WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |

«Министерство сельского хозяйства РФ Департамент научно-технологической политики и образования Министерство сельского хозяйства Иркутской области Иркутская ...»

-- [ Страница 6 ] --

A migration survey conducted by the UN Population Fund resulted that 14% of mi grants were herders who had lost all of their animals due to the Dzud, 1999-2001[2].

Health and psychological impacts: Dzud poses a high risk to human health in both in the short and long-term. Herders suffer from hunger [13];

Access to emergency health care is cut off ;

some rural hospitals had to close due to inadequate heating [2];

Maternal and infant mortality rates increased [14];

some herders die when they try to find their lost livestock in blizzards;

Increasing diseases from died carcases of the livestock that increases water borne diseases;

Psychological disorders were seen among adults in affected areas [15]. Education: kindergardens and schools were closed for some time due to low attendance, poor travel conditions and poor quality of school buildings [15].

Figure 1 - Adult Livestock Loss in Mongolia (mln.heads) Source: Macro Economic and Statistical Department, NSO (2010) Unpublished raw data [11] NSO counts the Adult Livestock Loss that is caused by disasters, diseases etc annually.

Adult Livestock Loss in 2010 is accounted for the first 6 months of 2010 (NSO, June 2010) [12] Z- denotes that Dzud occurred in that year (Ministry of Food and Agriculture of Mongolia, 2004) [8] Methodology. In Boardman et al., (2006), the fundamental concept of benefits and costs is based on the notion of willingness-to-pay: Benefits (Costs) are sums of the highest amounts that persons would be willing to pay to obtain (to avoid) out comes that are desirable (undesirable) in their opinion [16]. Hence, Net Social Benefit (NSB) increases with benefits, and decreases with costs (Eq.1);

i.e. the NSB is the difference between benefits and costs.

Cost-Benefit Analysis is a policy assessment method that quantifies the policy outcomes in monetary terms to all members of society;

therefore net social benefit measures the value of the policy [16]. Hallegatte (2006) developed a model for Cost Benefit Analysis of flood protection system. The expected benefit of the DPS is com plex but Hallegatte suggests that the total benefit can be measured by aggregating the estimates of consequences avoided by disaster management;

for example: physical injuries, economic losses and psychological trauma [17, 18]. The first step is the ag gregation of these damages between different categories of impacts [19], and the se cond is the inter-temporal-aggregation [20]. As determined by Hallegatte (2006), the benefit function is illustrated by the present value of damages (dn) avoided by the dis aster protection system:

In equation 2, the probability of occurrence of the disaster (p) and the avoida ble damage in monetary terms (dn) are key parameters, but the social discount rate (SDR, ) is also needed to estimate the expected benefit (B) of the Disaster Protection System to discount future benefits into the present term [17, 21]. In other words, if the disaster loss and disaster probability increases, then the total benefit of the project increases. This is the main principle of modelling the benefit function of disaster pro tection management. In addition, Hallegatte assumed that future losses due to disaster will increase at the same rate of economic growth [17]. The benefits of implementa tion depend on: first, recurrence probability;

second, current loss related to the eco nomic growth rate;

and third, the social discount rate.

Results. The Early Recovery Programme (ERP) implemented by the UNDP is to reduce the damage of the Dzud 2009-2010 and increase awareness and preparation capacity to avoid for future Dzuds. We analyzed only one of the four sub programmes of ERP, which is Disaster Prevention Grants sub-Programme (DPGP). It has positive net benefit, suggesting that DPGP is beneficial to herder households in proposed provinces: Dundgobi, Uvurkhangai and Khovd (3 provinces). DPGP began in June 2010 and is intended to run until June 2011. Aim of DPGP is to improve the Dzud preparation of 4500 herder households in 3 provinces [22].

Cost of Disaster Prevention Grants Programme. The total cost of DPGP is 2.75 million USD that will be used in the CBA net benefit calculation [22]. The costs are intended to be spent for 1) providing training and grants for the improvement of winter camps for livestock;

2) restoring and protecting natural water and wells;

and 3) strengthening hay and fodder storage.

Benefit of Disaster Prevention Grants Programme. DPGP generates direct and indirect benefits to the herders. Direct benefit is the avoided livestock loss by im proving Dzud preparations, and indirect benefit is the reduction of other damages.

1. Direct benefit: Avoidable livestock loss. The Disaster Prevention Grants programme selected 4500 herder households who left with 250-500 livestock after the Dzud 2010 in 30 soums of the 3 provinces. Selected families were given small grants from DPGP to improve their Dzud preparation;

for example, improvement of winter camps, water resource restoration, and protection from diseases. Full training of methods of preparing for the winter and protecting themselves from severe Dzud impacts was also provided [22].

Livestock Losses Prediction. The main reasons of livestock loss are poor win ter preparations, including insufficient amount of fodder, hay, and inappropriate win ter camps or shelters to keep the livestock warm. Begzsuren et al., (2004) used simple time series analysis, regressing snowfall and temperature, of November and Decem ber of previous year and January and February of the current year, on livestock loss for the current year [23]. Their method is used in this paper to value the benefit of winter preparation, using monthly instead of yearly data to gain a clearer understand ing of the effects of Dzud.

Model and data. The monthly Adult Livestock Loss is chosen as the depend ant variable in the analysis. The National Statistical Office began to publish this data in 1997 [24]. In order to illustrate the livestock loss due to Dzud, the timeline of the dataset is selected for six months from December to May;

and the number of live stock losses due to diseases is subtracted from the total livestock loss. The dataset of the all variables is from December 1997 to May 2010 for 78 months (13 years x month blocks) for 3 provinces. Thus, the function of livestock loss becomes:

– Total monthly Adult Livestock Loss (excluding livestock loss due to dis eases) – Monthly average temperature (C0) – Total monthly sum of precipitation (mm) – Average number of days with dust and snowstorms – Total harvested hay in previous year (ton) – Total harvested fodder in previous year (ton) -Dummy, if Dzud occurred in the month, it equals 1, otherwise 0.

Eq.2 implies that the livestock loss in winter and spring months (from Decem ber to May in the 3 provinces) are explained by: temperature;

precipitation level;

dust and storm days;

the total hay and fodder harvest of the previous year in the 3 provinc es;

and the dummy variable for whether Dzud occurred in that month. Of course, it is not possible to cover all causes of livestock loss in this regression;

therefore, the error term r covers the other causes that are not explained by the model. The descriptive statistics of the data in the 3 provinces are shown in Table 1.

Note: Data simulations have been used for some missing values. The data for the days variable from December 1997 to April 1998 was not reported in any NSO publications, so it is assumed that these values are equal to the average. The proxy value for corresponding months in the other years in the data set is also the average (i.e. number of days with storm in December 1997 is the average December value in the rest of the data set).

Monthly statistical bulletin, NSO (2000-2010): loss, temp, days [24, 25];

Monthly climatic data for the world, NOAA (1997-2000): data of temp, pre between December 1997 and May 20001[26];

Unpublished data, Macro Economic and Statistical Department, NSO (2010):

The weather stations are Mandalgobi in Dundgobi province, Arvaikheer in Uvurkhangai province, Khovd in Khovd province.

,, variable is significant at 90%, 95% and 99% level, respectively.

The weather stations are Mandalgobi in Dundgobi province, Arvaikheer in Uvurkhangai province, Khovd in Khovd province.

From these descriptive statistics, about 73,908 head of livestock perished, and 14.7 mm precipitation fell on average per month in the 3 provinces. The monthly temperature was -5.73C0 and the average number of days with storm was 2.6 days in one province on average. The average harvested hay in the 3 provinces was 71, tonnes, and fodder was 1,112 tonnes on average in one year, which was prepared in the previous autumn before the winter began. The average value of the Dzud dummy indicates that the Dzud occurred for almost one third of the months in the dataset from December 1997 to May 2010.

