Подводная коммуникация и ориентация на гальванических токах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, доктор физико-математических наук Ольшанский, Владимир Менделевич

• Ольшанский, Владимир Менделевич
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Ольшанский, Владимир Менделевич

ВВЕДЕНИЕ: ПОСТАНОВКА РАБОТЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Глава 1. Общий энергетический расчет и моделирование подводной коммуникации на гальванических токах.

Введение: первые экспериментальные попытки подводной коммуникации на гальванических токах.

1.1. Подводная коммуникация на гальванических токах и уравнения Максвелла.

1.2. Физическая специфика использования гальванических токов в водной среде.

1.3. Количественная оценка эффективности дипольных антенн, компоненты импеданса, оптимизация антенн.

1.4. Структура электромагнитного поля на расстояниях, соизмеримых со скин-слоем, диаграммы направленности, всенаправленность, влияние границ, зависимость соотношения сигнал/шум и дальности связи от величины электропроводности.

1.5. Методика энергетического расчета предельных возможностей коммуникации на токах проводимости на примере системы для передачи речи и данных.

1.6. Разработка аппаратуры для' передачи речи и данных.

Выводы из первой главы:.

Глава 2. Электрические рыбы как объект биофизического моделирования (обзор).

2.1. Общая функциональная модель электроориентации слабоэлектрических рыб

Ганса Вернера Лиссманна.

2.2. Количественная модель Г.Лиссманна и К.Мэйчина.

2.3. Разделение задач при обработке электросенсорной информации у клюворылообразных (модель К. Белла).

2.4. Модель Вальтера Хейлигенберга, объясняющая механизм обработки сигналов и избегания помехи у представителя гимнотообразных Eigenmannia virescens.

2.5. Структура электрических полей слабоэлектрических рыб, сегментирование электрогенераторных структур, компьютерное моделирование электроориентационных систем рыб.

Выводы из обзора.

Глава 3. Экспериментальные исследования электрокоммуникации сомов.

3.1. Исследование взаимосвязи электрогенераторных и электрорецепторных систем сомов рода Synodontis, разработка средств для гистограммного анализа.

3.2. Моделирование пост-стимульных гистограмм, выявление профилей фазной электрочувствительности сомов рода Synodontis.

3.3. Особенности электрогенерации сомов. Регистрация формы разрядов электрических рыб: электронный «сторож» и примеры его применения.

3.4. Регистрация электрических разрядов сомов в естественных условиях их обитания.

Оценка дальности электрокоммуникации сомов.

3.5. Идентификация разрядов сомов при их парных взаимодействиях.

Выводы из главы.

Глава 4. Исследование возможности применения гальванических токов в целях подводной ориентации с учетом современных представлений о механизмах обработки электросенсорной информации у слабоэлектрический рыб.

4.1. Ориентационная модель с прямой связью между источником и приемником: задача контроля перекосов трала.

4.2. Двумерная ориентационная модель: задача создания инклинометрического сенсора; обзор известных технических решений.

4.3. Концепция электролитических инклинометрических сенсоров вращающегося поля.

4.4. Макетирование электролитических сенсоров вращающегося поля.;.

4.5. Экспериментальные исследования характеристик инклинометрических сенсоров вращающегося поля.

4.6. Сенсоры с открытыми электродными системами, всенаправленные источники для систем подводной связи и ориентации.

Выводы из главы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Подводная коммуникация и ориентация на гальванических токах»

Целью настоящей работы является исследование возможностей подводной электрической коммуникации и ориентации с использованием свойственных электрическим рыбам физических принципов.

Исследования по изучению электрокоммуникации и электроориентации электрических рыб были инициированы в нашей стране д.б.н. В.Р.Протасовым (Протасов, 1972, Протасов, Бондарчук, Ольшанский, 1982)

Рис.1. Доктор биологических наук Владимир Рустамович Протасов Основными задачами работы являются:

1. Физико-математический анализ возможностей подводной коммуникации на гальванических токах и создание действующих макетов.

2. Сравнительных анализ физиологических моделей электрических рыб.

3. Исследование коммуникационных возможностей у ранее не изученных представителей слабоэлектрических рыб, разработка методик и создание стендовых установок для тестирования электро генераторных способностей рыб.

4. Моделирование ориептационных систем на гальванических токах с учетом современных представлений о механизмах обработки электросенсорной информации у слабо электрических рыб и создание новых средств подводной ориентации.

В соответствии с названными задачами диссертация состоит из четырех глав. Первая глава посвящена чисто физическому подходу к подводной коммуникации на гальванических токах. Открытая Г.Лиссманном возможность электро коммуникации у рыб и развитие полупроводниковой техники вызвали в 60-х 70-х годах интерес к возможности связи на гальванических токах в водной среде на практически значимых расстояниях. Традиционный радиофизический подход привел к заниженным оценкам этого канала связи. В первом параграфе главы обсуждается вопрос о применимости и достаточности уравнений Максвелла в водной среде. На примере статьи профессора кафедры радиофизики физического факультета СпбГУ Г.А.Остроумова «На каком расстоянии могли бы морские животные сообщаться при помощи электромагнитных волн» (Остроумов, 1968) изложена традиционная методология радиофизического подхода к оценке возможностей коммуникации.

Остальные параграфы главы изложены в соответствии с монографией (Ольшанский, 1990). Во втором параграфе обсуждается вопрос о специфике проводящих сред с акцентом на различия проводящих и диэлектрических сред.

Третий параграф главы посвящен анализу приемо-передающих антенн. Если при радиосвязи главная задача передатчика обеспечить максимальный поток вектора Пойн-тинга в волновую зону, то в водной среде традиционная поперечная Максвелловская волна невозможна и следует добиваться максимума величины гальванического тока (тока проводимости) в удаленной от источника точке приема. Ключевым понятием при этом становится понятие «электрод», фактически отсутствующее при анализе традиционных волновых антенн, поскольку последние как правило изолированы от окружающей среды. Ставится задача оптимизации размеров электродов исходя из критерия обеспечения максимального сигнала в точке, приема при фиксированной мощности источника. Показан пример аналитического решения этой задачи. Описана методика экспериментального определения оптимальных электродов. Приведены оценочные формулы и экспериментальные результаты (Ольшанский, Янов, 1981) для расчета эффективности антенн для подводной коммуникации на гальванических токах.

В четвертом параграфе обсуждаются вопросы, связанные с влиянием взаимной ориентации антенн на возможность и надежность подводной коммуникации. В традиционной радиофизике в волновой зоне поперечная компонента электромагнитного поля гораздо больше продольной и вопрос о диаграммах направленности решается относительно однозначно. В случае использования токов проводимости радиальная и тангенциальная компоненты поля в большинстве ситуаций соизмеримы. На расстояниях сравнимых с толщиной скин-слоя, а такие расстояния оптимальны с точки зрения обеспечения максимальной дальности и информативности связи, радиальная и тангенциальная компоненты имеют различную фазовую задержку по отношению к току в источнике. Это приводит к возникновению эллиптической поляризации поля от гармонического источника, причем параметры эллипсов зависят от расстояния, частоты, электропроводности среды и угла между осью излучающего диполя и направлением на точку приема. Рассмотрено влияние эллиптической поляризации на диаграммы направленности для обычных дипольных антенн и для всенаправленных антенн, составленных из двух ортогональных диполей, токи в которых сдвинуты по фазе на 90 градусов.

Пятый параграф посвящен методике общих энергетических расчетов коммуникационных систем на токах проводимости. От традиционной методики она отличается очень тесной привязкой к особенностям и характеристикам объекта, на котором размещены антенны. и специфике задачи (глубина места, уровни электромагнитных шумов и помех, возможные взаимные ориентации). Методика иллюстрируется расчетом конкретной системы для речевой связи между аквалангистами. Расчеты доведены до конца - до построения семейства кривых сигнал/шум и оценок возможной дальности связи.

Заключительный параграф главы посвящен действующим макетам и практическим разработкам устройств подводной связи. На основании расчетов и экспериментов с действующими макетами были разработаны опытные образцы устройств для речевой связи между аквалангистами. На технические решения были получены авторские свидетельства (АС СССР №593625, №617981, №669490, №1289436). Обсуждаются пути повышения эффективности и надежности работы подобных устройств исходя из возможностей сегодняшнего дня.

Вторая (обзорная) глава посвящена сравнительному анализу известных моделей электрических рыб. Термин «модель электрической рыбы» представляется оправданным, поскольку речь идет не только об электрорецепторах или электрических органах, не только о коммуникационной или ориентационной функциях, но об электрических рыбах в целом и об их отличиях от неэлектрических рыб.

