Экобиологические механизмы акустического и теплового взаимодействия пчел

• Автор: Тобоев, Вячеслав Андреевич
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Балашиха
• Количество страниц: 253 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КРА ТКАЯ ПРЕДЫСТОРИЯ РАБОТЫ И ФОРМУЛИРОВКА РЕШАЕМЫХ ПРОБЛЕМ

1. Г. Литературный обзор

1.1.1. Краткий обзор самоорганизующихся систем

Т. 1.2. Медоносные пчелы как самый простой пример самоорганизуго-

: щейся биологической системы.;

1.2. Материал,и методы исследований;

1.3. Математические методы обработки экспериментальных данных

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

МЕХАНИЗМОВ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ;
211. Расплодный период жизни пчел
2.1.1. Регуляция температуры расплода. А....;.....:,..;
2.1.3. Факторы, влияющие на нарушение внутригнездового микроклимата
2.2. Безрасподный период в жизни пчел
2.2Л. Толерантность пчел к охлаждению
2.2.2. Связь между устойчивостью к охлаждению; и. диэлектрической' проницаемостью пчел
2.2.3. Сезонная динамика тепловых процессов в межсотовых скоплениях зимующих пчел
2.2.4. Температура разных частей тела пчел в Холодовых агрегациях..
2.2.5. Экзо- и эндогенно зависимые флуктуации терморегуляторной зависимости медоносной пчелы
2.2.6. Количественно «прочтение» особенностей адаптации пчел к внешним условиям
2.2.7. Теплосодержание как интегральная величина, отражающая тепловое состояние скоплений пчел
2.2.8. Температурный гомеостаз пчелиных семей в зимний период...!

ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СКОПЛЕНИЯХ МЕДОНОСНЫХ ПЧЕЛ
ЗЛ. Динамическая модель преобразования энергии в скоплениях медоносных пчел
3.2. Теплофизическая модель консолидированного скопления пчел..
3.3. Математическая модель Холодовой агрегации пчел
3.4. Компьютерная модель агрегации зимующих пчел
ГЛАВА 4. АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ГНЕЗДАХ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ
4.1. Общая характеристика акустического шума пчелиной семьи
4.2. Особенности анализа акустических процессов в пчелиной семье
4.3. Надежность акустической диагностики физиологического состояния

4.4. Акустические процессы в период размножения пчелиных семей
4.5. Акустические процессы в гнездах зимующих пчел
4.6. Отклики зимующих пчел на вибрационную стимуляцию........189 у
4.7. Акустические отклики пчел на электромагнитные воздействия.
ГЛАВА 5. ИФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫХ И АКУСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПЧЕЛИНЫХ СЕМЬЯХ
5.1. Автоматизированная система дистанционного контроля параметров жизнедеятельности пчелиных семей
5.2. Устройство для акустического контроля физиологического состояния пчелиных семей
5.3. Тепловизионный контроль жизнеспособности развивающихся пчелиных маток
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Самоорганизация часто встречается* в биологических системах, функг ционирование; которых^ не предполагает внешнего: управляющего* воздействия или внутреннего «центра управления». Принято■ считать, что биологическая система будет самоорганизована тогда, когда она состоит из.большого количества? подсистем, испытывающих недостаток в коммуникационных способностях, необходимых для реализации централизованного управления? (Николис, Пригожин, 1979; Еськов, 1995; 2003а; Bonabeau, 1998; Seeley,. 1998; Gamazine et al.,.. 2001). Действительно, многие: биологические системы, функционируют,' используя; механизм децентрализованного управления, согласно которому многочисленные подсистемы (молекулы клетки, отдельные организмы^ особи); функционируют используя? лишь ограниченную, локальную информацию. При этом все подсистемы тесно взаимодействуют между собой; Например; 1яблоня: «мудро» распределяет свои ресурсы: между древес-..; ной частью, листвой, и плодами не используя централизованного управления клетками; Точно также, колония■ муравьев■ «разумно» распределяет свой труд - воспитание расплода; защита колонии и сооружение муравейника- между -собой без «всезнающего управляющего» или «дирижера» (Николис; Пригожин, 1979; 1990; Seeley, 1998).'
По мнению большинства авторов (Николис, Пригожин, 1979; Романовский и* др., 1984; Еськов, 1995, 2003а), взаимосвязь и взаимодействие между подсистемами формирует кооперативность и ритмическую согласованность всей целостной системы. То есть возникает некоторая качественная* определенность, присущая всей совокупности и обладающая интегративным* свойством. Это интегративное свойство определяет границы системы, изменяющие и разрушающие при его исчезновениях. При этом эволюция системы задается несколькими возможными состояниями динамического равновесия (Асташкина, Романовский, 1980; Князева, Курдюмов, 1994). Это равновесие достигается не за. счет полной автономизации подсистем, а за счет возникно-

фицирован и легко "перенастроен" в зависимости от природы изучаемого шума.
Анализ временного ряда термофлуктуаций (тепловой шум). Анализировались флуктуации температуры внутри гнезда и определялась степень вариабельности (дисперсия). Изменения дисперсии принимались в качестве физиологического терморегуляторного потенциала пчелиной семьи. Для количественной оценки этих флуктуаций были введены новые числовые характеристики: функция обобщенного среднего (ФОС) и обобщенная функция корреляции Пирсона (ОФКП), определяемые на основе статистики дробных моментов (Тобоев, Нигматуллин, 2007, 2009; Еськов, Тобоев, 2010а).
Используемый алгоритм включал в себя следующие этапы (реализация алгоритма на примере определения циркадных ритмов по температурным флуктуациям показана на рис. 1.5):
1. Вычисляется выборка случайной последовательности п] (у = 1,...А),
которая представляет собой разность значений исходных данных и их среднего арифметического. В дальнейшем эту последовательность мы определяем как набор флуктуаций, имея в виду отклонения значений nj относительно нулевых значений, локализованных вдоль оси абсцисс (рис. 1.5а.). Таким образом, флуктуации представляют собой временной ряд в равноотстоящих точках (у = 1,...АГ).
2. Далее производится её рекуррентное интегрирование по формуле:
JJ:=Jj-^ +(*,■-*/-, К , (1-1)

Гу = (Т/ДИу, Ди, =п] -Иу_,, («у ^«у_,), 5 — параметр, позволяющий выделить крупномасштабные флуктуации изменений последовательности (рис. 1.5б).