Vol - danish-science.org · 4 101/5 1700 10o 5-a IV(35) 10 6 40 0.3 To study the problem temporary circular testing grounds have been installed. The micro-landslides, the slope degree

№35/2020

ISSN 3375-2389

Vol.1

The journal publishes materials on the most significant issues of our time.

Articles sent for publication can be written in any language, as independent experts in dif-

ferent scientific and linguistic areas are involved.

The international scientific journal “Danish Scientific Journal” is focused on the interna-

tional audience. Authors living in different countries have an opportunity to exchange

knowledge and experience.

The main objective of the journal is the connection between science and society.

Scientists in different areas of activity have an opportunity to publish their materials.

Publishing a scientific article in the journal is your chance to contribute invaluably to the

development of science.

Editor in chief – Lene Larsen, Københavns Universitet

Secretary – Sofie Atting

Charlotte Casparsen – Syddansk Erhvervsakademi, Denmark

Rasmus Jørgensen – University of Southern Denmark, Denmark

Claus Jensen – Københavns Universitet, Denmark

Benjamin Hove – Uddannelsescenter Holstebro, Denmark

William Witten – Iowa State University, USA

Samuel Taylor – Florida State University, USA

Anie Ludwig – Universität Mannheim, Germany

Javier Neziraj – Universidade da Coruña, Spain

Andreas Bøhler – Harstad University College, Norway

Line Haslum – Sodertorns University College, Sweden

Daehoy Park – Chung Ang University, South Korea

Mohit Gupta – University of Calcutta, India

Vojtech Hanus – Polytechnic College in Jihlava, Czech Republic

Agnieszka Wyszynska – Szczecin University, Poland

Also in the work of the editorial board are involved independent experts

1000 copies

Danish Scientific Journal (DSJ)

Istedgade 104 1650 København V Denmark

email: [email protected]

site: http://www.danish-journal.com

mailto:[email protected]

http://www.danish-journal.com/

CONTENT

AGRICULTURAL SCIENCES

Stepanyan A. THE IMPACT OF FIRES ON FOREST CENOSIS ............... 3

Nykytiuk P. PHYTOINDICATION: BASIC DIAGNOSTIC CHARACTERISTICS AND APPROACHES ........................ 5

Vinykov O., Vyskub R. DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF A PRODUCTIVE ADAPTIVE MODEL CULTIVATION OF WINTER WHEAT IN CONDITIONS OF INSUFFICIENT MOISTURE SUPPLY OF THE STEPPE OF UKRAINE ....................................... 9

ARCHITECTURE

Blahovestova O., Pechertsev O. FEATURES OF ECOVILLAGE DESIGN........................... 17

BIOLOGICAL SCIENCES

Vorobjeva N.V. THE ROLE OF MITOCHONDRIA IN THE FORMATION OF NEUTROPHIL EXTRACELLULAR TRAPS ....................... 21

Gavryliuk O. FEATURES OF SEED REPRODUCTION SPECIES OF THE GENUS CATALPA SCOP. IN THE CONDITIONS OF VOLYN UPLAND ......................................................... 23

EARTH SCIENCES

Yakymchuk M., Korchagin I. RESULTS OF APPLICATION THE FREQUENCY-RESONANCE METHODS OF SATELLITE IMAGES AND PHOTOIMAGES PROCESSING AT SITES OF SEARCH WELLS DRILLING ........................................................ 27

MATHEMATICAL SCIENCES

Nizhegorodtsev R., Roslyakova N., Goridko N. FORECASTING THE SPREAD OF CORONAVIRUS IN RUSSIA: LIGHT AT THE END OF THE TUNNEL ............ 35

PHYSICAL SCIENCES

Lyla M., Ohinska M. VERBALIZATION OF EMOTIONS AS A LINGUISTIC PROBLEM .................................................................. 46

TECHNICAL SCIENCES

Azhenov А. PROSPECTS FOR THE USE OF CLIENT-SERVER TECHNOLOGIES AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN CLINICAL RESEARCHES .............................................. 50

Allahverdiyev M., Agammadova S. EXPERIMENTAL ANALYSIS OF CAVITATION CHARACTERISTICS FOR GEAR PUMP ......................... 52

Eghiazaryan G., Ghazaryan H., Baghdasaryan E. CALCULATION OF WATER SUPPLY BY TOLSER'S PIPELINE EXAMPLE .................................................... 54

Bagautdinov D., Bagautdinova Ch. CALCULATION INITIAL OIL OUTPUT HORIZONTAL WELL AFTER HIDRAULIC FRACTURING ON BAZHENOV FORMATION .............................................................. 60 Sladkova M., Gilazhov Zh. SOFTWARE AND TECHNICAL MEANS: IMPLEMENTATION AND CREATION OF THE USER INTERFACE ................................................................. 63

Zabara S., Kozubtsova L., Kozubtsov I. IMPROVED METHOD OF DIAGNOSTICS OF CYBER SECURITY OF THE INFORMATION SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT DISRUPTIVE CYBER IMPACTS ........... 68

Danish Scientific Journal No35, 2020 3

AGRICULTURAL SCIENCES

THE IMPACT OF FIRES ON FOREST CENOSIS

Stepanyan A.

Armenian National Agrarian University,

Yerevan, Armenia

Abstract

Taking into account the climate change and the anthropogenic factors (the vicious practice to burn pastures

and grasslands) unprecedented increase in the frequency of fires in forest areas has occurred.

In view of the aforementioned, we have set the goal to study the ongoing and expected changes in the burnt

regions of the forest biocenosis.

To accomplish this goal, the post-fire site of Mount Aragats in 2016 was selected as the object of study.

Keywords: forestry; forest fire; Mount Aragats; fire hazard; radar; emergency management.

Having unique forest vegetation, Mount Aragats

continues to remain a relatively poorly studied site.

Some studies have been carried out in the relatively

well preserved Amberd gorge, which is the south-west-

ern border of the Armenian forest (wild) vegetation.

The oak woodlands of Aragats have been studied

by many scholars and hold conflicting viewpoints.

Bush finds that they are not real forests, but rather a

forest-steppe where oak does not form fused foliage.

Maghakyan and Yaroshenko disagree, pointing

out that these forests are not of primary origin but orig-

inated under the influence of anthropogenic factors

(logging, grazing, harvesting, fires, etc.) and even re-

semble the African savannas [1].

On the south-eastern slope, there are small forest

patches, approximately 2000 hectares, which probably

indicates that forests were more widespread here at

some point (R. Grigroyan 1970) [2].

On Mount Aragats, as everywhere, vertical zonal-

ity is clearly expressed, which results in climate, soil

and vegetation change.

According to the zones expressed on the moun-

tain, the following can be clearly distinguished: semi-

arid, arid sparse forests, temperate forests, transalpine,

alpine and nival.

As a research object, we were interested in the

burnt areas as the purpose was to study the changes that

occurred after the fire. According to official data, the

fire covered about 80 hectares. The grass fields, as well

as the Caucasian oaks (Quercus macranthera), were

burnt.

The prevailing oak woodlands here are of low

productivity with a 5 or 5a bonitet index, mostly pure

or of minor mixture, the completeness is 0.3-0.4 or

lower, some forest evaluation data can be seen in Table

1 [2]

Table 1

Forest evaluation data of oak woodlands

Tes

tin

g

gro

un

d

Inte

rval

/

squ

are

Alt

itu

de

abo

ve

sea

lev

el

W

ood

land

com

po

siti

on

B

on

itet

ind

ex

Gen

erat

ion

cate

go

ry

Average

Res

erv

e

m3/h

a

Co

mp

lete

nes

s Diameter

cm

Height

m

1 85/2 2250 10o 5 VII(65) 14 8 50 0.4

2 88/2 2100 10o 5-a VI(55) 10 6 30 0.2

3 102/1 1900 10o 5-a V(45) 8 6 20 0.4

4 101/5 1700 10o 5-a IV(35) 10 6 40 0.3

To study the problem temporary circular testing

grounds have been installed. The micro-landslides, the

slope degree and the altitude above the sea level were

taken into account. The testing grounds were distrib-

uted to cover 5-6% of the area per hectare. It is neces-

sary to give general characteristics of the oak wood-

lands; they are mostly of stump-sprout origin no less

than the 5th generation.

Seed reproduction is absent and almost every-

where, the oak regrowth per 1 hectare does not exceed

100-120, whilst sprout reproduction is effective, the

reason for it being the low frequency of seeding years

(once per 7-8 years), drastic temperature swings, poor

quality of seeds and etc.

There is a sub forest present in the oak woodlands,

which includes the Spiraea, the wayfaring tree, the hon-

eysuckle, the rosehip, the crataegus and etc. The grass-

land mainly consists of steppe elements, and in the sub-

alpine zone the most common are the meadow grasses.

In the shady, humid and rare parts the pteridophyte can

occur.

there are bushes on the upper border of the forest,

where the wayfaring trees prevail, and the willows are

spread along the banks of the rivers. The ash, maple and

aspen trees also occur.

At the altitude of 2700 meters Juniperus polycar-

pos and Astragalus tragacantha, commonly known as

astragale de Marseille are found.

4 Danish Scientific Journal No35, 2020

For the study, the testing grounds were installed at

altitudes of 1700, 1900, 2100, 2250 meters above sea

level.

The results of the observations are as follows:

The results of the observations of the testing

grounds at the altitude of 1700 meters indicate that the

oak has preserved the stump-sprout reproduction for

about 70%, i.e. only the stumps that had intact root sys-

tems, particularly the rootstock have preserved their

sprouting ability. Seed reproduction is almost absent,

change of tree species has also occurred and almost half

of the burnt area is covered by ash and elm seedlings.

At the altitude of 1900m in some microslopes

stump-sprout reproduction has occurred, while seed re-

production is very weak.

In dry areas, a sharp increase in steppe grasses can

be observed, especially in the south-facing slope, which

has partially impeded seed growth. There are also

stump sprouts, preserved after the fire. There are also

completely burnt areas where the forest vegetation has

not been restored, steppe grass and bushes have devel-

oped.

The situation is different at the altitudes of

2100-2250. It is obvious that here the forest species, es-

pecially those in the north-facing slope, have given

their place to the alpine meadows, which being adapted

to these conditions have immediately replaced the oak

woodlands. The stump-sprout reproduction of the oak

is expressed very mildly, as a vast portion was burnt;

seed reproduction is completely absent, the bushes are

intensively overtaking the area turning it into a dense

bushland.

Studies have been conducted also according to the

mountain slope degree; up to 12o-15o and above

15o.Our studies clearly indicate that the seed reproduc-

tion decreases along to the increase of the slope degree.

These are the steeple weed, rosehip and other bushes.

Even when the stump-sprout reproduction of the oak

decreases on slight slopes, other species start to repro-

duce. Thus, we can conclude that after fires the danger

of unwanted species migration comes forth, thus valu-

able species can be replaced by the less valuable. This

is a negative phenomenon for the forest ecosystem.

Seed reproduction decreases drastically. If seed repro-

duction is somewhat present and the altitudes under

1900 m above sea level, then it is completely absent on

higher altitudes.

In the upper zone, above 2000m above sea level,

drastic changes in species composition can be ob-

served: the forest vegetation yields its place to the high

grass, that is, after the fire the forest artificially lowers

its border turning into a bushland at best.

Thus, if in the aforementioned areas no forest re-

covery measures are taken, there is a threat to lose the

post-fire area, which can turn into an undesirable bush-

land, and in the upper zone into a meadow. Systematic

grazing is also an obstacle for the forest recovery, even

if after the fire seed reproduction of trees takes place, it

is very often destroyed by grazing. To avoid this threat,

it is necessary to fence in the areas where forest recov-

ery measures were taken.

Conclusion

Taking into account the aforementioned, in the

burnt areas where the forest vegetation was not recov-

ered or was poorly recovered, forest recovery measures

(procedures) should be initiated, particularly enhancing

the soil and carrying out procedures to support stump-

sprout reproduction. Preference should be given to the

Caucasian oak (Quercus macranthera) with respective

accompanying tree species. In the mountainous re-

gions, the upper zone of the forest is of great environ-

mental importance and is more vulnerable as it grows

in the alpine zone where the growth conditions are un-

favorable.

REFERENCES:

1. Никитин, С. А. and Вакуров, А. Д. В. О.

Казарян, Л. В. Арутюнян, П. А. Хуршудян, А. А.

Григорян, А. М. Барсегян. «Научные основы обле-

сения и озеленения Армянской ССР». Изд-во АН

Армянской ССР, Ереван, 1974. Volume 29, (1976)

Issue 7, pp. 103-104

2. Григорян, Р. А. Лесная растительность

горы Арагац. Vol. 23, (1970) Issue 12, pp. 60-65

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2250 m 2100 m 1900 m 1799 m

Ratio of oak and accompanying species

Oak Accompanying species


UDC 57.042.2: 57.044

PHYTOINDICATION: BASIC DIAGNOSTIC CHARACTERISTICS AND APPROACHES

Nykytiuk P.

Zhytomyr National Agro-Ecological University,

Zhytomyr, Ukraine

Abstract

Bioindication - an assessment of the quality of the natural environment as it biota. Bioindication is based on

monitoring the composition and number of indicator views.

Bioindication is used in environmental studies as a method of detecting anthropogenic load on biocenosis.

The method of bioindicators is based on the study of the influence of changing environmental factors on different

characteristics of biological objects and systems. The biological systems or organisms most sensitive to the factors

being studied are selected as bioindicators. The changes in the behavior of the test object are evaluated in compar-

ison with the control situations taken for the standard. For example, when assessing the ecological status of surface

waters, bio-indicators are used to monitor the behavior of daphnia, shellfish, some fish, and others.

Keywords: phytoindication, bioindication, environmental pollution, plants, environmental protection

A number of plant-specific indicators visibly re-

acts to increased or decreased concentrations of micro

- and macronutrients in the soil. This phenomenon is

used for preliminary evaluation of the soils, identify po-

tential areas of search for minerals.

One of the specific methods of monitoring envi-

ronmental pollution bioindication, determination of the

degree of contamination geophysical environments

with living organisms, bio-indicators. Live indicators

should not be too sensitive and too resistant to pollu-

tion. Necessary to have a sufficiently long life cycle. It

is important that such organisms were widely distrib-

uted across the planet, each species should be confined

to a specific location. Bioindication has a number of ad-

vantages over analytical methods. It features high effi-

ciency, low cost and provides an opportunity to charac-

terize the state of the environment over a long period of

time.

Environmental factors strictly determine which

organisms can live in this place, and what can't. Given

this, we can use the opposite rule and judge the physical

environment of the organism that live in it.

Y. Odum cites a number of significant observa-

tions that should be taken into consideration during us-

ing this method.

1. Stanton a types, usually are better indicators

than evribadi [21].

2. Larger species are better indicators than small,

because this flow of energy can support a large biomass

or "harvest on the vine", and that biomass is distributed

between the major organisms.

3. The numerical ratio of different species, popu-

lations and communities is often a better indicator than

the number of one species as a whole better than the

part reflecting the overall amount of conditions.

Thus, bioindicators are a group of individuals of

the same species or group, the presence, number or in-

tensity of which in an environment is an indicator of

certain natural processes or conditions of the environ-

ment.

Biological indication is widely used today for the

assessment of environmental pollution, which "elimi-

nates" from natural ecological niches unstable to the

pollution factors of species of lower and higher plants,

as well as representatives of fauna [9, 12, 17, 21, 27].

Bioindicators are organisms whose presence

(presence), the number or intensive development of

which is an indicator of some natural processes or en-

vironmental conditions. Bioindication is widely used

for water sanitation. The composition of the flora and

fauna of water can determine the suitability of drinking

water and to determine the efficiency of treatment

plants. Indicative plants and micro-organisms can pro-

vide a rough estimate of soil quality. Animals, plants,

including microorganisms, are used in space research

as bioindicators to find out the effects of outer space

factors on organisms.

Due to the need for global monitoring, the use of

biological capabilities is increasingly important. Indi-

cator plants are used both to identify individual pollu-

tants and to monitor the overall state of the environ-

ment. [1 – 9, 23, 25, 28 ].

Fcondition studies have a history that has its roots

in the mists of time, when the search and cultivation of

some plants people associated with certain environ-

mental conditions. Written records on the evaluation of

land using plants have ancient scholars of China, India,

Greece, Rome. In Russia one of the first who wrote

about the connection between plants and the quality of

agricultural land was.M.Radischev in his work “the De-

scription of my land”.

