Спосіб визначення темпів росту риб

Реферат: Спосіб визначення темпу росту риб передбачає дослідження в лусці риб річних відміток та застосування формули Е. Леа, причому підготовлену луску риби розміщують на предметному склі та за допомогою веб-камери роблять чіткий знімок (фотографію або скриншот), зберігають його на комп'ютері окремим файлом та відкривають знімок луски за допомогою графічного редактора (Paint.NET, FastStone Screen Capture), визначають центр луски, ширину луски та ширини кожного річного кільця у пікселях та розраховують довжину риби і темпи росту риби за допомогою формул: Ln  CnL , де C L n - довжина риби в n-ий рік, см; L - довжина риби, см; Cn - ширина n-го річного кільця від центра луски, пікселів; C - загальна ширина луски від центра до краю, пікселів; t1  L1; t 2  L2  L1; t 3  L3  L2... , де t1, t 2 , t 3 ,..., t n - прирости довжини риб в окремі роки життя; L1, L 2 , L3 ,...,Ln - величини довжини риб в окремі роки життя. UA 92556 U (12) UA 92556 U UA 92556 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до галузі біології, а саме іхтіології та рибництва, зокрема до способу визначення темпів росту риб з метою використання при моделюванні процесів росту риб і може бути використана при здійсненні важливих рибогосподарських висновків про рентабельність росту та граничний вік риб із погляду найбільш швидкого та повного використання кормових ресурсів водойм. В Україні ведуться дослідження темпів росту риб, але вони несуть фрагментарний характер та реалізуються застарілими технічними методами [Брюзгин В. Л. Методы изучения роста рыб по чешуе, костям и отолитам [Текст]/ В. Л. Брюзгин. - К.: Наукова думка, 1969. - 188 с; Методи гідроекологічних досліджень поверхневих вод [Текст] / Під ред. В. Д. Романенко - К., 2006. - 628 с.]. Найбільш близьким по суті до способу, що заявляється, є спосіб зворотної "реконструкції" Е. Леа з використанням оптичного мікроскопа (або бінокуляру) та гвинтового окулярного мікрометра [Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб (преимущественно пресноводных) [Текст] / И. Ф. Правдин. - М.: Пищ. Пром-сть, 1966. - 377 с.]. Використання цього методу ґрунтується на тому, що зростання риби йде нерівномірно, як протягом року, так і в процесі онтогенезу. Нерівномірність росту риби в різні сезони року пов'язана з утворенням на лусці так званих річних кілець. Наявність в лусці риб річних відміток дозволяє розрахувати темп зростання риби в попередні роки життя. Ріст луски прямо пропорційний зростанню риби в довжину. Якщо знати довжину всієї луски, її довжину в рік відбору проби луски і всю довжину риби, можна визначити приріст риб за минулі роки. Для цього використовують наступну класичну формулу: Ln  VnL V , де L n - довжина риби в n-ий рік, см; L - довжина риби, см; 25 30 35 40 45 50 55 Vn - ширина n-го річного кільця від центра луски, мм; V - загальна ширина луски від центра до краю, мм. Визначення величин V та Vn здійснюється за допомогою окулярмікрометра або штангельциркуля та виражається у мікрометрах або міліметрах. При відпрацюванні цієї методики виникає ряд складнощів, пов'язаних із вимірюванням необхідних величин. В першу чергу важко визначити центр луски, від якого починається відлік річних кілець та виміри ширини річних кілець луски. В поле зору окуляр мікрометра часто не попадає вся луска повністю, приходиться її рухати вздовж шкали довжин, тим самим ускладнюється процес вимірювання. Але вимірювання за допомогою штангельциркуля також має ряд недоліків, викликаних дрібними розмірами об'єкта дослідження. До того ж краї річних кілець визначаються суб'єктивно оператором, який здійснює виміри, та ніяк не фіксуються, що унеможливлює повторного здійснення вимірів та перевірку отриманих результатів іншою особою. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб визначення темпів росту риб, який полягає у використанні веб-камери та комп'ютера, що має ряд суттєвих переваг та дає можливість зменшити людський фактор - велику похибку при вимірюванні різними операторами. Спосіб базується на методиці Е. Леа з визначення темпу росту риб різних вікових груп, але має ряд суттєвих переваг. Замість окуляр-мікрометра, який не завжди дає можливість визначити відстані лусок риби в різні роки (від центра луски до краю) оскільки характеризується обмеженою довжиною шкали вимірювання, використовується цифрова веб-камера, за допомогою якої робляться чіткі знімки (фотографії) лусок риб та визначаються відстані від центра луски до кожного річного кільця. В пропорційній формулі Е. Леа використовуються довжини лусок, які визначаються за допомогою комп'ютера та виражаються в пікселях (а не в мікрометрах або міліметрах). В результаті скорочення величин для кожного року життя риби розраховується коефіцієнт пропорційності, на який множиться попередньо виміряна довжина риби (з визначеним віком) та реконструюється довжина риби у минулі роки її існування. На основі цих результатів також можна розраховувати щорічні прирости риби. Спосіб характеризується інформативністю та надійністю, оскільки цифровий матеріал щодо відстаней між річними кільцями на лусці риби можна зберігати у вигляді графічних файлів. Спосіб здійснюється наступним чином. 