устройство для изучения воздействия пищевых раздражителей на рыб

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПИЩЕВЫХ РАЗДРАЖИТЕЛЕЙ НА РЫБ, содержащее емкость для рыб, размещенные в емкости на опоре датчики, каждый из которых содержит пару контактов, образованную консольно закрепленными одна над другой с возможностью углового перемещения пластинами с отверстиями на концах, субстраты с исследуемым пищевым раздражителем и блок регистрации с входными каналами, число которых равно числу датчиков, отличающееся тем, что каждый датчик снабжен дополнительной парой контактов, включающей расположенное под пластинами кольцо и маятник, один конец которого прикреплен к верхней пластине, а другой пропущен через отверстие в нижней пластине и кольцо, а субстрат с исследуемым пищевым раздражителем закреплен на нижнем конце маятника для обеспечения его перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях при контакте с рыбой, при этом блок регистрации снабжен коммутатором счета для переключения сигналов с одного канала на другой, счетчиками для суммирования сигналов по каждому каналу, число которых равно числу последних, блоком управления счетчиками, а также светодиодным индикатором, связанным со счетчиками через коммутатор индикации каналов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изучения поведения рыб, а именно к устройствам для изучения реакции рыб на пищевые химические раздражители.

Пищевое поведение представляет собой сложный процесс последовательной смены отдельных поведенческих фаз или актов от момента получения особью информации о присутствии в среде корма и до его заглатывания или отвергания. В общем плане пищевое поведение рыб можно подразделить на три фазы: получение особью информации о присутствии корма, поиск и обнаружение источника сигнала и определение пригодности корма, тестирования его качества [1]

Известны различные типы устройств для изучения воздействия полей химических раздражителей на рыб. Это боксы парного и множественного выбора, свободное поле с непрерывным химическим градиентом и т.д. Эти устройства по общей схеме представляют собой аквариум, в отдельных случаях разделенный перегородками на отсеки, куда подаются растворы тестируемых веществ. Регистрируются реакции захода в определенную зону или отсеки бокса, выход из нее, а также с помощью различных способов визуальных и аппаратурных наблюдений общая двигательная активность рыб, изменение положения относительно источника запаха [2] То есть с помощью этих устройств можно оценить значимость химического раздражителя главным образом на первых двух фазах пищевого поведения по общему изменению двигательной активности в процессе ориентировочно-исследовательского поведения. Для оценки значимости химического раздражителя на третьей фазе пищевого поведения, т.е. определение пригодности корма и тестирования его качества, требуется регистрация специализированных актов, завершающих поиск корма, например хватания рыбой нейтрального субстрата, смоченного раствором раздражителя.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для изучения воздействия на рыб пищевых химических раздражителей [3] содержащее емкость для рыб, размещенные в емкости на опоре датчики, каждый из которых содержит пару контактов, образованную консольно закрепленными одна над другой с возможностью углового перемещения пластинами с отверстиями на концах, и субстраты с исследуемым пищевым раздражителем. Устройство имеет также блок регистрации с входными каналами, число которых равно числу датчиков.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокие его функциональные возможности из-за регистрации только одной фазы пищевого поведения рыб и громоздкости регистрирующего прибора, что мешает использованию устройства в полевых условиях. Объясняется это тем, что его контакты имеют лишь одну степень свободы и замыкаются лишь в том случае, если рыба тянет кусочек поролона с леской вниз. Однако не у всех видов рыб третья фаза пищевого поведения определение пригодности корма состоит лишь в хватании ртом предполагаемого кормового объекта. Многие виды, имеющие развитые органы наружного вкуса (например, осетровые, сомовые), перемещаясь в придонных слоях воды, осуществляют непрерывное опробывание субстрата с помощью тактильных и вкусовых рецепторов, расположенных на брюшной стороне тела, усиках, губах и плавниках. Следовательно, такие виды рыб, реагируя на раздражитель, которым смочен кусочек поролона, касаются его телом, плавниками, толкают рылом, т.е. перемещают его из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, но эти колебания данное устройство регистрировать не может. Таким образом, сужается спектр видов рыб, пищевое поведение которых можно исследовать.