The scientific level of phytoindication began to

take with the development of Geology, geography, Pe-

dology, botany. The beginning is with works by A.

Humboldt (1805, 1807, 1814), who was able to see sig-

nificant patterns that link vegetation and major environ-

mental factors. Humboldt's ideas were continued in the

works of L. Post (1862) and A. Greibach(1880), which

at the classification of plant groups showed a close re-

lationship between the latter and the ecological envi-

ronment. A. Varga (1896) was allocated classes of

groups gcraft, mesoft, aloft, xeric and environmental

groups. Classifying vegetation on ecological basis was

developed by A. Sinerem (1898), A. Dlam (1908,

1910), A. Kadera (1913). In Russia due to the diversity

of natural conditions , conducted extensive studies of


changes in vegetation cover depending on environmen-

tal factors. An important step on this path began work

on assessment and mapping of soils by V. V.

Dokuchaeva(1885, 1897, 1899). Their continuation

was researching the Resettlement administration and its

experimental stations. During this period the published

work.And.Dima and by.And.Bellera (1907), P. A. Cos-

tea (1908), S. K. Chayanov(1908), G. M. Vysotsky

(1914).

The name of J. Brown-Blanke (1913) is associated

with the classification of vegetation, which reflected

the ecological specificity of plant communities (sym-

phitoindication). The founder of the theory of sym-

phitoindication should be considered LG Ramensky

(1929), who not only defended the provisions on the

ecological conditionality of plant groups, but also pro-

posed methods of assessing ecological regimes by fac-

tors of soil moisture and their variable riches, salinity,

grazing. Ramensky proposed a number of new tech-

niques - ecological series, ecological assessment of

coenoses, construction of synecological diagrams.

In the 60-ies of the twentieth century, the phytoin-

dication as an independent scientific direction and its

differentiation, generalization of materials, develop-

ment of different ecological scales, new methods of re-

search and assessment of environmental factors and

their dynamics are distinguished, which allows to iden-

tify more complex regularities not only local but also

landscape, regional and even global level [10, 17, 19,

21, 22, 24, 27].

All ecological systems - be they organisms, popu-

lations or biocenoses - have adapted to a complex of

factors and habitats during their development. They

have taken possession of a particular area within the bi-

osphere, an ecological niche in which there are appro-

priate living conditions, and can normally feed and re-

produce. Each organism possesses in relation to any

factor acting on it a genetically determined, phyloge-

netically acquired, unique physiological range of toler-

ance, within which this factor is optimal for it. If this

factor is very high or very low intensity, but does not

lead to death, then the body is in a physiological pessi-

mism. Beyond some minimum or maximum value of a

factor, further life is impossible. In a limited area of in-

tensity of a factor that is especially conducive to a given

individual, the organism exists under conditions of

physiological optimum. At wide amplitude of tolerance

organisms are called euripotent, at narrow - stenopo-

tent. Accordingly, organisms or groups of organisms

whose vital functions are so closely correlated with cer-

tain environmental factors that can be used to evaluate

them are called phytoindicators [1, 3, 7, 9].

In phytoindication, changes in the biological sys-

tem always depend on both anthropogenic and natural

environmental factors. This system responds to the ac-

tion of the environment as a whole in accordance with

its predisposition, ie such internal factors as nutritional

conditions, age, genetically controlled resistance and

already present disorders. If the indicator responds with

a significant deviation of life manifestations from the

norm, then it is a sensitive phytoindicator. Accumulat-

ing phytoindicators, on the contrary, accumulate an-

thropogenic influences for the most part without rapid

detection of disturbances. The function of the indicator

is performed by a species that has a narrow amplitude

of environmental tolerance with respect to any factor.

In most cases, these are plants that are organisms that

are not capable of active movement.

Indication of environmental conditions is based on

the assessment of changes in the species diversity of or-

ganisms of a particular locality and their chemical com-

position, which reflects their ability to accumulate ele-

ments and compounds coming from the environment

[2, 3, 5, 7, 10, 22].

Therefore, phytoindication is an integral part of

environmental monitoring - a system of environmental

monitoring in a specific area (from land or water sur-

face to the entire continent) for the rational use of nat-

ural resources and nature conservation. Biological

monitoring involves monitoring the state of the envi-

ronment and factors of action, as well as predicting en-

vironmental change and evaluating its future status. Its

objects are the plants and their groups.

Dynamic equilibrium and stability of biological

systems are closely related to the phytoindication of

plant morpho-genetic changes in response to anthropo-

genic influences. At the level of organisms and ecosys-

tems, the effects of stressors are distinguished only by

the appearance of external symptoms of damage (ne-

crosis, chlorosis) after the boundary of adaptive capac-

ity is broken and the systems become unstable. For

some stressors, various morphological indicators have

already been tested and sometimes specially selected,

with the help of which short or long-term indication is

possible both at low and at high doses of their effects.

Macroscopic changes are associated with changes

in leaf color, which in most cases are non-specific re-

sponses to various stressors [21, 23, 25].

Chlorosis - a pale color of leaves between veins.

Yes (for plants on dumps that remain after heavy metals

are extracted); yellowing of edges or parts of leaves (in

deciduous trees under the influence of chlorides); red-

ness (accumulation of anthocyanins in the form of spots

on leaves of currant and hydrangea under the action of

SO2); browning or bronzing (in deciduous trees - often

the initial stage of severe necrotic damage, in spruce

and pine - serves for further exploration of smoke dam-

age). Changing coloration in which the nature of the le-

sion of leaves is similar to frosty lesions - often the first

stages of necrosis.

Necrosis - dying of limited areas of tissue - im-

portant symptoms of damage during the indication,

sometimes specific. The following types of necrosis are

distinguished: drip and spotty necrosis is the dying of

leaf tissue tissues in the form of dots or spots; intersti-

tial necrosis - die off of the leaf blade between the first

veins of the first order, often with SO2; marginal necro-

sis - characteristic, clearly delimited forms, appear in

the July, which are damaged by the rock salt used to

melt the ice. The combination of inter-vein and mar-

ginal necrosis leads to the appearance of a fish-skeleton

pattern; apical necrosis (especially in monocotyledons

and conifers), characterized by dark brown, sharply de-

lineated necrosis of the ends of the needles in pine and

fir after SO2 action.


Leaf fall (defoliation) in most cases is observed

after necrosis or chlorosis. An example is the reduction

in the life span of conifers, its shedding in spruce trees,

the dropping of two-pointed short shoots in pines.

Changes in growth in most are nonspecific, but

are widely used in the indication, as it is a more sensi-

tive parameter than necrosis and allows you to directly

determine the decline in productivity of plants grown

by man. It mainly measures changes in radial growth of

the trunk, growth of shoots and leaves in length, length

of roots.

Therefore, after the violation of the adaptive ca-

pacity of plants, external symptoms of damage appear,

which can be an indication of certain stress factors on

the plant.

The ability of plants to adapt to changing environ-

mental conditions Grodzinsky regarded as a manifesta-

tion of the forms of reliability, and A.A. Zhirenko - as

the realization of their adaptive potential. The attach-

ment of plants to a particular habitat has led, in the

course of evolution, to the creation of different species

of higher plants, which differ in their metabolism.

These biochemical differences, biological features of

growth and development, as well as anatomic and mor-

phological differences in the structure of plant assimi-

latives and determine, in the view of L.P. Krasinskiy,

species differences in gas resistance, which is primarily

determined by their physiological and biochemical

characteristics.

In light of the provisions of the reliability of bio-

logical systems formulated by DMGrodzinski, in the

resistance of plants to the effects of industrial enter-

prises, the mechanisms that ensure the autonomous pro-

tection of each organ and its individual cells from un-

expectedly or rapidly entering synthetic chemical com-

pounds must be of paramount importance. .

In response to the effects of extreme environmen-

tal factors, not only specific adaptogens and stress pro-

tectors are synthesized in plant cells, but also when a

certain level of factor voltage and toxic substances are

reached.

The technogenic pollution of the environment by

different chemicals is not so much qualitatively new for

plants, but rather as a quantitatively important factor,

that is, it significantly exceeds the possibilities of

mechanisms of resistance. The flow of toxic synthetic

substances into the aboveground organs of plants both

in volume and in time of action significantly exceeds

the absorption by plants of unnecessary substances of

natural origin.

Ingredients of man-made pollution of the envi-

ronment are not resource factors, the effect of which on

plants can significantly limit the efficiency of the use of

natural resources, it needs for normal growth and de-

velopment. Reduction of biomass, reduction of life

span of woody plants Yu. Kulagin viewed it as a

"forced fee" for adapting to the conditions of man-made

ecotopes. Phenotypic modifications of plants under ex-

treme conditions of technogenic ecotopes can have two

properties: associated with increasing the functional

significance of the protective mechanisms of the whole

plant and its individual organs or with increasing the

efficiency of use of environmental resource factors.

In-situ studies in various industrial regions show

that herbs are more adapted to growth in polluted envi-

ronments. Unlike tree species, complete individual de-

velopment of some eurytopic species is possible under

the most unfavorable conditions of man-made eco-

topes.

Comparing ways to protect the integrity of plant

ontogenesis in extreme conditions of natural and man-

made contaminated environment Yu. Kulagin noted a

high degree of their identity in the phenological mani-

festation, which may indicate the genetic predisposition

of the general reactions of plants to the damaging ef-

fects of pollutants and stress effects of natural factors,

within the species adaptive norm. Of course, payment

for the survival of plants in the harshest conditions of

technogenic ecotopes is a significant reduction in the

value of their economic and decorative qualities [2, 9,

12, 28].

Increased attention to the use of methods of bioin-

dication of environmental pollution due to the high sen-

sitivity of plants and specific reactions to specific sub-

stances, high intensity of gas exchange with the envi-

ronment, which is ten times higher than that of wildlife

[2, 4, 9, 12, 23, 27].

Bioindication has significant advantages as a

method of obtaining direct information on changes in

the state of biota under specific pollution conditions,

but it must be combined with chemical and geophysical

studies to obtain not only qualitative but also quantita-

tive information [10, 18, 24].

Bioindication changes in the biological system al-

ways depend on both anthropogenic and natural envi-

ronmental factors. This system responds to the impact

as a whole, in conjunction with such internal factors as

nutrition, age, genetically controlled resistance, and

pre-existing population disorders of the biological sys-

tem [23, 24, 27].

The concept of bioindication is based on the ade-

quate reflection by living organisms of the environment

in which it develops and to which changes it responds

appropriately. Humanity has long noticed and used for

practical purposes the ability of some plants to respond

appropriately in response to action (changes in growth

rate, flowering processes, color intensity, etc.).

The bioindication method has such advantages as

[9, 18, 22, 24, 26, 27]:

• ability to evaluate the cumulative effect of ex-

ternal action;

• the study of the effects of pollution on plants and

animals, that is, determining the biological effects of

physical and chemical factors of the habitat;

• high sensitivity.

Plants are an informative indicator of ecosystem

damage. The large contact area and intense gas ex-

change with the environment make them highly sensi-

tive to various pollutants. It should be noted that hu-

mans and animals are adapted to the air content of ap-

proximately 21% (by volume) of oxygen, while plants

with their assimilation apparatus are adapted to lower

concentrations in the atmosphere of carbon dioxide -

about 0.03, and therefore sensitive to concentrations of

harmful substances in the air.


For bioindication of environmental pollution, co-

nifers deserve special attention among woody plants,

first of all, Pinus sylvestris L. pine, which in its family

is characterized by the highest sensitivity to atmos-

pheric pollution.

Under the influence of environmental pollution

ecological and physiological characteristics change:

pigmentation and coloration of plants [3, 13, 25].

Characteristic signs of an unfavorable environ-

ment, especially the gas composition of the atmos-

phere, is the appearance of various types of necrosis

and chlorosis, reducing the size of a number of organs

(length of needles, shoots, their thickness, cones size,

reducing the size of the kidneys, reducing branching.)

Due to the reduction of growth of shoots and nee-

dles in length in the contaminated zone is observed the

convergence of the distance between the needles, bead-

ing needles, decreases the life span of needles (1-3

years in zabrudnennya area and 6-7 years in pure).

Pollution also affects the sterility of seeds and seed

germination (decreasing similarity).

The characteristic feature of the effect is the dis-

ruption of the normal functioning of the leading ves-

sels, reduction in 1.5–2.0 times the linear dimensions of

the needles and specific qualitative morphological

manifestations: the appearance of scattered necrotic

spots with a diameter of 1-1,5 mm, or dead tops. In the

latter case, greenish-yellow or yellowish-gray withered

apical portion of needles separated from the big brown

belt with a width of 1.0 to 1.5 mm.

At coniferous woody plants acute lesion causing

apical necrosis, reddish-brown or brown, which can

spread to the base of the needles.

Protoxicant that come in the tissue fall into the

conducting vessels, which is the outflow and gradual

accumulation at the top of the pine needles. Upon

reaching concentrations that exceed the neutralizing

ability of pine needles to occur, in fact, structural

changes assimilating tissues. Complete blockage of

conducting vessels is the direct cause of mineral starva-

tion and necrosis of pine needles. The formation of ne-

crotic spots on the middle part of needles is not specific

response to atmospheric pollutants. Similar pathologi-

cal changes may occur at different stress conditions,

caused by abiotic factors [14, 17, 21, 27].

Thus, the most sensitive reaction of the needles on

the stress effects of anthropogenic nature has a block-

age of resin ducts, and as a result of this process – ne-

crotizes the tops of the needles and its complete extinc-

tion [13].

To study the reactions of plants to stress factors of

the urban environment and subsequently assessing

them on the basis of the state of the environment was

used a set of morphometric methods [13].

The influence of anthropogenic factors of any

intensity in plants has a pronounced morphological

effect. This allows for a fairly accurate bojicic

nonspecific environmental quality using morphometric

indices. The most informative among them are those

that are closely correlated with the size of primary

production and characterizing the gas exchange in the

system "plant – environment" [16, 18].

Method of seed propagation of plants and

regeneration of plant cover is a reliable and common.

From the genetic and also from sowing qualities of

seeds is dependent on the vitality of seedlings and the

sustainability of the newly established wood

plantations [18, 21].

Special attention deserves the problem of the

influence of anthropogenic factors on genetic apparatus

and the reproductive capacity of plants. Now no doubt

that reproductive structure and especially men

Gameloft are the most sensitive to toxic substances

[21]. This is evident in the increasing sterility of pollen

grains and reducing their fertility. At action of adverse

factors observed morphological quality of pollen

grains, the formation of shriveled, destroyed the giant

bean, which is a measure of the toxic and mutagenic

effects.

So, among the wide Arsenal of analytical,

chemical, microbiological methods the relevance of a

biological indication, i.e. assessment of the

environment by the reaction of living organisms. Plants

are particularly suitable for the detection of primary

malicious changes in the composition of the air of the

biosphere and are of good quality bioindicators as

atmospheric pollution and pollution of the territory as a

whole.

REFERENCES:

1. Andreev A.V. Otsenka byoraznoobrazyia,

monytorynh y ekosety / A.V. Andreev. – Kyshynev:

BIOTICA, 2002. – 168 s.

2. Bessonova V.P. Mozhlyvosti vykorystannia

dekoratyvnykh kvitkovykh roslyn dlia fitoindykatsii

zabrudnennia navkolyshnoho seredovyshcha/ V.P.

Bessonova, L.M. Fendiuk, T.M. Peresypkina //

Ukrainskyi Botanichnyi Zhurnal – 1996. – T. 53 – №3.

– S. 224–229.

3. Bessonova V.P. Sostoianye pуltsу kak

pokazatel zahriaznenyia sredу tiazhelуmy metallamy /

V.P. Bessonova // Zkolohyia. – 1992. – № 4. – S. 45–

50.

4. Bioindykatsiia i biolohichnyi monitorynh

[Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu:

http://ecodelo.org/9557-412_bioindikatsiya-

4_bioindikatsiya_i_biologicheskii_ monitoring.

5. Bohdanov H.O. Aktualni problemy

ekolohichnoi bezpeky v promyslovomu ptakhivnytstvi

ta shliakhy yikh vyrishennia / H.O. Bohdanov, O.M.

Tsarenko. – Sumy: VATY «SODY», «Kazatskyi val»,

2002. – S. 23–29.

6. Burda R.I. Monitorynh biolohichnoi

riznomanitnosti v ahroekosystemakh / R.I. Burda, O.O.

Sozinov // Ahroekolohiia ta biotekhnolohiia . 1999. –

Vyp. 3. – S. 9–19.