1. Рибу розподілять за видами та пронумеровують за допомогою етикеток, які вкладаються в зяброві щілини. 2. Заготовляють лускові книжки різного зразка для окремих видів риб. 1 UA 92556 U 5 10 15 20 3. Ретельно очищують риб від бруду, слизу та лусок інших видів риб. 4. Вимірюють рибу - визначають абсолютну та промислову довжини. Дрібну рибу (розміром до 50 см) потрібно вимірювати з точністю до 1 мм, а велику (понад 50 см) - з точністю до 0,5 см. 5. Рибу кожного виду зважують. Рибу масою понад 250 г зважують з точністю до 2-3 г, від 40 до 250 г - до 1 г, меншою вагою - до 0,5 г. 6. Правильно визначають місце відбору луски для кожного виду. Для коропових - посередині довжини тіла риби, вище її бічної лінії, нижче основи першого променя спинного плавця. Для окуневих - посередині довжини тіла риби, нижче її бічної лінії, вище черевних та грудних плавців. За допомогою скальпеля або пінцета роблять відбір проб луски. 7. Після взяття проби протирають її від слизу (промивають водою та очищають за допомогою м'якої щітки або промивають у слабкому розчині аміаку). 8. Розміщують луску на предметному склі та встановлюють під веб-камерою, яка підключена до комп'ютера. Роблять чіткий знімок (фотографію або скриншот) луски та зберігають його на комп'ютері окремим файлом. 9. Відкривають знімок луски за допомогою графічного редактора (Paint.NET, FastStone Screen Capture). Визначають центр луски. На панелі інструментів вибирають "лінійка" і в режимі "рулетки" здійснюють виміри ширини луски та ширини кожного річного кільця. При цьому на монітор виводиться інформація щодо відстані від початкової точки (центра луски) до кінцевої точки, яка відповідає положенню курсору комп'ютерної мишки (річне кільце). Отримані величини виражаються в пікселях. 10. За допомогою модифікованої формули Е. Леа розраховують довжини риб у різному віці. Ln  CnL C , де L n - довжина риби в n-ий рік, см; L - довжина риби, см; 25 Cn - ширина n-го річного кільця від центра луски, пікселів; C - загальна ширина луски від центра до краю, пікселів; 11. Знаючи довжину риби під час її вилову та в усі попередні роки, визначають її щорічні прирости: t1  L1; t 2  L2  L1; t 3  L3  L2... , де 30 t1, t 2 , t 3 ,..., t n - прирости довжини риб в окремі роки життя; L1, L 2 , L3 ,...,Ln - величини довжини риб в окремі роки життя. 35 40 45 50 55 На основі розрахованих величин можна розраховувати інші характеристики росту риб, використовуючи загальноприйняті класичні методики [Методи гідроекологічних досліджень поверхневих вод [Текст] / Під ред. В. Д. Романенко. - К., 2006. - 628 с.] Використання способу визначення темпів росту риб дає можливість зберігати отримані результаті у вигляді графічних зображень луски з відміченими величинами ширини річних кілець. Це дає можливість створення доступної та легкої у використанні цифрової бази даних темпів росту риб. ПРИКЛАД. Заявлений спосіб визначення темпів росту риб з використанням веб-камери випробували на базі кафедри загальної біології та водних біоресурсів Дніпропетровського національного університету імені Олеся Гончара. Для дослідження темпів росту риб було відібрано та проаналізовано на повний біологічний аналіз 202 екземпляри особин карася сріблястого (Carassius gibelio) віком від 1 до 10 років. За основними біологічними показниками риби характеризувалися нормальним фізіологічним станом. Біологічний аналіз риб проводився згідно класичних іхтіологічних методик [Методика збору і обробки іхтіологічних і гідробіологічних матеріалів з метою визначення лімітів промислового вилучення риб з великих водосховищ і лиманів України [Текст] / С. П. Озінковська, В. М. Єрко, Г. Д. Коханова [та ін.] - К.: ІРГ УААН, 1998. - 47 с.]. Вік риби визначали за стандартними іхтіологічними методиками В. Л. Брюзгіна [Брюзгин В. Л. Методы изучения роста рыб по чешуе, костям и отолитам [Текст] / В. Л. Брюзгин. - К.: Наукова думка, 1969. - 188 с.] та Н. І. Чугунової [Чугунова Н.И. Руководство по изучению возраста и роста рыб [Текст] / Н. И. Чугунова. - М.: Изд-во АН СССР, 1951. - 164 с.]