электрическим рыбам с эпизодическими электрическими разрядами подчеркивается в программной статье Теодора Буллока о наиболее перспективных направлениях развития электроэкологии Список литературы к статье Теодора Буллока

–  –  –

I am communicating with you because I have just been aware about your finding of electric discharges in salamanders .

As you may know, I have more than 30 years of experience studying EOs and electroreception in weakly electric fish (see attached publications). I wonder whether we can cooperate for studying some aspects of electrogenesis and electroreception in these salamanders .

In particular, are there specialized organs? do they use discharges for electrolocation? etc .

I am in Uruguay South America and I cannot travel abroad because of family reasons. However we have a well setup lab to address these questions .

Do you know whether there is a possible chinese-uruguayan scientific cooperation framework in which we could set up a research project?





I am copying this email to a friend from china now living in the US. Perhaps he could gave us some advise .

–  –  –

«Этот прибор, более сходный по существу, как я покажу дальше, с естественным электрическим органом электрического ската или электрического угря и т. п., чем с лейденской банкой и известными электрическими батареями, я назову искусственным электрическим органом.»

Мы окружены множеством электрических приборов, ведущих свою родословную от Вольтова столба .

Без электрического источника ни один из этих приборов не может работать Даже Апокалипсис мы сегодня ассоциируем с отключением электричества Все эти приборы ко времени всеобщего признания заслуг Вольты не существовали не только как технические решения, но и как осознанные задачи В чем состояло утилитарное значение Вольтова столба?

Главным утилитарным значением изобретения Вольтова столба или «Вольтаического аппарата»

стала возможность постановки и осуществления множества научных и инженерных экспериментов Вольтов столб привлек к изучению электричества внимание правителей и ученых На создание разнообразных Вольтовых столбов тратились серьезные средства

–  –  –

«Если вся дуга железная или крючок железный и если также проводящая пластина железная, то чаще всего сокращения либо отсутствуют, либо весьма незначительны .

Если, однако, один из этих предметов железный, а другой - медный или же, что гораздо лучше, серебряный, то сокращения немедленно становились гораздо больше и гораздо продолжительнее»

Л.Гальвани «Трактат о силах электричества при мышечном движении»

Quella, non tu, che novo ardor vitale In rana ignuda a disvelar pur giunse .

–  –  –

“Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытого” Трактат Л.Гальвани Л.Гальвани “Трактат о животном электричестве” Почему Гальвани не изобрел «Вольтов столб»

или «Гальванический элемент», если он первый обнаружил действие контакта двух металлов?

Гальвани интересовало нечто гораздо большее, чем изобретение полезных устройств – тайна жизненных сил. Трактат Л.Гальвани Благодаря Гальвани мир убедился в том, что в любой клеточке, в любом органе чувств любого живого существа есть электрические явления и они играют существенную роль .

А контакт двух металлов всего лишь был одним из факторов, влияющих на результаты .

Этот фактор Гальвани выявил, описал, и продолжил свою основную работу .

Важный момент: Вольта сам непосредственно выполнил множество экспериментов над живыми организмами, повторяя и модифицируя опыты Гальвани

–  –  –

«Хотя доказательства Mr.Уолша, что воздействие Torpedo вызывается электричеством таковы, что оставляют мало места сомнениям, пока следует сознаться, что имеются некоторые обстоятельства, которые на первый взгляд кажутся с трудом согласовываются с такой гипотезой. Я предлагаю поэтому исследовать действительно ли эти обстоятельства реально несовместимы с таким взглядом и дать отчет о некоторых попытках имитировать действия этих животных электричеством.»

• Почему ток от ската протекает через тело человека, если гораздо легче ему протечь через воду?

• Почему во время разряда рыб не наблюдаются искры, свечение, притяжения и отталкивания?

• Можно ли сделать такую модель ската, от которой мы будем чувствовать электрические разряды в воде?

• Чей разряд сильнее – натурального ската или лейденской банки, заряженной от электрофорной машины и соединенной с моделью ската?

Как течет электрический ток?

«По тому же принципу, если скат помещен в воду, электрический флюид будет протекать во всех направлениях и даже на большие расстояния от тела ската, как это показано на рис.1, где сплошные линии означают сечение тела ската, а пунктирные – направления электрической жидкости.»

Электрический скат:

ток – 30А, напряжение 50 В, длительность разряда – 3 мс .

R = U/I = 1.5 Ом, C = RC/R = 2000 мкФ Q = CU = 0.1 Кл

–  –  –

Время разряда батареи из 50 банок на нагрузку 1.5 Ом – 0.75 микросекунды Разница емкостей 4 000 раз!

Физическая модель ската, изготовленная Кавендишем .

Электроды сделаны из сплава свинца и олова (pewter) .

Первая модель сделана из дерева .

Во второй более удачной модели «тело» ската сделано из слоев кожи, вымоченных в морской воде .

Могла ли эта модель представлять конденсатор с требуемой емкостью порядка 2000 мкФ?

Эксперименты М.Фарадея с электрическим угрем

ПОМОЩНИКИ:

«С этим угрем при любезной помощи г. Брэдли из указанной Галлереи, г. Гассио, а иногда и других господ, как-то профессоров Даниеля, Оуена и Уитстона, я получил полное доказательство тождественности его силы с обычным электричеством»

–  –  –

«Этот прибор, более сходный по существу, как я покажу дальше, с естественным электрическим органом электрического ската или электрического угря и т. п., чем с лейденской банкой и известными электрическими батареями, я назову искусственным электрическим органом.»

