Защита рыб от попадания в водозаборные сооружения

В связи с бурным техническим прогрессом и увеличением численности населения проблемы воздействия человека на природу и охраны природы приобретают чрезвычайно важное значение для всего человечества.

Одной из сторон влияния деятельности человека на природу является изъятие из водоемов огромного количества воды. Водозаборные сооружения промышленных предприятий, ирригационных систем, тепловых электростанций и других потребителей воды вместе с водой из водоема захватывают и рыб. Наибольший ущерб рыбному хозяйству они наносят, уничтожая молодь рыб. Влияние этого фактора на рыбное хозяйство внутренних пресноводных водоемов нашей страны уже сейчас является не менее важным, чем загрязнение вод и гидростроительство.

Успешная защита рыб от попадания в водозаборные сооружения может основываться лишь на управлении их поведением и знании экологии поведения рыб. Поведение рыб, как и других животных, представляет собой комплекс врожденных реакций (наследственных, безусловно-рефлекторных, инстинктивных) и реакций, возникающих по принципу временных связей в результате обучения животного.

Реореакция и плавательная способность рыб

Основным поведенческим приспособлением по отношению к течению у рыб является реореакция («реотаксис»). Эта реакция имеет, безусловно, рефлекторный характер (врожденная) и проявляется в том, что, находясь в потоке воды, рыба, как правило, устанавливается и двигается против течения. Реореакция свойственна всем изученным видам рыб независимо от их экологических особенностей. Очевидно, эта реакция характерна для всего класса рыб в целом, так же как и для ряда животных других классов. Она проявляется уже в первые часы после выклева. Лишь при воздействии определенных факторов (испуг, физиологическое состояние, питание, скорости течения ниже пороговых и т.д.) реореакция может не проявляться или затормаживаться.

Основное биологическое значение реореакции заключается в том, что она способствует сохранению рыбами района их обитания и достижению определенных жизненно важных районов, расположенных в верхних участках рек (нерестилища). При отсутствии реореакции почти все речные рыбы были бы вынесены в море.

Пороговые скорости течения. Минимальные скорости потока, при которых возникает реореакция, являются пороговыми. При скоростях потока ниже пороговых рыбы, держась свободно по отношению к течению и окружающим ориентирам, передвигаются в различных направлениях независимо от направления течения. Пороговые скорости течения у рыб разных видов колеблются от десятых долей до 20-30 см/с.

Критические скорости течения. Для характеристики реореакции и способности рыб сопротивляться потоку был введен показатель – критическая скорость течения, равная минимальной скорости потока, при которой рыб сносит течением. Показатель критической скорости отражает верхнюю скоростную границу той гидравлической зоны, в которой могут находиться рыбы тех или иных видов и размеров. Определение этого показателя проще, чем определение плавательной способности. При исследовании критических скоростей рыб помещают в поток воды и экспериментатор, плавно увеличивая скорость течения (15-20 с), находит такую, при которой поток начинает сносить рыб. При применении рыбозащитных сооружений знание критических скоростей течения для защищаемых рыб чрезвычайно важно. Так, например, превышение этих скоростей на защитном полотне фильтрационных рыбозащитных устройств (РЗУ), как правило, приводит к прижатию и гибели рыб.

Критические скорости течения могут быть выражены через длину тела рыбы (l) – относительные критические скорости (l/c). Эти скорости у исследованных рыб составляют 4-15 l/c. У ранней молоди относительные скорости мало изменяются по мере роста до определенных размеров или даже несколько увеличиваются. Но при достижении 25-35 мм, а для некоторых видов и более 35 мм, эти скорости начинают уменьшаться.

Ориентация рыб на течение

Ориентация рыб против течения связана не с прямым гидродинамическим усилием, испытываемым рыбой в потоке воды, как полагают некоторые исследователи, а с работой определенных рецепторов и с восприятием процесса сноса рыб относительно неподвижных ориентиров в окружающей среде. Это было впервые показано Е. Лионом и в дальнейшем подтверждено многими авторами.

Восприятие рыбами течения осуществляется рядом рецепторов. Одним из основных рецепторов, с помощью которого рыбы способны ориентироваться в потоке воды, является зрение.

Помимо неподвижных зрительных ориентиров, определенную роль при ориентации могут иметь и предметы, движущиеся со скоростью, отличной от скорости движения зрительных ориентиров в точке нахождения рыбы. С помощью такой ориентации рыбы способны воспринимать течение, находясь даже в толще неравномерного потока (например, в реке) за пределами видимости неподвижных зрительных ориентиров.

Большую роль при ориентации рыб в потоке воды может играть и осязание.

Принципы защиты рыб

Можно выделить три принципа защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения: экологический, поведенческий и физический.

Экологический принцип защиты – использование закономерностей, связанных с образом жизни рыб (распределением, миграциями) и особенностями их попадания в водозаборные сооружения.

Поведенческий принцип защиты – использование поведенческих реакций на те или иные раздражители (сетчатое полотно так называемых механических заградителей, свет, звук, электрическое поле и др.).

Физический принцип защиты – использование ряда физических явлений при условии обеспечения жизнеспособности рыб (задержание механическими преградами, использование разницы плотности воды и рыб и др.).

Указанным принципам защиты соответствуют три группы способов защиты: экологические, поведенческие и физические. Способы защиты, основанные на поведенческом принципе, следует считать активными, а на экологическом и физическом принципах – пассивными.

Физические способы защиты рыб разработаны пока слабо. Определенный интерес может представить циркуляционная вихревая камера инженера В.Н. Салахова. Эта конструкция основана на «поведении» тел с плотностью, отличной от воды, в условиях циркуляционных течений. Однако возможности применения этого устройства пока не ясны.