Result of analysis. The multivariate time series econometrics model is run, il lustrated in Equation 2, on the simulated data set, and the regression result is shown in Table 2 for three models.

After some simulations of the model (Eq.2) the constant, 0, did not satisfy with 90% significance level;

and variable fodder did not give the expected negative sign and it was correlated with variable hay had co-linearity problem. Thus, we ex cluded constant and fodderfrom our model. The quality of model is sufficiently high to be used in subsequent calculations. P value of F-statistic shows that the independ ent variables explain the dependant variable very good as all together.

Regression results indicate that: The adult livestock loss in the 3 provinces in one month is predicted to decrease by 4,773 when the average temperature of the re gion increases by 1C0 and by 1.2 when the harvested hay of the previous year in creases by 1 tonne, while other variables remain constant. On the other hand, live stock loss is predicted to increase by 1,492 when the sum of precipitation in 3 prov inces increases by 1mm;

23,344 when the average number of days with dust and snow storm in the 3 provinces increases by one day;

by 159,138 when the number of Dzud months increases by one.

Benefit of DPGP by increasing hay harvest and improving winter camps.

The DPGP plans to improve the winter preparation of 4,500 herder households for future Dzuds by distributing grants and carrying out training to decrease the Dzud damages.

Table 3 - Avoidable livestock loss per month under assumption 4 in 3 provinces Variable *Mean of variables from Table 4;

**Regression coefficients from Table ***Under assumption 4: 20% increase in temp, 15% increase in hay harvest;

others remain the same Assumption. As a result of improved winter camps, the average temperature inside the camps increases by 20%, and herders prepare at least 15% more hay for winter, supported by the DPG programme.

Grants would be spent on building new winter camps or improving the old winter camps for the livestock;

therefore, the temperature inside the camp can be 20% warmer than the average temperature of the study months.

Since the DPG programme document did not report the percentage change of these two of assumption 1 is ad hocassumption. Using the estimates of temp and hay in model, the figure for avoidable livestock loss is calculated.

The total livestock loss is predicted to be 78,028 in one month in 3 provinces.

If Assumption 4 is true then this number reduces by 17,864 to 60,165 livestock. If the average temperature in the winter camps increases by 20% then the average would be -4.58 C0. A 15% increase in the hay harvest gives 82,508 tonnes of hay estimated to be harvested in 3 provinces.

Predicted livestock loss in one year (one year accounts for 6 months) is 468,170 heads of livestock and under assumption 1 this number would be reduced to 360,988 due to benefit of DPGP. It means the avoidable livestock loss is 107.182 per year. In other words, the livestock loss can be reduced by 22.9% ((107.182/468.170)*100%) when the temperature of winter camps increases and the hay harvest increases. In order to calculate the benefit of improved winter preparation of 4500 herder families, it is assumed that one herder household has on average livestock2. Therefore, it is calculated that 4500 families have 1,687,500 livestock that are affected by the DPG programme, which is 21% of total livestock in 3 provinces.

Therefore, using this proportion with a total avoidable figure of 107,182 the total es timated figure of prevention of livestock loss, resulting from the programme out comes of improving winter camps and the hay harvest, is 22,508 in one year. Number of loss-avoidable livestock numbers by each type is calculated by average alive live stock price of 2009.

Predicted avoidable livestock loss (heads)* 141 1,135 1,328 9,854 10,047 22, Average price of livestock in 3 provinces in 2009 192.7 118. Avoidable cost of livestock loss for 4500 HH per year (000 USD) *The share of livestock types in 2009 in Mongolia is used to find the avoidable livestock loss by types **Average prices are calculated by author using NSO (2009);

1 USD=1440.76 MNT in 2009.

The result suggest that increasing the temperature of the winter camps by 20% and the hay harvest by 15% (Assumption 4) results in reducing livestock loss by 798, USD.

2. Indirect benefit: Avoidable indirect impacts by implementing DPGP.

We used unpublished damage data of Dzud 2009-2010 of National Emergency Man agement Agency (NEMA) (Email from Baigalmaa, P., September 14, 2010) to esti mated damages occurred in 3 provinces except death of 1 child and 2 adults. There were 142 people affected and 5 Gers blown away by strong wind in 3 provinces3.

In general, three kinds of damages occurred during Dzud 2009-2010 that could be reduced by the Disaster Prevention Grants Programme, the monetary values of which are presented below.

1. Mongolian Value of Statistical Life: No study has been conducted for the Value of Statistical Life (VSL) of a Mongolian. Thus comparison of GDP per capita between Mongolia and Australia is used with the converter of Australian VSL to Mongolian VSL. Abelson (2008, p. 19) argued that an appropriate estimate for an Australian is 3.5 million USD [27,28]. According to the International Monetary Fund data of GDP per capita, Mongolian GDP per capita was equal to 8.96% of Australian GDP in 2009 [29]4. Using this proportion, a Mongolian’s VSL would be in the region of 313.600 USD (3.5 million USD * 8.96%), based on Abelson’s estimate.

2. Number of people affected: People get affected by Dzud. The value of people’s time while stuck on snow-blocked roads for example or getting lost in the countryside, not to mention danger to life and health risks, can be estimated in mone tary terms by using the amount of the loss of an average salary for each day. No re search has been conducted to suggest how many days are lost due to the Dzud. The national average wage per month in 2009 was 208.57 USD as reported by NSO (2009), and therefore the salary for one day would be 6.95 USD per employee. The calculation below works on the assumption that an affected person loses 6.95 USD per incident caused by the Dzud 2009-2010.

3. Damaged or blown away Gers in strong snowstorms: An individual retailer Nyamdorj (2010) exports the Gers with price of 1238 USD per Ger [30]. This price can be used as value of broken or blown away Gers in strong snowstorms during Dzud 2009-2010.

Costs can now be estimated using the quantity of damages during Dzud 2010 in 3 provinces and estimated prices. The calculation of costs is presented in Table Table 5 - Total cost of avoidable indirect damages estimated by DPG of the Dzud 2009- Total damage cost of Dzud 2009-2010 in 3 provinces (USD) The programme selects a household that has livestock ranging from 250 to 500 heads. We take an average of 375 livestock.

The number of occasions due to Dzud 2010 is taken from NEMA unpublished data between October 2009 and March 2010, based on the damage which occurred in whole Mongolia. Damages reported were not separately available for each province, thus we assumed that cost of damage is reduced by share of the 3 provinces in the total number of provinces affected.

The International Monetary Fund reports that the Australian GDP per capita is 38,838.902 (PPP) current international dollars and the Mongolian GDP per capita is 3,481.052 (PPP) current international dollars as at 2009[29]. The percentage proportion of Mongolian GDP per capita in Australian GDP per capita is 8.96% ((3,481.052/38838.902)*100%).

In total, the avoidable indirect impact of the Dzud 2009-2010 in 3 provinces is 947,975 USD for reducing indirect impacts through DPGP. However, the DPGP fo cused on 4,500 households in 3 provinces, which is 6.8% of the total number of households. In terms of this proportion, DGPP would calculate that 64,462 USD (947,975.4 USD*6.8%) for 4,500 households in 3 provinces would be needed to avoid the damage from the next Dzud.

We assume that reduction level of avoidable direct impacts is the same as avoidable indirect impacts caused by the Dzud. DPGP reduces the direct damage of livestock loss by 22.9%;

the same percentage reduction is assumed to occur from in direct effects due to the link between indirect effects and livestock loss.

Therefore, the benefit of DPG for avoidable indirect damages becomes 14, USD (22.9% of 64,462 USD). In summary, the total benefit of the Disaster Preven tion Grants programme is the sum of the benefits of reduction in direct and indirect damages caused by the Dzud, which is 813,037 USD (798,275 USD+14,762 USD).