Бионическое моделирование электрических рыб (рыба как электрический диполь) Бионика – это не наука и не техника .

Бионика – это методология экспорта идей из биологии в технику

БИОНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОСИСТЕМ

СЛАБОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЫБ

–  –  –

К природным объектам не прилагается «техническая документация» .

Чтобы распознать какую-либо особенность надо общаться со специалистами по данному объекту .

Далеко не факт, что специалисты захотят общаться .

Далеко не факт, что Вы их поймете – они все говорят на своих языках .

–  –  –

Структура ЭМП на расстояниях, соизмеримых со скин-слоем, диаграммы направленности, всенаправленность, влияние границ, зависимость соотношения сигнал/шум и дальности связи от величины электропроводности .

Были предложены критерии количественной оценки эффективности дипольных антенн, экспериментально исследованы компоненты импеданса, предложены способы оптимизация антенн .

–  –  –

к.т.н. Рублёв Виктор Петрович, доцент кафедры Приборостроения ДВФУ Комплект переговорного устройства для аквалангистов Из сделанных тогда разработок наиболее интересной представляется система контроля перекосов трала Простейшая система контроля симметрии в однородной воде с прямой связью между источником и приемником .

Система контроля перекосов трала позволяет фиксировать угол раскрытия ячеи с чувствительностью 0.01°

ФИЗИКА

БИОЛОГИЯ

ТЕХНИКА

Научная Практическая новизна значимость

Пытаясь проложить туннель из науки в практику бионик сталкивается с конфликтом целей:

наука ищет неприступные вершины, чтобы покорять их, а техника пытается проложить ровные пути .

У науки и техники разные системы оценки эффективности .

Пример разработок компании EvoLogics наглядно демонстрирует эффективность бионического подхода к созданию новых технических систем Advanced Sweep Technology for Communication and 3D Navigation Baikal Deep Underwater Neutrino Telescope (BDUNT) at a depth of 1200 m in the Baikal lake

–  –  –

Авт.св.СССР №1289436 Аналогичный подход организации связных и ориентационных подводных акустических систем практикует компания EvoLogics Пример разработок компании EvoLogics наглядно демонстрирует эффективность бионики В.Р. Протасов

–  –  –

В разработке детандеров ведущую роль в СССР с 1936 года играл академик Капица, в частности предложивший усовершенствованную конструкцию турбодетандера, позволившую поднять его КПД с 0,52— 0,58 до 0,79—0,83, то есть в 3 раза снизить потери по сравнению с лучшими до того в мире турбодетандерами немецкой фирмы Линде) .

БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕ!

Ольшанский В.М., Сюэ Вэй






Похожие работы:

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Директор института Высшая школа электроники и компьютерных наук _Г. И . Радченко 26.04.2017 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА к ОП ВО от 03.11.2017 №007-03-1159 дисциплины ДВ.1....»

«Биология 8 класс. Демонстрационный вариант 3 (45 минут) 1 Диагностическая тематическая работа №3 по подготовке к ОГЭ-9 по БИОЛОГИИ по теме "Человек и его здоровье"    Инструкция по выполнению работы На выполнение диагностической работы по биологии отводится 45 минут. Работа включает в себя 20 заданий. Ответы к заданиям 1–17 за...»

«Группа трансгендерных людей является довольно немногочисленной. Этот факт во многом объясняет отсутствие какой-либо информации об их трудоустройстве и адаптации на рабочих местах. Однако трансгендерные люди испытывают, пожалуй, самые серьезные сложност...»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION . METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ ISO 1 0 7 1 8 СТАНДАРТ ПРОБКИ КОРКОВЫЕ Подсчет колониеобразующих единиц дрожжей, плесени и бактерий, способных как к экстрагированию, так и к росту в спиртовой сред...»

«КОНФЕРЕНЦИИ "Газоочистка 2005" испытание электричеством выдержала России предстоит усовершенствовать подходы к решению экологических задач и внедрить ряд новых технологий Петр Степаненко К онференция специалистов по очистке газов...»

«МЫ ПОСТИГАЕМ л о г и к у ЖИВОГО. 60 лет биологическому факультету Уральского государственного университета им. А. М . Горького Екатеринбург Издательство Уральского университета ББК Ч448.7(2Р36) М94 Редакционная коллегия В. Н. Большаков, С. В. Комов (отв. секретарь), В. А. Мухин, Н....»

«Публикуется Альянсом по сохранению сайгака SAIGA NEWS зима 2008-2009 выпуск 8 Издается на 6-ти языках для информационного обмена по вопросам экологии и охраны сайгака СОДЕРЖАНИЕ Современное состояние и распространение сайгака в Монголии Б. Чимеддорж1, Л.Амгалан2, Б. Бувейбатар2 Основная статья 1 WWF-Монгол...»

«СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, 3 Обзоры, проблемы, итоги УДК 633/635:576.31 ЦЕНТРОМЕРНЫЕ БЕЛКИ ХРОМОСОМ У ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ . СООБЩЕНИЕ I. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ЦЕНТРОМЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ (обзор иностранной литературы) Л.П. В...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.