7. Burlaka V. Ekosystemolohichna otsinka

pryrodnykh pasovyshch/ V. Burlaka, V. Khomiak //

Tvarynnytstvo Ukrainy. – 2007. – № 11. – C. 13–14.

8. Byoyndykatsyia zahriaznenyi nazemnуkh

еkosystem: Per. s nem. / Pod red. R. Shuberta. – M.:

Myr, 1988. – 350 s.

9. Odum Yu. Osnovу еkolohyy / Yu. Odum –

M.: Myr, 1975. – 742 s.


10. Patyka V.P. Perspektyvy vykorystannia,

zberezhennia ta vidtvorennia ahrobioriznomanittia v

Ukraini / V.P. Patyka, V.A.Solomakha, R.I. Burda ta

in..- K.: Khimdzhest, 2003.- 256 s.

11. Protasov A.A. Byoraznoobrazye y eho

otsenka; kontseptualnaia dyversykolohyia / A.A.

Protasov. – K.: Yzd-vo NAN Ukraynу, 2002. – 107 s.

12. Prozorkina H.V. Osnovy mikrobiolohii,

virusolohii ta imunolohii [Elektronnyi resurs] / H.V.

Prozorkina, P.A. Rubashkina. – 2002. // Rezhym

dostupu: http://medbib.in.ua/osnovyi-mikrobiologii-

virusologii.html.

13. Rudenko S.S. Porivnialno-ekolohichne

doslidzhennia roslynnosti dvokh ekstremalnykh

biotopiv Ukrainskykh (Maramureshskykh) Karpat /

S.S. Rudenko, V.I. Chopyk, S.S. Kostyshyn, M.M.

Marchenko // Dop. NAN Ukrainy. – 2002.− № 7. − S.

198–205.

14. Rudenko S.S. Zahalna ekolohiia:

praktychnyi kurs: Navchalnyi posibnyk : U 2-kh ch.

Chastyna 1. / S.S. Rudenko, S.S. Kostyshyn, T.V.

Morozova. – Chernivtsi: Knyhy – KhKhI, 2008. – 308

s.

15. Rybka T. S. Entomokompleksy yak

indykatory stanu ta riznomanittia ekosystem

Pivdennoho bereha Krymu: avtoref. dys... kand. biol.

nauk: 03.00.16 / Dnipropetrovskyi natsionalnyi un-t. /

T. S. Rybka. — D., 2008. — 21s.

16. Samoilov V.Yu. Monitorynh yak zasib

vstanovlennia ekolohichnykh priorytetiv i porivnialnoi

otsinky ryzykiv / V.Yu. Samoilov // Ekolohichnyi

visnyk – 2007. – № 3. – S. 6–8.

17. Sanitarna mikrobiolohiia. Ekolohiia

mikroorhanizmiv. Mikroflora ta sanitarno-pokazovi

bakterii hruntu, vody, povitria, metody yikh

vyznachennia. Mikroflora liudyny ta metody yii

doslidzhennia. Dysbakteriozy, prychyyny

vynyknennia, profilaktyka likuvannia [Elektronnyi

resurs] // Rezhym dostupu:

http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/micbi

o/classes_stud/uk/med/lik.

18. Sedov E.A. Еvoliutsyia y ynformatsyia /

E.A. Sedov – M.: Nauka, 1976. – 232 s.

19. Stepasiuk L. Svynarstvo – priorytetna haluz

Ukrainy [Elektronnyi resurs] / L. Stepasiuk. – Rezhym

dostupu: http://conftiapv.at.ua/

publ/konf_26_27_kvitnja_2012_r/sekcija_5_ekonomi

chni_nauki/svinarstvo_ prioritetna_galuz_ukrajini/41-

1-0-1891.

20. Strohanov N.S. Metodyka opredelenyia

toksychnosty vodnoi sredу. Lenynhrad.1987h.

21. Strohanov N.S., Ysakova E.F., Kolosova

L.V.. Metod byotestyrovanyia kachestva vod s yspol-

zovanyem dafnyi. V kn.: Metodу byoyndykatsyy y

byotestyrovanyia pryrodnуkh vod, L.. Lenynhrad, Hy-

drometyoyzdat, 1987h, vуpusk 1.

22. Sumarokov O. M. Tverdokryli (Coleoptera)

yak pokaznyk vidnovlennia ekolohichnoho potentsialu

bioheotsenoziv Stepu Ukrainy pry zmenshenni pesty-

tsydnykh navantazhen: avtoref. dys... d-ra biol. nauk:

03.00.16 / Dnipropetrovskyi natsionalnyi un-t. / O. M.

Sumarokov. — D., 2008. — 36s.

23. Vainert Е. Byoyndykatsyia zahriaznenyia

nazemnуkh еkosystem / Е. Vainer, У. Valter, T. Vetdel

y dr. – M.: Myr, 1988. – 350 s.

24. Varhanova A.D. Ekolohichnyi stan vodnykh

ob’iektiv Kyivskoi oblasti / [A.D. Varhanova, V.I.

Maksin, V.O. Arsan, H.I. Babenko] // Naukovi zapysky

TNPU. Seriia: Biolohiia. – 2014. – № 4 (61). – S. 90–

94.

25. Voitsytskyi A.P. Normuvannia

antropohennoho navantazhennia na pryrodne

seredovyshche: Navch. posib. / A.P. Voitsytskyi, S.V.

Skrypnychenko. – Zhytomyr: ZhDTU, 2007. – 201 s.

26. Vplyv intensyvnoho tvarynnytstva na

navkolyshnie seredovyshche [Elektronnyi resurs]. –

Rezhym dostupu: http://www.eco-

live.com.ua/content/blogs/vpliv-intensivnogo-

tvarinnitstva-na-navkolishne-seredovishche.

27. Vplyv vyrobnychykh ob’iektiv svynarstva

na zabrudnennia navkolyshnoho seredovyshcha /

Makhniuk V.M., Kireieva I.S., Turos O.I. [ta in.] //

Hihiiena naselenykh mists. – 2011. – № 57. – S. 33–37.

28. Vzaymodeistvye rastenyi s tekhnohenno

zahriaznennoi sredoi. Ustoichyvost. Fytoyndykatsyia.

Optymyzatsyia / Y.Y. Korshykov, B.C. Kotov, Y.P.

Mykheenko і dr. – K.: Nauk, dumka, 1995. – 191 s.

DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF A PRODUCTIVE ADAPTIVE MODEL CULTIVATION OF

WINTER WHEAT IN CONDITIONS OF INSUFFICIENT MOISTURE SUPPLY OF THE STEPPE OF

UKRAINE

Vinykov O.

Candidate of agricultural sciences

Senior research scientist, director

Vyskub R.

Senior research fellow

Donetsk state agricultural science station of NAAS of Ukraine

РОЗРОБКА КОНЦЕПЦІЇ ПРОДУКТИВНО-АДАПТИВНОЇ МОДЕЛІ ВИРОЩУВАННЯ

ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ В УМОВАХ НЕДОСТАТНЬОГО ЗВОЛОЖЕННЯ СТЕПУ УКРАЇНИ

Вінюков О.О.

кандидат сільськогосподарських наук

старший науковий дослідник, директор

Вискуб Р.С.

старший науковий співробітник

http://www.eco-live.com.ua/content/blogs/vpliv-intensivnogo-tvarinnitstva-na-navkolishne-seredovishche




Донецька державна сільськогосподарська дослідна станція НААН України

Abstract

The article explores the development of the concept of a productive and adaptive model of growing winter

wheat in conditions of insufficient moisture supply in the Steppe of Ukraine. The development of winter wheat

plants at the termination of the autumn vegetation according to two predecessors is determined.

It was found that the development of the secondary root system in plants grown by sunflower was slightly

higher than in plants in pairs. With a twofold increase in the dose of mineral fertilizers, the development of winter

wheat plants radically changed depending on the variant and the predecessor.

Studies have found that biometrics in steamed plants are much higher than in sunflower-grown plants.

It is proved that the use of various food backgrounds significantly affected the level of productivity. With a

doubling of the dose of mineral fertilizers, the crop yield increased significantly regardless of the predecessor.

Анотація

У статті досліджено розробку концепції продуктивно-адаптивної моделі вирощування пшениці ози-

мої в умовах недостатнього зволоження Степу України. Визначено розвиток рослин пшениці озимої при

припиненні осінньої вегетації за двома попередниками. Було встановлено, що розвиток вторинної корене-

вої системи у рослин, які вирощувались по соняшнику, був дещо вищим ніж у рослин по пару. При збіль-

шенні дози мінеральних добрив у двічі розвиток рослин пшениці озимої кардинально змінювався залежно

від варіанту та попереднику.

Дослідженнями було встановлено, що біометричні показники у рослин вирощених на пару набагато

вищи ніж у рослин вирощених по соняшнику.

Досліджено, що використання різних фонів живлення суттєво вплинуло на рівень врожайності. При

збільшенні вдвічі дозування мінеральних добрив урожайність культури значно збільшилась не залежно від

попередника.

Keywords: winter wheat, preparation, vegetation, biometric indicators, predecessor, crop capacity

Ключові слова: озима пшениця, препарат, вегетація, біометричні показники, попередник, врожай-

ність.

В останні роки як у світовій практиці, так і в

Україні, намітилась тенденція до зниження витрат

на вирощування сільськогосподарських культур і

зокрема пшениці озимої. У зв’язку з цим виникає

необхідність розробити наукові основи оптимізації

агротехнічних заходів вирощування озимої пше-

ниці за інтенсивною технологією з метою підви-

щення продуктивності агрофітоценозів та стабілі-

зації виробництва зерна у різні за метеорологіч-

ними умовами року.

Отримати високі врожаї якісного зерна пше-

ниці озимої в Донецькому регіоні можливо за до-

тримання оптимальних умов вирощування, тобто

певного комплексу зовнішніх факторів, які дозво-

лять проявитися потенційним можливостям куль-

тури. Важлива роль при цьому належить форму-

ванню відповідної морфоструктури рослин і струк-

тури посіву, що певною мірою досягається

науково-обґрунтованим застосуванням агротехніч-

них прийомів, зокрема підбором оптимальних стро-

ків сівби, вибором сорту та застосуванням препара-

тів, які б послабили негативні впливи посушливих

погодно-кліматичних умов, що в останні роки все

більше посилюються в регіоні [1-4].

Крім агротехнічних (контрольованих) факто-

рів, на продуктивність рослин впливають і погодні

(не контрольовані). Визначальним є не сумарна кі-

лькість того, чи іншого фактору (опади, вологість,

температура повітря та ґрунту, та інше) в цілому за

вегетацію культури, а комплексна дія в окремі, кри-

тичні фази розвитку [2].

Діючими засобами впливу на негативні пого-

дні умови, які впливають на ріст та розвиток рослин

під час вегетаціє, є створення та впровадження но-

вих агротехнічних заходів. Одним з таких заходів є

використання стимуляторів росту впродовж вегета-

ції культури. Застосування регуляторів росту до-

зволяє не тільки зберегти високу продуктивність,

але й сприяє підвищенню якісних показників зерна.

Мета даної роботи - розробити концепцію про-

дуктивно-адаптивної моделі технології вирощу-

вання пшениці озимої в умовах недостатнього зво-

ложення Степу України.

Удосконаленні і розробленні нові адаптивні та

органо-адаптивні технології вирощування пшениці

озимої сприятимуть реалізації продуктивного поте-

нціалу сортів в умовах недостатнього зволоження

північного Степу України завдяки інноваційним те-

хнологічним прийомам, а саме: застосування для

обробки насіння й посівів нових поживних компле-

ксів для зменшення використання мінеральних до-

брив та пестицидів, підвищення резистентності ро-

слин до несприятливих умов та підвищення якості і

екологічної безпечності зерна. Це визначає актуа-

льність досліджень та має безперечний науковий і

практичний інтерес. Якість сільськогосподарської

продукції впливає на покращення якості життя, то

б то дослідження мають соціальний ефект [3].

Дослідження виконувались у польовій сіво-

зміні ДП ДГ «Забойщик» ДДСДС НААН. Повтор-

ність у дослідах 3-кратна. Розміщення ділянок – си-

стематичне. Ґрунт – чорнозем звичайний мало гу-

мусний важкосуглинковий.

Для детального дослідження особливостей фо-

рмування агроценозів різних сортів пшениці озимої

залежно від попередників, застосування біопрепа-

ратів, мікродобрив, регуляторів росту, системи мі-

нерального живлення у дослідах висівали внесені

до Реєстру сорти пшениці озимої, рекомендовані

для вирощування в степовій зоні України, а також


речовини і препарати різного походження, що вне-

сені до Переліку, у чіткій відповідності із регламе-

нтами їх застосування.

Дослідження проводили у багатофакторних

польових дослідах, закладених за методом послідо-

вних ділянок, систематичним способом. Повтор-

ність у дослідах – триразова. Площа облікової діля-

нки становила 40-80 м2. Підготовка ґрунту в перед-

посівний період залежала від попередника і була

спрямована на максимальне збереження і накопи-

чення вологи у ґрунті та знищення бур’янів.

Сівбу здійснювали сівалкою СН-16 в агрегаті з

трактором Т-25. Спосіб сівби – суцільний рядко-

вий, із шириною міжрядь 15 см. Норма висіву на-

сіння становила: по пару 4,5, а після інших попере-

дників – 5,0 млн схожих насінин на 1 гектар. Гли-

бина загортання насіння в ґрунт 5-6 см. З метою

покращання умов для його проростання проводили

ущільнення ґрунту кільчасто-шпоровими котками

3ККШ – 6А.

Технологія вирощування була загальноприй-

нятою для північної частини Степу України, крім

поставлених на вивчення питань та відповідала зо-

нальним і регіональним рекомендаціям [5, 6].

Сівбу пшениці озимої в досліді проводили в

оптимальні строки для регіону. Сорт – Краплина.

Попередники в досліді – чорний пар та соняшник.

Насіння оброблялося за добу до сівби, посіви

обприскували у фази кущіння та вихід у трубку.

Розвиток рослин пшениці озимої при

припиненні осінньої вегетації представлений в

таблицях 1 та 2.

Таблиця 1

Біометричні показники пшениці озимої на момент припинення осінньої вегетації по попереднику пар,

2016-2019 рр.

Варіант

Середня

висота

рослин, см

Середня глибина

залягання вузла

кущіння, см

Коеф.

кущіння

Коеф.

втор.

коренів

Вміст

цукру, %

Фон 1- N30Р30

Контроль 12,4 4,2 1,0 0,5 28,18

Айдар – насіння 12,0 4,3 1,1 1,0 23,98

Rost-концентрат - насіння 12,1 3,9 1,0 0,7 30,60

Сизам – насіння 12,4 4,0 1,2 1,0 31,98

Сизам – насіння +

кущіння+ колосіння 12,3 4,7 1,2 0,9 31,90

Сизам – насіння, Сизам +

Айдар – кущіння та

колосіння

12,4 5,0 1,1 0,9 30,99


Rost-концентрат – кущіння

та колосіння

12,4 4,3 1,1 0,8 31,12

Фон 2- N60Р60

Контроль 12,2 4,4 1,1 0,6 28,31

Айдар – насіння 12,6 4,7 1,1 0,8 19,58


Сизам – насіння 12,7 4,1 1,5 1,1 26,25





колосіння

12,4 4,7 1,3 1,0 27,87




12,8 4,2 1,4 0,9 28,34

На першому фоні живлення не залежно від

варіанту та попереднику розвиток рослин суттєво

не відрізнявся. Лише вміст цукру на варіантах по

попереднику пар був дещо вищим порівняно з

варіантами висіяними по попереднику соняшник.

Проведеними дослідженнями було

встановлено, що розвиток вторинної кореневої

системи у рослин, які вирощувались по соняшнику,

був дещо вищим ніж у рослин по пару.


Таблиця 2

Біометричні показники пшениці озимої на момент припинення осінньої вегетації по попереднику

соняшник, 2016-2019 рр.

Варіант

Середня

висота

рослин, см

Середня глибина

залягання вузла

кущіння, см

Коеф.

кущін-ня

Коеф.

втор.

коренів

Вміст

цукру, %

Фон 1- N30Р30

Контроль 7,4 3,0 1,2 0,7 26,82

Айдар – насіння 7,8 2,6 1,1 0,6 23,59


Сизам – насіння 8,0 2,5 1,3 1,1 25,32





колосіння

8,3 3,3 1,1 1,2 25,34




7,9 3,4 0,9 1,0 24,98

Фон 2- N60Р60

Контроль 7,6 3,1 1,0 0,8 23,48

Айдар – насіння 8,1 3,8 1,2 0,9 21,01


Сизам – насіння 7,9 3,1 1,2 1,2 23,66





колосіння

8,4 3,9 1,1 1,1 23,12




7,9 3,7 1,0 1,1 23,54

При збільшенні дози мінеральних добрив у

двічі розвиток рослин пшениці озимої кардинально

змінювався залежно від варіанту та попереднику.