3. Choice of the social discount rate in Mongolia. The future value of the benefits should be depreciated to their current value in order to compare costs. Valen tim and Prado (2008) researched 167 countries’ Social Discount Rates (SDR) and their calculation estimates that Mongolian SDR was 10.8% in 2006 [31]. This SDR will be used for the calculation of the net benefit of the DPGP in the following sec tion, because a pure time preference method was used in their calculation and there is no other close estimations currently.

4. Net benefit of the programme. The benefit of the DPGP is 813,037 USD per year which is equivalent to the cost of avoidable damage of Dzud. We assume that the benefit duration of DPGP in future is 7 years and this timescale been used in total social benefit function. The economic growth of Mongolia ( ) serves as a factor of increase in damage of subsequent Dzuds in equation 3, although the GDP growth of Mongolia from 2008 to 2009 is 0.6% [32]5. The probability of Dzud in Mongolia ( ) is 66.6% as Purev. B (2000) calculated [33].

The result of the total benefit calculated, using Eq 2, in present values of future bene fits given is calculated in Table 6. The total benefit of DPGP in 7 years in present 1. GDP calculated at current values in 2008 was 6019838;

and 6055794,29, in 2009, hence the GDP growth from 2008 to in Mongolia is 0.6% [32].

values is 3.19 million USD. On the other hand, DPGP cost is 2.75 million USD. The net benefit of the DPGP is the difference between the present value of the total bene fits and cost, which is 437,493 USD. This means that the net benefit of the DPGP is positive, and it is beneficial for the 3 provinces to avoid the future damages of Dzuds in the next 7 years.

Conclusions. 1. Disaster Prevention Grants Programme is beneficial to the ru ral herders who were affected by the Dzud 2009-2010 during the next seven years as net benefit is strong enough. Because the total benefit of the programme is higher than its cost.

2. Direct benefit of DPGP is livestock loss reduction when the winter preparation improved;

for example, improving winter camps and harvesting more hay which was valued as 798,275 USD. As a result of the time series model of Livestock Loss, the DPG programme may reduce avoidable livestock loss by 22.9% in the 3 provinces.

3. The model of livestock loss reveals that temperature, amount of hay production and number of days with strong wind during the winter and spring time are the significant factors that affect to the livestock loss. The households should pre pare the warm shelters, and increase the hay harvest before winter time to re duce the livestock loss during Dzud time.

4. The UNDP should continue the Disaster Prevention Grants Programme as this programme has positive net benefit to the society of three provinces.

References

1. G. Ganzorig Dealing with climate uncertainty in the Cost-Benefit Analysis of disaster protection management: The case of Dzud in Mongolia, The university of Manchester, The Manchester, 2010.

2. UN Mongolia Country Team, Mongolian Dzud Appeal 2010, OCHA, Ulaanbaatar, 3. L. Natsagdorj and J. Dulamsuren Some aspects of assessment of the dzud phenomena, in Papers in Meterology and Hydrology, vol. 23, Ulaanbaatar, Institute of Meterology and Hydrology Press, 2001.

4. Y. Morinaga and M. Shinoda Natural disasters in Mongolia-drought and Dzud monitoring system at the Institute of Meteorology and Hydrology, in Environment Handbook (in Japanese), Osaka, 2005.

5. K. Tachiiri, M. Shinoda, B. Klinkenberg and Y. Morinaga Assessing Mongolian snow disaster risk using livestock and satellite data, Journal of Arid Environments, 2008, vol. 72, no. 12.

6. UN Mongolia Country Team, Mongolia Dzud Appeal 2010, OCHA, Ulaanbaatar, 2010.

7. G. Ganzorig and R. Orosoo, Cost Benefit Analysis on Disaster Protection Managment, The Journal of Agricultural Science, 2008, vol. 1, no. 1, pp. 108- 8. Ministry of Food and Agriculture of Mongolia, Food and agricultural handbook, Ulaanbaatar: MFA, 2004.

9. G. Templer, J. Swift and P. Payne The changing significance of risk in the Mongolian pastoral economy. Nomadic Peoples 33, 105–122., Nomadic Peoples, 1993,vol. 33, pp. 105-122, 10. Y. Nitta, E. Shiga, I. Kurokawa and B. Soyollkham The impact of Dzud and dynamic changes of nomads in Mongolia, The Review of Agricultural Economics, 2005, vol. 61, pp.119-132.

11. Macro Economic and Statistical Department, NSO, Losses of adult livestock (thousand heads), Unpublished Raw Data, 2010.

12. NSO, Monthly Bulletin of Statistics: June 2010, Ulaanbaatar: NSO, June 2010.

13. H. Siurua and J. Swift Drought and Zud but no famine (yet) in the Mongolian herding economy, IDS Bulletin, 2002, vol. 33, no. 4.

14. UN and Government of Mongolia, Mongolia winter disaster Dzud: Appeal for international assistance, UN in Mongolia Office, Ulaanbaatar, 2001.

15. J. Lawrie and O. Dandii Report on the 2009-10 Dzud disaster impacton on schools, kindergartens, children and teachers in Mongolia, Save the Children Japan, Ulaanbaatar, 2010.

16. A. Boardman, D. Greenberg, A. Vining and D. Weimen Cost-Benefit Analysis: Concepts and Practice, 3 ed., Upper New Jersey: Pearson Education, 2006.

17. S. Hallegatte A cost-benefit analysis of the New Orleans flood protection system, AEI Brookings Joint Centre for Regulatory Studies, Washington, DC, 2006.

18. J. Handmer The chimera of precision: inherent uncertainties in disaster loss assesssment, The Australian Journal of Emergency Management, 2003,vol. 18, no. 2, pp. 88-97.

19. M. Adler Equity analysis and natural hazards policy, University of Pennsylvania Press, Philadelphia, 2006.

20. P. Portney and J. Weyant Discounting and Intergenerational Equity, Washington, DC:

Resource for the Future, 1999.

21. J. Zhuang, T. Liang, T. Lin and F. Guzman Theory and practice in the choice of social discount rate for Cost-Benefit Analysis: A survey, Asian Development Bank, Metro Manila, Phillippines, 2007.

22. UNDP Mongolia, 2010 Dzud early recovery programme, UNDP, Project Document, Ulaanbaatar, 2010.

23. S. Begzsuren, J. Ellis, D. Ojima, M. Coughenour and T. Chuluun Livestock responces to droughts and severe winter weather in the Gobi Three Beauty National Park, Mongolia, Journal of Arid Environment, 2004, vol. 59, pp. 785-796.

24. National Statistical Office of Mongolia, Mongolian Statistical Yearbook, Ulaanbaatar:

NSO, 2000-2009.

25. National Statistics Office of Mongolia, Monthly Statistical Bulletin, Ulaanbaatar: NSO, June 1997-June 2010.

26. National Oceanic and Atmospheric Administration, Monthly Climatic Data for the World, NOAA, North Caroline, 1997-2000.

27. Office of Best Practice Regulation, "Best practice regulation guidance note: Value of Statistical Life," OBPR, 2008.

28. P. Abelson "Establishing a Monetary Value for Lives Saved: Issues and Controversies," Office of Best Practice Regulation., 2008.

29. http://www.imf.org. [Accessed 28 September 2010].

30. http://www.happymongolia.net/ger-export.html. [Accessed 28 September 2010].

31. J. Valentim and M. Prado Social Discount Rates, Social Science Research Network, 2008.

32. NSO, Mongolian Statistical Yearbook 2009, Ulaanbaatar: NSO, 2009.

33. B. Purev Sustainable development strategy of Mongolian livestock sector, UNDP Mongolia, Ulaanbaatar, 2000.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

Анотолян Аргине Артуровна - аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Афонина Татьяна Евгеньевна - профессор, доктор географических наук кафедры земле устройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации агрономического факультета.

Бекетова Мария Александровна – аспирант кафедры ботаники, плодоводства и ланд шафтной архитектуры агрономического факультета.

Бурлов Сергей Петрович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледе лия и растениеводства агрономического факультета.

