Алгоритмически-программный анализ створочной активности моллюсков для обнаружения токсичных загрязнений водной среды

П. В. Гайский

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

e-mail: gaysky@inbox.ru

Аннотация

Описаны разработанные и программно-реализованные математические алгоритмы оперативного анализа створочной активности морских (черноморская мидия Mytilus galloprovincialis) и пресноводных (перловица Unio pictorum) моллюсков в автоматизированных системах автономного биомониторинга общего экотоксикологического состояния контролируемых водных сред. Алгоритмы разработаны на основе анализа наблюдений, долговременных рядов измерительных данных, полученных в натурных условиях на объектах пресноводного водозабора и прибрежной морской акватории г. Севастополя, и экспериментальных данных лабораторных испытаний по изучению воздействий распространенных водных токсикантов (производные нефтепродуктов, антисептические и моющие средства, аммиак, формалин, щелочи, кислоты, удобрения) и абиотических факторов (изменение солености, температуры, освещенности, растворенного кислорода, акустического и вибрационного воздействия, электромагнитного поля, pH, гидростатического давления, скорости обтекания, содержания органической и неорганической взвеси, концентрации морских альговирусов и др). В основе алгоритмов используются показатели групповой активности и синхронности реакций моллюсков-биодатчиков, формирующие статистические оценки для принятия решения и автоматической выработки сигнала оповещения биоэлектронной системой контроля. Отработаны и запрограммированы поведенческие модели. Предложены граничные численные значения расчетных параметров анализа и статистической обработки. На основе этих значений может быть обеспечен автоматический токсикологический контроль на водных объектах при использовании разработанных биодатчиков и биоэлектронных комплексов.

Ключевые слова

программный алгоритм, биоэлектронный контроль, двустворчатый моллюск, биодатчик, биоиндикатор, перловица, мидия, алгоритмически-программное обеспечение, водный источник, токсическое загрязнение

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № АААА-А19-119040590054-4.

Для цитирования

Гайский П. В. Алгоритмически-программный анализ створочной активности моллюсков для обнаружения токсичных загрязнений водной среды // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 4. С. 81–94. doi:10.22449/2413-5577-2021-3-81-94

DOI

10.22449/2413-5577-2021-3-81-94

Список литературы

  1. The conceptual basis of the biomarker approach / M. N. Depledge [et al.] // Biomarkers / D. B. Peakall, L. R. Shugart (eds.). Berlin ; Heidelberg : Springer, 1983. P. 15–29. https://doi.org/10.1007/978-3-642-84631-1_2
  2. Kramer K. J. M., Jenner H. A., de Zwart D. The valve movement response of mussels: a tool in biological monitoring // Hydrobiologia. 1989. Vol. 188, iss. 1. P. 433–443. https://doi.org/10.1007/BF00027811
  3. De Zwart D., Kramer K. J. M., Jenner H. A. Practical experiences with the biological early warning system “mosselmonitor” // Environmental Toxicology and Water Quality. 1995. Vol. 10, iss. 4. P. 237–247. doi:10.1002/TOX.2530100403
  4. Quality assessment of freshwater ecosystems by the functional state of bivalved mollusks / S. V. Kholodkevich [et al.] // Water Resources. 2019. Vol. 46, iss. 2. P. 249–257. https://doi.org/10.1134/S0097807819020064
  5. Real time biomonitoring of surface water toxicity level at water supply stations / S. V. Kholodkevich [et al.] // Environmental Bioindicators. 2008. Vol. 3, iss. 1. P. 23–34. https://doi.org/10.1080/15555270701885747
  6. Трусевич В. В., Гайский П. В., Кузьмин К. А. Автоматический биомониторинг водной среды с использованием реакции двусторчатых моллюсков // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 3. С. 75–83.
  7. Особенности кардиоактивности и движения створок Mytilus galloprovincialis Lam. в норме и при токсическом воздействии / С. В. Холодкевич [и др.] // Карадаг – 2009 : сборник научных трудов, посвященный 95-летию Карадагской научной станции и 30-летию Карадагского природного заповедника Национальной академии наук Украины / Ред. А. В. Гаевская, А. Л. Морозова. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. C. 524–537. URL: https://repository.marine-research.org/bitstream/299011/513/1/48_Kholodkevich_524-537.pdf (дата обращения: 13.12.2021).
  8. Биоэлектронный мониторинг поверхностных вод / С.В. Холодкевич [и др.] // Мир измерений. 2011. № 10. С. 6–13. URL: https://ria-stk.ru/mi/adetail.php?ID=53857 (дата обращения: 13.12.2021).
  9. Трусевич В. В., Кузьмин К. А., Мишуров В. Ж. Мониторинг водной среды с использованием пресноводных двустворчатых моллюсков // Системы контроля окружающей среды. 2017. Вып. 7 (27). С. 83–93.
  10. Гайский П. В. Программный алгоритм расчета активности двустворчатых моллюсков на примере перловицы Unio crassus // Системы контроля окружающей среды. 2016. Вып. 6 (26). С. 52–58.
  11. Куракин А. С., Холодкевич С. В., Иванов А. В. Программно-алгоритмическое обеспечение диагностики качества вод с использованием биоэлектронной системы регистрации и анализа в реальном времени кардиоритма беспозвоночных с экзоскелетом // Системы контроля окружающей среды. 2017. Вып. 4 (30). С. 38–47.
  12. Гайский П. В. Влияние освещенности и звука на поведенческие реакции мидии и перловицы // Системы контроля окружающей среды. 2020. Вып. 4 (42). С. 40–49. doi:10.33075/2220-5861-2020-4-40-49
  13. Гайский П. В., Гайский В. В. Мобильные биоэлектронные комплексы // Системы контроля окружающей среды. Севастополь : ИПТС, 2015. Вып. 1 (21). С. 19–23.

Скачать статью в PDF-формате