Так, найбільші коефіцієнти кущіння були отримані

на варіантах з використанням препарату Сизам для

обробки насіння на попереднику пар.

Коефіцієнти вторинних коренів були вищими

на варіантах висіяних по соняшнику. Вміст цукру у

вузлах кущіння був вищим, знову ж таки, на

паровому попереднику. Наприкінці фази кущіння

розвиток рослин пшениці озимої був наступним

(табл. 3, табл. 4).

Найбільший коефіцієнт кущіння по

попереднику пар був на першому фоні живлення на

варіанті з сумісним використанням препаратів

Сизам та Rost-концентрат (4,9). По попереднику

соняшник найбільший коефіцієнт кущіння був на

другому фоні живлення на варіанті комплексного

застосування препарату Сизам (3,8).

Таблиця 3

Біометричні показники пшениці озимої наприкінці фази кущіння по попереднику пар,

2016-2019 рр.

Варіант Середня висота

рослин, см

Коефіцієнт

кущіння


вторинних коренів

Фон 1- N30Р30

Контроль 54,2 3,5 3,4

Айдар – насіння 53,1 3,5 3,8

Rost-концентрат - насіння 55,8 3,3 4,1

Сизам – насіння 52,7 2,8 4,0

Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 52,6 2,8 4,1

Сизам – насіння, Сизам + Айдар –

кущіння та колосіння 58,7 3,2 4,3

Сизам – насіння, Сизам + Rost-

концентрат – кущіння та колосіння 58,0 4,9 5,1


Фон 2- N60Р60

Контроль 57,5 3,4 3,9









Найкращий розвиток вторинної кореневої

системи, не залежно від попередника та фону

живлення, був на варіантах із застосуванням

препарату Сизам.

Порівнюючи розвиток рослин залежно від

попередника було встановлено, що біометричні

показники у рослин вирощених на пару набагато

вищи ніж у рослин вирощених по соняшнику. Так,

середня висота рослин: по пару – 5,5 см, по

соняшнику 4,0 см; коефіцієнт кущіння: по пару –

3,5, по соняшнику – 2,5; коефіцієнт вторинних

коренів: по пару – 4,0, по соняшнику – 2,5.

Таблиця 4

Біометричні показники пшениці озимої наприкінці фази кущіння по попереднику соняшник,

2016-2019 рр.

Варіант Середня висота

рослин, см


кущіння


вторинних коренів

Фон 1- N30Р30

Контроль 43,0 2,5 2,0









Фон 2- N60Р60

Контроль 50,9 3,3 2,5









Що стосовно показників структури врожаю

(табл. 5, табл. 6), то на першому фоні живлення

найкращі показники структури врожаю були на

варіантах: по пару – сумісне використання

препаратів Сизам та rost-концентрат; по соняшнику

– комплексне використання препарату Сизам та

сумісне використання препаратів Сизам та rost-

концентрат. Найкращі показники структури

врожаю були у рослин по попереднику пар.

На другому фоні живлення після пару

найкращі показники структури врожаю рослини

сформували при сумісному використанню

препаратів Сизам та rost-концентрат. Після

соняшнику всі варіанти, де використовувалося

позакореневе підживлення рослин препаратом

Сизам, утворили приблизно однакові показники

структури врожаю.


Таблиця 5

Показники структури урожаю пшениці озимої по попереднику пар,

2016-2019 рр.

Варіант Довжина

колосу, см.

Кількість зерен у

колосі, шт.

Маса 1000

зерен, г.

Натура

зерна, г/л.

Фон 1- N30Р30

Контроль 7,9 27,2 36,85 717,0

Айдар – насіння 8,3 28,1 38,28 729,2

Rost-концентрат - насіння 8,5 28,4 37,72 720,8

Сизам – насіння 8,5 28,5 37,60 732,7

Сизам – насіння + кущіння+

колосіння 8,6 28,7 37,19 721,7


кущіння та колосіння 8,9 28,9 39,35 730,0


концентрат – кущіння та колосіння 9,1 29,0 37,88 720,6

Фон 2- N60Р60

Контроль 8,2 28,2 36,57 731,0

Айдар – насіння 8,4 28,3 39,35 741,1


Сизам – насіння 8,8 28,7 37,84 743,1


колосіння 9,1 29,2 35,80 735,9





Таблиця 6

Показники структури урожаю пшениці озимої по попереднику соняшник,

2016-2019 рр.

Варіант Довжина

колосу, см.

Кількість зерен у

колосі, шт.

Маса 1000

зерен, г.

Натура

зерна, г/л.

Фон 1- N30Р30

Контроль 6,4 25,4 44,88 698,0

Айдар – насіння 6,6 25,6 45,42 702,0


Сизам – насіння 6,7 25,8 42,64 657,0


колосіння 7,1 25,7 42,88 705,9





Фон 2- N60Р60

Контроль 6,7 25,9 44,22 704,0

Айдар – насіння 6,8 26,1 42,26 712,0


Сизам – насіння 7,1 26,4 43,73 721,1


колосіння 7,2 26,5 43,16 709,0






Урожайність пшениці озимої суттєво відрізня-

лась між собою залежно від попередника (табл. 7,

табл. 8). Так, при вирощуванні пшениці після пару

рівень врожайності перевищував в середньому на 1

т/га варіанти, які вирощувались після соняшнику.

На першому фоні живлення після пару найбі-

льша врожайність зерна була при комплексному ви-

користанні препарату Сизам та при його сумісному

використанні з препаратом rost-концентрат. Після

соняшнику найвищі показники врожайності були

отримані при використанні препарату Сизам для

обробки насіння та при його комплексному викори-

станні, прибавка порівняно з контролем склала 0,29

та 0,33 т/га. На другому фоні живлення на варіантах

по попереднику пар найбільша врожайність була

отримана при комплексному використанні препа-

рату Сизам.

Таблиця 7

Урожайність пшениці озимої залежно від елементу технології по попереднику пар,

2016-2019 рр.

Варіант Урожайність, т/га Прибавка

т/га %

Фон 1- N30Р30

Контроль 4,27 - -





Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та колосіння 4,81 0,54 23,8

Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння та колосіння 5,18 0,91 40,1

Фон 2- N60Р60








НІР05,т/га 0,21

Таблиця 8

Урожайність пшениці озимої залежно від елементу технології по попереднику соняшник,

2016-2019 рр.

Варіант Урожайність, т/га Прибавка

т/га %

Фон 1- N30Р30








Фон 2- N60Р60








НІР05,т/га 0,10


По попереднику соняшник найбільша врожай-

ність була отримана при сумісному використанні

препарату Сизам та rost-концентрат.

Використання різних фонів живлення суттєво

вплинуло на рівень врожайності. При збільшенні

вдвічі дозування мінеральних добрив урожайність

культури значно збільшилась не залежно від попе-

редника.

При вивченні впливу препаратів біологічного

походження на продуктивність пшениці озимої

було встановлено, що передпосівна обробка на-

сіння препаратом Сизам сприяла ефективному ви-

користанню рослинами поживних елементів ґру-

нту, що, в свою чергу, забезпечило добрий ріст та

розвиток рослин протягом вегетації. З додаванням

до обробки насіння позакореневого обприскування

стимуляторами росту значно покращились показ-

ники структури врожаю і урожайність пшениці ози-

мої.

Урожайність пшениці озимої суттєво відрізня-

лась між собою залежно від попередника. Так, при

вирощуванні пшениці після пару рівень врожайно-

сті перевищував в середньому на 1 т/га варіанти, які

вирощувались після соняшнику.

На першому фоні живлення після пару найбі-

льша врожайність зерна була при комплексному ви-

користанні препарату Сизам та при його сумісному

використанні з препаратом rost-концентрат. Після

соняшнику найвищі показники врожайності були

отримані при використанні препарату Сизам для

обробки насіння та при його комплексному викори-

станні, прибавка порівняно з контролем склала 0,29

та 0,33 т/га.

На другому фоні живлення на варіантах по по-

переднику пар найбільша врожайність була отри-

мана при комплексному використанні препарату

Сизам – 5,31 т/га. По попереднику соняшник найбі-

льша врожайність була отримана при сумісному ви-

користанні препарату Сизам та rost-концентрат,

прибавка порівняно з контролем склала 0,29 т/га.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

1. Моисеев Ю, Чухляев И., Родина Н. Тех-

нологии будущего в сельском хозяйстве. Междуна-

родный сельскохозяйственный журнал. 1998. -№1.

С.56-62.

2. Бурбела М. Сучасні агроекологічні і соці-

альні аспекти хімізації сільського господарства.

Пропозиція. 1995. № 1. С.17-18; № 2. С.11,38; № 3.

С.18.

3. Лихочвор В. В. Агробіологічні основи

формування врожаю озимої пшениці в умовах захі-

дного Лісостепу України: Дис. д-ра с.-г. наук:

06.01.09 / Львівський держ. аграрний ун-т. Л., 2004.

445арк. : рис. Бібліогр.: арк. 365-427.

4. Тараріко О.Г. Біологізація та екологіза-

ціягрунтозахисного землеробства. Вісник аграрної

науки. 1999. № 10. С. 5-9.

5. Ковырялов Ю.П. Интенсивные техноло-

гии в растениеводстве. М.: Агропромиздат, 1989.

160 с.

6. Доспехов Б. А. Методика полевого

опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.


ARCHITECTURE

FEATURES OF ECOVILLAGE DESIGN

Blahovestova O.

Master of Architecture, Senior Lecturer in

Kharkiv national university of civil engineering and architecture

Pechertsev O.

Ph.D., Associate Professor in

Kharkiv national university of civil engineering and architecture

ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ПОСЕЛЕНЬ

Благовестова О.О.

Магістр архітектури, ст.викл. Харківського національного університету

будівництва та архітектури

Печерцев О.О.

К.т.н., доцент Харківського національного університету

будівництва та архітектури

Abstract The article considers the main historical prerequisites for the development of ecological settlements, identifies

the basic stages of their formation, considers the terminology of the concept of "ecological settlements", defines

the basic principles of the formation of ecological settlements in the context of sustainable urban development.

Анотація

У статті розглянуто основні історичні передумови розвитку екологічних поселень, виявлені базові

етапи їх формування, розглянуто термінологію поняття «екопоселення», визначено базові принципи фор-

мування екологічних поселень в контексті сталого розвитку міського середовища.

Keywords: ecovillage, ecosystem, sustainable development, waste management.

Ключові слова: екопоселення, екосистема, сталий розвиток, утилізація відходів.

За останні кілька десятиліть у всьому світі

стався дуже значний зсув у свідомості і суспільство

усвідомило проблеми навколишнього середовища,

які неможливо більше ігнорувати. Деякі зміни вже

можна помітити: уряду видають нові закони, що об-

межують згубний вплив підприємств на природне

середовище, компанії покращують свої продукти і

способи їх виробництва, роблячи їх більш еко-

логічними. Крім того, громадяни поступово

змінюють свої повсякденні звички, щоб жити в гар-

монії з природою. В усьому світі значно підви-

щився інтерес до реалізації концепції сталого ро-

звитку у всіх його проявах. Такі зміни неминуче

торкнулися й напряму архітектури та будівництва,

та спричинили появу нової моделі сприятливих з

екологічної точки зору поселень, які відповідають

новим вимогам спільноти і відповідають концепції

сталого розвитку в міських і сільських житлових

утвореннях.

За останнє сторіччя з ростом промисловості і

технологій в світі зникає все більша кількість

сільських районів. Основними причинами цього є

досить низький дохід сільських жителів в

порівнянні з міськими, географічний розкид сіл,

відсутність необхідного економічного рівня для

надання соціальних і професійних послуг, від-

сутність спеціалізованої удосконаленої системи ве-

дення сільського господарства. Створення еко-

логічних поселень здатне вирішити дану проблему

і надати альтернативну модель розселення, що

сприяє задоволенню потреб сучасного соціуму.

Історія виникнення екопоселень. Сама кон-

цепція екопоселення зародилася приблизно в один

і той же час в декількох різних країнах. У 1975 році

журнал «Mother Earth News» почав будувати експе-

риментальні енергетичні системи, нові будівлі та

органічні сади біля їх головного офісу у місті Ген-

дерсонвілл у Північній Кароліні, і вже в 1979 році

почав називати свій освітній центр «екопоселен-

ням».

Приблизно в той же час в Німеччині, під час

політичного опору проти поховання ядерних від-

ходів в місті Горлебен, активісти, які виступали

проти ядерної зброї, спробували побудувати неве-

лике, екологічно чисте село на місці, яке вони

назвали ökodorf (буквально екопоселення). В кінце-

вому підсумку їх табір був ліквідований, однак кон-

цепція залишилася, що сприяло продовженню да-

ного експерименту як в східній, так і в західній

Німеччині. У 1985 році вищезазначеними ак-

тивістами почав видаватися журнал "Ökodorf

Informationen", який в подальшому перетворився в

"Eurotopia".

В Данії, приблизно в той же час, ряд ідейних

громад зацікавились не тільки соціальними виго-

дами від спільного проживання та інших коопера-

тивних форм житла, але і на можливості еко-

логічних змін в середовищі їх проживання. У 1993

році невелика група таких громад відкрила датську


мережу екопоселення Landsforeningen for

Økosamfund, першої в своєму роді мережі і моделі

екопоселення, яке поклало початок розвитку мереж

екопоселень в усьому світі [1,2,3,4].

Перші екопоселення на пострадянському про-

сторі (Росія) з'явилися в кінці 80-х - початку 90-х

років. Появі руху екопоселень в Росії і Україні

сприяла перебудова. Вона, з одного боку, розкрила

глибину екологічних проблем і дала можливість ді-

знатися світовий досвід альтернативних поселень, а

з іншого боку, вирвала багатьох людей зі звичних

соціальних зв'язків. Життєві і духовні пошуки при-

вели деяких людей до ідеї створення екопоселень.

Важливим етапом в процесі становлення досвіду

створення екопоселень в Україні та Росії став вихід

серії книг російського письменника Володимира

Мегре «Дзвінкі кедри Росії», де висувалася ідея га-

рмонійного життя людини і природи, привабливо

описувався образ майбутньої Росії, основу якої

складуть так звані «родові помістя», що представ-

ляють собою будинки для однієї сім'ї, розташовані

на ділянці в розмірі 1 га, які створюють самовідно-

влюючу екосистему.[5]

У 1990 році благодійний фонд Gaia Trust надав

пропозицію журналу In Context, заснованому Діа-

ною та Робертом Гілманом, підготувати звіт «Еко-

поселення і стійкі спільноти», щоб каталогізувати

різні зусилля по створенню сталих спільнот у світі

та описати їх філософію та базові принципи існу-

вання. Звіт був випущений в 1991 році у вигляді

книги. У вересні 1991 року Gaia Trust скликав на-

раду у Фьордванзі, щоб зібрати людей з еко-спіль-

нот для обговорення стратегії подальшої розробки

концепції екопоселення. Це призвело до ряду дода-

ткових нарад по формуванню національних і між-

народних мереж екопоселень і прийняття в 1994

році рішення про формалізацію мереж і розробці

проектів під егідою нової організації - Глобальної

мережі екопоселень (GEN).

Формування терміну «екопоселення». В од-

ній з найпопулярніших безкоштовних онлайн-ен-

циклопедій Вікіпедії екопоселення визначаються

як: «Поселення, створене з метою організації еко-

логічно чистого простору для життя групи людей,

які дотримуються концепції ООН про сталий роз-

виток і організують харчування за рахунок органі-

чного сільського господарства.».[6] Таке тракту-

вання є достатнім для тих, хто хоче ознайомитися з

цією концепцією поверхньо, але не досить повно

розкриває саму сутність екопоселення.

Більш цитованим та доволі популярним є тра-

ктування терміну екопоселення, надане у статті

1991 року, під заголовком «The Ecovillage

Challenge», яка була написана Робертом К. Гілма-

ном, президентом Інституту контексту: «Екопосе-

лення- це поселення з усіма рисами людський діяль-

ності розумних меж, в якому людська діяльність

безпечно інтегрована в природне середовище та-

ким чином, який підтримує здоровий розвиток лю-

дини і може успішно тривати невизначено довгий

час.».[7] При цьому Роберт Гілман відмічає, що, не

дивлячись на досить велику кількість реалізованих

екопоселень, ідеального, з його точки зору, не іс-

нує. Саме дана трактовка терміну визначає загальні

цілі екопоселення.