Бутырин Михаил Викторович - директор ФГБО «Центр агрохимической службы» Иркут кий".

Васильева Светлана Егоровна - магистр кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Власова Татьяна Андреевна - аспирант кафедры земледелия и растениеводства агроно мического факультета.

Ганзориг Гончигсумлаа, Энх-Амгалан Гуряв, Наранцецег Батболд - школа экономики и бизнеса. Факультет сельского хозяйства и прикладной экономики.

Гребенщиков Виктор Юрьевич – кандидат биологических наук, доцент кафедры земле устройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации агрономического факультета.

Гренда Степан Григорьевич - заведующий лаборатории кормопроизводства научно исследовательского института сельского хозяйства.

Житов Владимир Васильевич - профессор, кандидат сельскохозяйственных наук кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Зайцев Александр Михайлович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия и растениеводства агрономического факультета.

Замащиков Роман Владимирович - кандадат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Козлова Зоя Васильевна - аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защи ты растений агрономического факультета.

Колесова Анастасия Ивановна - аспирант кафедры земледелия и растениеводства агроно мического факультета.

Лазарева Алиана Александровна - аспирант кафедры землеустройства, кадастров и сель скохозяйственной мелиорации агрономического факультета.

Лифантьева Наталья Александровна - аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, фи зиологии и защиты растений агрономического факультета.

Лукина Инна Арсеньевна – кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники, пло доводства и ландшафтной архитектуры агрономического факультета.

Лысенко Александра Николаевна – аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, физиоло гии и защиты растений агрономического факультета.

Мартемьянова Анна Анатольевна - кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры технологии производства сельскохозяйственной продукции и ветеринарно санитарной экспертизы факультета биотехнологии и ветеринарной медицины.

Мартынова Надежда Эдуардовна – ведущий инженер группы Оранжерея.

Матвеева Евгения Валерьевна - аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Матвеева Наталья Владимировна - кандидат биологичеких наук, доцент кафедры агро экологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Николаева Нина Александровна аспирант кафедры ботаники, плодоводства и ланд шафтной архитектуры агрономического факультета.

Парыгин Игорь Александрович - аспирант кафедры ботаники, плодоводства и ланд шафтной архитектуры агрономического факультета.

Полюшкин Александр Павлович - кандидат биологических наук, доцент кафедры ботани ки, плодоводства и ландшафтной архитектуры агрономического факультета.

Пономаренко Елена Александровна – кандидат биологических наук, доцент кафедры зем леустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации агрономического факультета.

Попова Оксана Георгиевна - аспирант кафедры земледелия и растениеводства агрономи ческого факультета.

Пузырева Анна Юрьевна – аспирант землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации агрономического факультета.

Раченко Максим Анатольевич – кандидат биологических наук, старший научный сотруд ник лаборатории физиолого-биохимической адаптации.

Раченко Елена Ивановна – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории физиологической генетики.

Романчук Екатерина Ивановна - аспирант кафедры Агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Русакова Мария Викторовна – аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Рычков Владимир Архипович – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия Сагирова Роза Агзамовна - доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры земле делия и растениеводства агрономического факультета.

и растениеводства агрономического факультета.

Солодун Владимир Иванович – доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры земледелия и растениеводства агрономического факультета.

Сосницкая Татьяна Николаевна - аспирант кафедры агроэкологии, агрохимии, физиоло гии и защиты растений агрономического факультета.

Тюменцева Валентина Гавриловна – старший преподаватель кафедры ботаники, плодо водства и ландшафтной архитектуры агрономического факультета.

Хабалтуев Евгений Юрьевич - кандидат биологических наук, доцент кафедры земле устройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации агрономического факультета.

Худоногова Елена Геннадьевна – кандидат биологических наук, профессор кафедры бота ники, плодоводства и ландшафтной архитектуры агрономического факультета.

Хуснидинов Шарифзян Кадирович - профессор, доктор сельскохозяйственных наук кафед ры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Цвынтарная Любовь Алексеевна - аспирант кафедры земледелия и растениеводства агро номического факультета.

Черниговская Наталья Юрьевна – аспирант кафедры ботаники, плодоводства и ланд шафтной архитектуры агрономического факультета.

Шеметова Инна Сергеевна – кандидат биологических наук, доцент кафедры агроэкологии, агрохимии, физиологии и защиты растений агрономического факультета.

Шеметов Игорь Иванович кандидат сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой экономики, менеджмента и агробизнеса ИДО.

Секция ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

УДК 664.834.1.039.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ ИК-ЭНЕРГОПОДВОДА

В ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ СВЕКЛЫ ИК-ИЗЛУЧЕНИЕМ С ЦЕЛЬЮ

УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИССЛЕДУЕМОГО

ПРОДУКТА

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия Использование эффективных режимов ИК–энергоподвода в технологии сушки продуктов растительного происхождения ИК–излучением в настоящее время актуально.

Благодаря комплексному подходу к режимам сушки ИК–излучением возможен выбор эффективных режимов ИК–энергоподвода за счт разрабатываемой системы оперативно го контроля качественных показателей и управления ИК–энергоподводом. Использование данной системы оперативного контроля позволит в значительной степени повысить со хранность витаминов, макро- и микроэлементов, а также улучшить качественные показа тели исследуемого продукта.

Ключевые слова: ИК-энергоподвод, ИК-излучение, сушка, свекла, основные и ка чественные показатели.

APPLICATION OF THE EFFICIENT MODES OF THE INFRARED

ENERGY SUPPLY IN THE DRYING BEET INFRARED RADIATION IN

ORDER TO IMPROVE THE QUALITY OF THE INVESTIGATIONAL

PRODUCT

The use of effective regimes infrared energy supply in the drying of vegetable products infrared radiation at present it is timely. Due to the comprehensive approach to the modes of drying infrared radiation is possible to select an effective modes of infrared energy supply due to the developed system of operational control of quality indicators and control IR энергоподво дом. The use of the system of operational control will greatly improve the safety of vitamins, macro - and microelements, and also improve the quality characteristics of the investigational product.

Key words: IK-energopodvod, infrared radiation, drying, beet, basic and qualitative indi cators.

Эффективным режимом ИК–энергоподвода считается такой режим, который сочетает совокупность определнных технологических параметров:

наименьшее удельное потребление энергии на 1 кг высушенного продукта, выдержку времени, оптимальную температуру и т. д. [3]. Применение этих режимов в значительной степени позволит повысить сохранность витами нов, а также улучшить качественные показатели исследуемого продукта. Ис ходя из этого, целью данной работы является определение влияния различ ных режимов ИК–энергоподвода в технологии сушки свеклы качественные показатели исследуемого продукта. Для достижения данной цели были по ставлены следующие задачи:

– Разработать систему оперативного контроля качественных показате лей и управления ИК–энергоподводом;

– Провести анализ приборов и оборудования для определения элек трофизических показателей исследуемого корнеплода;

– Разработать методику определения качественных показателей на ос нове основных показателей корнеплода, которые будут получены в резуль тате теоретических исследований;

– На основе полученных данных разработать эффективные режимы ИК–энергоподвода для сушки свеклы;

– Провести оценку влияния ИК–энергоподвода на качественные пока затели свеклы.

В процессе сушки корнеплодов их структурно-химические, физико механические и биологические свойства меняются, поэтому задача сушки заключается в том, чтобы кроме быстроты процесса и наилучших теплофи зических показателей, добиться и хороших показателей качества высушен ного продукта [1].

Поэтому при выборе рационального режима ИК–энергоподвода необ ходимо учитывать основные свойства материала. Говоря о лучшем методе сушки нельзя забывать о характерных свойствах конкретного материала. То, что положительно для одного материала, часто непригодно для другого. По этому важно знать именно те свойства корнеплодов свеклы, которые имеют значение для подбора режима сушки [1,3].

