О восприятии рыбами зрительной иллюзии движения

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

МИНИСТЕРСТВО РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

Управление руководящих кадров и учебных заведений

Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства

О восприятии рыбами зрительной иллюзии движения

В. А. Шутов, В. Н. Удодов, В. К. Хлыновский

Реакции рыб на движущиеся объекты, воспринимаемые с помощью органов зрения, изучались целым рядом исследователей [12; 9; 5; 11; 3; 41]. Установлено существование у многих рыб, особенно у пелагических и реофильных, безусловной зрительно-двигательной (оптомоторной) реакции, в широком смысле слова включающей движение глаз (нистагм), изгибание туловища или движение всего животного вслед за перемещением в поле его зрения различных объектов. В более узком значении это понятие (собственно оптомоторная реакция) относится к движению (следованию) рыб за ориентирами, перемещающимися в поле их зрения [5]. Мы будем пользоваться термином в последнем его значении. Можно считать, что оптомоторная реакция является одной из основных адаптаций, связанных с ориентацией рыб в потоке воды [12; 9; 5; 4]. Кроме того, она определяет и некоторые аспекты стайного поведения рыб (8; 5)

Изучение этой реакции проводилось в основном с помощью аквариумов и бассейнов, чаще цилиндрической или кольцевой формы, снабженных подвижной ширмой с метками разной формы. Все эти устройства обычно называют оптомоторными установками.

Ряд данных, свидетельствующих о важной роли оптомоторной реакции рыб при контакте с орудиями лова, получен во время подводных наблюдений с использованием аквалангов и обитаемых подводных аппаратов [1; 7; 2]. Поскольку оптомоторная реакция определяет поведение рыб в некоторых ситуациях, в том числе возникающих при промышленном лове, понятно стремление использовать ее для управления поведением промысловых объектов.

Помимо реакции на реальное движение ориентиров значительный интерес представляет изучение реакции на иллюзорное движение, которое наблюдается при использовании эффекта стробоскопа в разных вариантах.

Первый вариант, действие которого было изучено в экспериментах [6; I3], возникает благодаря последовательному переключению точечных источников света, создающих иллюзию поступательного движения световой точки или полосы. Этот эффект используется в движущейся световой рекламе.

Второй вариант реализуется при освещении движущихся идентичных и равноудаленных друг от друга ориентиров прерывистым светом. При определенных сочетаниях скорости движения ориентиров и частоты вспышек возникает иллюзия движения ориентиров либо в ту же сторону с меньшей скоростью, либо в обратную сторону, либо иллюзия остановки изображений. Световые импульсы должны быть достаточно короткими, чтобы направление действительного движения не было замечено наблюдателем, а их частота -- такой, чтобы скачкообразность движения не маскировала иллюзорное движение.

Результаты изучения действия на рыб последнего варианта стробоскопического эффекта изложены лишь в одной работе [10]. Эксперименты проводились на корюшке и колюшке в цилиндрическом аквариуме, снабженном ширмой из чередующихся черных и белых полос и установленном на вращающемся столике". Стробоэффект создавался путем прерывистого освещения ширмы с помощью лампы накаливания и эпископа -- вращающегося диска с радиальной щелью. Была обнаружена четкая оптомоторная реакция на иллюзорное движение, как совпадающее с действительным по направлению, так и противоположное. Во всех случаях направление движения рыбы совпадало с восприятием наблюдателя, что служило свидетельством идентичности зрительных картин у рыб и человека. Однако примитивные технические средства не позволили автору точно замерить условия опыта, и его результаты не укладываются в количественные зависимости, определяемые формулой стробоэффекта. Поэтому приводимые данные характеризуют лишь качественную его сторону. Эти эксперименты впоследствии никем не были повторены.

В настоящее время описанный вариант стробоэффекта можно получить значительно проще, применяя импульсные лампы и приборы для генерации и измерения импульсов в широком диапазоне. В то же время следствия прикладного характера, вытекающие из условий проявления стробоэффекта, для этого варианта наиболее интересны, так как позволяют использовать для его реализации сетное полотно самого орудия лова, движущегося в воде.