Цікавість складає визначення терміну екопосе-

лення, надане Малькольмом Холліком та Кристи-

ною Коннелі: «Екопоселення- це громада кількістю

до декількох сотень людей, яка відповідає матеріа-

льним, економічним, соціальним, емоційним, куль-

турним та духовним потребам її мешканців, знахо-

дячись при цьому в гармонії з природним середови-

щем".[8] В даній інтерпретації особлива увага

приділена саме релігійним та духовним потребам

людини, проте більшість членів екопоселень не ро-

зділяє одні й ті самі релігійні переконання, тому цей

фактор не має бути основоположним у цій концеп-

ції.

Ще один оновлений, але в той же час досить

докладний опис екопоселення, який можна викори-

стовувати в якості визначення, можна знайти в

статті Альберта Бейтса. Це одне з небагатьох визна-

чень, в яких згадуються екологічно чисті техно-

логії: "Екопоселення сьогодні - це, як правило, неве-

ликі громади з тісно пов'язаною соціальною струк-

турою, об'єднані спільними екологічними,

соціальними чи духовними поглядами. Ці громади

можуть бути міськими або сільськими, техно-

логічно високими або низькими, залежно від обста-

вин та переконаності. Вони висловлюють глибоку

повагу до природи, до людини, як невід'ємної ча-

стини природних циклів. Екопоселення комплексно

відносяться до соціальних, екологічних та еко-

номічних аспектів стійкості, а людські спільноти

є невід’ємною частиною збалансованої екології".[2]

Цікаву інтерпретацію терміну дає Глобальна

мережа екопоселень (Global Ecovillage

Network (GEN)) світова асоціація екопоселень, яка

просуває концепцію екопоселень через обмін ін-

формацією, партнерство, освіту і мережеву роботу,

підтримує захист навколишнього середовища,

відновлення Землі і створення гармонійних спіль-

нот. Згідно з нею екопоселення –це «навмисна,

традиційна або міська спільнота, яка свідомо ро-

зроблена завдяки місцевим процесам, яка відповідає

всім 4 вимірам стійкості (соціальна, культурна,

екологічна, економічна, цілісна система) для

відновлення свого соціального та природного сере-

довища. Екопоселення - це живі лабораторії, нова-

торські альтернативи та інноваційні рішення.

Вони є сільськими або міськими поселеннями з яс-

кравими соціальними структурами, дуже різно-

манітними, але об'єднаними у своїх діях на пони-

ження впливу на оточуюче середовище та на до-

сягнення високоякісного способу життя.» [9].

Самі екопоселенці визначають себе в такий

спосіб: «Екопоселення - це міські або сільські гро-

мади, які намагаються дотримуватися способу

життя, відповідного принципам сталого розвитку

в поєднанні з низьким рівнем впливу на навколишнє

середовище. Щоб домогтися цього, вони інте-

грували різні аспекти екологічного дизайну, перма-

культури, екологічності будівлі і споруд, еко-про-

дукції, альтернативних джерел енергії, способів

соціального гуртожитку і багато іншого» [5].


Таким чином, концепція екопоселення може

включати в себе усі вищезазначені елементи, і вра-

ховуючи усі ці моменти можна скласти узагальню-

юче визначення екопоселення як «поселення, ство-

рене громадами з чітко визначеною соціальною

структурою та спільним світоглядом, створене з

ціллю організації екологічно чистого та безпечного

простору для певної групи людей. Основними ри-

сами такого поселення є ведення органічного

сільського господарства, будівництво з екологічно

безпечних будівельних матеріалів, використання

новітніх енергоефективних технологій, нешкідлива

переробка відходів та прагнення до взаємної рівно-

ваги з природним оточенням.»

Принципи екопоселення. Розвиток екопосе-

лень та сталий розвиток селищних регіонів можна

умовно розділити на декілька базових напрямів:

сталий розвиток територій, покращення оточую-

чого природнього середовища, оптимальне управ-

ління енергетичними ресурсами, ефективне вико-

ристання водних ресурсів, ведення органічного

сільського господарства, екологічна та ефективна

утилізація відходів, культурний та соціальний ро-

звиток.

Сталий розвиток територій. Концепція сталого

розвитку не обмежується екологічним аспектом

взаємодії людини та природи, у ній гармонійно

поєднуються та вдосконалюється соціально-еко-

номічна складова міської середи та культурний ас-

пект. Оскільки в цій концепції визначаються дов-

гострокові цілі і завдання, що відповідають су-

часним і майбутнім потребам людства, вона здатна

протягом тривалого часу служити стимулом для по-

дальших пошуків в області екологізації середовища

проживання людини.

Покращення оточуючого природнього середо-

вища. Одними із найважливіших критеріїв

взаємодії з природнім середовищем є використання

його потенціалу: поєднання садів з житловими оди-

ницями, організація зелених покрівель, покра-

щення архітектури екопоселень для забезпечення

візуальної краси та задоволення потреб відеоеко-

логії, використання підземного та надземного про-

стору для якомога меншого втручання у існуюче

природнє середовище, використання екологічно

чистих природніх матеріалів, притаманних регіону

будівництва та ін.

Оптимальне управління енергетичними ресур-

сами. На сьогоднішній день колосальне зростання

споживання енергії є однією з найбільш важливих

проблем. Тому при проектуванні екопоселень необ-

хідно чітко розуміти необхідність використання

енергоефективних технологій задля запобіганню

розвитку цього процесу. Одними з найпопу-

лярніших технологій є використання альтернатив-

них відновлюваних джерел енергії, таких як енергія

вітру, сонця, води та біомас.

Ведення органічного сільського господарства.

Пріорітетним напрямком ведення сільского госпо-

дарства в екопоселеннях є пермакультура - напрям

екологізації і виробництва сільськогосподарської

продукції, який полягає у комплексному викори-

станні території і поверхонь будівель і інженерних

споруд для інтенсивного вирощування продукції і

одночасно для оздоровлення оточуючої середи та

покращення її візуального сприйняття. [10]

Екологічна та ефективна утилізація відходів.

Прийнята в 2017 році Національна стратегія з

управління відходами наказала, що обсяг захоро-

нення твердих побутових відходів на сміттєвих

полігонах повинен скоротитися з 95% (у 2016 році)

до 50% в 2023 році і до 30% в 2030 році [11]. Однак

показники минулих років кажуть про те, що ситу-

ація істотно не змінилась. Для цього не тільки необ-

хідно використовувати технології для переробки

вторсировини в енергію, а ще внести в свідомість

самих мешканців необхідність сортування мусора

та прагнення до його максимального зменшення.

Ефективне використання водних ресурсів

Задля забезпечення водозбереження використову-

ють зниження питомого споживання води на лю-

дину в рік, поділ водопроводу на технологічний і

питної (це найпростіше захід дозволяє істотно зни-

зити споживання води питної якості). Заходи по

утилізації стоків передбачають повторне викори-

стання «сірих» стоків для зливу в унітазах і пісуа-

рах, збір зливових вод, їх очищення і використання

в системі технологічного водопроводу, збір зливо-

вих вод для поливу прилеглої території (ланд-

шафтного зрошення) таким чином, що частка обо-

ротного водопостачання в загальному обсязі водо-

споживання повинна становити 20% і більше.

Передбачається застосування водозберігаючих ар-

матури, системи контролю і регулювання тиску

води у кінцевих споживачів, обліку витрати води у

кінцевих споживачів, застосування водозберігаю-

чих бачків, що змивають, душових сіток, змішу-

вачів [12].

Культурний та соціальний розвиток. Концеп-

ція екопоселення вимагає від жителів наявності

культурного і соціального потенціалу для досяг-

нення усіх його цілей. Одними з найбільших куль-

турних та соціальних питань є соціальна співпраця

і командна робота серед мешканців поселення, а та-

кож активний рух в сучасних умовах світу

відповідно до його змін і прогресу. В багатьох еко-

поселеннях постійно проводять конференції,

семінари та відкривають цілі школи та універси-

тети для просування концепції сталого розвитку у

всіх сферах, починаючи з соціально-культурної

закінчуючи економічною та будівельною.

Висновок. Таким чином сучасні реалії україн-

ських та світових міст та селищ призводять до необ-

хідності формування нової моделі розселення –

екологічних поселень. Виходячи з вищезазначених

принципів та історичного аналізу створення екопо-

селень, концепція сталого розвитку та обміркова-

ного природокористування є вкрай важливою для

повноцінного функціонування та забезпечення всіх

потреб людей сьогодення і майбутніх поколінь.


1. Григорьев В.А., Огородников И.А. Эко-

логизация городов в мире, России,Сибири = Ана-

лит. обзор / ГПНТБ СО РАН. - Новосибирск, 2001.

-— 152 с. - (Сер.Экология. Вып. 63).


2. Bates, A. Ecovillage Roots (and Branches),

Ecovillage-What Have We, 2003.

3. А.О.Сардыкова. Исторические предпо-

сылки формирования энергоэффективного жилья.//

Вісник ПДАБА.-2010.- №12.

4. Благовестова О. О. Історичні умови фор-

мування екопоселень / О. О. Благовестова. // Су-

часні проблеми архітектури та містобудування:

Наук.-техн. збірник. – 2019. – №54. – С. 152–159.

5. Аналитический обзор экологических по-

селений России [Електронний ресурс] – Режим до-

ступу до ресурсу:

http://www.zircon.ru/upload/iblock/e76/Jekoposelenij

a_v_Rossii_Analiticheskij_obzor.pdf.

6. Екосело [Електронний ресурс] //

Вікіпедія. Вільна енциклопедія – Режим доступу до

ресурсу:

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%BA%D

0%BE%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%BE.

7. Гилман Р. Эко-деревни и устойчивые по-

селения.-СПб.: Центр гражданских инициатив.

1991. 266 с.

8. Hollick M., Connelly C., 1999 Learning

from Ecovillages world-wide. Communities Magazine.

62–64

9. What is an Ecovillage? [Електронний ре-

сурс] // Global Ecovillage Network (Глобальная сеть

экопоселений), раздел Ecovillages. – Режим доступу

до ресурсу: http://gen.

ecovillage.org/index.php/ecovillages/whatisanecovilla

ge.html.

10. А. Н. Тетиор. Городская экология : учеб.

пособие для студ. высш. учеб. заведений. — 3-е

изд., стер. – М. : Издатель- ский центр «Академия»,

2008.

11. Экология или экономика: Как сделать пе-

реработку мусора в Украине выгодной [Електрон-

ний ресурс] // 112.ua – Режим доступу до ресурсу:

https://112.ua/statji/ekologiya-ili-ekonomika-kak-

sdelat-pererabotku-musora-v-ukraine-vygodnoy-

495989.html.

12. Табунщиков Ю. А. Принципы формиро-

вания энергоэффективных жилых районов / Ю. А.

Табунщиков. // AMIT.Специальный выпуск – 2012.

– С. 1–9.

13. Gorji Mahlabani Y, Shahsavari F, Alamouti

M Z. Eco-village, amodel of sustainable architecture. J.

Fundam. Appl. Sci., 2016, 8(3S).

14. О. О. Печерцева. Традиционные прин-

ципы проектирования структурных элементов эко-

поселений / О. О. Печерцева // Совершенствование

организации дорожного движения и перевозок пас-

сажиров и грузов. - Минск : БНТУ, 2015. - С. 46-53.

http://gen/

https://112.ua/statji/ekologiya-ili-ekonomika-kak-sdelat-pererabotku-musora-v-ukraine-vygodnoy-495989.html




BIOLOGICAL SCIENCES

THE ROLE OF MITOCHONDRIA IN THE FORMATION OF NEUTROPHIL EXTRACELLULAR

TRAPS

Vorobjeva N.V.

Senior Research Associate

Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

РОЛЬ МИТОХОНДРИЙ В ОБРАЗОВАНИИ НЕЙТРОФИЛЬНЫХ ВНЕКЛЕТОЧНЫХ ЛОВУШЕК

Воробьева Н.В.

кандидат биологических наук

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Москва, Россия

Abstract The article provides information on the unique mechanism of protection against pathogens in cells of innate

immunity of neutrophils - the formation of neutrophilic extracellular traps or NETs.

Аннотация

В статье представлены сведения, касающиеся уникального механизма защиты от патогенов у клеток

врожденного иммунитета нейтрофилов – образования нейтрофильных внеклеточных ловушек или НЕТ.

Keywords: human neutrophils; oxidative burst; reactive oxygen species; neutrophil extracellular traps; mi-

tochondrial permeability transition pore; mPTP.

Ключевые слова: нейтрофилы человека; окислительный взрыв; активные формы кислорода; нейтро-

фильные внеклеточные ловушки; митохондриальная пора; mPTP.

Нейтрофилы, являясь «профессиональными»

фагоцитами, осуществляют поглощение и киллинг

разнообразных патогенов хозяина в процессе фаго-

цитоза, а также экзоцитоз антимикробных пепти-

дов и образование активных форм кислорода для

защиты от внеклеточных микроорганизмов.

Нейтрофилы также обладают способностью «ата-

ковать» патогены, выбрасывая нейтрофильные вне-

клеточные ловушки (НЕТ). НЕТ представляют со-

бой сложные трехмерные фибриллы ядерного хро-

матина, в состав которых входят антимикробные

белки гранул, ядра и цитоплазмы [1]. Выброс ядер-

ного хроматина происходит при активации нейтро-

филов специфическими индукторами и сопровож-

дается гибелью клеток, называемой НЕТозом [2].

Помимо участия в защите хозяина от патоге-

нов, НЕТоз играет существенную роль в патогенезе

многих аутоиммунных и аутовоспалительных забо-

леваний [3]. В соответствии с этим, подавление

НЕТоза потенциально должно оказывать сильное

терапевтическое действие на эти заболевания. По-

нимание сигнальных путей, лежащих в основе об-

разования ловушек или НЕТоза, на сегодняшний

день является далеко не полным.

Наиболее хорошо изученным фармакологиче-

ским стимулятором НЕТоза является форболовый

эфир, форбол-миристат-ацетат (ФМА), и НЕТоз в

этом случае происходит с участием ферментного

комплекса NADPH-оксидазы, ответственного за

образование активных форм кислорода (АФК).

Вместе с тем, у нейтрофилов существуют и другие

источники АФК, например, митохондрии, генери-

рующие митохондриальные АФК (мтАФК). В ряде

работ, проведенных на клетках эндотелия сосудов

грызунов, было показано, что различные источники

АФК могут взаимодействовать между собой по

принципу обратной связи. В нашей работе мы вы-

двинули гипотезу, согласно которой и у нейтрофи-

лов человека источники АФК могут оказывать вза-

имное влияние друг на друга. Такими источниками

по нашей гипотезе являются NADPH-оксидаза и

митохондриальная электрон-транспортная цепь.

Эта гипотеза была проверена нами на модели окис-

лительного взрыва и НЕТоза нейтрофилов, выде-

ленных из периферической крови человека [4].

Для доказательства участия мтАФК в перечис-

ленных функциях нейтрофилов, нами был исполь-

зован митохондриально-направленный антиокси-

дант SkQ1. Это вещество проникает в митохондрии

в соответствии с градиентом мембранного потенци-

ала и накапливается в митохондриях в высокой кон-

центрации [5]. В качестве контроля мы использо-

вали аналог SkQ1 без антиоксидантной группы,

С12ТРР+, который также обладает способностью

накапливаться в митохондриях.

Окислительный взрыв нейтрофилов оценивали

методом, регистрирующим выход суммарных АФК

(люминол-зависимая хемилюминесценция, ХЛ). В

работе были исследованы стимуляторы с различ-

ным механизмом действия, такие как активатор

протеинкиназы С, ФМА, и кальциевые ионофоры,

А23187 и иономицин. Используя антиоксидант

SkQ1, мы показали, что окислительный взрыв

нейтрофилов, индуцированный кальциевыми ионо-

форами, снижается обратно-пропорционально кон-


центрации добавленного SkQ1. Контрольный пре-

парат, С12ТРР+, такого действия не оказывал во

всем диапазоне исследованных концентраций. По-

лученные результаты позволили нам сделать за-

ключение о том, что активация NADPH-оксидазы

происходит при участии мтАФК.