К таким основным свойствам относятся размерные, влажностные, ме ханические, теплофизические, оптические, химические и другие свойства.

От влажности материала и энергии ее связи с материалом зависят ре жим сушки, производительность и экономические показатели сушки.

Равновесная влажность определяет способность материала удерживать влагу и играет большую роль в теории и практике сушки. По значениям рав новесной влажности определяют связь влаги с материалом, потенциальную возможность воздуха как сушильного агента, условия хранения высушенных продуктов, вид тары для упаковки.

Для анализа и расчета процесса сушки необходимо знать теплофизиче ские свойства, характеризующие индивидуальное термодинамическое состо яние продуктов (коэффициент теплопроводности, коэффициент температу ропроводности, теплоемкость и др.) перерабатываемого растительного сы рья. Теплофизические характеристики влияют на скорость протекания теп ло- и массообмена.

Температура - основная физическая величина, которая характеризует термодинамическое состояние пищевых продуктов и зависит от температу ры окружающей среды. В результате изменения температуры окружающей среды, как в сторону понижения, так и в сторону повышения, происходит изменение и температуры продуктов. Нагрев является одним из основных технологических процессов производства пищевых продуктов, при котором на сырь оказывается комплекс сложных физико-химических, структурных и других изменений.

Теплоемкость характеризует количество тепла, которое необходимо для повышения температуры объекта определенной массы в определенном интервале температур. Показателем теплоемкости является удельная массо вая теплоемкость, которая определяется количеством тепла, необходимого для повышения температуры 1 кг продукта на 1оС и которая необходима для определения количества тепла, которое нужно передать продукту для его нагревания или отнять для его охлаждения.

Теплопроводность – это свойство материала проводить тепло. Показа телем этого свойства является коэффициент теплопроводности, который ха рактеризуется количеством тепла, проходящего через слой продукта толщи ной 1 м на площади 1 м2 за 1с при разности температур на противоположных поверхностях в один градус.

Температуропроводность характеризует скорость изменения (вырав нивания) температуры продуктов. Коэффициент температуропроводности (м2/с) зависит от теплоемкости, теплопроводности и плотности продукта и определяется опытным путем, а также обусловливающий скорость прогрева или охлаждения продуктов. На температуропроводность влияют влажность, температура, плотность, пористость, жирность и другие свойства продукта.

Это влияние строго индивидуально для каждого пищевого продукта [1,2].

Электрофизические свойства - способность пищевых продуктов изме няться под влиянием внешнего электрического поля. Показателями этих свойств являются электропроводность и диэлектрическая проницаемость. На электрофизические характеристики пищевых продуктов влияют температу ра, влажность, плотность и другие факторы.

Электропроводность - способность объектов проводить электрический ток. По электропроводности некоторых пищевых продуктов можно косвенно судить об их качестве и сохраняемости. Электропроводность тесно связана с влажностью продукта и с увеличением последней возрастает. Диэлектриче ская проницаемость - величина, влияющая на количество энергии, которая может быть аккумулирована в форме электрического поля. Диэлектрические свойства присущи потребительским товарам, которые представляют собой гетерогенные смеси, содержащие воду, водные растворы солей, а также бел ки, жиры и углеводы, относящиеся к разряду диэлектриков. Этот показатель зависит от температуры и химического состава объекта [1].

В данной работе мы рассматриваем взаимосвязь электрофизических показателей с основными показателями свеклы, а также влияние режимов ИК–энергоподвода на качественные показатели исследуемого корнеплода.

Проанализировав теорию данного вопроса, были сделаны следующие выводы:

– В настоящее время не рассматривались вопросы, связанные с опре делением качественных показателей продуктов растительного происхожде ния, на основе взаимосвязи электрофизических и основных показателей дан ного корнеплода в технологии сушки ИК–излучением;

– Данная методика определения качественных показателей исследуе мого корнеплода позволит разработать эффективные режимы ИК– энергоподвода, а также влияние этих режимов на данные показатели;

– Благодаря правильному выбору наиболее оптимальных и эффектив ных режимов ИК–энергоподвода, можно будет добиться наибольшего со хранения витаминов и питательных веществ в исследуемом корнеплоде.

1. Киселева Т.Ф. Технология сушки: Учебно-методический комплекс / Т.Ф. Кисе лева - Кемерово: Кемеров. технол. инс-т пищевой пром-ти. 2007. - 117 с.

2. Рогов И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов/ И.А. Ро гов – М.: Агропромиздат, 1988. –272 с.

3. Худоногов И.А. Влияние режимов ИК-энергоподвода на качественные и количе ственные показатели сушных корнеплодов моркови / И. А. Худоногов, В.Д. Очиров // Вестник Алтайск. ГАУ. - 2010.- №8 (70).– С. 73–77.

УДК 532.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТЕЧЕНИЯ

ПАРОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА ЧЕРЕЗ СЛОЙ ШАРОВЫХ ЧАСТИЦ

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия г. Иркутск, Россия Проведено экспериментальное исследование критического истечения парожид костного потока в засыпках шаровых частиц из стали различного диаметра с выбросом в атмосферу. Получены зависимости критической массовой скорости с учетом пористости от перепада давления, а также от истинного объемного паросодержания при различных диаметрах шаровых частиц и высоте столба засыпки. Приведено сопоставление критиче ской максимальной массовой скорости, полученной экспериментальным путем с теорети ческими значениями, рассчитанными для чистого пара. Рассмотрено влияние геометри ческих параметров засыпки на скорость истечения пароводяной смеси в канале с засып кой из шаровых частиц.

Ключевые слова: эксперимент, критическое истечение, шаровые засыпки, паро жидкостный поток.

ЕXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR EXPIRATION

DAMPF-FLUSSIGKEITS-FLOW THROUGH BALL PARTIKELLAGE

An experimental study of critical flow of vapor-liquid flow in the fillings of globular par ticles of different diameters are releasing into the atmosphere. The dependencies of the critical mass flow rate taking into account porosity, the pressure drop and the volumetric void fraction of the true diameter of the ball at any height of the column and the particle filling. The compari son of the maximum critical mass velocity, obtained experimentally with the theoretical values calculated for pure steam. The influence of geometrical parameters on the filling velocity of the steam-water mixture in a channel with a bed of spherical particles.

Key words: experiment, the critical issue, pebble bed, vapor-liquid stream.

Изучение закономерностей переноса массы и энергии в пористых сре дах для прогнозов и оценки эффективности использования пористых струк тур в различных областях техники и технологии, включая разработки пер спективных энергетических технологий, представляет актуальную задачу.

К настоящему времени получены расчетные и опытные обоснования преимуществ шаровых микротвэлов в высокотемпературных газоохлаждае мых реакторах. В химических и микрокаталитических реакторах нового по коления за счет интенсификации тепло- и массопереноса в пористых систе мах достигается существенный выигрыш в размерах таких устройств. В по следние годы активно разрабатываются и обсуждаются варианты конструк тивных решений и схем использования шаровых микротвэлов в водоохла ждаемых и кипящих реакторах, в том числе прямоточного типа. Несмотря на определенные достижения в области изучения тепловых и гидродинамиче ских процессов в зернистых средах с потоками одно- и двухфазной жидко сти, остается высокой потребность в получении обширных и систематизиро ванных экспериментальных данных для засыпок из шаровых частиц [3].

Существенное значение для гидродинамики одно- и двухфазных тече ний имеют геометрические характеристики зернистого слоя.

Разнообразие процессов взаимодействия потока с телом пористой структуры требует рассмотрения различных относительных сечений взаимо действия. Основными геометрическими параметрами зернистого слоя явля ются: форма и размеры частиц и объемная концентрация твердой фазы или пористость слоя.

В данной работе рассмотрено критическое истечение парожидкостного потока через плотноупакованный слой шаровых частиц из стали различного диаметра и высоте столба засыпки.

