ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 10, № 2, 2014, стр. 65-74
= Биология
УДК 636.02+612.017+623.98+681.518
морские млекопитающие Арктики в составе биотехнических систем
© 2014 г. Академик г.г. Матишов1'2, В.Б. Войнов1' 3, А.л. Михайлюк1
Поступила 02.12.2013
Раскрыты основные этапы исследований в Мурманском морском биологическом институте КНЦ РАН арктических ластоногих, их биологии и физиологии, в том числе в приложении к разработкам морских биотехнических систем. Под биотехническими системами (БТС) понимается особый класс искусственных систем, представляющих собой совокупность биологических и технических (программно-аппаратных) элементов, объединенных решением общей задачи и связанных между собой в едином контуре управления. Морские биотехнические системы создаются для выполнения сложных задач на поверхности и в толще вод арктических морей. Морские млекопитающие, живущие в Арктике, обладают совершенными механизмами адаптации к суровым климатическим условиям, при этом они хорошо приручаются, обучаются. Тюлени могут в паре с человеком выполнять задачи высокой сложности. На всех этапах проектирования, создания и эксплуатации БТС основополагающим является решение комплекса наукоемких задач в рамках океанологии, гидробиологии, ихтиологии, физиологии и широкого круга технических дисциплин, предполагающее тесную кооперацию исследователей и разработчиков различных академических и образовательных учреждений. Важнейшими этапами разработки и запуска в эксплуатацию морских БТС являются: создание инфраструктуры биотехнического аквакомплекса, отлов животных, их приручение, общее и специальное обучение. С целью расширения сферы применения БТС, повышения их эффективности, в том числе в условиях полярной ночи, в течение ряда лет проводятся исследования особенностей поведения и физиологии арктических ластоногих. Эти работы включают: отработку новых методов обучения животных, изучение чувствительности и дифференциальных возможностей систем зрения, слуха, обоняния. Чрезвычайно важным направлением деятельности по внедрению морских БТС в эксплуатацию является подготовка специалистов по работе с животными, разработка новых поколений морских БТС, а также методических материалов по этим вопросам.
Ключевые слова: морские млекопитающие, биотехнические системы (БТС), серый тюлень, гренландский тюлень, кольчатая нерпа, поведение.
Современная геополитическая ситуация в Арктическом регионе характеризуется обострением территориальных, ресурсных и военно-стратегических проблем. Всё более остро сталкиваются интересы различных государств, связанные с разграничением арктических территорий. При этом
1 Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (Murmansk Marine Biological Institute of the Kola Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences), 183010, Мурманск, ул. Владимирская, 17.
2 Южный научный центр Российской академии наук (Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences), 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41; тел. 8 (863) 266-6426; e-mail: matishov_ssc-ras@ssc-ras.ru
3 Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук (Institute of Arid Zones of the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences), 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41; e-mail: voinov@ssc-ras.ru
притязания на приоритеты все в большей степени поддерживаются постоянным военным присутствием, в первую очередь - США, предполагающим не только демонстрацию силы, но и различные активные действия.
В связи с этим представляется чрезвычайно важным расширение опыта Мурманского морского биологического института Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) по подготовке для служебного использования морских млекопитающих. Морские животные должны стать надежными помощниками человеку при выполнении самых ответственных заданий, в том числе для обнаружения сил и средств потенциального противника, для противодействия военной и террористической угрозе в условиях арктических морей [1].
Сегодня накоплен значительный объем знаний и технических решений, связанных с использова-
300 м, 350 м, 370 м! 390 м1 640 м ■
872 mi
30 мин. Серый тюлень
10 мин. Северный морской котик 16 мин. Гренландский тюлень 8 мин. Афалина 17 мин. Кольчатая нерпа
1 23 мин. Белуха
1600 м.
2250 м.
■ 73 мин.
Рис. 1. Возможности морских млекопитающих, связанные с глубиной и длительностью погружений под воду (по данным литературы)
нием морских млекопитающих в служебных целях. Морские млекопитающие, а это представители китообразных и ластоногих, обладают уникальными возможностями, позволяющими им погружаться на значительные глубины, выполнять скоростные переходы, как в надводном, так и в подводном положении, обладают чрезвычайно развитыми сенсорными системами (у китообразных это высокоточные сонары), и самое главное - высокоразвитой центральной нервной системой, обеспечивающей сложные формы общения и поведения (рис. 1).
Первые упоминания в доступной литературе об опыте использования морских животных в военных целях приходятся на 1939-й год, тогда была создана экспериментальная база военно-морских сил Швеции и начата подготовка "боевых" тюленей [2].