Все изложенное определяет в качестве первоочередной задачи выяснение закономерностей проявления оптомоторной реакции рыб на различные варианты зрительных иллюзий, возникающих при стробоэффекте. Некоторые результаты экспериментов в этой области и послужили материалом для настоящей работы.

Методика работы

Для экспериментов использовались оптомоторные установки различных размеров. Малая установка имела аквариум с внешним диаметром 600 и внутренним -- 300 мм. Рыба могла помещаться как в наружный кольцевой отсек, так и во внутренний цилиндрический. Зрительным ориентиром служила ширма с черно-белыми вертикальными полосами. Ширина периода составляла 20 мм, причем а = 5 мм и b = 15 мм -- ширина черной и белой полос соответственно. Число полос ширмы 100.

Большая оптомоторная установка имела кольцевой аквариум диаметром 2000 мм. В качестве зрительных ориентиров использовались ширмы с различной шириной полос: а = 30 мм, b = 30 мм; а = 150 мм, b = 50 мм. Кроме того, применялась рыболовная дель различного цвета и с разной ячеей: 50 мм (а+b = 80 мм), 70 мм (а+b = 100 мм), 50 мм (а+b = 90 мм), отличавшаяся также разной посадкой.

Для экспериментов в большой установке использовались корюшка и треска, в малой -- щука. Источником импульсного света для малой установки служили лампы ИСК-25, а для большой-- ИФК-120, управляемые импульсным генератором, позволяющим плавно регулировать частоту вспышек.

Скорость вращения ширмы плавно регулировалась реостатом. Различные варианты иллюзорного движения или остановки ориентиров получали сочетанием определенных частот мельканий света, скоростей движения ширмы и размеров ориентиров. Иллюзорное движение контролировалось визуально наблюдателем или рассчитывалось по стандартным формулам.

Для расчетов помимо основной формулы

Таким образом, формула (1) выражает закономерность появления иллюзии движения через скорости, а формула (2) --через частоты вращения ориентиров. Кроме того, в расчеты вводились ограничения, связанные с изменением направления иллюзорной картины при переходах в особых точках, где наблюдалось скачкообразное движение переменных направлений.

Результаты экспериментов

движение рыба зрительный восприятие

Первая серия экспериментов на корюшке проводилась в 1973 г. на базе Клайпедского филиала СЭКБ промрыболовства. Использовалась большая оптомоторная установка, в которую помещалось 10 экземпляров рыб. Фоновая освещенность составила 0,25 лк, температура воды-- 10°С.

После вступления рыбы в оптомоторную реакцию на реальное движение ширмы включалась импульсная лампа и возникшая иллюзорная картина контролировалась визуально.. Условия и результаты первой серии опытов представлены в табл. 1.

При возникновении у наблюдателя иллюзии движения, отличного от реального, рыба также изменяла характер своего поведения и двигалась в направлении иллюзорного эффекта. При возникновении эффекта скачкообразного изменения направления иллюзорного движения рыба начинала двигаться беспорядочно. Лишь отдельные рыбы, в основном на низких частотах импульсного света, обнаруживали отклонения в направлении движения, видимо, в силу плохого восприятия направления прерывисто перемещающихся ориентиров. При отсутствии иллюзорных эффектов рыбы двигались в направлении реального движения ширмы.

Аналогичные эксперименты были проведены с треской. В опыте участвовало 5 рыб. В качестве ширмы использовалась рыболовная дель с ячеей 50 и 70 мм белого и бордового цвета на контрастном фоне. Результаты были сходны с предыдущей серией. Большинство или все рыбы двигались в направлении наблюдаемой экспериментатором иллюзорной картины, при возникновении иллюзии неподвижной ширмы рыба также прекращала движение.

Последняя серия экспериментов выполнена в малой оптомоторной установке. Объектом служила одиночная щука длиной 19 см, которая помещалась во внутренний цилиндрический объем аквариума. Были получены точные количественные оценки угловых скоростей движения рыбы (об/с). Сравнение позволило определить, насколько совпадают направление и скорость иллюзорного движения ширмы с параметрами оптомоторной реакции рыбы. Угловые величины значительно упростили процесс регистрации движения рыбы, так как для получения угловой скорости достаточно было подсчитать число оборотов за определенный отрезок времени и вычислить это отношение. Угловые скорости достаточно надежно характеризовали движение рыбы в опыте, поскольку вычислялись по значительным отрезкам времени (5--10 мин). Использовались более высокие частоты импульсного света, что обеспечивало плавное, без скачков движение иллюзорной картины.

