Статья опубликована в №35 (июль) 2016
Разделы: Биология, Биотехнологии, Физика, Науки о Земле
Размещена 22.07.2016. Последняя правка: 25.12.2018.
Просмотров - 2789

ВОСПРИЯТИЕ БАРЕНЦЕВОМОРСКИМИ МИДИЯМИ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Фролова Наталия Сергеевна

-

Российский государственный гидрометеорологический университет

ассистент кафедры океанологии

Муравейко В.М., доктор биологических наук, главный научный сотрудник ММБИ, Степанюк И.А. – доктор физико-математических наук, профессор кафедры океанологии РГГМУ, Емелина А. В. – младший научный сотрудник ММБИ,Строганова О.А. – инженер РГГМУ.

УДК 557.3 +595. 384.8

Введение.

Ранее (например [1]) изучалось влияние на мидий вариаций внешних факторов: температуры воды, ее солености и освещенности в зоне проживания. При этом совершенно не учитывались такие факторы как переменные магнитные поля, которые воспринимаются многими другими гидробионтами (например [2,3]).

Можно предполагать, что мидии, как и другие беспозвоночные, могут воспринимать вариации различных геомагнитных полей, поскольку эти поля обычно связаны с важными для них гидрометеорологическими процессами. 

Методика.

Нами выполнялись специальные эксперименты по выявлению эффектов влияния переменных магнитных полей на моллюсков, содержащихся в лабораторных условиях. Эксперименты велись с помощью установки с автоматической регистрацией уровня раскрытия створок (УРС). Схема установки приведена на рисунке 1.

                                         
 Рисунок 1. Схема экспериментальной установки.

В экспериментах с искусственными магнитными полями использовались соленоид и генератор крайне низких частот. Регистрация велась с помощью схемы на тензометрах, подключенных через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) к персональному компьютеру (ПК). При регистрации поведения в естественных полях генератор и соленоид отключались.

Оценки закономерностей поведения производились с помощью расчета фрактальной размерности через так называемый коэффициент Херста (см. например [5]). Эти характеристики связаны простой зависимостью. При значениях коэффициента Херста более 0,5 процесс является детерминированным, а при менее 0,5 – хаотичным. Пример расчета показан на рисунке 2. Здесь представлены результаты расчетов по данным за период с 3.01.2010 г. по 8.01.2010 г. Значения коэффициента умножены на 100.

Как следует из этих результатов, поведение мидий жестко детерминировано (коэффициент Херста существенно больше 0,5) и определяется внутренними физиологическими потребностями. Две точки сброса (точка 6125 – примерно 06.10ч. 8.01.2010 и 6941 – 19.42 ч. за те же сутки не приводят к хаосу поведения).


                                                                 

Рисунок 2. Пример расчета детерминированности процесса УРС. 

При воздействии магнитным полем с частотой 8 Гц и индукцией 1000 нТл реакция мидии выражается в виде отдельных резких всплесков текущей дисперсии (рисунок 3). Эти всплески 7-10 мин при дискретности регистрации 60с. При этом средний уровень УРС существенно повышается по сравнению с фоном. Следует отметить, что реакции мидии запаздывает по отношению к воздействующему полю.

                                                                      

Рисунок 3. Воздействие на мидию переменным магнитным полем с частотой 8 Гц. 

Более наглядно все это выглядит при вейвлет-анализе данных. Такой анализ позволяет рассчитывать текущие спектры, которые привязываются к времени эксперимента. Пример такого анализа приведен на рисунке 4. 


                                                                
Рисунок 4. Пример вейвлет-анализа в формате 3D поведенческой активности мидии в спокойном состоянии и при воздействии переменным магнитным полем с частотой 8 Гц.

Выявляемые всплески текущей спектральной плотности («остроконечные горки») наблюдаются при воздействии переменным магнитным полем – мидия сильно возбуждается, хотя и с перерывами. Это соответствует также данным рисунке 3. Следует отметить, что индуцированное электрическое поле в лабораторном бассейне несущественно и может не приниматься во внимание.

Такие результаты дали основание проверить реакцию мидий на реальные геомагнитные возмущения (ГМВ). Данные по ГМВ в период проведения экспериментов были взяты с сайта обсерватории Соданкюля (Финляндия), расположенной максимально близко к Мурманску

Реакция на геомагнитные возмущения оценивалась с помощью спектрального анализа. Сравнительные периодограммы процессов приведены на рисунке 5. Здесь квадратами обозначены вариации  (ГМВ) индукции магнитного поля Земли (МПЗ), а ромбами – активность мидии.