Глава начинается с подробного изложения пионерской основополагающей публикации Г.Лиссманна «О функции и эволюции электрических органов рыб» (Lissmanu, 1958). В этой работе впервые было показано, что способность рыб давать электрические разряды должна рассматриваться вместе с их способностью воспринимать слабые электрические поля и осуществлять локационную, коммуникационную и ориентационную функции. Работа Лиссманна - не короткая догадка, а развитая система взглядов, подтвержденная тщательными и разнообразными экспериментами. В свете данной диссертации отдельный интерес представляет предложенная Лиссманном простая физическая модель из излучающего и принимающего диполей, расположенных симметрично относительно друг друга. Эта модель может стать отправной точкой при решении самых разных практических задач. Не меньший интерес представляет и полная модель Лиссманна, согласно которой кожа рыбы с тысячами электрорецепторов может быть уподоблена электрической сетчатке.

Важным обоснованием идей Г.Лиссманна об информационном использовании гальванических токов электрическими рыбами стала количественная модель Г'.Лиссманна-К.Мэйчина (Lissmann, Machin, 1958), которой посвящен второй параграф Эта работа связывает особенности функционирования электроориентационных систем рыб со спецификой электромагнитного распространения в проводящих средах. Обсуждается целый комплекс вопросов о том, как должна или могла бы быть устроена рыба, чтобы эффективно решать задачи локации, ориентации и связи. Несмотря на простоту предложенных Мэй-чиным решений, они вовсе не тривиальны и затрагивают темы, которые обычно пропущены в учебниках по электродинамике.

Два следующих параграфа посвящены современным представлениям о механизмах работы электрических систем рыб. При осуществлении электролокации, электрокоммуникации и пассивной электроориентации по фоновым электромагнитным полям, включая обнаружение и различение гидробионтов по их неспецифическим электрическим проявлениям, понятия сигнал и шум меняются местами - то, что для одной задачи несет необходимую информацию, для двух других является помехой. На сегодняшний день электро-ориентационные системы лучше всего изучены у клюворылообразных (мормирид) и гим-нотообразных (гимнотид), физиологические модели которых рассматриваются отдельно. Одним из базовых признаков, по которым идет разделение моделей является наличие у клюворылообразных и отсутствие у гимнотообразных специальных сигналов, посылаемых командным электромоторным центром в электросенсорную долю боковой линии: Поскольку речь идет о механизмах обработки информации, то эти физиологические модели тяготеют скорее к схемотехническому, чем к физико-математическому, анализу.

Завершает главу параграф, посвященный структуре электрических полей рыб, возможности сегментирования электрогенераторных структур и компьютерному моделированию электроориентационных систем рыб. Несмотря на то, что электрические органы состоят из множества электроцитов, иннервируемых сложной системой электромотоней-ронов, первоначально в большинстве моделей электрический орган обозначался как одно целое. Разряд электрической рыбы аппроксимировался полем диполя и обсуждался лишь вопрос о влиянии размеров электродов этого диполя и их явно выраженной несимметрии на функционирование электроориентационных систем в целом. В ранних работах подчеркивалось существование специальных механизмов, усиливающих синхронность срабатывания электроцитов. В то же время отмечалось, что многие электрические органы имеют протяженные размеры, часто состоят из электрических клеток разного типа. Более того, некоторые электрические рыбы имеют несколько электрических органов (например, 4 у электрического угря). Идея поблочного срабатывания электрических органов, по крайней мере у некоторых электрических рыб, получила ряд экспериментальных подтверждений, в том числе путем измерения динамики изменений картины поля во время разряда.

Измерение изменений всей полной картины поля во время разряда рыбы - сложная техническая задача. Однако на сегодняшний день благодаря развитию техники быстрой многоканальной регистрации и обработки слабых электрических сигналов она эффективно решена. Специалисты измеряют изменения полей во время разряда в зависимости от изгибов тела рыбы или наличия лоцируемых объектов. Более того, методы компьютерного моделирования позволяют рассчитать реакцию разветвленной сети электрорецепторов с учетом их физиологических характеристик на распределение и изменения гальванических токов на поверхности тела рыбы. Таким образом, у исследователей появляется возможность искусственно имитировать сложное поведение рыбы при ее взаимодействии с активным или пассивным объектом и предсказать реакцию электросенсорной системы. Цветные изображения экспериментально измеренных и компьютерно смоделированных полей широко представлены в интернете. Фактически это аналог электровидения рыб -чувства, ранее недоступного человечеству. Работы по компьютерному моделированию ориентированы не только на научные, но и прикладные цели, в частности, оснащение подводных роботов системами электровосприятия.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям электрокоммуникации у третьей наименее изученной группы пресноводных слабоэлектрических рыб - сомооб-разных. До 90-х годов наличие электрогенерации было известно только для одного семейства широкого отряда сомообразных - сильноэлектрических сомов. После обнаружения слабых относительно коротких двухфазных электрических разрядов у сомов рода Synodontis (Hagedorn, Womble,Finger, 1990) исходя из цели оценки возможности электрокоммуникации у этих рыб требовалось в первую очередь ответить на два вопроса: 1) воспринимают ли эти сомы собственные разряды и 2) есть ли центральная связь между электро-рецепторной и электрогенераторной системами. Получению ответов на эти вопросы посвящен первый параграф главы. Была создана автоматизированная стендовая установка для экспериментов по выявлению связи электрогенераторной и электрорецепторной систем сомов. Она позволила осуществить построение стандартных пост-стимульных гистограмм интервалов между фронтами разрядов тестируемых рыб и фронтами предъявляемых стимулов {Орлов, Барон, Ольшанский, /993).о втором параграфе на основании полученных данных выявлены профили фазной чувствительности сомов, определяющие характер реакции генераторной системы на подачу прямоугольных импульсов (Ольшанский, Моршнев, 1996). Для лучшего понимания полученных результатов была также создана компьютерная модель, позволяющая аппроксимировать вид гистограммы при реальном числе накоплений (например 4000 интервалов) на предельные случаи накоплений по массиву порядка 1000000 интервалов.

Третий параграф главы посвящен тестированию рыб на наличие электрогенераторных способностей. Специально созданные для этих целей микропроцессорные стендовые установки (Ольшанский, 1997) позволили осуществлять тестирование произвольной пары рыб в автоматизированном режиме. Впервые были обнаружены и зафиксированы электрические разряды от пресноводных рыб, обитающих в Азии (Моршнев, Ольшанский, 1997). Описанная методика и аппаратура применяются нашей группой для тестирования электрогенераторных способностей сомов как в лабораторных, так и полевых условиях. К настоящему времени зарегистрированы тысячи разрядов от сотен особей, относящихся к десяткам разных видов сомообразных.

Оценка возможностей электрокоммуникации требует перехода от лабораторных экспериментов к регистрации в естественных условиях обитания тестируемых рыб. В четвертом параграфе обсуждаются проблемы связанные с этой регистрацией и приводятся результаты фиксации электрических разрядов сомов в естественных условиях их обитания СБарон В.Д., Моршнев КС., Ольшанский В.М., Орлов А.А, Павлов Д.С. и Тефери И., 2001).

В заключительном параграфе главы речь идет о выявлении индивидуальных характеристики разрядов сомов при их парных взаимодействиях. Были измерены значения напряженности поля непосредственно на теле рыбы во время собственных и чужих разрядов (Ольшанский В.М., Моршнев КС., Насека А.М и Нгуен Тхи Нга, 2002).

Для осуществления экспериментальных исследований коммуникации сомов принципиально важным был опыт регистрации слабых электрических сигналов в водной среде, который был накоплен в процессе модельных экспериментов по подводной коммуникации, о которых говорилось в первой главе, и опыт по созданию профессиональной измерительной техники (Ольшанский, Корсаков, 1983, Ольшанский, 1997, Кононов, Ветошко, Земляницин, Ольшанский, Эльяшев, 1997).

Заключительная глава диссертации посвящена вопросам ориентации на токах проводимости и практическим применениям результатов биофизических исследований слабоэлектрических рыб. Наличие прямой связи между источником и приемником открывает пути для использования свойственных клюворылообразным алгоритмов выделения сигналов из шума. На основании 4-х электродной модели Лиссманна, идей Лиссманна и Мэй-чина и модели К.Белла был предложен новый подход к решению важной практической задачи - контроля симметрии трала во время лова. Осуществлены расчеты модели. Названы критерии, позволяющие выбрать рабочую частоту, габариты и форму электродов. Качественно оценивается влияние неоднородности воды на достоверность измерений углов. Обсуждается возможность и средства предварительной калибровки системы. Описаны созданные действующие макеты, успешно испытанные в натурных условиях. Технические решения защищены авторскими свидетельствами (авт. сеид. NN 973089, 1197619, 1308305, 1558359). Обсуждаются возможности их модернизации и перспективы использования, ограниченные главным образом проблемами включения модулей предлагаемого типа в общую инфраструктуру тралового оборудования.