Наиболее планомерная работа началась с 1960-х гг. - в США было создано подразделение Военно-морского флота (Центр военных космических и морских систем в г. Сан-Диего - SPAWAR Systems Center, San Diego) и запущена программа по использованию морских млекопитающих (Navy's Marine Mammal Program или NMMP) [3]. В настоящее время в Программу входят задачи прикладного характера: поиск и подъем затонувшего оборудования и боеприпасов; содействие специалистам, работающим под водой; патрулирование морских объектов, в том числе противодействие проникновению технических средств и боевых пловцов противника.
Первый Океанариум ВМФ СССР был создан решением правительства в апреле 1966 г. в г. Севастополе [4]. В 1970-1980-х гг. Севастопольский Океанариум ВМФ был в полной мере лучшим центром по работе с морскими млекопитающими в Европе и составлял достойную конкуренцию военным разработкам США. Основное направление деятельности океанариума было связано с разработкой автоматизированных систем охранной сигнализации с использованием черноморских афалин (Tursiops
truncatus ponticus Barabasch, 1940) с целью противодействия проникновению в охраняемую акваторию подводных пловцов.
Несмотря на очевидные успехи в разработках специализированных систем поиска и защиты, включающих морских млекопитающих, работы в полярных морях остаются экстремально сложными и опасными. Очевидно, что современный уровень развития технических средств навигации, поиска и активного функционирования человека в Арктике далек от совершенства. В частности опыт проведения спасательных операций последних десятилетий (авария на АПЛ "Курск", Баренцево море, 2000 г.) продемонстрировал запредельный уровень сложности этих задач, даже в условиях международной кооперации.
Начиная с 1984 г. в ММБИ проводятся работы по исследованию различных морских млекопитающих, направленные на решение прикладных задач [5-16]. С первых дней работы проводились при активной заинтересованности и материально-технической поддержке командования Северного флота РФ.
В соответствии с отработанными методами животные работают в паре с человеком или, при более широком рассмотрении, в составе биотехнических систем (БТС). Под БТС понимается особый класс искусственных систем, представляющих собой совокупность биологических и технических (программно-аппаратных) элементов, объединенных решением общей задачи и связанных между собой в едином контуре управления. Морские млекопитающие, живущие в Арктике, обладают совершенными механизмами адаптации к суровым климатическим условиям, при этом они хорошо приручаются, обучаются и могут работать в паре с человеком, взаимодействуя с ним, добывать дополнительную информацию и выполнять задачи высокой сложности. Экспериментально показано, что для выполнения специальных задач в условиях Крайнего Севера наиболее целесообразно использовать представителей арктических китообразных - белуху Delphinapterus leucas Pallas, 1776 (сем. Monodontidae, отр. Cetacea) и настоящих тюленей (сем. Phocidae, отр. Carnivora), в первую очередь серого (Halichoerus grypus, Fabricius, 1791) и гренландских тюленей (Pagophilus groenlandica, Erxleben, 1777), менее перспективно использование морского зайца (Erignathus barbatus, Erxleben, 1777), кольчатой нерпы (Pusa hispida Schreber, 1775). Все из рассмотренных видов арктических тюленей хорошо себя чувствуют при длительном пребывании на берегу, могут достаточно свободно передвигаться по суше. Они в отличие от своих сородичей - дельфинов южных морей легко адапти-
а
Рис. 2. Наплывные вольеры биотехнического аквакомплекса ММБИ (м. Тоня, Баренцево море) в зимний период: система вольеров у причала (а); акад. Г.Г. Матишов во время одного из посещений комплекса (б)
руются к резким колебаниям окружающей среды, успешно приспосабливаются к условиям обитания в неволе - в вольерах на море и на суше, ряд свойств высшей нервной деятельности сопоставим с представителями китообразных [7; 11].
На всех этапах проектирования, создания и эксплуатации БТС основополагающим является решение комплекса наукоемких задач в рамках океанологии, гидробиологии, ихтиологии, физиологии и широкого круга технических дисциплин, предполагающее тесную кооперацию исследователей и разработчиков различных академических (в первую очередь Южного научного центра РАН и его подразделений) и образовательных учреждений.
Несмотря на существенные наработки американских и украинских коллег приоритет ММБИ в создании БТС для работы в условиях Крайнего Севера неоспорим.
Многолетний опыт работ ММБИ позволяет отметить, что важнейшим этапом разработки и запуска в эксплуатацию морских БТС являются: создание
инфраструктуры биотехнического аквакомплекса, отлов животных, их приручение, общее и специальное обучение.
Многолетняя круглогодичная эксплуатация в условиях Баренцева моря показала оптимальность конструкции наплывных
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.