Как было сказано выше, НЕТоз происходит с

участием АФК и их источник может быть разным в

зависимости от стимула. В классическом типе

НЕТоза, стимулированном ФМА, основным АФК-

производящим ферментом, является NADPH-

оксидаза. При активации НЕТоза кальциевыми

ионофорами могут участвовать другие источники

АФК, например, митохондрии.

Мы предположили, что при активации НЕТоза

кальциевыми ионофорами образуются как оксидаз-

ные, так и митохондриальные АФК, а между их ис-

точниками происходит взаимодействие по прин-

ципу обратной связи. С использованием SkQ1 мы

показали, что НЕТоз, индуцированный кальцие-

выми ионофорами, происходит с участием мтАФК,

причем, их образование может быть индуцировано

и в отсутствие интактной оксидазы, как в случае

нейтрофилов, дефицитных по NADPH-оксидазе

(хроническая гранулематозная болезнь, ХГБ).

Далее, учитывая участие оксидазных и мито-

хондриальных АФК в окислительном взрыве и

НЕТозе, активированных кальциевыми ионофо-

рами, мы предположили, что одним из медиаторов

сигнального пути от мтАФК к оксидазе могла бы

быть митохондриальная пора. Митохондриальная

пора представляет собой многокомпонентный бел-

ковый комплекс, расположенный как во внешней,

так и во внутренней мембране митохондрий. В про-

веденной нами работе с использованием ряда инги-

биторов митохондриальной поры, было показано ее

участие в окислительном взрыве и НЕТозе, индуци-

рованном кальциевыми ионофорами, но не ФМА.

Еще одним медиатором, передающим инфор-

мацию от митохондриальных АФК к оксидазе,

могла бы быть протеинкиназа С (РКС). Для оценки

ее участия в окислительном взрыве и НЕТозе мы

использовали ее ингибиторы и показали, что в их

присутствии образование АФК и НЕТоз были по-

давлены дозозависимым способом.

Другими интересными белковыми комплек-

сами являются АТФ-зависимые К+-каналы

(мК+АТФ-каналы). Эти каналы были обнаружены в

различных тканях, например, в миокарде, β-клетках

поджелудочной железы, некоторых типах нейро-

нов, в гладкой мускулатуре мочевого и желчного

пузырей, сосудах. Было показано, что существует

два типа К+АТФ-каналов на основе их расположения

в клетках: мембранные и митохондриальные.

Позже выяснили, что активаторы митохондриаль-

ных К+АТФ-каналов вызывают образование мито-

хондриальных активных форм кислорода. Мы

предположили, что и в нейтрофилах человека суще-

ствуют мК+АТФ-каналы, и если это так, то АФК, ко-

торые они индуцируют, могут влиять на функцио-

нальную активность митохондриальной поры и, со-

ответственно, на окислительный взрыв и НЕТоз.

Используя известный ингибитор К+АТФ-каналов,

глибенкламид, мы показали его дозозависимое по-

давление окислительного взрыва, индуцирован-

ного ФМА и кальциевыми ионофорами. Действие

глибенкламида на НЕТоз, индуцированного обо-

ими стимулами, обнаружено не было.

Таким образом, мы пришли к заключению, что

мК+АТФ-каналы активируются при стимуляции

нейтрофилов человека ФМА и кальциевыми ионо-

форами, при этом происходит образование мтАФК,

которые, в свою очередь, способствуют открыва-

нию митохондриальной поры, выходу мтАФК в ци-

тозоль и активации окислительного взрыва в

нейтрофилах человека.

В заключение следует сказать, что в нашей ра-

боте был частично расшифрован сигнальный путь,

ведущий к активации окислительного взрыва и

НЕТоза. Оказалось, что важную роль в этом сиг-

нальном пути играют митохондрии. Их взаимодей-

ствие с основным производителем АФК, NADPH-

оксидазой, происходит через ряд белков и белко-

вых комплексов, являющихся интермедиатами

этого сигнального пути, и которые были изучены в

нашей работе. Важное значение представленной

работы заключается в возможности активации ис-

следованного нами сигнального пути у больных,

страдающих от тяжелого первичного иммунодефи-

цита, хронической гранулематозной болезни. Со-

здание препаратов, способных активировать аль-

тернативные источники АФК у таких больных,

могло бы избавить их от пожизненного использова-

ния антибитиков и других противовоспалительных

препаратов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Brinkmann V., Reichard U., Goosmann C.,

Fauler B., Uhlemann Y., Weiss D.S., Weinrauch Y.,

Zychlinsky A. Neutrophil extracellular traps kill bacte-

ria. Science, 2004; 303(5663):1532-5. DOI:

10.1126/science.1092385.

2. Steinberg B.E., Grinstein S. Unconventional

roles of the NADPH oxidase: signaling, ion homeosta-

sis, and cell death. Sci STKE, 2007; 2007(379):pe11.

DOI:10.1126/stke.3792007pe11.

3. Pinegin B., Vorobjeva N., Pinegin V. Neutro-

phil extracellular traps and their role in the develop-

ment of chronic inflammation and autoimmunity. Au-

toimmun. Rev. 2015; 14(7): 633-40. DOI:

10.1016/j.autrev.2015.03.002.

4. Vorobjeva N.V., Galkin I.I., Pletjushkina

O.Y., Golyshev S.A., Zinovkin R.A., Prikhodko A.S.,

Pinegin V.B., Kondratenko I.V., Pinegin B.V.,

Chernyak B.V. Mitochondrial permeability transition

pore is involved in oxidative burst and NETosis of hu-

man neutrophils. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis

Dis. - Molecular Basis of Disease, 2020;

1866(5):165664 DOI: 10.1016/j.bbadis.2020.165664.

5. Vorobjeva N, Prikhodko A, Galkin I, Plet-

jushkina O, Zinovkin R, Sud'ina G, Chernyak B,

Pinegin B (2017) Mitochondrial reactive oxygen spe-

cies are involved in chemoattractant-induced oxidative

burst and degranulation of human neutrophils in vitro.

Eur. J. Cell. Biol. 96(3):254-65. DOI:

10.1016/j.ejcb.2017.03.003.

https://doi.org/10.1126/science.1092385

https://doi.org/10.1126/stke.3792007pe11

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Pinegin%20B%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=25797532

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Vorobjeva%20N%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=25797532

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Pinegin%20V%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=25797532

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25797532


https://istina.msu.ru/workers/1141535/











https://istina.msu.ru/publications/article/269773582/





https://istina.msu.ru/journals/54997/

http://dx.doi.org/10.1016/j.bbadis.2020.165664

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Vorobjeva%20N%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Prikhodko%20A%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Galkin%20I%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Pletjushkina%20O%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Pletjushkina%20O%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Zinovkin%20R%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Sud'ina%20G%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Chernyak%20B%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Pinegin%20B%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=28325500



FEATURES OF SEED REPRODUCTION SPECIES OF THE GENUS CATALPA SCOP. IN THE

CONDITIONS OF VOLYN UPLAND

Gavryliuk O.

Candidate of Biological Sciences, deputy Director of the Botanical Garden "Volyn"

Lesya Ukrainka Eastern European National University

Ukraine, Lutsk

ОСОБЛИВОСТІ НАСІННЄВОГО РОЗМНОЖЕННЯ ВИДІВ РОДУ CATALPA SCOP. В УМОВАХ

ВОЛИНСЬКОЇ ВИСОЧИНИ

Гаврилюк О.С.

кандидат біологічних наук,

заступник директора ботанічного саду"Волинь"

Східноєвропейський національний університет ім. Лесі Українки

Україна, м. Луцьк

Abstract

Studied the sowing properties of seeds and morphometric characteristics of fruits and seeds of Catalpa

bignonioides Walt., Catalpa speciosa Ward ex Engelm. under conditions of introduction. It was established that

under the conditions of the Volyn Upland these species abundantly bear fruit, form fertile seeds and are capable

of self-sowing. The percentage of germination was an average of 52-94 %. Growing plants from seeds of local

reproduction is promising for further introductory research.

Анотація

Досліджено посівні показники насіння двох видів катальп Catalpa bignonioides Walt., Catalpa speciosa

Ward. ex Engelm. в умовах інтродукції. Вивчено морфометричну характеристику плодів та насіння. Вста-

новлено, що в умовах Волинської височини дані види рясно плодоносять, утворюють схоже насіння та

здатні до самосіву. Частка проростання в середньому становить 52-94 %. Вирощування рослин із насіння

місцевої репродукції є перспективним для подальшої інтродукційної роботи.

Keywords: fruiting, seed, germination, introduction, morphometric characteristics, Catalpa.

Ключові слова: плодоношення, насіння, схожість, інтродукція, морфо метричні показники, Catalpa.

Ціленаправлене і систематизоване зелене буді-

вництво в Україні почалось в XIX ст., яке можна ра-

хувати початком використання інтродуцентів в озе-

лененні. Створення приватних парків, садів на-

вколо маєтків, озеленення громадських і культових

споруд стало джерелом появи нових видів наса-

джень вулиць, бульварів, площ, скверів та ін. [8].

Удосконалення зелених насаджень міст немо-

жливе без широкого залучення деревних рослин.

Нині нагромаджено величезний досвід щодо ство-

рення різноманітних насаджень з участю як абори-

генних, так і інтродукованих їх видів. Однак, одним

з важливих завдань сучасної ботанічної науки є від-

бір та введення в культуру рослин найбільш перс-

пективних видів та їхніх культиварів, що призведе

до покращення стану ландшафтів та збагачення бі-

отичного різноманіття. Такими рослинами можуть

бути види роду Catalpa Scop., які дедалі частіше ви-

користовуються як в аматорських посадках, так і в

озелененні міських обʼєктів та вуличних насаджен-

нях міст. В культурі України види роду Catalpa ві-

домі давно, але в озелененні широко поширились в

останні десятиліття. Попит в садивному матеріалі

зростає. Рослини, в основному, завозяться з країн

Європи і, попадаючи в нові екологічні умови, не

завжди відрізняються стійкістю до абіотичних і бі-

отичних стрес-факторів. В акліматизації рослин

особливе значення має насіннєве розмноження, яке

збільшує стійкість наступного покоління проти не-

сприятливих факторів середовища в районі дослі-

дження.

Питанням вивчення насіннєвого розмноження

видів роду Catalpa в Україні займалися Горб Л. К.

[1], Кульбіцький В. Л. [10], Кухарська М. О. [11],

Леппік М. В. [12] та ін.

Мета дослідження – вивчення особливостей

насіннєвого розмноження двох видів катальп в умо-

вах Волинської височини.

Обʼєкт дослідження – рослини видів Catalpa

bignonioides Walter (Катальпа бігнонієвидна), Ca-

talpa speciosa Ward. ex Engelm. (Катальпа прекра-

сна).

Предмет дослідження – процеси плодоно-

шення та особливості насіннєвого розмноження ро-

слин роду Catalpa Scop.

Методи дослідження – біоморфологічні, біо-

метричні, візуальні, статистичні

Результати дослідження. Стаціонарні дослі-

дження проводились на Агробіологічній станції

(підрозділ ботанічного саду «Волинь») Східноєвро-

пейського національного університету імені Лесі

Українки протягом 2016–2019 рр. Для дослідження

використовували насіння місцевої репродукції.

Рід Catalpa Scop. належить до родини

Bignoniaceae Pers. та поділяється на дві секції: Mac-

rocatalpa Grisebah (крупна катальпа) та Eucatalpa

Paclt (справжня катальпа), до якої і належать інтро-


дуковані таксони Catalpa bignonioides і Catalpa spe-

ciosa, природний ареал яких – Північна Америка

[13].

Відцвівші суцвіття катальп утворюють тонкі

стручкоподібні двостулкові коробочки різної дов-

жини. Протягом літа коробочки мають зелене заба-

рвлення, яке при дозріванні плодів змінюється на

коричневе. Дозрівання плодів спостерігається з кі-

нця вересня-початку жовтня до кінця жовтня-поча-

тку листопада, в залежності від погодних умов.

Плоди висихають і залишаються на деревах до кі-

нця зими-початку весни, розтріскуються і викида-

ють насіння. Для всіх видів катальп характерна ане-

мохорія [4]. Стінки коробочок катальпи бігнонієви-

дної тонші, ніж стінки плодів катальпи прекрасної.

Насінини еліпсоподібні сплюснуті з пучком білува-

тих волосків з двох сторін; розміщуються вздовж

плаценти, яка знаходиться в центрі коробочки. У

рослин C. bignonioides насінини більш загострені,

сірувато-коричневі, у C. speciosa – світло-корич-

неві.

Наші спостереження протягом 2016-2019 рр.

показали, що в умовах Волинської височини ряс-

ність плодоношення двох видів катальп оцінюється

високими балами – 4,25 (C. speciosa) та 4,75 (C. big-

nonioides) [7]. Довжина плодів у C. bignonioides в

середньому становить 19-27 см, а у C. speciosa – 24-

32 см, ширина відповідно – 0,48-0,58 та 0,74-0,88 см

(рис. 1).

а) б)

Рис. 1. Плоди та насіння видів роду Catalpa Scop.

а) - C. speciosa, б) – C. bignonioides

Розміри коробочок рослин C. speciosa більші

та вміщають в середньому 68-92 насінини, тоді як

кількість насінин у плодах C. bignonioides стано-

вить – 72-116 шт. Розміри плодів катальп залежать

не лише від агрокліматичних умов району інтроду-

кції, але й від конкретного вегетаційного сезону та

від їх віку. За нашими даними рослини пʼятиріч-

ного віку в 2016 році утворювали менше плодів ме-

ншого розміру, ніж у 2019 р. З віком рослин кіль-

кість коробочок і їх розміри збільшувались (табл.

1.). За даними Кульбіцького В. Л. найдовші плоди

утворюють рослини 15-25 річних дерев катальп. Їх

розміри досягають 40-55 см. Дерева старшого віку

здатні утворювати коробочки менших розмірів [9].

Таблиця 1

Морфометрична характеристика плодів катальп

Рік

Розміри плоду, см

Кіл

ь-

кіс

ть

плод

ів у

суц

-

віт

ті,

шт.

Кіл

ь-

кіс

ть

нас

іни

н

у п

лод

і,

шт.

Довжина Ширина

Середня (M±m) min max Середня (M±m) min max

Catalpa bignonioides

2016

2017

2018

2019

19,60±1,595

21,02±2,091

24,06±2,613

27,24±2,265

13,3 33,2

0,48±0,037

0,50±0,003

0,52±0,049

0,58±0,042

0,40 0,70

4±1

6±1

6±1

8±1

72±6

96±9

116±7

104±13

Catalpa speciosa

2016

2017

2018

2019

24,42±2,416

28,14±2,856

30,66±2,736

32,64±3,200

16,0 41,2

0,74±0,051

0,74±0,060

0,84±0,051

0,88±0,086

0,60 1,02

3±1

3±1

5±1

5±1

68±5

78±9

86±6

92±11


При дослідженні особливостей розмноження

катальп насіннєвим способом, ми врахували мор-

фометричну характеристику насіння, оскільки здрі-

бнене насіння має менший запас поживних речо-

вин, що негативно впливає на його схожість. Ви-

вчення біометричних показників насіння двох видів

показало помітну відмінність (табл. 2).

Насіння відбирали осіннього збору, так як воно

має найвищу схожість [10]. Висів проводили в пер-

шій декаді травня при середньодобовій температурі

+15 °С. Передпосівна обробка насіння катальпи різ-

ними способами робить зовсім незначний вплив на

його ґрунтову схожість і вихід стандартних сіянців,

що свідчить про недоцільність застосування страти-

фікації [11]. Для збільшення енергії проростання на-

сіння перед посівом його замочували на одну добу в

проточній теплій воді. Частину насіння висівали в

ящики та частину прямо в ґрунт на оптимальну гли-

бину 0,5–1 см [10]. Для посіву в ящики готували ле-

гку ґрунтову суміш у співвідношенні дерновий

ґрунт:листкова підстилка:торф:пісок у співвідно-

шенні – 1:2:1:0,5. Ящики накривали склом, періоди-

чно поливали, злегка зворушували верхній шар ґру-

нтової суміші. Забезпечували також полив ділянок.