Полученные результаты укладываются в гипотезу о роли МПЗ в формировании «биологических часов». Изменилась периодичность возмущений МПЗ – изменилась периодичность активности мидий. Причем, возможно, близкий к полусуточному период и является времязадающим. При этом следует отметить, что выявленные периоды практически не соответствуют периодам приливо-отливных процессов в Баренцевом море. Возможно, это связано с содержанием изучаемых моллюсков в лабораторных условиях.

Положения ряда пиков на периодограммах во многих случаях соответствуют друг другу. Эти данные сведены в таблице 1.

Очень интересно также то, как моллюски реагируют на затмение. В Мурманске 31 декабря 2009 г с 20 ч 15 мин по 0 ч 20 мин 1 января 2010 г наблюдалось лунное затмение. Дискретность измерений – 1 минута.

                                                             

Рисунок 5. Сравнительные периодограммы активности мидии и геомагнитных возмущений МПЗ.

Таблица 1.

Рисунок 6. График дисперсии двигательной активности мидии  в период затмения Луны. 

Чтобы проследить различия в активности до, во время и после затмения была рассчитана текущая дисперсия с шагом в 20 значений и построен график этой дисперсии  (рисунок 6).

До затмения прослеживаются довольно большие значения дисперсии от 1,5*10^-3 до 3*10^-2, это говорит о том, что створки мидии не были полностью открыты, но варьировались. Во время лунного затмения дисперсия близка к нулю и имеет порядок 10^-4 - 10^-5. После затмения дисперсия еще около 11-ти часов оставалась минимальной порядка 10^-6. Это говорит об остаточном влиянии действия лунного затмения.

При этом известно, что для литоральных беспозвоночных организмов свойственна лунная периодичность размножения и нереста. Большая численность личинок приходится приблизительно на периоды квадратурных и сизигийных приливов.

Кроме этого, следует отметить, что затмение Луны происходит при ее вхождении в так называемый «магнитосферный хвост» Земли, что меняет характеристики ГМВ.

Подобные реакции наблюдались в наших экспериментах с сомиками золотистыми (Corydoras aeneus) [4] – здесь реакция на лунное затмение начиналась примерно за 4,5 часа. При этом были отчетливо выражены «метания». Показатель Херста понизился до 0,3 («спад в хаос»).

Кроме этого нами во время этого лунного затмения проводились эксперименты  с аналогом так называемого диска Мышкина. Диск был размещен в вакуумированной камере и подвешен на шелковой подвеске. Реакция диска хорошо совпадала по времени с реакцией сомиков [4].  

Выводы.

 1. В результате проведенных экспериментов выявлено, что баренцевоморские мидии реагируют на искусственные и естественные магнитные поля. Это ранее неизвестные результаты. По-видимому, они имеют важное значение при аквакультуре мидий в условиях Баренцева моря.

2. Выявлена реакция мидий на геомагнитные возмущения. Можно предполагать, что совпадение периодов биоритмики мидий с периодами геомагнитных возмущения является определяющим для так называемых «биологических часов» этих моллюсков.

3. Выявлена реакция мидий в лабораторных условиях на лунное затмение. Можно предполагать, что это связано с закрепленной в организме реакцией на приливо-отливные процессы. 

1. Гудимов А.В. Чувствительность мидий к естественным колебаниям факторов среды. Исследования поведения в пассивном эксперименте /В сб.:Морская флора и фауна северных широт. Механизмы адаптации и роста организмов.– Апатиты: Кольский научный центр РАН.– 2004.
2. Муравейко В.М., Степанюк И.А., Зензеров В.С. Реакция краба PARALITHODES CAMTSCHATICUS (Tilesius, 1815) на геомагнитную бурю //ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 448, № 6, с. 1–3
3. Муравейко В.М., Степанюк И.А. Электромагнитные поля циклона и их действие на рыб //Сигнализация и поведение рыб: Сб. научн. трудов. – Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1985. – С.19 – 24.
4. Степанюк И.А., Гаврилова О.Ю., Прель С.А. Особенности поведения гидробионтов (сомовых рыб) в экстремальных геофизических ситуациях.– В сборнике: Погода и биосистемы. Материалы международной конференции 11-14.10.2006.– СПб.: Изд-во «Астерион», 2006.– С. 315-320.
5. Федер Е. Фракталы.– М.: Мир,1991.– 670 с.

Рецензии:

2.08.2016, 19:26 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Рецензия: Согласен с публикацией. Здесь кроме геомагнитных возмущений исследованы реальные лунные явления. Но механизмы взаимосвязи всё же не ясны.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий