Способ оценки роста рыб пресноводных водоемов путем обратных расчислений по чешуе на компьютере Российский патент 2024 года по МПК A01K61/00 G06T7/00 

Изобретение относится к области рыболовства в отрасли рыбного хозяйства и может быть использовано для планирования объемов рыбопроизводства при прудовом и пастбищном рыбоводстве в искусственных водоемах.

Определение возраста рыб по чешуе (и другим регистрирующим структурам - спилам лучей плавников, отолитам, жаберным крышкам) и соответственно их темпа роста является основополагающим звеном при комплексных рыбохозяйственных и специализированных ихтиологических исследованиях. Для разработки общих допустимых уловов рыбы, объемов возможного вылова, оценки состояния популяций рыб в водоемах по методикам требуется исследования возраста сотен рыб каждого вида. Погрешности в оценке могут привести к перелову или недолову эксплуатируемых популяций. Обратные расчисления роста рыб по чешуе особенно важны для малоисследованных популяций и представителей ихтиофауны впервые исследуемых новых водных объектов. Подобные исследования очень важны при пастбищном рыбоводстве, которое активно развивается в настоящее время в водоемах комплексного назначения с массовой передачей их пользователям. В отличие от рыбоводства в прудах, с ежегодным полным осушением, водоемы комплексного назначения либо срабатываются не чаще одного раза в десятки лет, либо не срабатываются вообще из-за наличия «мертвого уровня». При этом дозарыбление рыбопосадочным материалом и отлов товарной рыбы производится постоянно, поэтому темп роста культивируемых видов рыб - карпа, растительноядных и других фактически достоверно известен лишь до трехлетнего возраста. Оценка возраста более старших возрастных групп возможна путем обратных расчислений по чешуе [1, 2, 3].

В сравнении с другими регистрирующими структурами чешуя является самым доступным и простым при отборе индикатором роста тела рыбы. При использовании других регистрирующих структур у бесчешуйных видов рыб и в случаях специальных исследований, теряется товарный вид рыбы, и требуются дополнительные навыки их отбора.

Чешуя хранится в чешуйных книжках, которые обычно изготавливаются в лабораториях ручным способом. В советский период, при наличии штата лаборантов, к каждой странице чешуйной книжки изготавливался и приклеивался закрывающийся конвертик для чешуи. В настоящее время, чешуя просто закладывается на краю странички с параметрами анализируемой рыбы, которая подворачивается и склеивается за счет слизи чешуи на долгие годы. Впоследствии, при работе с чешуей использованные чешуйки плохо крепятся на свое место и теряются. При повторном просмотре для анализа и сравнения конкретную чешуйку, особенно мелкую, невозможно идентифицировать среди прочих.

Оценка возраста по чешуе, проведение обратных расчислений является сложной работой, особенно при работе с мелкой чешуей и обычно нечетко выраженными годовыми кольцами. Существующие способы измерения расстояний между кольцами через окуляр-микрометр бинокуляра МБС-9, МБС-10 приблизительны и требуют большого напряжения глаз. Более удобные для измерения линейкой на увеличенном изображении чешуи Микрофоты (аппараты для чтения микрофильмов) не дают четкого изображения структуры чешуи, не имеют возможности регулировать изображение и в настоящий период практически не встречаются. Также, разработанные в середине 20 века приборы для обратных расчислений чешуи Монастырского Г.Н., Алеева В.Р., Брюзгина В.Л. на практике не встречались с 80-х годов прошлого века [1, 2, 3].

При работе чешуя исследуемого экземпляра рыбы раскладывается между двумя предметными стеклами, которые закрепляются резинкой, готовый препарат располагается на столике бинокуляра или Микрофота. После просмотра и промеров чешуя возвращается с учетом потерь в чешуйную книжку, а на освобожденное место на предметные стекла раскладывается чешуя следующего экземпляра. При этом оставляется 1-2 образца препаратов с наиболее четко выраженными кольцами для сравнительного анализа. Часто возникает необходимость повторного просмотра и перемеривания расстояний между кольцами ряда чешуй, что по вышеуказанным причинам затруднено.

Также недостатком использования данных приборов является индивидуальная оценка оператором годовых колец на чешуе с возможностью консультации специалиста только при его личном присутствии. Поэтому, как правило, проверить работу оператора на практике невозможно, а его данные часто могут отличаться от данных других операторов, что в ряде случаев недопустимо.

Нами предлагается новый способ оценки роста толстолобика в рыбоводных хозяйствах по чешуе с использованием обратных расчислений по формуле: Ln=Vn/V(L-a)+a, где (в см): Ln - длина рыбы в возрасте - n лет, L - промысловая длина рыбы, Vn - расстояние от годового кольца до центра чешуи в возрасте n лет, V - расстояние от края чешуи до центра чешуи, а=2 - длина молоди толстолобика до закладки чешуи. Адаптированный к современным условиям массовой компьютеризации, позволяющий повысить достоверность результатов и ускорить процесс обработки материалов при комфортных условиях работы.

Поставленная цель достигается путем отбора толстолобика, чешуйки которого поочередно раскладывают между предметными стеклами, через окуляр бинокуляра делают их фотоснимки, изображения переводят на компьютер, оптимизируют по размеру, яркости и цвету, на предполагаемых годовых кольцах устанавливают маркеры, и выполняют промеры, после чего производят расчет обратных расчислений по формуле Ln=Vn/V(L-a)+a, где (в см):

Ln - длина рыбы в возрасте - n лет,

L - промысловая длина рыбы,

Vn - расстояние от годового кольца до центра чешуи в возрасте n лет,

V - расстояние от края чешуи до центра чешуи,

а=2 - длина молоди толстолобика до закладки чешуи,

при этом количество чешуек для получения фотоснимков

рассчитывается по формуле:

N= -0,440+261,575/Х,

где: N - количество чешуек, шт. (целое число);

X - произведение продольного и поперечного диаметра чешуек, мм.

Полное обновление процесса исследований чешуи с помощью современной типичной оргтехники невозможно, так как в сканере для получения изображения чешуи очень слабая подсветка. Поэтому традиционно используются стереоскопические микроскопы МБС-9, МБС - 10. Для ускорения процесса сначала производится фотографирование чешуи, которая поочередно раскладывается между предметными стеклами, а потом начинается работа с чешуей на компьютере. Для каждого экземпляра рыбы, в зависимости от размера чешуи, целесообразно делать несколько снимков максимально используя собранный материал в поиске чешуек с наиболее четким изображением. На типичном предметном стекле умещается два образца чешуи. Съемка производиться с использованием компактных цифровых фотоаппаратов массового использования: Canon, Nikon, Samsung; смартфонов Honor и других.

Полученные фотографии чешуи переносятся на компьютер, в приложениях Microsoft Office 2010 и «Набросок на фрагменте экрана» качество изображения оптимизируется с помощью панели инструментов по размерам, яркости, цвету. На предполагаемых годовых кольцах устанавливаются маркеры и с помощью электронной или ручной линейки приложенной к экрану компьютера, как на Микрофоте, делаются промеры на чешуе. Сохраненные фото многократно используются для изучения, мгновенного сравнения, пересчета расстояний между кольцами для достижения достоверности, что практически невозможно при работе на стереоскопическом микроскопе. Возможность коллективного анализа чешуи и обмена ее изображениями между специалистами качество и скорость работы выводят на новый современный уровень.

Результаты исследований по заявляемому способу.

По объемам рыбопроизводства толстолобик в Пензенской области уступает лишь карпу, его выращивание производиться в основном в водоемах комплексного назначения. В отличие от рыбоводных прудов, которые полностью осушаются не реже, чем каждые один-два года, водоемы комплексного назначения полностью практически не срабатываются десятилетиями. При этом частичный отлов товарной рыбы и дозарыбление рыбопосадочным материалом производится регулярно [4, 5, 6].

Таким образом, темп роста толстолобика в рыбоводных хозяйствах достоверно известен до трехлетнего возраста. Темп роста более крупного толстолобика и вообще толстолобика в водоемах комплексного назначения остается открытым. С целью оптимизации рентабельности культивирования толстолобика - объемов зарыбления, сроков выращивания возникла необходимость изучения его темпа роста.

Отбор преимущественно крупного толстолобика на полный биологический анализ проводился из различных водоемов Пензенской области по общепринятым методикам. Темп роста рыб определялся по чешуе с использованием обратных расчислений по формуле Розы Ли: Ln=Vn/V (L-а)+а, где Ln - длина рыбы в возрасте - n (см), L - промысловая длина рыбы (длина тела, см), Vn - расстояние от годового кольца до центра чешуи в возрасте n лет, V - расстояние от края чешуи до центра чешуи, а - длина закладки чешуи. Длина закладки чешуи у молоди толстолобика принята в размере 2 см.

В связи с малыми размерами чешуи толстолобика и размытостью годовых колец, что крайне затрудняло измерение расстояний на чешуе с помощью окуляр-микрометра, для качественной оценки возраста использован предлагаемый способ исследований. Чешуя по методике раскладывалась между предметными стеклами, закрепленными резинками, и располагалась на столике для работы в проходящем свете бинокуляра МБС-10. При использовании окуляра широкопольный 8*/23, увеличении 2, наводилась четкость изображения рукояткой фокусировки и яркость с помощью осветителя микроскопа. Любительским фотоаппаратом Canon Power Shot A3100 IS делался снимок, непосредственно прикладывая его объектив к окуляру, что позволяло получать качественные изображения. (Фиг. 1.) Чешую фотографировали по 2-3 комплекта каждой рыбы в зависимости от размера чешуи. Фотографии переносились на компьютер, в наименовании файлов вносились основные показатели рыбы. Файлы открывались в приложениях Microsoft Office 2010 и «Набросок на фрагменте экрана», качество изображения оптимизировалось с помощью панели инструментов по размерам, яркости, цвету. На предполагаемых годовых кольцах устанавливали маркеры и с помощью электронной или ручной линейки на экране компьютера делались промеры на чешуе (фиг. 2). Сохраненные изображения многократно изучались и сравнивались, пересчитывались расстояния между кольцами для достижения достоверности. По электронной почте несколько изображений чешуи для экспертной оценки направлялись специалисту из Республики Мордовия. Для обработки статистического материала и построения зависимостей использовались программы Microsoft Excel и сайта Planetcalc.ru.

