Поведение рыбы в электрическом поле

Ученые уже давно обнаружили, что у всех рыб есть специальные органы, которые способны воспринимать даже очень слабую напряженность электрического поля. Среди них наиболее хорошо описаны биологами ампулы Лоренцини, названные так по имени итальянского ученого, их обнаружившего. Они расположены в системе органов чувств «боковой линии» (которая проходит у верхнего плавника) и представляют собой длинные трубочки, заполненные желеобразным веществом. Там, внутри, и находятся чувствительные клетки с нервными окончаниями. Ампулы Лоренцини работают как маленькие природные вольтметры. Рыбы их используют для электрической локации при ориентации в пространстве.

При появлении на поверхности рыбы разности потенциалов (вызванной сильным внешним электрическим полем) это действуют на ее нервную систему и дезориентирует, причем, чем крупнее рыба, тем сильнее проявляется этот эффект. Воздействие зависит от восьми параметров: величины напряжения, формы электродов, проводимости воды и ее температуры, расстояния до рыбы, ее разновидности и размеров, а также времени пребывания в поле.

В результате изучения поведения рыбы в постоянном электрическом поле были выявлены три типичные реакции. Первая возникает при превышении в воде тока порога чувствительности: рыба возбуждается, происходят судороги головы и изменяется положение тела — голова направляется в сторону положительного электрода и повышается деятельность плавников. При дальнейшем увеличении тока в определенный момент проявляется вторая реакция: рыба начинает метаться, пытаясь выйти из зоны действия электрического поля, двигаяся к аноду (гальванотаксис — galvanotaxis). И если продолжать увеличивать ток, то наступает третья реакция: рыба теряет способность к передвижению — обездвиживается или наркотизируется (засыпает) и опускается на дно или всплывает (гальванонаркоз).

Соотношение токов между порогом чувствительности, гальванотаксисом и гальванонаркозом примерно такое 1:16:32 [7]. Причем тут следует учитывать, что для разных видов рыб фактические значения токов могут сильно отличаться. К тому же на поведение рыб существенно влияет окружающая температура, электропроводность воды, а также форма и геометрические размеры самих рыб.

Если в результате воздействия на рыбу завышенным электрическим полем она опускается на дно, то, как правило, выходит из зоны действия поля и через некоторое время (от нескольких минут до часов) восстанавливается, но если электрическое поле было очень сильное, то возможны проявления необратимых изменений — рыба убивается. При правильном применении методов электролова такого не происходит.

Обычно на практике используется вторая стадия — для возбуждения и привлечения рыбы к аноду. В этом случае, если электрический ток прервать, рыба быстро возвращается к своему обычному поведению. В подтверждение приведу фрагмент из работы специалиста в области электролова кандидата технических наук Г. А. Асланова [8]:

«Интенсивными наблюдениями, проведенными в 1966—1971 гг., установлено, что при параметрах, применяемых в орудиях промышленного электролова и рекомендованных для этого вида лова рыбы в пресноводных водоемах, не может быть повреждаемости рыб, ее гибели и отрицательного воздействия на потомство рыб, икру, молодь и другие водные организмы. Однако у некоторых видов рыб, например у крупной форели, под действием электрического поля в случаях непосредственного соприкосновения с электродом вследствие паралича кожного покрова происходит покраснение, однако через некоторое время оно исчезает. Кстати, такие покраснения встречаются у рыб, отловленных закидными неводами и тралами, не говоря уже о жаберных сетях.
Те/и не менее промышленное внедрение орудий эпектропова в России и ряде других стран, особенно на первоначальных этапах из-за незнания сути вопроса, вызывало настороженность, недоброжелательность и возражения некоторой части работников рыбного хозяйства и рыбоохраны, а также большинства рыболовов-спортсменов, рыболовов-любителей и браконьеров. Все это потребовало проведения в нашей стране дополнительных многочисленных проверок и исследований, связанных с последействием на рыб и их потомство электрических полей, используемых в орудиях промышленного эпектропова. Подводные наблюдения за рядом морских и пресноводных рыб были проведены в России, Германии и Польше. Сомнения любителей и просто любознательных людей в безвредности эпектропова возникли вследствие того, что недостаточно сведущие люди, незнакомые с особенностями физиологии рыб, могли принять и часто принимали наркотизированную (иммобилизированную) рыбу за мертвую. Это вызвано тем, что рыба обездвиживается, падает на дно или всплывает наверх. Обычно действие на рыбу не превышает нескольких секунд, однако в отдельных случаях оно может быть более длительным, например при локальном лове рыбы агрегатом ЭЛУ-5. Более длительное воздействие электрического поля на рыбу допускают и недостаточно опытные электроловцы-операторы, особенно в период пониженных температур. Вследствие этого, а также в зависимости от размеров рыбы длительность выхода из состояния иммобилизации крупных особей составляет от 30 до 120 минут, а это часто воспринимается как гибель рыбы. В результате проведенных еще 40лет тому назад наблюдений немецких ученых, повторенных впоследствии отечественными, установлено, что при опытах с типично пресноводными рыбами (щукой, плотвой, уклейкой и красноперкой) ни икра, ни сперма, ни эмбрионы в своем развитии не испытывают вредного воздействия и негативных последствий от действия электрического тока в пределах, применяемых при электролове. Исследования воздействия электрополя на живые организмы, служащие пищей рыб, показали, что вреда мелким живым организмам (донным или планктонным) не наносится».

Применять при электролове постоянный ток неудобно из-за того, что это требует большой мощности от источника питания, да и размеры электрооборудования получаются большими. Поэтому в современных устройствах чаще используют однополярный импульсный ток, хотя в этом случае вышеописанные реакции проявляются не так сильно, но все равно достаточно эффективно.
Под действием импульсного низкочастотного поля тело рыбы изгибается и возвращается к нормальному состоянию в паузах между импульсами. Этот изгиб и выправление (называемое гальванотаксис) приводят к вынужденному перемещению рыбы в сторону анода.

В результате исследований установлено, что при длительности импульсов более 1,5…2 мс реакция рыбы уже не зависит от ширины импульса [9]. Это позволяет в большинстве случаев в переносных устройствах для электролова обходиться средней мощностью от 150 до 300 Вт.

Было также замечено, что при импульсной подаче тока на рыбу влияет не только величина проходящего в воде тока, но и его форма, а также частота. От выбранной частоты зависит эффективность работы электроудочки по двум причинам: во-первых, при постоянной длительности импульсов и фиксированном напряжении энергия, отдаваемая в воду, связана с частотой, а во-вторых, у каждого вида рыбы имеется своя любимая частота.

Замечено также, что на более крупных рыб одного и того же вида электрическое поле действует на большем расстоянии, чем для мелких. Это свойство позволяет использовать электроудочку для избирательного отлова самых крупных экземпляров.