ЗАМЕТКИ О ПРИМЕНЕНИИ БИОАКУСКТИКИ В ПТИЦЕВОДСТВЕ

В периодике и в различных телевизионных передачах в новостях про достижения в науке и технике довольно часто упоминают о различных новшествах применения электронных приборах и систем в сельском хозяйстве, многие из которых выглядят в диковинку для начала. К примеру, применение различных жанров музыки на животноводческих фермах для повышения надоев молока, применение той же музыки при выращивании овощей в теплице и т. д. Аналогичный вопрос адресован и птицеводству, а какую пользу можно извлечь из генерируемых звуков и музыки при инкубации яиц и выращиванию молодняка? За ответом далеко бегать не нужно, он лежит на поверхности, это имитация натуральных звуков квочки при насиживании, выводе и выращивания птенцов до самостоятельности. Иными словами надо максимально воспроизвести звуки при естественном насиживании, которые позволяют оказать положительное влияние на качество продукции. Если производственный шум оказывает вредное воздействие на людей, то что сказать про птицеводство и животноводство?. В определенной степени это отражается на качестве продукции.

При просмотре различных материалов для сельского хозяйства в журнале "Радио" мое внимание привлекла одна статья про применение биоакустичекого комплекса для птицеводства, которая позволит взглянуть по другому на технологические процессы в птицеводстве, которые могут взять себе на вооружение как и рядовые ферме так крупные птицеводческие комплексы. Для наглядности эту статью цитирую полностью, с сохранением авторского стиля.

Одна из главных задач Продовольственной программы СССР на период до 1990 года — повышение темпов сельскохозяйственного производства на основе всемерного укрепления материально-технической базы, внедрения достижений науки и передового опыта.

В последние годы значительно улучшилась техническая оснащенность сельского хозяйства, но еще очень многое предстоит сделать. Здесь — огромное поле деятельности для радиолюбителей-конструкторов. Ведь нужны, порой, совсем несложные устройства и приспособления, Примером тому служит биотехнический комплекс "Сигнал", разработанный группой московских специалистов для облегчения труда работников птицефабрик. В настоящее время он уже получил "прописку" в ряде хозяйств страны, возможно им заинтересуются и другие. В публикуемой ниже статье рассказывается об этих простых устройствах, а также даны принципиальные схемы наиболее интересных из них.

"Речь" животных люди изучают с целью управления их поведением очень давно. Но только в наши дни, благодаря современной звукозаписывающей и звуковоспроизводящей технике, на стыке биологии, физики и акустики, возникла наука — биоакустика, открывшая удивительные возможности в этой области. Ее официальное признание произошло в 1956 г., когда состоялся первый биоакустический конгресс. Сегодня уже имеются определенные достижения биоакустики, позволяющие получать физико-математические характеристики сигналов животных и использовать их в соответствующих устройствах.

Группой советских ученых впервые в мире создан биотехнический комплекс "Сигнал", который с помощью акустических сигналов воздействует на поведение птиц в условиях птицефабрики. Его авторы — кандидат биологических наук А. Тихонов, А. Мусаев и В. Гуцев.

Созданию комплекса предшествовало длительное и тщательное изучение "языка" птиц. В первую очередь исследователи стремились выявить, какие его параметры несут "смысловую" часть информации. Ведь в акустических сигналах животных, как и в речи человека, кроме "смысловой", имеется и эмоциональная информация. Исследователи же ставили задачу найти тот минимум ее, который "слушатели" — птицы могли бы понять и который вызвал бы у них соответствующую реакцию. Эта задача сегодня успешно решена.
Комплекс "Сигнал" включает в себя ряд устройств, предназначенных для различных технологических процессов на птицефабриках. Это, во-первых, радиоэлектронное устройство "Синхротемп". Оно ускоряет и делает более одновременным выход птенцов из скорлупы, сокращает сроки технологического процесса. Во-вторых, радиоэлектронное устройство "Зов", которое значительно облегчает выборку молодняка из выводных лотков инкубатора. В-третьих, полуавтоматический радиоэлектронный определитель пола "Диапазон" и, в-четвертых, акустический стимулятор роста "Бройлер", используемый при выращивании мясного молодняка.