Описание эксперимента. Исследование критических режимов исте чения парожидкостного потока через шаровую засыпку проводилось в вер тикальном цилиндрическом канале внутренним диаметром 39 мм. Канал встроен в технологическую схему крупной экспериментальной установки Высокотемпературный контур, на предвключенных участках которой обеспечивалось получение горячей воды. Парожидкостная смесь создавалась дросселированием горячей воды повышенного давления через шайбу, уста новленную у входа в экспериментальный канал. После прохождения паро жидкостного потока через засыпку, часть пара выбрасывалась в атмосферу для увеличения перепада давления. Измерение падения давления на канале проводилось тензометрическим датчиком типа DМD-331 с диапазоном из мерения до 600 кПа. Приводимая в техническом паспорте основная погреш ность датчика составляет 0.5 % от верхнего предела или 3 кПа. Давления перед рабочим участком Р1 и на выходе из него Р2 измерялось с помощью манометров. Температуры до и после шайбы – Т1 и Т2 соответственно, изме рялись при помощи термопар ХК кабельного типа с изолированным спаем из термопроводов диаметром 0.27 мм. Расход теплоносителя измерялся объем ным способом по времени заполнения контрольного объема, измеряемым электронным секундомером.

Пористость шаровой засыпки определялась объемным способом, при котором в мерный сосуд диаметром 35 мм, т.е. близким к диаметру канала, небольшими порциями засыпались шарики. Разность начального объема во ды V0 и объема вытесненной воды V составляет объем порового простран ства, следовательно, пористость среды рассчитывалась по формуле:

при диаметре засыпки d = 4 мм пористость равна m = 0.396 и при d=2 мм, m=0.37.

Массовый состав пароводяной смеси характеризуется массовым расходным паросодержанием х, которое вычисляется по формуле:

Результаты эксперимента. Для характеристики двухфазного потока приходиться применять большее число параметров, так как в каждый мо мент времени в канале имеется некоторое распределение объемов, заполнен ных паровой или жидкой фазой, каждая из которых движется с определен ной средней скоростью. Свойства среды скачкообразно изменяются на по верхности раздела фаз.

Все параметры, используемые для характеристики двухфазных потоков, можно разделить на две группы – расходные и истинные. Расходные парамет ры составляются на основании уравнений материального и теплового балансов, истинные параметры дополнительно учитывают термодинамически неравно весные состояния паровой и жидкой фаз и различия их средних скоростей.

Считаем, что парожидкостная смесь, движущаяся по эксперименталь ному каналу, является гомогенной. Гомогенный поток характеризуют такие параметры, как средняя скорость течения, плотность и вязкость среды.

Основной характеристикой пароводяной смеси является величина ис тинного объемного паросодержания.

Определение истинного объемного паросодержания производилось расчетным путем по известному соотношению [2]:

Расчет истинного объемного паросодержания необходимо проводить с учетом взаимного скольжения скоростей паровой и жидкой фаз. К настоящему времени отсутствуют обоснованные рекомендации по выбору коэффициента скольжения фаз в зернистом слое. В условиях имеющейся неопределенности в качестве подходящего соотношения была использована зависимость для скольжения фаз в пучках стержней [2]:

Диапазон изменения истинного объемного паросодержания =0.4-0. и коэффициента скольжения s = 4-7.

Были проведены эксперименты с выбросом в атмосферу и получены результаты исследования истечения парожидкостного потока через слой ша ровых частиц из стали диаметром d = 2 и 4 мм при высотах засыпки: Н1 = 250 мм;

Н2 = 355 мм.

На рисунке 1 представлены расходы парожидкостной смеси при Н=250 мм d=2 мм в зависимости от перепадов давления для различных зна чений массового расходного паросодержания. Из данного рисунка видно, что при увеличении перепада давления Р до определенного значения Р кр наблюдается рост массовой скорости смеси до максимального значения.

При увеличении массового расходного паросодержания х значение Ркр уменьшается.

Увеличение х в 16.2 раза приводит к снижению массовой скорости смеси в 2.5 раза.

Наибольшее значение массовой скорости при данных параметрах за сыпки и давлении на входе равном 0.6 МПа достигается при х=0.011 и со ставляет 515 кг/м2с.

кг/м2с Рисунок 1 – Зависимость массовой скорости смеси от перепада давления при высоте столба засыпки Н=250 мм, диаметре частиц d=2 мм, при различном значении мас х=0,011;

- х=0,016;

- х=0,022;

- х=0,033;

- х=0,055;

- х=0,096;

- х=0, - На рисунке 2 представлены массовые скорости смеси, рассчитанные с учетом пористости при различных геометрических параметрах засыпки и значении истинного объемного паросодержания =0.9. Из данного рисунка видно, что увеличение диаметра частиц вдвое приводит к увеличению зна чения массовой скорости в 1.4 раза. Увеличение высоты столба засыпки в 1. раза приводит к уменьшению массовой скорости в 1.2 раза. Максимальное значение массовой скорости достигается при наименьшем значении высоты столба засыпки (Н=250 мм) и большем диаметре – d=4 мм.

Рисунок 2 - Зависимость массовой скорости смеси от перепада давления при вх=0,9:

В работе М.А. Гольдштика [1] рассмотрена газовая динамика зерни стого слоя в случае одномерного протекания идеального газа сквозь одно родный зернистый слой толщиной Н вдоль оси y со скоростью w. Рассмат ривая различный характер термодинамического процесса в зернистом слое:

адиабатический, изостерический, изотермический делается вывод, что при отсутствии внутренних источников тепла процесс в зернистом слое является практически изотермическим. В этом случае принимается р=RT, где Т=const, тогда:

На рисунке 3 наряду с опытными данными по максимальной массовой скорости истечения смеси представлены теоретические значения, рассчитан ными по [1] для чистого пара. Получено, что экстраполяция опытных значе ний при 1, согласуется с теоретическим решением истечения чистого пара через рассматриваемые слои шаровых частиц (рисунок 3). Воз растание истинного объемного паросодержания приводит к монотонному убыванию максимальной критической массовой скорости. Увеличение ис тинного объемного паросодержания в 2.3 раза уменьшает значение макси мальной массовой скорости в 2.5 раза. Большее значение максимальной мас совой скорости в области =0.9 достигается при высоте столба засыпки Н=250мм и диаметре частиц d=4 мм и составляет 286 кг/м2с.

– удельная плотность жидкости, кг/м3;

" – удельная плотность пара, кг/м3;

s – коэффициент скольжения;

h – энтальпия, кДж/кг;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

wm– массовая скорость смеси, рассчитанная с учетом пористости, кг/м2с;

m – пористость засыпки;

с – скорость звука в газе(паре), м/с;

– относительное минимальное проходное сечение;

k – показатель адиабаты пара.

wm max, кг/м2с Рисунок 3 – Зависимость критической максимальной массовой скорости от ис тинного объемного паросодержания при Рвх=0,6 МПа:

Н=250 мм, - диаметр частиц d=2мм;

- d=4мм (опытные данные);

Н=355 мм, - диаметр частиц d=2мм;

- d=4мм (опытные данные);

- массовая скорость пара при d=2 мм, Н=355 мм (расчет по [1]) - массовая скорость пара при d=2 мм, Н=250 мм (расчет по [1]) -массовая скорость пара при d=4 мм, Н=355 мм (расчет по [1]) -массовая скорость пара при d=4 мм, Н=250 мм (расчет по [1]) 1. Впервые получены опытные данные по критическому истечению парожидкостного потока в засыпке шаровых частиц.

2. Полученные данные отражают влияние высоты столба засыпки, диаметра шаровых частиц, истинного объемного паросодержания на макси мальную критическую массовую скорость.

3. При 1 опытные данные стремятся к теоретическим значениям критической массовой скорости пара, в изотермическом приближении.

1. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое / М.А. Гольдштик - Ново сибирск: ИТ СО РАН, 2005. – 358 с.