Кроме того, сужается объем информации о самом пищевом поведении рыб, ведь фаза поиска источника пищевого химического сигнала сопровождается у рыб повышенной двигательной активностью, при этом рыбы также могут толкать кусочек поролона из стороны в сторону, что не регистрируется данным устройством.

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую оперативность в работе, связанную с необходимостью подсчета поклевок на ленте самописца.

Основной задачей, которую решает предложение, является расширение функциональных возможностей устройства путем регистрации активности рыб на различных фазах их пищевого поведения, регистрации поведения у различных видов рыб с различными стереотипами реагирования на химические раздражители.

Целью изобретения является создание надежного портативного регистрирующего прибора, позволяющего оперативно получать информацию.

Цель достигается тем, что датчик снабжен дополнительной парой контактов, включающей расположенное под пластинами кольцо и маятник, один конец которого прикреплен к верхней пластине, а другой пропущен через отверстие в нижней пластине и кольцо, а субстрат с исследуемым пищевым раздражителем закреплен на нижнем конце маятника для обеспечения его перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях при контактах с рыбой. Кроме того, в состав блока регистрации включаются коммутатор счета для переключения сигналов с одного канала на другой, счетчики для суммирования сигналов по каждому каналу, число которых равно числу последних, блока управления счетом, а также светодиодного индикатора, связанного со счетчиками через коммутатор индикации каналов.

На фиг. 1 изображен датчик устройства для изучения воздействия на рыб пищевых химических раздражителей; на фиг.2 показана схема предлагаемого устройства.

Датчик (фиг. 1) состоит из двух гибких металлических пластин 1 и 2 из латуни, расположенных одна над другой (основная пара контактов), и жесткого проволочного кольца 3, расположенного под пластинами. На концах верхней 1 и нижней 2 пластин имеются отверстия, центры которых совмещены с центром кольца 3. Через отверстия в пластинах и кольцо пропущен тонкий жесткий металлический маятник 7, подвижно закрепленный на верхней пластине 1, таким образом маятник 7 и кольцо 3 являются второй, дополнительной парой контактов.

На фиг. 1-4 изоляторы, 5 планка, 6 электрические провода, отводящие сигнал. К нижнему концу маятника крепится нейтральный субстрат 8, например кусочки поролона, смачиваемый растворами исследуемых веществ.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет регистрировать перемещения маятника в двух плоскостях: в вертикальной маятник тянется рыбой вниз срабатывает контакт между верхней и нижней пластинами и горизонтальной маятник толкается рыбой из стороны в сторону срабатывает контакт между маятником и кольцом. Предлагаемая конструкция датчика позволяет отдельно регистрировать поведенческую активность рыб на второй и третьей фазах пищевого поведения и соответственно определить значимость исследуемого химического раздражителя для каждой из этих фаз пищевого поведения. На фазе поиска источника пищевого химического сигнала рыбы, имеющие повышенную двигательную активность, просто задевают маятник, что вызывает замыкание контактов между маятником и кольцом. На фазе вкусового тестирования рыбы хватают ртом за субстрат, смоченный раствором раздражителя, что вызывает замыкание контактов между пластинами. По количеству поклевок (замыканий контактов) можно судить о значимости пищевого химического раздражителя для этих фаз пищевого поведения рыб.

При касании рыбой субстрата 8 блок регистрации фиксирует замыкание контактов между пластинами 1 и 2 (основная пара контактов) и между мятником 7 и кольцом 3 (дополнительная пара контактов).