Следующие параграфы главы посвящены концепции построения электроориентационных систем, использующих гальванические токи в качестве носителя информации. Одномерная модель Лиссманна легко расширяется до двухмерной добавлением второго излучающего диполя. Это обеспечивает возможность точного определения положения подводного объекта относительно электродной системы. Однако сама электродная система нуждается в абсолютном ориентировании в пространстве. Кроме того, высокая степень неоднородности поля приводит к сложной зависимости амплитуды и фазы регистрируемого сигнала от угла и величины отклонения. Размещение электродной системы внутри корпуса, частично заполненного электролитом, приводит к известной практической задаче создания электролитических инклинометров. Прежде чем применить биофизический подход был выполнен обзор патентов и существующих конструкций. Во всех известных вариантах инклинометрические сенсоры имеют принципиальную нелинейность и ограниченный диапазон измеряемых углов.

Концепция создания инклинометрических электролитических сенсоров, обеспечивающих равную чувствительность порядка сотых долей градуса в полном диапазоне углов 0-360°, разрабатывается на основе полной модели Лиссманна и наиболее развитой модели электрических рыб - модели Вальтера Хейлигенберга, включающей разделение информации в амплитудно-фазовой плоскости и многоэлектродность. На предложенное решение был получен патент РФ №2100778, успешно прошедший международную экспертизу (номер международной публикации WO 97/49973). Основное внимание было уделено преодолению проблем, связанных с сильной неоднородностью электрического поля в зоне электродной системы. Описаны действующие макеты сенсоров, стендовая установка для исследования их характеристик, результаты экспериментальных исследований.

Расширение концепции создания инклинометрических сенсоров на более общие задачи подводной ориентации позволяет предложить новый тип распределенных приемопередающих источников и приемников для подводной связи и ориентации. Предлагаемые физические решения, созданные на базе биофизического анализа электрических рыб, имеют большие практические перспективы.

Я глубоко признателен основателю нашего коллектива профессору В.Р.Протасову, к сожалению уже ушедшему из жизни. Я благодарен также непосредственным участникам физических экспериментов, создания макетов и приборов Г.О.Корсакову, Д.Э.Эльяшеву, к.т.н. Б.М.Юрчикову, С.В.Скородумову, А.Л.Цибульскому и нашим специалистам по электроэкологии д.б.н. В.Д.Барону, к.б.н. А.А.Орлову, К.С.Моршневу. Со всеми этими людьми меня объединяют годы совместной работы как лабораторной, так и экспедиционной. Я благодарен также д.ф.-м.н. К.Б. Асланиди, д.ф.-м.н. В.В.Смолянинову, д.б.н. Е.В.Романенко, академику Д.С.Павлову, и сотрудникам нашей лаборатории д.б.н. В.Н.Михееву, к.б.н. И.В.Нечаеву, к.б.н. В.В.Костину, оказавшим огромную помощь при подготовке и обсуждении диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Ольшанский, Владимир Менделевич

ВЫВОДЫ

Анализ механизмов коммуникации и ориентации, используемых слабоэлектрическими рыбами, позволил преодолеть ограничения традиционной радиофизической методологии и предложить новые принципы для создания устройств связи и ориентации на гальванических токах, в частности:

1. Предложена методика анализа и показаны пути оптимизации коммуникации на гальванических токах. Создана система подводной речевой связи в морской воде.

2. Показаны пути создания принципиально новых технических систем, требующих перехода от диполей к многоэлектродным системам, управления распределением линий гальванического тока и разделения амплитудной и фазовой информации при приеме.

3. Созданы установки для автоматизированного тестирования рыб в лабораторных и в полевых условиях, что позволило установить наличие связи между электрогенерацией и электрорецепцией и исследовать электрогенераторные способности рыб, ранее считавшихся неэлектрическими.

4. Впервые для сомов зарегистрированы и идентифицированы электрические разряды в естественных условиях, показано наличие и характер связи между электрогенераторной и электрорецепторной системами, выявлены индивидуальные характеристики разрядов сомов при парных взаимодействиях и измерены величины электрических сигналов непосредственно на теле рыб во время собственных и чужих разрядов.

5. Предложены новые средства контроля орудий лова и ориентационные системы на гальванических токах, обеспечивающие чувствительность порядка 0.01° в ограниченном и полном (0-360°) диапазонах измеряемых углов и изготовлены их действующие макеты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

На протяжении всех глав данной работы обсуждалась трансформация одной и той же модели, содержащей источник гальванического тока, приемник гальванического тока и электродную систему, имеющую прямой гальванический контакт с проводящей средой. Эта модель была названа в разных терминах - физиологических, физико-математических и технических.

В первой главе на основе общих представлений об электрокоммуникационной функции и простейшей дипольной модели был обсужден круг вопросов, связанных с физической трансформацией моделей. Рассматривались зависимости от энергии в источнике, размеров, формы и разнесения электродов, материала электродов, частоты и спектра сигналов, взаимной ориентации источников и приемников, электропроводности среды, электромагнитных шумов среды, влияния границ и т.п. В водной среде на частотах ниже оптических нет «окон прозрачности» для электромагнитного распространения. Достижение практически значимых дальностей возможно за счет большого динамического диапазона излучаемых и принимаемых сигналов. Было показано, что при сохранении реальных свойств среды, например, морской воды, увеличение масштабов модели приводит к возникновению эффектов, не проявляющихся при реальной электрокоммуникации рыб и нарушающих прямую пропорцию между размером модели и дальностью связи. Попытки достичь предельные дальности и использовать при этом максимально возможные частоты приводят к проявлению частотных свойств распространения, к изменениям структуры поля, диаграмм направленности и к искажениям широкополосых, например речевых, сигналов. Была предложена и проиллюстрирована примерами методика общего количественного энергетического расчета. Были созданы действующий макеты систем подводной речевой связи с техническими характеристиками, представляющими практический интерес. Электрические связные системы не подвержены действиям термоклинов, аэрированных слоев, водной растительности.

Антенны рассмотренных моделей представляли собой либо диполи, либо комбинации двух диполей. Для оценки эффективности дипольных антенн может быть использована величина отношения квадрата эффективной длины к модулю импеданса. Было предложено использовать максимум этой величины в качестве критерия для оптимизации приемо-передающих антенн из класса возможных антенн. Из этого подхода следует, что размеры электродов и расстояние между электродами должны быть соизмеримы с полным размером антенны, которая как правило должна быть соизмерима с размером подводного объекта, на котором она размещена. В качестве материалов для электродов целесообразно применение угольных материалов, нержавеющей стали, латуни, материалов с покрытием благородными металлами. Особенно перспективными представляются тканные угольные материалы. На инфразвуковых частотах имеет смысл увеличивать поверхность электродов.

Вторая (обзорная) глава была посвящена физиологическим моделям электрических рыб. Исторически эволюция моделей шла по пути от описания принципов общего функционирования к выявлению деталей, от моделей периферии к моделям мозга, от энергетического подхода к информационному. Модель Уолша-Кавендиша и модель Вольты - это модели только источника тока - электрического органа в самом абстрактном виде. Модель Лиссманна - это уже модель слабоэлектрической рыбы в целом - с электрическим органом, рецепторами, с возможностями функционального использования гальванических токов, особым строением кожи, особыми манерами локомоции и поведения, и предположениями об устройстве мозгов. Модели Белла и Хейлигенберга -это модели конкретных рыб с их спецификой и отличиями друг от друга, с опорой на огромный фактический материал о морфологии и физиологии электрорецепторов конкретно этих рыб, управления электрогенерацией этих рыб, нейроанатомии этих рыб, нейрофизиологии этих рыб, поведения этих рыб. Большой детальностью отличаются современные измерения электрических полей рыб во время разряда и компьютерные модели электроориентации рыб. Была подчеркнута возможность поблочного возбуждения электрогенераторных структур и важность разделения амплитудной и фазовой информации.

В третье главе были приведены некоторые результаты экспериментальных исследований третье группы пресноводных слабоэлектрических рыб - сомообразных. Опыт регистрации слабых электрических сигналов в водной среде, накопленный в процессе физических экспериментов по электрокоммуникации, позволил получить новые научные результаты общебиологического характера, включая выявление характера реакции электрогенераторных систем представителей сомообразных на слабоэлектрические стимулы, обнаружение пресноводных слабоэлектрических рыб, обитающих в Азии, регистрацию электрических разрядов сомов в естественных условиях их обитания, измерение индивидуальных особенностей разрядов при парных взаимодействиях. Были созданы стендовые установки для автоматизированного тестирования электрогенераторных способностей рыб. Было показано, что электрокоммуникация у тестировавшихся рыб осуществляется на сравнительно небольших расстояниях и динамический диапазон используемых сигналов у рыб гораздо меньше, чем динамический диапазон, использовавшийся нами в модельных физических экспериментах по подводной связи.