Теперь рассмотрим более подробно каждое устройство.
К сожалению, цыплята в инкубаторах покидают скорлупу менее дружно, чем в естественных условиях: одни появляются на свет раньше, другие — позже. Птицефабрикам же выгоднее, чтобы птенцы покидали скорлупу как можно раньше и одновременно. Оказалось, что повлиять на этот процесс вполне возможно. Надо только овладеть тайной "языка" цыплят, на котором они "переговариваются" между собой и с наседкой перед тем, как проклюнуть скорлупу.

Опыты показали, что дружному вылупливанию предшествуют "щелкающие" звуки, издаваемые птенцами. Частота щелчков определена. Такой сигнал, только с несколько большей частотой и выдает "Синхротемп" (см. структурную схему на рис. 1). Эта своеобразная "подстройка" ритма приводит к ускоренному и дружному вылупливанию.

При создании устройства ученые использовали и выявленные опытным путем оптимальные сроки озвучивания птиц. Установлено, например, что "щелкающие" звуки наиболее эффективно подавать с 17-го дня инкубации и до проклевки, т. е. до 19-го дня. Как только птенцы вылупятся, наседка подает им определенный сигнал. В приборе учтено и это. На 20-й и 21-й день птенцам подается комбинированный сигнал — "щелкающие" звуки и импульсы частотой следования 4...5 Гц и частотой заполнения 350 Гц.

Длительность импульсов — 80... 120 мс Продолжительность цикла подачи сигналов — не менее 1 ч. Импульсные сигналы транслируют в инкубатор сериями длительностью 5...8 мин с интервалом в 10... 15 мин.
В результате применения нового аппарата выход цыплят становится более дружным, а сам процесс сокращается по времени почти в два раза. "Синхротемп", как и все остальные устройства комплекса, можно использовать и для выведения других видов сельскохозяйственной птицы, требуется лишь весьма несложная перенастройка прибора.

После вылупления "новорожденных" надо сразу же выбрать их из выводных лотков. Процесс этот очень трудоемок и изнурителен для операторов. Прежде чем попасть в цех выращивания, многотысячное поголовье несколько раз переходит из ящика в ящик. При этом часть цыплят погибает.
От этих недостатков можно избавиться, если использовать устройство "Зов" (его структурная схема изображена на рис. 2). Оно имитирует призывные сигналы наседки для сбора цыплят около себя, которые она издает после их вылупливания.

"Зов" действует так. В выводном инкубаторе звучат выработанные устройством сигналы частотой 0,3...0,5 кГц; длительность импульсов — 60...80 мс. Ритм излучения — 2—3 посылки в секунду. Услышав их, цыплята сами переходят из выводных лотков на приемные плоскости. Собираются они там быстро. Процент выхода очень высок — 80-—-97 %. В лотках же остаются в основном слабые цыплята, неспособные преодолевать препятствия (скажем, яичную скорлупу) и непригодные к выращиванию. Чтобы цыплята не "привыкали" к звуковому сигналу, его передают сериями длительностью 15...20 с с интервалами 5...8 с.
Советские ученые выявили спектральные характеристики звуковых сигналов для выборки из выводных лотков и молодняка других птиц.

Далее на птицефабриках сортируют суточный молодняк по полу. Это — весьма трудная работа, требующая большого напряжения. При ручной сортировке наблюдается высокий травматизм цыплят. Ученые определили, что "голос" у курочек и петушков различен. Полуавтоматическое устройство "Диапазон" может их различать.
Структурная и принципиальная схемы "Диапазона" изображены на рис. 3 и 4.
Как оно действует? Напряжение с движка переменного резистора R30 используется как раздражитель объекта (цыпленка). Но, как показала практика, в большинстве случаев в нем нет необходимости — достаточно оператору взять цыпленка в руку и вблизи микрофона прибора перевернуть на спину. "Диапазон" анализирует звуки, издаваемые цыпленком. Если сигнал имеет характеристики, свойственные самкам (5...5,5 кГц), зажигается световое табло с надписью "Самка", а если самцам (4,2...4,5 кГц) — вспыхивает надпись "Самец".
Для повышения точности определения пола с помощью устройства "Диапазон" был проведен более глубокий анализ акустической структуры сигналов "дискомфорта" суточных цыплят. Результаты исследований показали, что нужно учитывать еще и продолжительность этих сигналов.