Устройство (фиг. 2) состоит из блока 9 датчиков-контактов, соединенных проводами с блоком 10 регистрации. Блок датчиков-контактов, представляющий собой металлическую планку с прикрепленными к ней четырьмя датчиками 11, 12, 13 и 14, устанавливается на аквариум, в котором содержится подопытная рыба, либо на поплавках спускается в водоем. Длина металлических маятников, отходящих от датчиков, подбирается в зависимости от глубины аквариума и вида исследуемой рыбы. На планке 5 с датчиками находится также дублирующий дистанционный пульт 15 управления блоком регистрации, имеющий две кнопки: кнопка "Старт" обнуляет счетчики и запускает подсчет поклевок, кнопка "Стоп" останавливает счет.

Электрические импульсы, возникающие в результате замыкания контактов, от каждого из четырех датчиков в отдельности поступают на четыре отдельных канала 16, 17, 18, 19 блока регистрации. Блок регистрации снабжен коммутатором 20 счета, имеющим два режима работы: совместного счета и раздельного счета.

В режиме совместного счета электрические импульсы от каждого отдельного датчика при замыкании контактов между пластинами и между маятником и кольцом смешиваются и суммируются каждым каналом счетчика. В режиме совместного счета могут быть задействованы все четыре датчика 11, 12, 13, 14. В режиме раздельного счета задействованы только два датчика 11 и 13. При этом электрические импульсы первого датчика 11 при замыкании контактов между верхней 1 и нижней 2 пластинами суммируются первым каналом 16, замыкания контактов между маятником 7 и кольцом 3 суммируются вторым каналом 17, импульсы от второго датчика 13 при замыкании контактов между верхней 1 и нижней 2 пластинами суммируются третьим каналом 18, замыкания контактов между маятником 7 и кольцом 3 суммируются четвертым каналом 19.

Подобное разделение счета импульсов позволяет в течение одного эксперимента получать информацию о значимости химического раздражителя на разных фазах пищевого поведения рыб: фазе поиска и фазе вкусового тестирования. Проходя коммутатор 20 счета, импульсы от датчиков попадают в подавитель 21 дребезга, представляющий собой электронный фильтр, отсеивающий замыкания контактов длительностью менее 3х10^-2 с, таким образом происходит отсечение шума от истинных сигналов. Суммирование сигналов по каждому каналу в отдельности производится четырьмя трехразрядными электронными счетчиками 22, 23, 24, 25. Для вывода полученных с каждого датчика результатов на светодиодный индикатор 26 имеется коммутатор 27 индикации каналов. Блок управления счетчиками имеет кнопку 28 "Старт", обнуляющую счетчики и запускающую счет, и кнопку 29 "Стоп", останавливающую счет, а также таймер 30 с диапазоном установки времени от 30 с до 10 мин. Таймер 20 включается автоматически при нажатии кнопки 28 "Старт" и по истечении установленного промежутка времени останавливает счет, подавая звуковой сигнал.

Питание предлагаемого устройства осуществляется как от сети переменного тока напряжением 220 В через блок питания, так и от источника постоянного тока (шесть батарей типа 343) напряжением 9 В. При этом для уменьшения потребления электроэнергии от батарей предусмотрена возможность отключения индикатора 26 в период счета.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет оценить значимость химических раздражителей на разных фазах пищевого поведения рыб как в условиях лабораторного эксперимента при содержании подопытных рыб в аквариумах, так и в полевых условиях на рыбах, живущих в открытом водоеме. Один эксперимент состоит, как правило, из восьми последовательных опытов. При этом два из четырех датчиков являются опытными, т.е. субстрат, закрепленный на них, смачивается испытуемым раствором, два других датчика являются контрольными субстрат смачивается водой. После каждого опыта для компенсации возможного позиционного предпочтения датчиков контрольные и опытные датчики меняются местами.

Критерием оценки значимости испытуемых химических раздражителей служит коэффициент R, являющийся отношением суммы количества поклевок опытного датчика к общей сумме количества поклевок опытного и контрольного датчиков, полученной в течение эксперимента. Данные о значимости различных пищевых химических раздражителей для рыб могут служить ориентиром при подборе компонентов и формировании комбикормов для рыб, приемлемых с позиции их хеморецепции.