Четвертая глава была посвящена исследованию возможности практического использования принципов электроориентации на гальванических токах. На базе простой 4-х электродной модели Лиссманна, а также принципов обработки электросенсорной информации у клюворылообразных, была показана возможность создания новых эффективных средств контроля орудий лова. Исходная модель содержала взаимосвязанные источник и приемник поля. Анализ модели был осуществлен с учетом опыта предыдущих разработок. Размеры модели были выбраны меньшими, чем величина скин-слоя и, таким образом, функционирование моделей не было заметно подвержено экспоненциальному затуханию и частотным свойствам распространения электромагнитного поля. В то же время частоты были выбраны достаточно высокими, чтобы практически избежать проблем, связанных с электрохимическими явлениями на границах «электрод-вода». Расчеты, выполненные с учетом степени неоднородности водной среды, и испытания действующих макетов показали возможность достижения чувствительности к нарушениям симметрии при угловых смещениях порядка сотых долей градуса и, соответственно, возможность создания нового класса перспективной подводной техники. Остальные параграфы главы были посвящены не менее важной практической задаче - созданию инклинометрических сенсоров. И в исходных физиологических моделях рыб, взятых за основу, и в конечных макетах предлагаемых инклинометрических сенсоров было много деталей, относящихся к центральным механизмам управления электрогенерацией и обработки электросенсорной информации. Были показаны параллели между создаваемыми и исходными моделями и объяснены преимущества, достигаемые за счет этих параллелей. В частности, были показаны пути преодоления недостатков, свойственных жидкостным инклинометрам, и возможность создания сенсоров нового типа. По сравнению с предыдущими главами способ анализа и трансформации моделей сместился от физико-математического к схемотехническому и программному. В то же время очевидно, что исследовавшимся в данной работе физическим моделям еще далеко до адекватного соответствия существующим природным аналогам, что оставляет биофизическое моделирование электрических рыб перспективным путем создания новой техники.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Ольшанский, Владимир Менделевич, 2004 год

1. Барон В.Д. Электрогенераторные системы рыб: эволюция и механизмы адаптации. М.: Наука, 1982. 112 с.

2. Барон В.Д. Организация генераторных систем слабоэлектрических рыб. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.б.н., М., ИЭМЭЖ, 1991

3. Барон В.Д. «Возможная роль электрорецепции в поведении морских слабоэлектрических скатов Raja clavata fRajidaej» Сенсорные системы, 1994, Т.8, №3-4, с. 147-161.

4. Барон В.Д.,Михайленко Н.А. О структуре электрического разряда морской лисицы, Биофизика, 1977, Т.22, №2, 369-371.

5. Барон В.Д., Броун Г.Р., Орлов А.А., Михайленко Н.А. О коммуникации морских слабоэлектрических рыб // Тезисы докл. На II Всесоюзном съезде океанологов СССР, Ялта, 1982.

6. Барон В.Д., Моршнев К.С., Ольшанский В.М., Орлов А.А. 1994. Электрические разряды африканских сомов (Synodontis) при социальном поведении. ДАН, Т.334, N3, с.392-395.

7. Барон В.Д., Моршнев К. С., Ольшанский В.М., Орлов А. А, Павлов Д. С. и ТефериИ. Наблюдения электрической активности силуриевых сомов (Siluriformes) в оз. Чамо (Эфиопия). Вопросы Ихтиологии, 2001, т.41, №4, 542-549

8. Басов Б.М. Электрические поля пресноводных неэлектрических рыб М.: Наука, 1985.

9. Басов Б.М., Ольшанский В.М., Орлов А.А. и др. А. с. 669490 (СССР) Устройство для передачи информации в проводящей среде между судном и тралом. Заявл. 08.06.77 N2485551; опубл. в Б.И., 1979, N23.

10. Белл К.К. «Интеграция периферических и центральных путей в электросенсорных долях мозга мормиридовых рыб» Сенсорные системы, 1994, Е.8, №3-4, с. 233-244.

11. Беннет М. «Механизмы действия электрических органов» в кн.: современные проблемы электробиологии. М., Мир, 1964, с. 119-180

12. Броун Г.Р., Ильинский О.Б. Физиология электрорецепторов. Л.: Наука, 1984. 247 с.

13. Вольта А. "Первое письмо М-ру Тиберию Кавало" // Гальвани А, Вольта А. Избранные работы о животном электричестве М.; Л.;ОГИЗ 1937, с.289-291 .

14. Вольта А. "Статья первая о животном электричестве" // Гальвани А, Вольта А. Избранные работы о животном электричестве М.; Л.;ОГИЗ 1937, с.181.

15. Вольта А. Об электричестве, возбуждаемом простым соприкосновением различных проводящих веществ. Письмо к сэру И. Банксу от 20 марта 1800 г. // в кн. М.И.Радовский Гальвани и Вольта, ГЭИ, М., Л.: 1941.

16. Галъвани А. "Трактат о силах электричества при мышечном движении"//(Гальвани А, Вольта А. Избранные работы о животном электричестве М.; Л.;ОГИЗ 1937, с.112.

17. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля М.: Энергия, 1968.

18. Говорков В.А., Купалян С.Д. Теория электромагнитного поля в упражнениях и задачах. М.: Высш. шк. 1970.

19. Дарвин Ч. О происхождении видов путем естественного отбора или сохранении благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь // Ч.Дарвин. Сочинения, т.З. Изд-во АН СССР, Москва, 1939

20. Дедов В.Г., Орлов Ю.В., Ольшанский В.М. и Протасов В.Р. А. с. 973089 (СССР) Устройство для определения перекоса трала. Заявл. 22.09.80 N2988161; опубл. в Б.И., 1982, N 42.

21. Ермоленко Ю.Г., Купчинский В.В., Шибкое А.И., Принципы построения устройства связи судно-трал В сб. «Промышленное рыболовство», вып.9, Владивосток, ТИНРО, 1979, с.95-98.

22. Захаров В.В., Кириллин В.Г., Корсаков Г.О., ,Лебедев М.И., Маркович В.Б., Ольшанский В.М., Орлов А.А., Протасов В.Р. А.с. 617981 Устройство для связи между акванавтами. Заявл. 13.09.77 N2516702.

23. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах: В 2 т. М.: Мир, 1984. 822 с.

24. Кочанов Э.С., Зимин Е.Ф. Измерения токов проводимости электрических полей в СНЧ: (Обзор)//Радиотехника и электроника, 1982. Т.27, вып.7. С.1249-1267.

25. Кудрявцев В.И., Ольшанский В.М., Протасов В.Р. Перспективы подводной передачи информации с применением электромагнитных методов П Рыб. хоз. 1985, N 7, С.48-51.

26. Моршнев КС., Ольшанский В.М. Электрические разряды азиатского сома Отрок bimaculatus (Siluridae). Докл.РАН, 1997, т.354, N3, 419-422

27. Муравейко В.М. Нейрофизиологическое исследование электрорецепторной системы скатов рода Raja: Дис. . канд. биол. наук Л., 1981. 134 с.

28. Муравейко В.М. «Электросенсорные системы рыб (Сравнительный и эволюционный аспекты)» // АН СССР, Кольский фил., Мурм.мор.биол.ин-т.-Апатиты,1989. 108 с.

29. Ольшанский В.М. Автореферат диссертации "Исследование и разработка методов и технических средств подводной морской телеметрии на токах проводимости" Москва, Ин-т океанологии АН СССР, 1987, 1 п.л.

30. Ольшанский В.М. Бионическое моделирование электросистем слабоэлектрических рыб. М.: Наука, 1990, 208 с.

31. Ольшанский В.М., Орлов А.А., Протасов В.Р. Бионические аспекты изучения электрических рыб // Тез. П-й Междунар. конф. "Бионика-78", 1978

32. Ольшанский В.М., Орлов А. А., Протасов В.Р. Оценка возможной дальности электрокоммуникации рыб // Новое в гидробионике. М.: Наука, 1980, С.4-5.

33. Ольшанский В.М., Орлов А.А., Протасов В.Р. Бионическое моделирование электрических коммуникационных и локационных систем рыб // Вестн.АН СССР. 1981, N 1. С.99-110.

34. Ольшанский В.М., Янов В.Г. Оценка электромагнитного канала связи и оптимизация излучающих антенн применительно к задачам морской биотелеметрии// Материалы конф. "Современная радиоэлектроника в биологии и медицине ч.ГГ 1981, (41 с).

35. Ольшанский В.М., Корсаков ГО. К методике регистрации слабых электрических полей гидробионтов // Сб.: "Возможности использования физ.-хим. раздражителей для управления поведением рыб" 1983, (7 стр.)