2. Справочник по теплогидравлическим расчетам в ядерной энергетике /Под общей редакцией П.Л.Кириллова// М.: ИздАТ, 2010. - Т.1. – 360 c.

3. Таиров Э.А. Потери давления при течении жидкости в слое шаровых частиц / Э.А Таиров, С.А. Васильев, И.Н. Семчегов// Тр. РНКТ-5. Дисперсные потоки и пористые среды. – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - Т.5. – С. 226 – 229.

УДК 53+577.

КАБЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН

КЛЕТОК

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия В данной работе обращается внимание на особенности ответа клеток на возбуж дающий сигнал: поляризация, деполяризация, рефрактерность и восстановления ПД, определяемого натриевыми каналами, до потенциала покоя и открытия пассивных К + каналов. Подчеркивается, что кабельное уравнение, которому посвящена большая часть работы, по математическим характеристикам сходно с уравнениями диффузии, что поз воляет использовать аналогии при их решении. При правильном подборе начальных и граничных условий значения потенциалов, передающихся вдоль клетки от места возбуж дения, оказывается приближенными к эксперименту.

Ключевые слова: кабельные уравнения, плазматическая мембрана, потенциал дей ствия.

CABLE PROPERTIES CELL MEMBRAN

This paper draws attention to the particular cellular response to a drive signal : polariza tion, depolarization, refractory and recovery PD defined sodium channels to the resting poten tial and passive opening of K + channels. It is emphasized that the cable equation that a large part of the work on the mathematical characteristics similar to the diffusion equations, which allows them to use the analogy with the decision. With the right mix of initial and boundary conditions for the potentials transmitted along the cell from the site of excitation is approximate to the experiment.

Key words: cable equation, the plasma membrane, the action potential.

Клетку организма (нервную, мышечную и т.д.) можно представить в Роль изоляции выполняет клеточная мембрана. Для описания проведения биоэлектрических потенциалов вдоль цилиндрической клетки применима кабельная теория. С помощью кабельной модели и основанной на ней тео рии расчета соотношения величин тока и напряжения можно определять электрические параметры клеточных мембран и оценивать условия распро странения подпороговых электрических импульсов. Гигантские нервные волокна кальмаров, например, используются для выяснения механизмов ге нерации биопотенциалов у животных. Биопотенциалы и электрические отве ты на раздражители также присущи всем растениям. Крупные клетки харо вых водорослей являются классическим объектом исследования ионной природы биопотенциалов.

На рис. 1 [1] изображен потенциал действия (ПД) на мембране клетки водоросли нителла. У растений ПД колеблется от 100-150 мВ и возникает обычно не во время раздражения, а через некоторое время - латентный пери од, продолжительность которого составляет интервал от долей секунды до сотен секунд [1].

Рисунок 1 - Потенциал действия на мембране клетки водоросли нителла Пассивный ответ клетки с потенциалом покоя Vn= - 70мВ и всегда от крытым каналом описывается дифференциальным уравнением где (Vn-V)/R - ток, проходящий через покоящиеся каналы, имеющие по тенциал покоя Vn, Iстим - стимулирующий ток, С - емкость клетки.

Найдем решение уравнения (1) в виде:

Потенциал сдвигается в области положительных значений. Происхо дит деполяризация мембраны. При увеличении стимулирующего тока возни кает активный ответ клетки вплоть до порога, когда потенциал резко воз растает к значению, соответствующему потенциалу Нернста для Na+ (~50мВ) и снижается до отрицательной величины с большим абсолютным значением, чем исходная «реполяризация» и затем возвращается к потенциалу покоя.

Это и есть потенциал действия (ПД), зубец, спайк.

Мембранные механизмы, обеспечивают распространение потенциала действия по кабелю. Ток входящий в мембрану распространяется от места возбуждения в продольном направлении, деполяризуя соседний участок мембраны. В последнем открывается Na+ - канал и возникает потенциал дей ствия. Процесс - регенеративен - и сигнал (ПД) распространяется до конеч ной точки кабеля с постоянной скоростью и амплитудой с небольшой за держкой в противоположность пассивному ответу, который затухает по мере удаления от стимула. При снижении стимула ниже порога величина ответа сходна с величиной пассивного ответа. После прекращения потенциала дей ствия возникает рефрактерный период (3,4).

Если два потенциала действия распространяются навстречу друг дру гу, то происходит их аннигиляция.

Волновое уравнение для распространения сигнала распишется как(2) где Q-скорость проведения импульса.

Скорость может меняться в зависимости от диаметра, например у ги гантского аксона кальмара, при этом обеспечивается передача сигнала для быстрой двигательной реакции как часть рефлекса избегания хищников.

На рис.2 изображена эквивалентная схема, с помощью которой можно моделировать электрические свойства мембраны, включая кабельные. Пусть напряжение в кабеле описывается функцией расстояния V(x). Запишем уравнение (2) где rn - продольное удельное сопротивление, rм - поперечное, - емкость мембраны на единицу площади.

Продифференцируем выражение (4) по х с последующим умножением на rм левой и правой частей, получим Рисунок 2 – Эквивалентная схема элемента возбудимой мембраны нервного волокна Уравнение (5) и есть кабельное уравнение. Видно, что данное уравне ние по математическим характеристикам сходно с уравнениями диффузии многократно решаемыми нами с использованием различных контекстов (5, 6, 7). Уравнение (5) - уравнение Коши, и для его решения требуются начальные и граничные условия. За начальное условие можно принять зна чение V(х, о), в качестве граничного - значения на концах кабеля. Решением кабельного уравнения V(х, t) является распределение напряжения в любые последующие моменты времени.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |
 




Похожие материалы:

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Е.Г. Парамонов, А.А. Маленко ОСНОВЫ ЛЕСОВОДСТВА И ЛЕСОПАРКОВОГО ХОЗЯЙСТВА Учебное пособие Барнаул Издательство АГАУ 2007 УДК 634.0.2.(635.91) Парамонов Е.Г. Основы лесоводства и лесопаркового хо зяйства: учебное пособие / Е.Г. Парамонов, А.А. Маленко. Бар наул: Изд-во АГАУ, 2007. 170 с. Учебное издание ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Е.Г. Парамонов, А.П. Симоненко ОСНОВЫ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ Учебное пособие Барнаул Издательство АГАУ 2007 УДК 634.0.2.(635.91) Основы агролесомелиорации: учебное пособие / Е.Г. Пара монов, А.П. Симоненко. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. 224 с. В учебном издании приведены основные положения, рас крывающие ...»

«издательство ВАЛЕНТИН Владивосток Издательство Валентин 2012 УДК 94(571.6) ББК 63.3 П13 Пак В. П13 Земля вольной надежды. Книга 1. Очерки дореволюци- онной истории Надеждинского района / В. Пак. – Вла- дивосток: Валентин; 2011. – 216с. ISBN 978-5-9901711-5-2 Земля Вольной Надежды раскрывает страницы истории На- деждинского района. Повествование охватывает в основном период с середины ХIХ века по 1917 год, когда шло заселение далёкой окраи ны, развивающей российскую государственность с момента ...»

«5 Turczaninowia 2002, 5(3) : 5–114 СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ОБЗРОРЫ УДК 582.683.2(47) В.И. Дорофеев V. Dorofeyev КРЕСТОЦВЕТНЫЕ (CRUCIFERAE JUSS.) ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ CRUCIFERAE OF EUROPEAN RUSSIA Предлагаемый Вашему вниманию список сем. Cruciferae Европейской России является второй большой попыткой познакомить читателей Turczaninowia с представителями европейских крестоцветных. Первая работа, опубликованная в 3 выпуске за 1998 год, касалась крестоцветных Средней полосы европейской части Российской ...»