Видимых различий по данным обратных расчислений в темпе линейного роста толстолобика, в отличие от весового, из различных водоемов Пензенской области не обнаружено, поэтому рассчитана общая средняя длина тела для белого и пестрого толстолобиков по возрастам (табл. 1).

На основании полученных результатов сделаны выводы. По выявленным зависимостям показателей роста построены формулы регрессии наиболее приближенные к показателям и доступные для расчетов рыбоводами и другим пользователями. С учетом постоянного привеса по возрастам, толстолобика целесообразно оставлять на доращивание на ряд лет. Учитывая наибольший ежегодный привес среди всех обитателей рыб региона в водоемах комплексного назначения без потребности в искусственном кормлении, толстолобик является наиболее перспективным объектом аквакультуры региона.

Приведенная в работе методика позволяет достоверно проводить обратные расчисления роста рыб по чешуе. При оценке размеров толстолобика по чешуе возможно использование ее продольного и поперечного диаметра. Соответственно, при обратных расчислениях допустимо использование любого сектора чешуи толстолобика с наиболее четко выраженными годовыми кольцами. Разработанные формулы роста, вполне реалистичны для практического применения при минимуме данных по толстолобикам.

Предложенный способ, комфортный для работы и обучения упростит, повысит качество, ускорит работу и стимулирует ихтиологические исследования темпов роста рыб.

Источники информации

1. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. Москва: Пищевая промышленность, 1966. - Стр. 192.

2. Кафанова В.В. Методы определения возраста и роста рыб: Учебное пособие. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1984. - Стр. 27.

3. Журавлев В.Б. Методы ихтиологических исследований на малых водоемах: монография. Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2014. - Стр. 62.

4. Асанов А.Ю. Рыбоводство в Пензенской области // Рыбоводство. 2017. №14. С. 14-15.

5. Богданов Н.И., Асанов А.Ю. Прудовое рыбоводство. - 4-е издание. Москва: Издательство «Перо», 2019 г. С. 60, 83.

6. Асанов А.Ю. Эффективность предотвращения «цветения» Сурского (Пензенского) водохранилища в зависимости от размера используемого рыбопосадочного материала толстолобика (HYPOPHTHALMICHTHYS) // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2021. №1 (33). С. 94. DOI: 10.21685/2307-9150-2021-1-8.

Изобретение относится к области рыболовства в отрасли рыбного хозяйства и может быть использовано для планирования объемов промышленного и любительского вылова толстолобика. Проводят отбор толстолобика, чешуйки которого поочередно раскладывают между предметными стеклами. Через окуляр бинокуляра делают их фотоснимки. Изображения переводят на компьютер, оптимизируют по размеру, яркости и цвету. На предполагаемых годовых кольцах устанавливают маркеры и выполняют промеры. Производят расчет обратных расчислений по формуле Ln=Vn/V(L-a)+a, где (в см): Ln - длина рыбы в возрасте n лет, L - промысловая длина рыбы, Vn - расстояние от годового кольца до центра чешуи в возрасте n лет, V - расстояние от края чешуи до центра чешуи, а=2 - длина молоди толстолобика до закладки чешуи. Количество чешуек для получения фотоснимков рассчитывается по формуле: N = -0,440+261,575/Х, где: N - количество чешуек, шт., X - произведение продольного и поперечного диаметра чешуек, мм. Изобретение позволяет повысить достоверность результатов и ускорить процесс обработки материалов. 2 ил., 1 табл.

Способ оценки роста толстолобика в рыбоводных хозяйствах, характеризующийся тем, что проводят отбор толстолобика, чешуйки которого поочередно раскладывают между предметными стеклами, через окуляр бинокуляра делают их фотоснимки, изображения переводят на компьютер, оптимизируют по размеру, яркости и цвету, на предполагаемых годовых кольцах устанавливают маркеры и выполняют промеры, после чего производят расчет обратных расчислений по формуле Ln=Vn/V(L-a)+a, где (в см):

Ln - длина рыбы в возрасте n лет,

L - промысловая длина рыбы,

Vn - расстояние от годового кольца до центра чешуи в возрасте n лет,

V - расстояние от края чешуи до центра чешуи,

а=2 - длина молоди толстолобика до закладки чешуи,

при этом количество чешуек для получения фотоснимков

рассчитывается по формуле:

N = -0,440+261,575/Х,

где: N - количество чешуек, шт.,

X - произведение продольного и поперечного диаметра чешуек, мм.