36. Ольшанский В.М., Корсаков Г.О. Особенности разработки устройств электромагнитной подводной связи//Тез.докл. IV Всесоюз.конф. "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения мирового океана". Секция N9. Владивосток: ДВПИ, 1983. С.17-19.

37. Ольшанский В.М., Протасов В.Р. Перспективы применения электромагнитного канала в промышленном рыболовстве// Там же. 1983. С. 15-16.

38. Ольшанский В.М., Дедов В.Г. А. с. 1197619 (СССР) Устройство для определения перекоса трала. Заявл. 16.09.84 N3787684; опубл. в Б.И. 1985, N 46.

39. Ольшанский В.М., Корсаков Г.О., Протасов В.Р. и др. А. с. 1289436 (СССР) Устройство для определения положения кошелькового невода. Заявл. 27.04.84 N3730149; опубл. в Б.И. 1987, N6.

40. Ольшанский В.М., Дедов В.Г., Корсаков Г.О. и др. А. с. 1308305 (СССР) Устройство для определения перекоса трала. Заявл. 07.09.84 N3788301; опубл. в Б.И. 1987, N 17.

41. Ольшанский В.М., Эльяшев Д.Э., Дедов В.Г., Ольшанская В.В. А.с. 1558359 (СССР) Способ измерения раскрытия ячеи сетного полотна. Заявл. 24.03.88. N4396257; опубл. в Б.И.1990, N15.

42. Ольшанский В.М., Эльяшев Д.Э., Корсаков Г. О., Тихомиров A.M. А.с. 1704731 (СССР) Способ определения наличия гидробионтов. Заявл. 22.05.89 N4718303; опубл. в Б.И.1992, N2.

43. Ольшанский В.М., Эльяшев Д.Э., Бондарик А.Н., Утяков Л.Л., Смолянинов В.В.,Шехватов Б.В. и Тернер Н.Х. Патент РФ № 2082092 Аудиоэлектронный уровень. Заявл. 11.11.94, зарегистрирован 20.06.97

44. Ольшанский В.М., Элъяшев Д.Э., Бондарик А.Н., Утяков JI.JI., Смолянинов В.В., Патент РФ № 2100778 Инклинометр (варианты). Заявл. 24.06.96, зарегистрирован 27.12.97

45. Орлов А.А., Барон В.Д., Ольшанский В.М. 1993. Электрогенераторная активность Synodontis и ее изменения при действии слабых электрических полей. ДАН Т. 332, N 1, С. 110- 113.

46. Ольшанский В.М., Моршнев КС. "Выявление профилей фазной электрочувствительности у SYNODONTIS (МОСНОКГОАЕ)" ДАН, 1996, т.347, N4, с.564-566.

47. Ольшанский В.М., Эльяшев Д.Э. "Использование токов проводимости в целях контроля положения подводных объектов" Труды конференции "Технические средства изучения и освоения океанов и морей состояние и перспективы", Москва, ИО РАН, 1996, c.l 1.

48. Ольшанский В.М. Специализированная микропроцессорная аппаратура для исследования электрогенерации рыб // Труды III международной конференции "Современные методы и средства океанологических исследований" ИО РАН им. Ширшова, 1997 г., с.101-102

49. Ольшанский В.М., Моршнев КС.,. Насека А.М и Нгуен Тхи Нга. Электрические разряды клариевых сомов, культивируемых в Южном Вьетнаме Вопросы Ихтиологии, 2002, т.42, №4, 549-557

50. Орлов А.А., «Исследование и возможностей электроориентации у колючего ската Raja clavata», Дис. . канд.биол.н. М., 1984, 144 с

51. Остроумов Г.А. На каком расстоянии могли бы морские животные сообщаться при помощи электромагнитных волн // Дифракция и распространение радиоволн, 1968, вып.8, ЛГУ, с.3-24

52. Максвелл Дж. К. Фарадей // Речи и статьи М.; Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1940, с.76-77.

53. Малахов А.Н., Черепенников В.В., Экспериментальное исследование электрического возбуждения акустических волн в растворе электролита. Изв.вузов Радиофизика, 1984, т.27, №10, с.1349-1352

54. Протасов В.Р. Биоэлектрические поля в жизни рыб. М.: ЦНИИТЭИРХ, 1972. 229 с.

55. Протасов В.Р., Бондарчук А.И., Ольшанский В.М. Введение в электроэкологию. М.: Наука, 1982. 336 с.

56. Протасов В.Р., Барон В.Д., Дружкин Л.Н., Чистякова О.Ю. Нильский слоник биоиндикатор внешних воздействий // ДАН СССР, 260, №1, 1981.

57. Рублев В., Симоненко В. ^Переговорное устройство для легководолазов // Спортсмен-подводник. 1982. Вып.68. С.ЗО-ЗЗ.

58. Соколов В.Е., Протасов В.Р., Басов Б.М., Ольшанский В.М., Орлов А.А. А.с. 593625 (СССР) Устройство для двухсторонней связи между объектами, находящимися в воздухе и воде. Заявл. 3.06.76. N2368832.

59. Тювеев А.В. Анализ поля горизонтального электрического диполя в трехслойной среде применительно к задачам навигации и связи в море. Автореферат канд. дис., Владивосток, ДВГТУ, 2000.

60. Фарадей М. Заключение о характере направления электрической силы у электрического угря // Экспериментальные исследования по электричеству. М.; Л.: ОГИЗ 1951, Т.2., с.28.

61. Фридман A.JI. Теория и проектирование орудий промышленного рыболовства. М.: Лег. и пищ. пром=сть, 1981. 328 с.

62. Шибкое А.Н., Герасимов С. И., Тювеев А. В. «Расчет поля горизЪнтального электрического диполя в трехслойной среде» Третья международная конференция по судостроению -ISC'2002, http://www.ksri.ru/rus/sci/conf/isc2002/volea.htm

63. Albe-Fessard D. Les caracteresde la decarge des poisons electriques. Arch.Sci.Physiol., 1950, vol.4, p.299-334.

64. Althouse J. Build hydronic-radiation transmitter//RadioElectron. (USA). 1967. Vol.38, N5. P.37-38.

65. Aguilera P.A., Castello M.E., Caputi A.A. Electroreception in GYMNOTUS CARAPO: differences between self-generated and conspecific-generated signal carriers //The Journal of Experimental Biology 204, 185-198 (2001)

66. Assad, C., Rasnow, В., Stoddard, P. K. and Bower, J. M. (1998). The electric organ discharges of the gymnotiform fishes. II. Eigenmannia. J. Сотр. Physiol. A 183, 419-432.

67. Assad, C., Rasnow, В., Stoddard, P. K. (1999).Electric organ discharges and ekectric images during electrolocation // The Journal of Experimental Biology 202, 1185-1193 (1999)

68. Bannister P.R. Quasi-static fields of dipole antennas at the Earth's surface//Radio Sci. 1966. Vol.1, N 11. P.1321-1330.

69. Bannister P.R. The quasi-near fields of dipole antennas//IEEE Trans. Antennas and Propag. 1967a. Vol.15, N5. P.618-626.

70. Bannister P.R. Quasi static fields of dipole antennas located above the Earth's surface//Radio Sci. 1967b. Vol.2, N 9. P. 1093-1103.

71. Bannister P.R, New simplified formulas for ELF subsurface-tosubsurface propagation//IEEE J. Ocean. Eng. 1984. Vol.9, N 3. P.154-163.

72. Bannister, P.R. Simplified formulas for ELF propagation at shorter distances. Radio Sci., 1986. Vol. 21, p. 529.1. Banos A., Wesley J.P.

73. Bogie I.S. Conduction and magnetic signalling in the sea. A background rev.//Radio and Electron. Eng. 1972. Vol.42. N 10. P.447-452.

74. Baron V.D., Morshnev K.S., Olshansky V.M. & Orlov A.A. Electric organ discharges of two species African catfish (Synodontis) during social behaviour. Anim. Behav., 1994, 48, 2-6.

75. Baron, V.D., Orlov, A.A., and Golubtsov, A.S., African Clarias Catfish Elicits Long-Lasting Weak Electric Pulses, Experientia, 1994, vol. 50, pp. 644-647.

76. Bastian J. Frequensy response characteristics of electroreceptors in weakly electric fish (Gymnotoidei) with a pulse discharge// J. Сотр. Physiol. A. 1976. Vol. 112, N 2. P. 165-180.

77. Bastian J. Vision and electrolocation: Integration of sensory information in the optic tectum of the weakly electric fish Apteronotus albifrons//Ibid. 1982. Vol.147, N 3. P.287-298.

78. Bastian J. Electrolocation: Behavior, anatomy and physiology// Electroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.HeiUgenberg. N.Y.-. Wiley, 1986a. P.577-612. ;

79. Bastian, J. Gain-Control in the Electrosensory System A Role for the Descending Projections to the Electrosensory Lateral Line Lobe, JOURNAL OF COMPARATIVE PHYSIOLOGY A-SENSORY NEURAL AND BEHAVIORAL PHYSIOLOGY. 1986b; 158(4):505-515.