Таблиця 2

Морфометрична характеристика насіння катальп

Рік Розміри насінини, см

Довжина Ширина

середня (M±m) min max середня (M±m) min max

Catalpa bignonioides

2016

2017

2018

2019

1,48±0,0614

1,50±0,1214

1,52±0,2810

1,78±0,1243

0,60 2,20 0,24±0,0264

0,28±0,0946

0,32±0,0372

0,36±0,0242

0,20 0,42

Catalpa speciosa

2016

2017

2018

2019

1,80±0,0649

1,93±0,1019

1,94±0,0475

1,97±0,0422

1,40 2,30 0,58±0.0372

0,60±0,0632

0,64±0.0511

0,66±0,0242

0.45 0.80

Проростки у ящиках зʼявились на 13-15 (C. spe-

ciosa) та 14-15 день (C. bignonioides). Підрахову-

вали насіння у два строки через 5-7 днів для визна-

чення енергії проростання та через 7-10 днів – для

визначення схожості [2]. Життєздатність вичис-

ляли відношенням кількості життєздатного насіння

до загальної кількості насіння взятого для дослі-

дження [3]. Різниця між схожістю та енергією про-

ростання в середньому становила 27,7-29 %, що го-

ворить про хорошу якість насіння. Проростання у

двох видів епігіальне. Сходи дружні, енергія проро-

стання висока. Проростки на ділянках зʼявлялись на

8-10 днів пізніше, ніж у ящиках і характеризувались

нижчою інтенсивністю росту. Догляд за сіянцями

полягав в регулярному зволоженні та рихленні мі-

жрядь з видаленням бурʼянів

Посівні показники насіння двох видів катальп

подано в табл. 3.

Таблиця 3

Посівні показники насіння видів роду Catalpa Scop.

Рік

Жи

ттєз

дат

-

ніс

ть,

%

Ен

ергі

я

пр

ор

ос-

тан

ня,

%

Лаб

ор

ато

-

рн

а сх

о-

жіс

ть,

%

Ґру

нто

ва

схо

жіс

ть, %

C. bignonioides

2016 79 58 85 48

2017 81 60 89 50

2018 83 64 90 56

2019 87 68 97 54

середня (M±m) 82,5±1,70 62,5±2,21 90,2±2,49 52±1,82

C. speciosa

2016 82 60 89 49

2017 86 65 95 50

2018 89 67 96 63

2019 93 70 98 58

середня (M±m) 87,5±2,32 65,5±2,10 94,5±1,94 55,5±3,35

Дані таблиці свідчать, що ґрунтова схожість

насіння двох видів катальп нижча лабораторної. Це можна пояснити вищою температурою та вологі-стю повітря і ґрунту в ящиках внаслідок накриття

склом, а також легшою структурою ґрунтової су-міші. На ділянках, не дивлячись на регулярний по-лив, відбувалось періодичне висушування ґрунту та спостерігались більші перепади температур дня і ночі, що негативно впливало на схожість насіння.


Також можливий вплив живих організмів, внаслі-док якого деяке насіння могло пошкодитись.

За нашими спостереженнями досліджені види катальп здатні до природного поновлення. Приро-дно розсіяне насіння рослин навесні дає сходи, які

зʼявляються в першій декаді червня. Сіянці відста-ють у рості, порівняно з рослинами на дослідних ді-лянках і при відсутності агротехнічних заходів до-сягають висоти 10-15 см (рис. 2).

Рис. 2. Сіянці катальп

Висновки. В умовах Волинської височини до-

сліджені види роду Catalpa рясно плодоносять. Морфометричні показники плодів і насіння пока-зали, що зрілі плоди рослин залежно від виду мають середню довжину 19-32 см і вміщують 68-116 пов-ноцінних насінин. Розміри плодів та насіння зале-жать від агрокліматичних умов та віку рослин. По-сівні властивості насіння характеризуються висо-кою життєздатністю – 82-87 % та енергією проростання – 62-65 %. Лабораторна схожість на-сіння становить 90-94 %. Здатність рослин до при-родного поновлення є ознакою успішного розвитку даних видів в умовах інтродукції. Дані дослідження вказують на доцільність використання насіннєвого способу розмноження видів роду Catalpa, так як він дозволяє отримати велику кількість нових особин, пристосованих до нових умов зростання і є еконо-мічно вигідним.


1. Горб Л. К. Биология некоторых видов рода Catalpa Scop. в условиях западных областей УССР : автореф. дисс. … канд. биолог. наук : 03.00.05 / Л. К. Горб. – Львов, 1975. – 20 с.

2. ГОСТ 13056.6-97. Метод определения всхожести. Взамен ГОСТ 13056.6-75 : Введ. 01.01.2000. – Киев : Госстандарт Украины, 1999. – 27 с.

3. ГОСТ 13056.7-93. Метод определения жизнеспособности. Взамен ГОСТ 13056.6-75; Введ. 01.07.68. – М.: Из-во стандартов, 1967. – 5 с.

4. Жизнь растений : в 6 т. / гл ред. А. Л. Та-хтаджяна. – М. : Просвещение, 1981. – Т. 5. Ч. 1 : Цветковые растения / под ред. А. Л. Тахтаджяна. – С. 427-431.

5. Зайцев Г. Н. Матиматическая статистика в экспериментальной ботанике / Г. Н. Зайцев. – М. : Наука, 1984. – 424 с.

6. Ілюстрований довідник з морфології кві-ткових рослин : навч.-метод. посіб. / [С. М. Зиман та ін.]. – Ужгород : Медіум, 2004. – 156 с.

7. Каппер В. Г. Об организации ежегодных систематических наблюдений над плодоношением древесных пород / В. Г. Каппер // Тр. по лесному опыт. делу. – 1930. – Вып. 8. – С. 103–147.

8. Кохно Н. А. Теоретические основы и опыт интродукции древесных растений в Украине / Н. А. Кохно, А. М. Курдюк. – Киев : Наук. думка, 1994. – С. 170.

9. Кульбіцький В.Л. Особливості квіту-вання та плодоношення видів роду Катальпа (Catalpa Scop.) у Правобережному Лісостепу Укра-їни / В. Л. Кульбіцький // Актуальні проблеми лісо-вого та садово-паркового господарства : Наук. вісн. НЛТУ України. – Львів : РВВ НЛТУ України, 2013. – Вип. 23.6. – С. 196-201.

10. Кульбіцький В. Л. Насіннєве розмно-ження Catalpa speciosa Ward. ex Engelm., C. big-nonioides Walt., C.ovata Don. в умовах культури у Правобережному Лісостепу України // В. Л. Куль-біцький / Лісове та садово-паркове господарство : Науковий вісник. – Львів.: УкрЛДТУ, 2005. – Вип.15.1. – С. 49-53.

11. Кухарська М. О. Біологічні та екологічні особливості видів роду Catalpa Scop. і перспективи їх використання в озелененні м. Києва: автореф. дис. … канд. с. г. наук : 06.03.01 / Кухарська М. О. – Київ, 2011. – С. 12.

12. Леппік М. В. Характеристика плодоно-шення рослин Catalpa bignonioides Walt. за умов за-бруднення навколишнього середовища / М. В. Леп-пік // Вісник Дніпропетровського університету. – Сер. : Біологія. Екологія. – 2008. – Вип. 16, Т. 1. – С. 141-146.

13. Мурзабулатова Ф. К. Опыт интродукции видов рода Catalpa Scop. в Ботаническом саду г. Уфы / Ф. К. Мурзабулатова, Н. В. Полякова // Изве-стия Самарского научного центра РАН : Проблемы прикладной экологии : науч. жур., 2015, Т.17, № 4. – С. 245-247.


EARTH SCIENCES

RESULTS OF APPLICATION THE FREQUENCY-RESONANCE METHODS OF SATELLITE

IMAGES AND PHOTOIMAGES PROCESSING AT SITES OF SEARCH WELLS DRILLING

Yakymchuk M.

Institute of Applied Problems of Ecology,

Geophysics and Geochemistry

Korchagin I.

Institute of Geophysics, NAS of Ukraine

Abstract

The results of experimental studies at exploratory drilling sites are presented. The investigations were con-

ducting with using the technology of integrated assessment of the oil and gas prospects of large blocks and local

areas, including methods of frequency-resonance processing of satellite images and vertical sounding (scanning)

of a cross-section in order to determine the depths and thicknesses of predicted accumulations of hydrocarbons

and rocks. In the process of reconnaissance studies in the local areas of three dry wells and the area of re-interpre-

tation of seismic materials in the North Sea, no signals (responses) were obtained at the resonant frequencies of

oil, condensate and gas. These results indicate the inappropriateness of drilling exploratory wells within the sur-

veyed areas. When processing a satellite image of the site of a productive well in the Barents Sea, responses at

hydrocarbon frequencies were recorded. The facts of recording responses at the resonant frequencies of oil, con-

densate and gas in the local area of drilling the Orca-1 well on the Mauritania offshore can be considered one more

confirmation of the effectiveness of the technology of frequency resonance processing and decoding of satellite

images and photo images. The results of studies on the Brazilian offshore in the vicinity of a well-known oil field

and on the area of the elevation chain also confirm the efficiency of the methods used. In general, the results of

experimental studies using the developed direct-prospecting methods indicate the feasibility of their additional

application at the stages of selecting areas and local sites for laying prospecting and exploratory wells.

Keywords: direct prospecting, vertical channel, volcano, deep structure, cross-section, oil, gas, hydrogen,

amber, salt, chemical elements, satellite data, mobile technology, anomaly, remote sensing data processing, inter-

pretation, vertical sounding.

Introduction

Over the years, the authors have purposefully con-

ducted research in the framework of the problem of de-

veloping mobile and low-cost methods and technolo-

gies for “direct” searches and exploration of ore and

combustible minerals, as well as water [5-7]. In 2018,

testing began on modified frequency-resonance meth-

ods of satellite images and photographs processing, as

well as a methodology developed on their basis for the

operational integrated assessment of the prospects of

oil and gas content (ore content, water content) of large

prospecting blocks and local sites [8-12]. These mobile

direct-prospecting methods have been widely tested

during geophysical studies in the Ukrainian Maritime

Antarctic Expedition in November-December 2018 [8].

The results obtained during the expedition demon-

strated their efficiency and effectiveness, as well as the

possibility (and feasibility) of use during solving a va-

riety of geological and geophysical, hydrological and

engineering-geological problems. In 2019, the testing

of the developed mobile methods purposefully contin-

ued in various regions of the globe. This article pro-

vides some additional materials, obtained in the process

of mobile methods testing within local areas of explor-

atory wells drilling for oil and gas.

Research methods

Experimental studies of reconnaissance nature at

well drilling sites and some areas were carried out using

the technology of frequency-resonance processing and

decoding of satellite images and photographs and the

method of integrated assessment of the oil and gas pro-

spects of local areas (site) and large blocks [8-9]. The

modified methods of this technology purposefully use

the bases (sets, collections) of chemical elements, min-

erals, oil and condensate samples, as well as sedimen-

tary, igneous and metamorphic rocks, the resonant fre-

quencies of which are used during the satellite images

processing. The collection of oil samples in the data-

base includes 117 samples, gas condensate - 15 samples

[8].

The base of sedimentary rocks consists of 12

groups: 1) psephitis, monomineral conglomerates (22

samples); 2) psammites (18); 3) siltstone, mudstone,

clay (6); 4) kaolinite mudstones (6); 5) kaolinite clays

(10); 6) sedimentary-volcanoclastic rocks (9); 7) lime-

stones (24); 8) dolomites (11); 9) marls (10); 10) sili-

ceous rocks (13); 11) salt (3); 12) coal (3).

The collection of photographs of igneous and met-

amorphic rocks includes 18 groups: 1) granites and rhy-

olites (29 samples); 2) granodiorites and dacites (7); 3)

syenitis and trachytes (18); 4) diorites and andesites

(14); 5) lamprophyres (14); 6) gabbro and basalts (32);

7) feldspar ultramafic rocks (20); 8) feldspathic sye-

nites and phonolites (23); 9) feldspathic gabbroids and

basaltoids (6); 10) feldspar-free ultramafic and mafic

rocks (10); 11) kimberlites and lamproites (20); 12)

nonsilicate carbonatites (8); 13) metamorphic granu-

lites (10); 14) metamorphic gneisses (26); 15) meta-

morphic crystalline schists (44); 16) metamorphic mi-


crocrystalline schists (phyllites) (11); 17) metamor-

phosed aspid schists (2); 18) iron ore (5). Photos of the

listed sets of samples of sedimentary, metamorphic and

igneous rocks are taken from an electronic document

on the website http://rockref.vsegei.ru/petro/.

Some results, obtained with the used set of mobile

direct-prospecting methods, are presented in publica-

tions [8-12].

When conducting research in local areas or within

large blocks (as well as their smaller fragments), the

following sequence of actions is performed.

1. At the initial step of the work, using the availa-

ble frequencies of hydrocarbon samples (oil, gas con-

densate and gas), the presence (or absence) of the pos-

sible accumulations of oil, gas and condensate within

the survey block (area, local site) is established. At the

same step of image processing, the presence in the

cross-section of some other minerals and chemical ele-

ments – amber, coal, water, shale gas, gas hydrates, car-

bon, hydrogen, oxygen – is evaluated.

2. The groups of sedimentary rocks that are pre-

sent in the cross-section of the surveyed area are deter-

mined.

3. The groups of igneous and metamorphic rocks

present in the cross-section are identified.

4. Using the methods of vertical sounding (scan-

ning) of the cross-section, the location depths of the

groups of sedimentary, magmatic and metamorphic

rocks, established within the survey sites, are deter-

mined.

5. Depths of occurrence (intervals of presence)

and thickness of individual types of fluids and minerals

are estimated, the presence of which in the cross-sec-

tion was established at the initial steps of image pro-

cessing.

Surveys areas in the North Sea

To demonstrate the potential capabilities of the di-

rect-prospecting technology used, a survey of local sec-

tions (zones) of the location of drilled, drilling and de-

sign wells was repeatedly conducted. Some results of

this kind of work are presented in [10]. Information on

drilled wells in the North Sea (including coordinates)

can be found on Internet sites

Well 6508/1-3. Information on the results of drill-

ing a dry well 6508/1-3 in the North Sea is given on the

site [14]. Well coordinates are following:

65°58'25.73``N, 08°09'49.06''E. The position of the

well on the satellite image is shown in Fig. 1a. Fre-

quency-resonance processing of a small fragment of

this image in the marker region was carried out.

During processing a local fragment of the image,

the responses from oil, condensate, and gas were not

recorded. Signals from the 8th group of sedimentary

rocks (dolomites) were received. The root of the deep

channel (volcano), filled with these rocks, is deter-

mined at a depth of 194 km (layer of the plastic state of

the rocks).

We also note that at a depth of 69 km, responses

from the water were also recorded; signals from ice on

this surface were absent from the upper and lower parts

of the cross-section.

Well 16/5-7. Information about the dry well 16/5-

7 in North Sea was borrowed from the site [16]. The

well coordinates are 58°42'12.13"N, 02°31'08.81"E, its

position in the image is shown in Fig. 1b.

During frequency-resonance processing of a frag-

ment of this image in the well region, responses from

oil, condensate and gas were not recorded. As in the

previous section, the presence of a volcano with a root

at 194 km, filled with sedimentary rocks of the 8th

group (dolomites), was established in the well area. The

responses from water were also received there on a sur-

face of 69 km.

а) 6508/1-3 b) 16/5-7

c) 32/4-3 S

Fig. 1. The position of the drilled wells in the North Sea at satellite images.

Well 32 /4-3 S. Information on the project well

32/4-3 S is given on the site [17], its coordinates are

following: 60°30'37.36''N, 04°09'18.03''E. The position

of the well in the North Sea is shown in Fig. 1c. At the

time of processing the fragment of the image, the drill-

ing of the well has not yet been carried out.

During the frequency-resonance processing of the

image fragment in Fig. 1c, no responses from oil, con-

densate, or gas have been recorded. Signals from the

9th group of sedimentary rocks (marls) were received.

The root of the volcano, filled with these rocks, was

recorded at a depth of 194 km. In this site, responses

from water at a surface of 69 km were also obtained.

The results of 32/4-3 S well drilling are given in

the information message [15]. As follows from the re-

sults of frequency-resonance processing of a satellite

image of the well location, it turned out to be dry.


Search block on the Denmark offshore. An infor-

mational message [18] provides information about the

reinterpretation of 3D seismic materials within the

search block on the Danish offshore. Using the block

location scheme in the North Sea, a satellite image of

this area was prepared (Fig. 2). The processing area is

indicated by a rectangular outline in this image.

During frequency-resonance processing of a frag-

ment of the image in Fig. 2 responses from oil, conden-

sate, gas, gas hydrates, and amber are not recorded. Sig-

nals were received only from the 9th group of sedimen-

tary rocks (marls). By fixing responses at various

depths, the root of a volcano, filled with marls, was de-

termined at a depth of 470 km.