Настройку аппаратуры следует производить по четырем диапазонам: петушки — 4,2...4,5 кГц — 250...300 мс; 4,6...4,8 кГц — 200...250 мс; курочки — 4,6.. 4,8 кГц — 250...350 мс; 5...5,5 кГц — 150...200 мс. Переключателями SA1 — SA3 выбирают нужный диапазон. Переключателем SA1, расположенным вне передней панели, устанавливают режим работы прибора для того или иного вида птиц.
Прибор позволяет довести точность анализа почти до 100% и резко снизить долю ручных операций в технологическом процессе, увеличить производительность труда в 1,5...2 раза, полностью исключить травматизм цыплят.

Однако недостаточно лишь помочь цыплятам вылупиться и отсортировать их. Надо еще и наладить эффективное питание молодняка. Естественно, чем интенсивнее и организованнее цыплята едят, тем скорее прибавляют в весе.

Разумеется, цыплята появляются на свет с потребностью в пище и умеющие ее потреблять. Но позыв к еде можно вызывать и определенными сигналами. Их можно синтезировать и подавать в такой последовательности и комбинации, чтобы обеспечить у цыплят сильный голод, а это соответственно предопределяет наибольший привес и наикратчайшие сроки откорма. Для формирования таких сигналов создан акустический стимулятор — "Бройлер". К его помощи прибегают с первого дня жизни цыплят и до завершения производственного цикла в течение 61 ...63 дней.

Принцип действия "Бройлера" прост. Через определенные интервалы времени генератор вырабатывает сигналы определенной частоты — 300 Гц. Через усилитель они поступают в бройлерник. Для озвучивания одного бройлерника на 14,3 тыс. цыплят достаточно усилителя мощностью 8...10 Вт. Принципиальная схема "Бройлера" показана на рис. 5. Чтобы в помещении не оставалось неозвученных мест, устанавливают три звуковые колонки.

Птенцы быстро запоминают команды, подаваемые прибором, и у них вырабатывается условный рефлекс. Использование "Бройлерам обеспечивает наиболее рациональный расход кормов, снижает его потери, увеличивает темп среднесуточного привеса, обеспечивает лучшую сохранность молодняка.
Установлено, что экономический эффект от эксплуатации прибора только в одном бройлернике превышает 2105 рублей за один производственный цикл или около 147 рублей на; тысячу цыплят.
Внедрение комплекса "Сигнал" облегчает труд птичников и повышает производительность их труда.

А. ВАЙСМАН, г. Москва
"Радио" 1985, №7, стр.11…13

Как видно, комментарий по отношению полезности и эффективности здесь излишни. Единственное могу добавить от себя с точки зрения схемотехника и разработчика РЭА (радиоэлектронной аппаратуры). Элементная база даже для того времени довольно старовата, но тем не менее структура всего комплекса актуальна и нынешнее время и это дело поправимо, с большим успехом можно применить современную элементную базу, как аналоговые и цифровые микросхемы, микропроцессоры и микроконтроллеры, даже компьютеры со специальным программным обеспечением. Как видно в данную идею можно вдохнуть вторую жизнь и эта тема остается открытой для творческого развития, так что на ее реализацию могут приложить знания и старания все желающее, от рядового фермера до академика. Лично я готов рассмотреть любые идеи и предложения по данной теме, если будет необходимость, можно воплотить в "металл".

19.09..2009.
С. Тинкован