80. Bastian, J. Gain-Control in the Electrosensory , System Mediated by Descending Inputs to the Electrosensory Lateral Line Lobe. JOURNAL OF NEUROSCIENCE. 1986c; 6(2):553-562.

81. Bastian, J. Electrolocation in the presence of jamming signals: behavior. J Comp Physiol AJ. 1987a Nov; 161 (6):811-24; ISSN: 0340-7594.

82. Bastian, J. Electrolocation in the Presence of Jamming Signals Electro receptor Physiology. JOURNAL OF COMPARATIVE PHYSIOLOGY A-SENSORY NEURAL AND BEHAVIORAL PHYSIOLOGY. 1987b; 161(6):825-836

83. Bastian, J. Pyramidal-cell plasticity i,n weakly electric fish: a mechanism for attenuating responses to reafferent electrosensory inputs. J Comp Physiol A. 1995 Jan; 176(l):63-73; ISSN: 03407594.

84. Bastian, J. Plasticity in an Electrosensory System .1. General Features of a Dynamic Sensory Filter. JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY. 1996; 76(4):2483-2496.

85. Bastian, J. Plasticity in an electrosensory system. III. Contrasting properties of spatially segregated dendritic inputs. J Neurophysiol. 1998a Apr; 79(4): 1839-57; ISSN: 0022-3077.

86. Bastian, J. Plasticity in an Electrosensory System III - Contrasting Properties of Spatially Segregated Dendritic Inputs. JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY. 1998b; 79(4): 18391857.

87. Bastian, J. and Bratton, B. Descending Control of Electroreception .1. Properties of Nucleus-Praeeminentialis Neurons Projecting Indirectly to the Electrosensory Lateral Line Lobe. JOURNAL OF NEUROSCIENCE. 1990; 10(4): 1226-1240.

88. Bastian J., Heiligenberg W, Neural correlates of the jamming avoidance responce in Eigenmannia//J. Сотр. Physiol. A. 1980a. Vol.136, N 2. P.135-152.

89. Bastian J., Heiligenberg W. Phase sensitive midbrain neurons in Eigenmannia: neural correlates of the jamming avoidance responce//Science, 1980b. Vol.209, P.828-831.

90. Bass A.H. Electric Organs Revisited: Evolution of a vertebrate communication and orientation organ. // Electroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.13-70.

91. Bell, С. C. Central nervous system physiology of electroreception, a review. J Physiol (Paris). 1979; 75(4):361-79; ISSN: 0021-7948.

92. Bell, С. C. Properties of a modifiable efference copy in an electric fish. J Neurophysiol. 1982 Jun; 47(6):1043-56; ISSN: 0022-3077.

93. Bell C.C. Electroreception in mormyrid fish: central physiology //Electroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986' P.423-452.'

94. Bell, С. C. Sensory coding and corollary discharge effects in mormyrid electric fish. J Exp Biol. 1989 Sep; 146229-53; ISSN: 0022-0949.

95. Bell, C.; Bodznick, D.; Montgomery, J., and Bastian, J. The Generation and Subtraction of Sensory Expectations Within Cerebellum-Like Structures. BRAIN BEHAVIOR AND EVOLUTION. 1997; 50(S1): 17-31

96. Bell, С. C.; Caputi, A., and Grant, K. Physiology and plasticity of morphologically identified cells in the mormyrid electrosensory lobe. J Neurosci. 1997 Aug 15; 17(16):6409-23; ISSN: 0270' 6474. ;,

97. Bell, С. C. and Grant, K. Corollary Discharge Inhibition and Preservation of Temporal Information in a Sensory Nucleus of Mormyrid Electric Fish. JOURNAL OF NEUROSCIENCE. 1989;1 9(3): 1029-1044. '

98. Bell, С. С: and Grant, K. Sensory processing and corollary discharge effects in mormyromast regions of mormyrid electrosensory lobe. II. Cell types and corollary discharge plasticity. J . Neurophysiol. 1992 Sep: 68(3):859-75;

99. Bell, С. C. and Russell, C. J. Effect of electric organ discharge on ampullary receptors in a mormyrid. Brain Res. 1978 Apr 21; 145(l):85-96; ISSN: 0006-8993.

100. Bell C.C., Szabo T. Electroreception in mormyrid fish: central anatomy//Electroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley,. 1986. P.375-422.

101. Bennett M.V.L. Electric organ//Fish physiology/Ed. W.S.Hoar, D.J.Randall. N.Y.: Acad, press: 1971a. Vol.5, P.347-491.

102. Bennett M.V.L. Electroreception//Ibid. 1971b. Vol.5, P.493-574.

103. Bennett M.V.L., Grundfest H. Studies of morphology and electrophysiology of electric organs. III. Electrophysiology of electric organs in Mormyrids//Bioelectrogenesis/Ed. C.Chagas, Pals de Carvalgo. Amsterdam: Elsevier, 1961. P.113-135.

104. Bogie I.S. Conduction and magnetic signalling in the sea. A background rev .//Radio and Electron. Eng. 1972. Vol.42. N 10. P.447-452.

105. Bullock Т.Н. General introduction to electroreceptors and other specialized receptors in lower vertebrates//Handbook of sensory physiology/Ed. A.Fessard. B. Heidelberg. N.Y.: Springer, 1974. Vol.3/3. P.l-12.

106. Bullock Т.Н. What is the interest for general neurophysiology of electroreception in certain fishes?//J. physiol. Paris, 1979. Vol.75, N 4. P.315-371.

107. Bullock Т.Н. Electroreception//Annu. Rev, Neurosci. 1982. Vol. 5, P. 121-170.

108. Bullock Т.Н. Significance of findings on electroreception for general neurobiology/ZElectroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.577-612.

109. Bullock, Т. H. The Future of Research on Electroreception and Electrocommunication.J Exp Biol. 1999,202:1455-1458.

110. Bullock Т.Н., Hamstra R.H., Sheich H. The jamming avoidance response of high frequency electric fish: 1. General features. 2. Quantitative aspects//J. Сотр. Physiol. 1972. Vol.77, P. 1-48.

111. Bullock Т.Н., Szabo T. Introduction/ZElectroreception/ Ed. T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.577-612.

112. Burrows M.L. ELF communication antennas. Peregrinus, 1978. P.80.

113. Cavendish, H. (1776) An account of some attempts to imitate the effects of the Torpedo by electricity. Philos. Trans. Roy. Soc. 66, 196-225

114. Carr C., Heiligenberg W., Rose G., A time- comparison circuit in the. electric fish midbrain. 1. Behavior and physiology //J. Neurosci. 1986, V.6. P.107-119

115. Carr CE., Maler L., Electroreception in gymnotiform fish. In: Bullock TH and Heiligenberg W (Eds) Electroreception. Wiley, New York, 1986, pp 319-373

116. Conover E.A. «Experimental conduction current signal system»//IEEE Int.Conf.Commun.Digest, Minneapolis, Minn, 1967

117. Divine J. Underwater com lines divers hundreds of feet apart// Electron, News. 1965: Vol.10, N 480. P.16.

118. Divine J. Low-power 2-way transmitter signals between air, water//Ibid. 1966. Vol.11, N 256. P.1,16.

119. Electronics, 1965. Vol.38, N 15, P.53.

120. Electroreception/Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. 722 p.

121. Finger Т.Е. Electroreception in catfish //Electroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.287-317.

122. Finger Т.Е., Bell C.C., Carr C.E. Comparisons among electroreceptive teleosts: why are electrosensory systems so similar?//Electroreception/ Ed.T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.465-482.

123. Franceschetti G., Bussi O.M., Latmirae G. Metallic and dielectric antennas in a conducting environment//!. Radio Sci. 1970. Vol.5, N 12. P.1475-1487.

124. Gabillard R:, Degauque P., Wait J.R. Subserface electromagnetic telecommunication: A review//IEEE Trans. Commun. 1971. Vol. 19, N.6. P.1217-1228.

125. Hagedorn M., Finger Т.Е. Two species of synodonts are weakly electric. Abstr. 1st Int. Congr.1. Neuroethol., 1986.

126. Hagedorn M., Womble M., Finger Т.Е. Synodontid catfish: a new group of weakly electric fish // Brain Behav. Evol. 1990, V 35. P. 268-277.

127. Handbook of sensory physioplogy/Ed. A.Fessard. B. Heidelberg, N.Y.: Springer, 1974. Vol.3/3: Electroreceptors and other specialized receptors in lower vertebrates. 334 p.

128. Hanika, S., Kramer, B. Electrosensory prey detection in the African sharptooth catfish, Clarias gariepinus (Clariidae), of a weakly electric mormyrid fish, the bulldog (Marcusenius macrolepidotus).// Behav. Ecol. Sociobiol. (2000): 48:218-228.