«ЧТЕНИЯ ПАМЯТИ АЛЕКСЕЯ ИВАНОВИЧА КУРЕНЦОВА A. I. Kurentsov's Annual Memorial Meetings _ 2011 вып. XXII УДК 595.7.001 А.И. КУРЕЦОВ: ДНЕВНИК ОБ ЭКСПЕДИЦИИ В УССУРИЙСКИЙ КРАЙ В 1928 ГОДУ Ю.А Чистяков Биолого-почвенный институт ДВО РАН, г. Владивосток Приведены дневниковые записи А.И. Куренцова за время его шестимесячной экспедиции в Уссурийский край в 1928 г. Записи содержат данные о растениях и растительности, насекомых, птицах и других животных, встреченных А.И. Куренцовым во время экскурсий, ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Н.Д. ОВЧАРЕНКО, О.Г. ГРИБАНОВА БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Барнаул Издательство АГАУ 2012 УДК 574. (072) Рецензенты: д.б.н., профессор, зав. кафедрой экологии Алтайского государст венного университета Г.Г. Соколова; к.б.н., доцент кафедры генетики и разведения сельскохозяйствен ных ...»

«1 Основы идеологии белорусского государства Под общей редакцией профессора С.Н. Князева и профессора С.В. Решетникова МИНСК 2004 2 УДК ББК И Авторский коллектив: кандидат юридических наук, профессор Князев С.Н., доктор политических наук, профессор Решетников С.В., доктор юридических наук, профессор Василевич Г.А., доктор политических наук, профессор Земляков Л.Е., кандидат философских наук, доцент Денисюк Н.П., кандидат политических наук, доцент Антанович Н.А., доктор философских наук, ...»

«Ю.А.ОВСЯННИКОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-БИОСФЕРНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Екатеринбург Издательство Уральского университета 2000 УДК 581.5+631.8+ 631.46 Рекомендовано к изданию решением ученого совета Уральской го- сударственной сельскохозяйственной академии Рецензенты: зав. кафедрой земледелия Уральской сельскохозяйственной академии В.А. Арнт; зав. лабораторией экологии почв Института экологии растений и животных УрО РАН, с. н. с, к. б. н. В.С. Дедков; зав. лабораторией фитомониторинга и охраны ...»

«УДК 633/635(075.8) ББК 41/42я73 О-75 А в т о р ы: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.П. Лукашевич; кан- дидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.Н. Зенькова; кандидат сель- скохозяйственных наук В.И. Поплевко; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент С.Н. Янчик, В.Ф. Ковганов, Н.Е. Шишко. Р е ц е н з е н т ы: декан агрономического факультета УО БГСХА, доктор сельскохозяй ственных наук, профессор А.А. Шелюто; доктор сельскохозяйственных наук, профессор УО БАТУ И.П. Коз ловская. ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кузнецова Е.И., Закабунина Е.Н., Снипич Ю.Ф. ОРОШАЕМОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ Учебное пособие Москва 2012 УДК 631.587(075.8) Рецензенты: профессор Верзилин В.В. (Воронежский РГАУ), зав. отделом эрозии почв доктор с.-х. наук Извеков А.С. (Почвенный институт им. В.В. Докучаева) Кузнецова Е.И., ...»

«Альфред Николаевич Окснер 1898 -1973 АКАДЕМИЯ НАУК СССР НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРОБЛЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ЛИШАЙНИКОВ СССР ВЫПУСК 2 А.Н.ОКСНЕР МОРФОЛОГИЯ, СИСТЕМАТИКА И ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НАУК А ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ЛЕНИНГРАД • 1974 THE ACADEMY OF S C I E N C E S OF THE U.S. S. R. HANDBOOK OF THE LICHENS OF THE U.S.S.R. 2. MORPHOLOGY, SYSTEMATIC AND GEOGRAPHICAL DISTRIBUTION A. N. Ox ner ...»

«Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Курганской области ГКУ Территориальный государственный экологический фонд Курганской области ФГОУ ВПО Курганский государственный университет Особо охраняемые природные территории Курганской области Справочник Курган 2014 1 УДК 502.1; 502.7; 351.853.2 072 Особо охраняемые природные территории Курганской области: справочник / под ред. И.Н. Некрасова. Курган, 2014. 188 с. 8 л. илл. Авторский коллектив: Н.И. Науменко, В.В. Тарасов, А.В. ...»

«ОБЩЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ КЛАССИФИКАТОР ОКРБ 007-ХХХХ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Промышленная и сельскохозяйственная продукция Прамысловая і сельскагаспадарчая прадукцыя Издание официальное БЗ 10-2011 Госстандарт Минск ОКРБ 007-ХХХХ УДК (658.62 + 63.002.6)(083.74)(476) МКС 35.040 Ключевые слова: классификатор общегосударственный, продукция, продукция промышленная, продукция сельскохозяйственная, услуга, код продукции Предисловие 1 РАЗРАБОТАН научно-производственным республиканским унитарным предприятием ...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Чебоксарский филиал учреждения Российской академии наук Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГУ Государственный природный заповедник Присурский МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Казанский федеральный (Приволжский) университет им. В.И. Ульянова-Ленина Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова Филиал ГОУ ВПО Российский государственный социальный университет, г. ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ВАВИЛОВА НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА В АПК Материалы Международной конференции, посвященной 105-летию со дня рождения профессора Красникова Владимира Васильевича САРАТОВ 2013 1 УДК 631.17:338.436.33 ББК 30.61:65.32 Новые технологии и технические средства в АПК: ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СБОРНИК нормативных материалов на работы, выполняемые машинно-технологическими станциями (МТС) Москва 2001 УДК 631.173.2 ББК 40.72 С23 В подготовке сборника приняли участие сотрудники ГОСНИТИ: д-р техн. наук В. М. Михлин, канд. техн. наук Л. И. Кушнарев, канд. техн. наук Н. М. Хмелевой, канд. техн. наук И. Г. Савин, научный сотрудник С. Е. Бутягин Использованы материалы, подготовленные канд. техн. наук Н. В. Забориным Ответственный за выпуск ...»

«Российская Академия наук Институт общей генетики имени Н. И. Вавилова НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ ВАВИЛОВ В КОНТЕКСТЕ ЭПОХИ Автор-составитель чл.-корр. РАН И. А. Захаров-Гезехус Москва Ижевск 2012 УДК 57(092) + 63(092) ББК 28г(2)6.д + 4г(2)6.д В121 Оглавление Интернет-магазин •физика •математика ПРЕДИСЛОВИЕ •биология •нефтегазовые КРАТКИЙ ОЧЕРК НАУЧНОЙ, НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННОЙ технологии http://shop.rcd.ru И ОБЩЕСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Н. И. ВАВИЛОВА Исследования в области растениеводства Исследования в ...»

«ФГБОУ ВПО Иркутская Государственная Сельскохозяйственная Академия БИБЛИОТЕКА БЮЛЛЕТЕНЬ НОВЫХ ПОСТУПЛЕНИЙ За 2011 год ИРКУТСК 2011 Содержание 1. Агрономический факультет. ……………………………………………….3 2. Инженерный факультет. …………………………………………….……….14 3. Литература по гуманитарным и естественным наукам ….….…….…20 4. Факультет Биотехнологии и ветеринарной медицины……………………37 5. Факультет охотоведения. ………………………………………………….47 6. Экономический факультет. …………………………………………….……58 7. Энергетический ...»

«Леопольдович Ларри Необыкновенные приключения Карика и Вали Необыкновенные приключения Карика и Вали: Юнацтва; Минск; 1989 ISBN 5-7880-0230-3 Ян Ларри: Необыкновенные приключения Карика и Вали Аннотация Обыкновенные ребята, Карик и Валя, по воле случая становятся крошечными и попадают в совер шенно незнакомую и страшную обстановку: их окружают невиданные растения, отовсюду угрожают чудовищные звери. В увлекательной приключенческой форме писатель рассказывает много любопытного о растениях и ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.