. Луску риб розміщували на предметному склі під веб-камерою, яка підключалась до комп'ютера. Робили чіткий знімок луски, та зберігали його на комп'ютері окремим файлом. Відкривали фото луски за допомогою графічного редактора FastStone Screen Capture. 2 UA 92556 U 5 Визначали центр луски. На панелі інструментів вибрали "лінійка" і в режимі "рулетки" здійснили виміри ширини луски та ширини кожного річного кільця. При цьому на монітор виводилась інформація щодо відстані від центра луски до кінцевої точки, яка відповідає положенню курсору комп'ютерної мишки (річне кільце). Отримані величини виражалися в пікселях. За допомогою модифікованої формули Е. Леа розрахували довжини риб у різному віці. Ln  CnL C , де L n - довжина риби в n-ий рік, см; L - довжина риби, см; 10 15 20 25 Cn - ширина n-го річного кільця від центра луски, пікселів; C - загальна ширина луски від центра до краю, пікселів; За допомогою цього методу розрахована довжина риб різних вікових груп та отримані показники абсолютного приросту довжини риби кожного віку, а також інші показники росту: константа росту, характеристика росту, питома швидкість росту [Мина М. В. Рост животных [Текст] / М. В. Мина, Г. А. Клевезаль - М.: Наука, 1976. - 291 с.; Шмальгаузен И. И. Определение основных понятий и методика исследования роста. Рост животных [Текст] / И. И. Шмальгаузен. - М.: Биометгиз, 1935. - 8-60 с.]. За експериментальними матеріалами побудована діаграма фактичних та прогнозованих ("реконструйованих") показників росту особин карася Самарської затоки (креслення). Характер математичної функції та високий коефіцієнт кореляції (0,99) між цими двома масивами даних свідчить про наявність залежності цих показників і придатності способу для застосування. Окрім зворотної "реконструкції" довжини обчислено ряд коефіцієнтів, які характеризують темпи росту (табл.). Коефіцієнт варіації та стандартне відхилення вибірок, не виходять за встановлені межі, отже заявлений нами спосіб забезпечує отримання репрезентативних даних. Таблиця Вік n 3 2 4 19 5 53 6 61 7 42 8 15 9 7 10 3 I.e. Фактична довжина t Стандартне відхилення CV c1 4,03 4,51 4,2 5,21 4,49 4,67 4,11 4,58 4,48 Темпи росту карася сріблястого, n=202 с2 c3 с4 с5 c6 с7 11,63 19,8 9,28 18,83 23,79 10,8 19,01 24,33 26,51 10,6 17,84 22,76 27,63 29,19 9,7 16,69 20,66 25,74 28,24 31,03 10,1 17,79 22 25,58 29,04 32,06 9,13 14,68 18,11 22,05 25,95 28,51 9,08 14,86 16,42 19,92 23,99 25,61 10,04 17,44 21,15 24,57 27,28 29,30 с8 с9 c10 33,81 32,27 27,61 31,23 34,86 29,27 32,07 36,75 36,75 3,88 7,8 19,8 23,79 26,51 29,19 31,03 33,81 34,86 36,75 5,96 6,66 5,35 3,78 3,27 2,53 1,77 2,37 1,43 1,42 1,69 3,55 4,53 4,79 6,06 4,44 4,42 3,26 3,97 5,14 18 % 18 % 15 % 17 % 12 % 15 % 14 % 10 % 12 % 15 % Примітка: I.e. - середні значення довжини, t - величина приросту довжини риб, с1 - с10 - довжина риби в певні роки життя, CV - коефіцієнт варіації. 30 Отже застосування заявленого способу визначення темпів росту риб дасть можливість здійснити моделювання процесів росту риб та зробити важливі рибогосподарські висновки про рентабельність росту та граничний вік риб із погляду найбільш швидкого та повного використання кормових ресурсів водойм. Оскільки в результаті біологічного аналізу росту риб можна точно визначити період, коли особини окремих видів як в штучних так і в природних водоймах максимально ефективно використовують кормові ресурси для приросту біомаси. На 3 UA 92556 U основі отриманих даних можна оптимізувати промисловий вилов риби та зберегти кормові ресурси, раціоналізуючи таким чином ведення рибного господарства. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб визначення темпу росту риб, що передбачає дослідження в лусці риб річних відміток та застосування формули Е. Леа, який відрізняється тим, що підготовлену луску риби розміщують на предметному склі та за допомогою веб-камери роблять чіткий знімок (фотографію або скриншот), зберігають його на комп'ютері окремим файлом та відкривають знімок луски за допомогою графічного редактора (Paint.NET, FastStone Screen Capture), визначають центр луски, ширину луски та ширини кожного річного кільця у пікселях та розраховують довжину риби і темпи росту риби за допомогою формул: Ln  CnL , де C L n - довжина риби в n-ий рік, см; 15 L - довжина риби, см; Cn - ширина n-го річного кільця від центра луски, пікселів; C - загальна ширина луски від центра до краю, пікселів; t1  L1; t 2  L2  L1; t 3  L3  L2... , де t1, t 2 , t 3 ,..., t n - прирости довжини риб в окремі роки життя; 20 L1, L 2 , L3 ,...,Ln - величини довжини риб в окремі роки життя. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4