129. Heiligenberg W. Electrolocation of objects un the electric fish Eigenmannia (Rhamphichthyidae, Gymnotoidei)//J. Сотр. Physiol. 1973. Vol.87. P. 137-164

130. Heiligenberg W. Electrolocation and jamming avoidance in a Hypopygus (Rhamphichthyidae, Gymnotoidei) an electric fish with pulse-type discharges//Ibid. 1974. Vol.91. P.223-240.

131. Heiligenberg W. Theoretical and experimental approaches to spatial aspects of electrolocation//Ibid. 1975a. Vol. 103, N3. P.247-272.

132. Heiligenberg W. Electrolocation and jamming avoidance in the electric fish Gymnarchus niloticus (Gymnarchidae, Mormyriformes)//Ibid. 1975b. Vol.103, N1. P.55-67.

133. Heiligenberg W. Electrolocation and jamming avoidance in the mormyrid fish Brienomyrus//Ibid. 1976. Vol.109, N3. P.357-372.

134. Heiligenberg W. Principles of electrolocation and jamming avoidance in electric fish: A neuroethol. approach. В.: Springer, 1977. 87 p.

135. Heiligenberg W. Electrosensory information processing in the electric fish Eigenmannia: The control of the jamming avoidance response// Animal behavior: Neurophys. and Ethol. Approach/Ed. Aoki K. et al. Tokio: Jap. Sci. Soc. press, 1984. P. 163-173.

136. Heiligenberg W. Jamming avoidance responses model systems for neuroethology //Electroreception/Ed. T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.613-650

137. Heiligenberg W. Central processing of sensory information in electric fish//J. Сотр. Physiol. A. 1987. Vol.161, N4. P.621-631.

138. Heiligenberg, W. (1991). Neural Nets in Electric Fish. Cambridge, MA: MIT Press.

139. Heiligenberg W., Althes R.A. Phase sensetivity in electroreception// Science. 1978. Vol.199, N4332. P.1001-1004.

140. Heiligenberg W., Baker C., Matsubara J. The jamming avoidance response in Eigenmannia revisited: The structure of a neuronal democracy// J. Сотр. Physiol. A. 1978. Vol.127. P.267-286,

141. Heiligenberg W., Bastian J. Species specifity of electric organ discharges in sympatric gymnotoid fish of the Rio Negro//Acta biol. Venez. 1980a. Vol.10, N2. P.187-203.

142. Heiligenberg W., Bastian J. The control of Eigenmannia's pacemaker by distributed evalution of electroreceptive afferences//J. Сотр. Physiol. 1980b. Vol.136, N2. P.l 13-133.

143. Heiligenberg W., Bastian J. The electric sense of weakly electric fish// Annu. Rev. Physiol. 1984. Vol.46. P.561-583.

144. Heiligenberg W., Dye J. Labelling of electroreceptive afferents in a gymnotoid fish by intracellular injection of HRP: The mystery of multiple maps//J. Сотр. Physiol. A. 1982. Vol.148, N3. P.287-296

145. Heiligenberg W., Finger Т., Matsubara J., Carr C.E. Input to the medullary pacemaker nucleus in the weakly electric fish, Eigenmannia (Sternopygidae, Gymnotiformes)//Brain Res. 1981. Vol.211, N2. P.418-423

146. Heiligenberg W., Partridge B.L. How electroreceptors encode JAR-eliciting stimulus regimes: reading trajectories in a phase-amplitude plane// J. Сотр. Physiol. A. 1981. Vol.142, N3. P.295-308.

147. Heiligenberg W., Rose G. Phase and amplitude computations in the midbrain of an electric fish: intracellular studies of neurons participating in the jamming avoidance response of Eigenmannia//J. Neurosci. 1985a. Vol.5, N2. P.515-531.

148. Heiligenberg W., Rose G. Neural correlates of the jamming avoidance response (JAR) in the weakly electric fish Eigenmannia//Trends Neurosci. 1985b. Vol.8, N10. P.442-449.

149. Heiligenberg W., Rose G. Gating of sensory information: joint computations of phase and amplitude data in the midbrain of the electric fish, Eigenmannia//J. Сотр. Physiol. A. 1986. Vol.159, N3. P.311-324.

150. Hopkins C.D. Sex differences in electric signalling in an electric fish// Science. 1972. Vol.176. P.1035-1037.

151. Hopkins C.D. Electric communication in fish//Amer. Sci. 1974a. Vol.62, N4. P.426-437.

152. Hopkins C.D. Electric communication: functions in the social behavior of Eigenmannia virescens/ZBehavior, 1974b. Vol.50. P.270-305.

153. Hopkins C.D. Stimulus filtering and electroreception: tuberous electroreceptors in three species of gymnotoid fish//J. Сотр. Physiol. A. 1976. Vol. ll 1, N1. P.171-208.

154. Hopkins C.D. Evolution on electric communication chanels of Mormyrids// Behav. Ecol. Sociobiol.1980. Vol.7. P.l-13.

155. Hopkins C.D. The neuroethology of electric communication//Trends Neurosci. 1981a. Vol.4, N1.P.4-6.

156. Hopkins C.D. On the diversity of electric signals in a community of mormyrid electric fish in West Africa//Amer. Zool. 1981b. Vol.21, N1. P.211-222.

157. Hopkins C.D. Behavior of Mormyridae// Electroreception/ Ed. T.H.Bullock, W.Heiligenberg. N.Y.: Wiley, 1986. P.527-576.

158. Hopkins C D., Bass A.H. Temporal coding of species recognition signals in an electric fish//Science.1981. Vol.212, N4490. P.85-87.

159. Hopkins C.D., Heiligenberg W. Evolutionary design for electric signals and electroreceptors in gymnotoid fishes of Surinam//Behav. Ecol., Sociobiol. 1978. Vol.3. P.113-134.

160. Hopkins C.D., Westby G.W.M. Time domain processing of electric organ discharge waveforms by pulse-type electric fish//Brain, Behav. and Evol. 1986. Vol.29, N1.2. P.77-104.1EEEJ. Ocean. Eng. 1984. Vol.9, N3.

161. EE Trans. Antennas and Propag. 1963. Vol.11, N3.

162. EE Trans. Commun. 1974. Vol.22, N4.

163. Kalmijn Ad. J. The detection of electric fields from inanimate sources other than electric organs//Handbook of sensory physioplogy/Ed. A.Fessard, N.Y.: Springer, 1974. Vol.3/3, P. 147-201.

164. Kalmijn A.J. Electric and magnetic field detection in elasmobranch fishes//Science. 1982. Vol.218. P.916-918.

165. Keiser B.E. Early development of the project Sanguine radiating system //ШЕЕ Trans. Commun. 1974. Vol.22, N4. P.364-370.

166. Kirschbaum F. Ontogeny of both larval electric organ and electromotoneurons in Pollimyrus isidori (Mormyridae, Teleostei)// Adv. Physiol. Sci. 1981. Vol.31. P.129-157.

167. Kirschbaum F. Reproduction of weakly electric teleosts: just another example of convergent development?//Environ. Biol. Fishes. 1984. Vol.10, N1/2. P.3-14.

168. Kirschbaum F., Westby G.W.M. Development of the electric discharge in mormyrid and gymnotid fish (Marcusenius sp. and Eigenmannia virescens) //Experientia. 1975. Vol.31. P.1290-1293.

169. Knudsen, E. (1975). Spatial aspects of the electric fields generated by weakly electric fish. J. Сотр. Physiol. 99, 103-118.

170. Kraichman M.B. Basic experimental studies of the magnetic field from electromagnetic sources immersed in a semi-infinite conducting medium// J. Res. Natur. Bur. Stand. D. I960. Vol.64, N1. P.21-25.

171. MacLeod N. Electric diver communication: Non acoustic system can operate in noisi environments//Sea Technol. 1977. May. P.21, 48.

172. Maclver, M. A. and Nelson, M. E. Body modeling and model-based tracking for neuroethology. J Neurosci Methods. 2000 Feb 15; 95(2): 133-43.

173. Maciver, M. A. and Nelson, M. E. Towards a Biorobotic Electrosensory System. Autonomous Robots. 2001 Nov; 11(3):263-266.

174. Maclver, M. A.; Sharabash, N. M., and Nelson, M. E. Prey-capture behavior in gymnotid electric fish: motion analysis and effects of water conductivity. J Exp Biol. 2001 Feb; 204(Pt 3):543-57.

175. MALER, L., SAS, E., ROGERS, J. The cytology of the posterior lateral line lobe of high frequency weakly electric fish (Gymnotidae): dendritic differentiation and synaptic specificity in a simple cortex. J. Сотр. Neurol. 195: 87-140, 1981

176. Maxwell E.L., Stone D.I., Natural noise fields from 1 cps to 300 kc //IEEE Trans. Antennas and Propag. 1963, Vol.11, N3, P.339-343.