Результаты экспериментов приведены в табл. 2. Направление и скорость движения рыбы полностью совпадают с теми же параметрами иллюзорного движения ширмы.

Таким образом, в восприятии рыбами реального и иллюзорного движения зрительных ориентиров принципиальных различий не обнаружено. Значит, иллюзорное движение ориентиров на основе стробоскопического эффекта может быть успешно использовано для дезориентации рыб в самых различных ситуациях, связанных с проявлением оптомоторной реакции, которая по каким-либо причинам нежелательна и должна быть устранена. С энергетической точки зрения этот вариант значительно экономичнее «силовых приемов» типа электротока и других воздействий.

В заключение следует отметить одну закономерность, требующую более детального анализа в будущем. Во всех случаях возникновения иллюзий на основе стробоскопического эффекта рыба реагировала на иллюзорное движение, хотя реальное, естественно, не исчезало. Для рыбы, следующей за реально движущимися ориентирами, в принципе не исключена возможность сохранения этого движения и при освещении ориентиров импульсным светом. Эксперименты, которые объяснят, почему это не происходит, проводятся в настоящее время.

Выводы

1. Изучение реакции рыб, проявляющих оптомоторную реакцию на иллюзорное движение, в основе которого лежит явление стробоэффекта, показало, что она практически не отличается от реакции на реальное перемещение ориентиров и полностью совпадает в исследованном диапазоне скоростей и частот с восприятием наблюдателя.

2. Предпочтение иллюзорного перемещения ориентиров реальному во всех случаях, когда частоты импульсного света обеспечивают непрерывность движения иллюзорной картины, требует дополнительного изучения механизма зрительного восприятия рыбами движущихся зрительных ориентиров.

3. Стабильность реакции рыб на зрительные иллюзии открывает широкие возможности для управления их движением в различных ситуациях, когда необходимо преодолеть нежелательную оптомоторную реакцию рыб в поле зрительных ориентиров.

Литература

1. Выскребенцев Б. В. Наблюдения за работой рыболовных тралов в Черном море. Материалы и результаты подводных исследований. Тр. Океанографической комиссии АН СССР. Т. 14. М., 1962.

2. Мартышевский В. И., Короткое В. К,. Особенности поведения некоторых видов рыб в зоне действия трала. В сб.: «Всесоюзное совещание по поведению рыб». М., 1968.

3. Павлов Д. С. Особенности оптомоторной реакции рыб. В сб.: «Питание хищных рыб и их взаимоотношения с кормовыми организмами». М., «Наука», 1965. движение рыба зрительный восприятие стробоэффект

4. Павлов Д. С. Оптомоторная реакция и ориентация рыб в потоке воды. М., «Наука», 1970.

5. Протасов В. Р., Алтухов Ю. П. Исследование зрительно-двигательных безусловных рефлексов некоторых рыб (оптомоторная реакция). Тр. Карадагской биостанции. Вып. 16. М., 1960.

6. Протасов В. Р., Алтухов Ю. П. О возможности использования оптомоторных реакций для управления движением рыб. Ж. «Рыбное хозяйство»,. 1961, № 2.

7. Радаков Д. В. О поведении некоторых азовских рыб в трале. Ж. «Вопросы ихтиологии», 1964, т. 4, вып. 2.

8. Breder С. М. Studies on social groupings in fishes. Bull. Amer. Mus. Natur. Hist., 1959, v. 117, N 6.

9. Clausen R. G. Orientation in fresh water fishes. Ecology, 1931, v. 12..

10. Gaffron M. Untersuchungen uber das Bewegungssehen bei Libellenlar-ven, Fliegen und Fishen. Z. vergl. Physiol., 1934, v. 20.

Размещено на Allbest.ru