177. Moller, P. Electric Fishes: History and Behavior. London: Chapman & Hall., 1995

178. Nelson, M. E. A Mechanism for Neuronal Gain-Control by Descending Pathways. NEURAL COMPUTATION. 1994; 6(2):242-254.

179. Nelson, M. E. and Maciver, M. A. Prey capture in the weakly electric fish Apteronotus albifrons: sensory acquisition strategies and electrosensory consequences. J Exp Biol. 1999 May; 202 ( Pt 10): 1195-203

180. Nelson, M. E.; Xu, Z., and Payne, J. R. Characterization and modeling of P-type electrosensory afferent responses to amplitude modulations in a wave-type electric fish. J Comp Physiol А. 1997 Nov; 181(5):532-44; ISSN: 0340-7594.

181. Piccolino M., The bicentennial of the Voltaic battery (1800-2000): the artificial electric organ Trends Neurosci., 2000, 23, 147-151

182. Piccolino, Bresadola, 2002 Drawing a spark from darkness John Walsh and electric fish, Trends in Neurosciences 25 (1), 2002, pp. 51-57

183. Product Engineering, 1965, Vol.36, N19, p.93,

184. Product Engineering, 1965, Vol.36, N24, p.45,

185. Product Engineering, 1966, Vol.57, N4, pp.50-51

186. Plasmonics //Prod. Eng. 1966. Vol.37, N4. P.50-51.

187. Rasnow, B. (1996). The effects of simple objects on the electric field of Apteronotus leptorhynchus. J. Сотр. Physiol. A 178, 397-411.

188. Rasnow, В., Assad, C. and Bower, J. M. (1993). Phase and amplitude maps of the electric organ discharge of the weakly electric fish, Apteronotus leptorhynchus. J. Сотр. Physiol. A 172, 481-491.

189. Rasnow, B. and Bower, J. M. (1996). The electric organ discharges of the gymnotiform fishes. I. Apteronotus leptorhynchus. J. Сотр.Physiol. A 178, 383-396.

190. Ratnam, R. and Nelson, M. E. Nonrenewal statistics of electrosensory afferent spike trains: implications for the detection of weak sensory signals. J Neurosci. 2000 Sep 1; 20(17):6672-83.

191. Rose G.J., Heiligenberg W. Structure and function of electrosensory neurons in the torus semicircularis of Eigenmannia: Morphological correlates of phase and amplitude sensitivity//J. Neurosci. 1985a. Vol.5. P.2269-2280.

192. Rose G.J., Heiligenberg W. Temporal hyperacuity in the electric sense of fish//Nature. 1985b. Vol.318. P.178-180.

193. Rose G.J., Heiligenberg W. Neural coding of difference frequencies in the midbrain of the electric fish Eigenmannia: Reading the sense of rotation in an amplitude-phase plane//J. Сотр. Physiol. A. 1986a. Vol. 158, N5. P.613-624.

194. Rose G.J., Heiligenberg W. Limits of phase and amplitude sensitivity in the torus semicircularis of Eigenmannia//Ibid. 1986b. Vol.159. P.813-822.

195. Rowe H.E. Extremely low frequency (ELF) communication to submarines//IEEE Trans. Commun. 1974. Vol.22, N4. P.371-385.

196. Russel C.J., Meyers J.P., Bell C.C. The echo response in Gnathonemus petersii (Mormyridae)//J. Сотр. Physiol. 1974. Vol.92. P. 181-200.

197. Sea Technology Electric Drive Communication. Non-Acoustic System Can Operate in Noisy Environments. 1977, May, pp.21,48.

198. Scheich H., Bullock Т.Н. The detection of electric fields from electric organs//Handbook of sensory physiology/Ed. A.Fessard. N.Y.: Springer, 1974. vol.3/3. P.201-256.

199. Schuster, S. Changes in electric organ discharge after pausing the electromotor system of Gymnotus carapo. J Exp Biol. 2000; 203(Pt 9): 1433-1446.

200. Schuster, S. Count and spark? The echo response of the weakly electric fish Gnathonemus petersii to series of pulses. J Exp Biol. 2001 Apr; 204(Pt 8): 1401-12

201. S. Schuster and N. Otto Sensitivity to novel feedback at different phases of a gymnotid electric organ discharge.// J. Exp. Biol. (2002) 205, 3307-3320

202. Srivastava C.B.L. Tuberous organs in a non-electric teleosts Rita rita (Ham.)//Proc. Nat. Acad. Sci. Ind. B. 1984. Vol.54, N3. P.187-188.

203. Srivastava C.B.L., Szabo T. Auxiliary structures of tuberous organ (electroreceptor) of Sternarchus albifrons (Gymnotidae)//J. Ultrastruct. Res. 1974. Vol.48. P.69-91.

204. Stoddard, P. K. (1994). Low frequency electric field production and concealment in gymnotiform fish with pulsed electric organ discharges. Soc. Neurosci. Abstx. 24, 370.

205. Stoddard, P. K. Detection of multiple stimulus features forces a trade-off in the pyramidal cell network of a gymnotiform electric fish's electrosensory lateral line lobe. J Comp Physiol A. 1998 Jan; 182(1): 103-13; ISSN: 0340-7594.

206. Stoddard P.K. Predation enhances complexity in the evolution of electric fish signals// Nature 400 (1999)254-256.

207. Stoddard, P. K. The evolutionary origins of electric signal complexity // Journal of Physiology -Paris 96 (2002)485^191

208. Szabo T. Anatomy of the specialized lateral line organs of electroreception //Handbook of sensory physiology/Ed. A.Fessard. N.Y.: Springer, 1974. vol.3/3. P.13-59.

209. Szabo Т., Enger P.S., Libouban S. Electrosensory systems in the mormyrid fish Gnathonemus petersii: spetial emphasis on the fast conducting pathway//J. Physiol. 1979. Vol.75, N4. P.409-420.

210. Szabo Т., Fessard A. Physiology of electroreceptors//Handbook of sensory physiology/Ed. A.Fessard. N.Y.: Springer, 1974. vol.3/3. P.59-124.

211. Szabo Т., Wersall J. Ultrastructure of an electroreceptor (Mormyromast) in a mormyrid fish Gnathonemus petersii//J. Ultrastruct. Res. 1970. Vol.30. P.473-490.

212. Swain S.W. An Electric Field Aid to Underwater Navigation//IEEE Intern. Conference of Engineering in Ocean Environment. Digest of Techn. Papers, 1970, Sept., p.122-124.

213. Wait J.R., Electromagnetic Waves in Stratified Media, Pergamon Press, New York, 1962.

214. Walther J.A. Applications of underwater fields//IEEE'71 Eng. Ocean Environ. Conf. 1971. P. 167170.

215. Weems.P.V.H. Inner space navigation U.S. Navallnstitute Proceedings, 1965, Vol.91, N8, pp.140141

216. Westby G.W.M. Electrical language of fish//Spectrum. 1982. N181. P.3-7.

217. Westby G.W.M. Electroreception and communication in electric fish// Sci. Progr. 1984. Vol.69. P.291-313.

218. Westby G.W.M. Electric communication in fish and the problem of recognizing very brief waveforms//J. Biol. Educ. 1987. Vol.21, N3. P.190-196.

219. Westby G.W.M., Kirschbaum F. Emergence and development of the electric organ discharge in the mormyrid fish Pollimyrus isidori I. The larval discharge// J. Сотр. Physiol. A. 1977. Vol.122. P.251-271.

220. Westby G.W.M., Kirschbaum F. Emergence and development of the electric organ discharge in the mormyrid fish Pollimyrus isidori II. Replacement of the larval by the adult discharge//Ibid. 1978. Vol.127. P.45-59.

221. Westby G.W.M., Kirschbaum F. Sex differences in the two electric organ discharge of Eigenmannia virescens and the effect of gonadal maturation// Adv. Physiol. Sci., Budapest, 1981. Vol.31: Sensory physiology of aquatic lower vertebrates. P. 179-194.

222. Westby G.W.M., Kirschbaum F. Sex differences in the waveform of the pulsetype electric fish, Pollimyrus isidori (Mormyridae)//J. Сотр. Physiol. A. 1982. Vol.145, N3. P.399-404.

223. Wireless World. 1966. Feb. P.80.

224. Wu C.H. Electric fish and discovery of animal electricity//Amer. Sci. 1984. Vol.72, N6. P.598-607.

225. Zakon, H.H. (1986) The Electroreceptive Periphery, in: Electroreception, Т.Н. Bullock and W. Heiligenberg, (Eds.), John Wiley Inc., N.Y., pp 103-156.