Water signals within the block are also recorded

on a surface of 69 km.

Fig. 2. Satellite image of the site for the re-interpretation of seismic materials on the Denmark offshore in the

North Sea.

Area of productive well location in the Barents

Sea

On August 20, 2019, site [19] published infor-

mation about the discovery by a well 7324/6-1 ('Sput-

nik') of a light oil field in the Barents Sea. The location

of the well within the PL 855 block is shown in the Fig.

3 in the site document [19]. The well coordinates

(73º39'07.05''N, 24º58'35.39''E) were borrowed from

the site [20]. Using these coordinates, a satellite image

of the local drilling site was prepared (Fig. 4) for sub-

sequent processing.

During the frequency-resonance processing of this

image, responses were obtained at the frequencies of

oil, condensate, gas (strong), amber, coal and shale gas.

Responses from 1-6 groups of sedimentary rocks

were recorded - the presence of a volcano (channel) of

these rocks was established.

The responses at the frequencies of oil, conden-

sate, gas, and amber were recorded when scanning the

cross-section to 57 km.

Fig. 3.

The position of the well 7324 / 6-1 "Sputnik" within the block PL 855.

Fig. 4. Satellite image of the

Sputnik well site.


Search block in the area of a drilled well on the

Mauritania offshore

An Internet message [21] provided information

about the drilled well Orca-1 on the Mauritania off-

shore. The coordinates of the well (16º29ʹ0.18ʺN,

17º37ʹ19.45W) are determined (approximately) accord-

ing to information about the drilling vessel position.

At the initial stage of the research, a frequency-

resonance processing of a rather large block in the At-

lantic Ocean was carried out. Within this block the

drilled production well Orca-1 is located (large rectan-

gular contour in Fig. 5).

The responses from oil, condensate, gas, amber,

oil shale, shale gas (gas in mudstone), coal, anthracite,

hydrogen (strong), water, brown coal, iron and salt

were recorded on this block. Signals were recorded

from 1-10 groups of sedimentary rocks, as well as 6, 7

(strong), 8, 9, and 10 groups of igneous rocks. By fixing

responses on various surfaces, the root depths of the

following deep channels (volcanoes) were determined:

1) a salt volcano – 470 km; 2) a volcano of sedimentary

rocks of 1-6 groups – 470 km; 3) volcanoes of sedimen-

tary rocks of 7-10 groups – 723 km; 4) volcanoes of

igneous rocks of 6 and 7 groups –723 km.

Fig. 5. Satellite image of a research site in the Atlantic Ocean (offshore of Mauritania). The marker indicates the

position of the productive well.

On a surface of 56.9 km, oil signals were obtained

from 1-7 groups of sedimentary rocks, as well as from

the 7th group of igneous rocks. At a depth of 68.9 km,

water signals were obtained only from 8-9 groups of

sedimentary rocks and the 7th group of igneous rocks.

By scanning the cross-section from the surface

with a step of 1 m, the responses from the oil were ob-

tained from the following intervals: 1) 1330 - (3700 -

strong) (strong) - 4400 m; 2) 4620-5100 m; at a step of

5 m, 3) 7670 - (10 km - strong) - 10540 m; 4) 11800-

13360 m (up to 15 km traced).

When processing a local fragment of the image in

the borehole region (the rectangle in the upper part of

Fig. 5), the responses from oil, condensate and gas

(strong) have been received. On this site, signals were

received only from the 7th group of sedimentary rocks

(carbonates). On the surface of 57 km, responses from

oil, condensate and gas were recorded.

By scanning a cross-section from 500 m with a

step of 1 m, responses from gas were obtained from the

intervals: 1) 3620-3680 m; 2) 5117-5156 m; 3) 5390-

5480 m. When scanning the first interval (3620-3680

m) with a step of 10 cm, gas signals were recorded in

the range of 3641-3649 m, and with a step of 1 cm – in

the interval of 3642-3643 m.

During scanning from 6 km, step 1 m, oil re-

sponses were obtained from intervals: 1) 6142-6256 m;

2) 7320-7680 m; from 8.5 km - 5 m step, 3) 9300-13100

m.

In the lower part of the image on Fig. 5 there is

uplift. During the frequency-resonance processing of

this fragment of a large examination area, responses

were recorded from oil, condensate, gas, amber, oil

shale, gas hydrates, ice, coal, anthracite, hydrogen and

salt. Signals from 1-6 groups of sedimentary rocks were

also recorded. By fixing the responses at various

depths, it was established that the roots of volcanoes

(salt and sedimentary rocks) are located at a depth of

470 km.

Signals from oil were obtained from 1-6 groups of

sedimentary rocks (on the surface of 57 km including),

as well as from salt (at depths of 50 and 57 km, in par-

ticular).

By scanning a cross-section from 1 km with a step

of 1 m, oil responses were obtained from the intervals:

1) 1790 - strong - 3710 m; 2) 4475-5100 m; at a step of

5 m, 3) 14510-15800 m.

By scanning from 1.7 km, step 1 m, the responses

of oil from salt were obtained from the intervals: 1)

1750-2160 m; 2) 2400-3740 m. When scanning from

2100 m, a step of 1 m, responses of oil from the 2nd

group of sedimentary rocks were obtained from the in-

terval 2100-2740 m (no further scanning was per-

formed).

Brazil offshore survey blocks

Information on the Búzios large oil field

(24°47′22″S, 42°19′08″W) is available on the Internet

site [13]. A satellite image of the area, within which the

Búzios field is located, is shown in Fig. 6. During its

processing, signals from oil, condensate (strong), gas,

amber, oil shale, mud breccia, gas hydrates, ice, coal,

anthracite were fixed. Responses from 1, 2, 3, 4, 5, and

6 groups of sedimentary rocks, as well as the 7th igne-

ous group, were recorded. By fixing responses at vari-

ous depths, the root of the channel of sedimentary rocks

of 1–6 groups was determined at a depth of 470 km. Oil

signals were also received at depths of 47 and 57 km.

At a surface of 50 km, no responses from the 7th

group of igneous rocks were obtained. Potassium salts

also belong to this group of rocks. When using a sample


of potassium-magnesium salt, responses on the surface

were recorded. By scanning from 2 km, with step of 1

m, the interval of this salt location was fixed: 2160-

2940 m.


of 1 m, the responses from oil were obtained from the

intervals: 1) 3997-5210 m; at a step of 5 m, 2) 9060-

14800 m (up to 15 km traced).

Fig. 6. Satellite image of a research site in the Atlan-

tic Ocean (offshore Brazil). The marker indicates the

position (coordinates) of the Búzios oil field.

Fig. 7.

Satellite image of a research site in the Atlantic

Ocean (offshore Brazil, an area of a chain of uplifts).

A group of uplifts in the seabed topography is vis-

ible to the north of the field’s location in the satellite

image (Fig. 7). When processing a fragment of an im-

ages of this region with uplifts (a rectangular outline in

Fig. 7), responses from oil, condensate, gas, amber, oil

shale, argillite breccia, gas hydrates, ice, coal, anthra-

cite, hydrogen (powerful), water (strong), brown coal,

iron ore, diamonds and potassium magnesium salts

were received. Responses were recorded from 1-7

groups of sedimentary rocks, as well as from 6, 7 and

11 groups of igneous rocks.

Signals from potassium-magnesium salt were ob-

tained on surfaces of 50 and 69 km - below the response

from this salt were absent. It can be assumed that on the

surface of 69 km in the 7th group of igneous rocks the

salt and water (salt) are synthesized.

By fixing responses at various depths, the roots of

the following channels (volcanoes) were determined: 1)

sedimentary rocks of 1-6 groups – 470 km; 2) sedimen-

tary rocks of 7 group (carbonates) – 723 km; 3) igneous

rocks of the 6th, 7th and 11th groups – 723 km.


of 1 m, oil responses were obtained from the intervals:

1) 1830-2560 m; 2) 2670 - (strong) (very strong) (very

strong - 4200 m) (4600 m - again strong) - 5030 m; at a

step of 5 m, 2) 8940 - (strong) (very strong) (for the first

time of such intensity) (very strong) - 14500 m (up to

15 km traced).

Survey Results of Other Drilled Well Locations

It should be noted that the authors conduct a tar-

geted survey of exploratory well drilling sites in various

regions of the world, if information messages contain

data (coordinates) about their location. In article [10],

in particular, the results of this kind of work are given

in the areas of the following wells:

1. The exploratory well "Maria-1" within the

Western-Black-Sea block in the Black Sea.

2. An additional survey of the local site of the

Melnik-1 well drilling at the Khan Asparuh block in the

Black Sea.

3. The local site of the exploratory well drilling

(coordinates: 57°10.644'N, 01°07.066'E) in the North

Sea.

4. The area of the Brulpadda-1AX well location on

the South Africa offshore.

5. The well drilling site on the Silistar block (1-14

Khan Kubrat) on the Bulgarian offshore in the Black

Sea.

6. The location of the drilled well (coordinates:

6º19'4.8"S, 10º53'33" E) on the Angola offshore.

7. The location of the Kekra-1 well (coordinates:

22°30'17"N, 66°6'49" E) on the Pakistan offshore: no

hydrocarbon inflows were received in this well.

Pay attention to the following. Information mes-

sages on the Kekra-1 well indicate that the cost of the

well drilling was $100 million and another $100 million

spent on cementing and drilling an additional trunk to

reach design depth!

Conclusions

The conducted experimental studies with the aim

of additional testing mobile direct-prospecting methods

at local sites of drilled wells can be considered as a con-

tinuation of previously performed work, the results of

which are presented in published papers [8-12]. The

conclusions formulated in these publications are true,

in general, and with respect to the materials of this arti-

cle.

Once again, we draw attention to the distinguish-

ing feature of direct-prospecting frequency-resonance

methods. Unlike classical geophysical methods, the

methods used make it possible to fill the studied cross-

section with the appropriate complexes of sedimentary,

metamorphic and igneous rocks, as well as to determine

the intervals of the cross-section, prospective for the de-

tection of combustible and ore minerals, immediately,

during the measurement (signal recording) by the de-

veloped instrumentation devices (i.e., without addi-

tional stages of modeling and geological interpretation

of the results of geophysical measurements). In this ar-

ticle, as well as in other published materials, the em-

phasis is on the presentation of measurement results.

The studies performed at the oil and gas explora-

tory drilling sites in the North and Barents Seas, as well

as on the Mauritania offshore, confirmed the feasibility

of additional work conducting with direct-prospecting

methods using, when choosing sites for their laying.


Other researchers are currently paying attention to

the appropriateness of direct-prospecting technologies

using. So, the authors of the article [4, p. 36] state: “The

efficiency of prospecting for oil and gas on the onshore

of Ukraine is approximately 30%, and on the Black Sea

offshore - even lower. If the reservoir problem in car-

bonate and terrigenous complexes is sometimes solved

by geophysical forecasting of decompressed zones in

the cross-section, then there are no reliable traditional

methods for sorting these objects into oil and gas satu-

rated and "empty" (aquifers). Therefore, the efficiency

of prospecting for oil and gas is rather low.

Because of this, the latest non-traditional methods

for predicting hydrocarbon accumulations in various

types of traps deserve to be introduced, including the

electric-physical forecasting method for oil and gas po-

tential, remote sensing methods and other modern geo-

physical technologies, the effectiveness of which has

been confirmed by further exploratory drilling.”

In the article [2, p. 193], devoted to the problems

of "synclinal" oil, Karpov V.A. notes: “It should be rec-

ognized that the success of geological exploration for

hydrocarbons achieved over many years can no longer

be increased by improving the methodology, introduc-

ing various innovations, if we continue to drill positive

structures, if we do not proceed to map the hydrocarbon

accumulations directly, regardless of their structural

characteristics, the use of various technologies of "di-

rect" methods. " In another article [3, p. 141], he claims:

“It seems that a similar fate awaits the “synclinal” di-

rection: sooner or later, all companies will deal with it.

And this will happen when they (companies) move

from a search for structures to a search for oil, to a di-

rect search for oil.”

Within the areas and blocks that are prospective

for the detection of hydrocarbons, identified at the stage

of integrated assessment of their oil and gas potential,

detailed studies can be carried out using frequency-res-

onance methods of satellite images processing. De-

tailed studies allow [12]:

a) Detect and localize within the blocks and sites

local anomalous zones of fixation of responses (sig-

nals) at the resonant frequencies of oil, condensate and

gas;

b) Within the mapped anomalous zones, using the

technique of cross-section vertical scanning, to deter-

mine (and refine using a smaller scanning step) the

depth of the response intervals at the resonant frequen-

cies of oil, gas and condensate;

c) In the intervals of responses at hydrocarbons

frequencies to determine the types of reservoir rocks;

d) Establish what types of rocks are tires for the

detected response intervals at the resonant frequencies

of oil, condensate and gas;

e) Determine the types of oil and condensate from

which signals (responses) are recorded within intervals

of the cross-section (in the frequency-resonance meth-

ods 117 oil samples and 15 gas condensate samples are

traditionally used).

At the moment, the results of numerous experi-

mental studies presented above, as well as in articles

and reports [8-12], can be summarized as follows.

1. The conducted experimental studies of recon-

naissance character provided additional evidence in fa-

vor of the deep (endogenous) origin of oil, condensate,

gas and amber in the process of hydrogen degassing of

the Earth. In the survey areas in which responses from

hydrocarbons are recorded, within (in the central parts,

most likely) channels (volcanoes) of the deep migration

of fluids, minerals, and chemical elements, a 57 km

boundary is almost always fixed. Below this boundary,

responses are recorded at the frequencies of hydrogen

and carbon, above this boundary – of oil, condensate,

gas and amber (only in channels of a certain type) [8-

12]. Additional information on the problem of mineral

synthesis of hydrocarbons is also presented in the ab-

stracts of the VIIth Kudryavtsev Readings (7KCh) on

the website http://conference.deepoil.ru/index.php/ma-

terials.

2. The results of studies in various regions of the

world allow us to conclude that the areas of amber ex-

traction and finds should be considered promising for

the hydrocarbons searching [8, 12].

3. A survey of salt deposit locations showed that

signals at hydrocarbon frequencies are also recorded

within them [12].

4. In the process of direct-prospecting methods

testing, responses from hydrocarbons were also repeat-

edly recorded in coal basins from the horizons of cross-

section, lying below coal-bearing strata (including at

sufficiently large depths) [12].

5. In almost all examined areas of visible hydrogen

degassing, responses from basalts were recorded. In the

detected basalt channels with roots at various depths,

signals at hydrogen frequencies are recorded every-

where (practically in the entire interval of basalt regis-

tration) [10-11].

6. On separate area of the Ukrainian Shield (USh),

signals from sedimentary and metamorphic rocks, as

well as oil, condensate, gas and amber, are recorded

from the interval between the upper and lower layers of

granites. When conducting soundings along the profile

in the northern part of the USh, a site was found that

was similar by structure to a fragment of the area within

the White Tiger field on the Vietnam offshore. Signals

from hydrocarbons within this area were recorded up to

57 km. We also note that by scanning the cross-section,

the presence of two granite intervals was also estab-

lished within a separate area of the Voronezh crystal-

line massif and within the Romashkinskoye oil deposit

in Tatarstan.

7. Recently, in some areas, responses from hydro-

carbon were recorded from the intervals of ultramafic

rocks location.

8. On land and in marine water areas, numerous

areas (sites) of the deep channels location, filled with

sedimentary and igneous rocks of various types, have

been discovered, within which water is forming at the

border of about 69 km!

9. The results of the research can be considered as

such, which testify in favor of the concept of a growing

(expanding) Earth.

In their publications, the authors have already

noted the “wary” attitude of practitioners and research-

ers towards the developed direct-prospecting methods

http://conference.deepoil.ru/index.php/materials



(based on the processing and interpretation of Earth re-

mote sensing data, first of all). There is reason to note

with satisfaction that experimental work on the prob-

lem of creating mobile and low-cost direct-prospecting

methods and technologies is also being carried out in

other regions. The expediency of conducting research

in this direction is convincingly emphasized in a small

fragment from the N.M. Andreev report at 7 Kudrya-

vtsev Readings [1]:

“According to the author, the debate about the

origin of hydrocarbons today no longer makes any

sense. The results of the bio-geophysical (BHF) studies

of dozens of hydrocarbon deposits, and hundreds using

the recently developed spin-holographic technology of

satellite images remote sounding (SGT DZ), leave no

chance for the organic hypothesis. At least, when it

comes to the scale of deposits. These studies clearly and

unequivocally indicate the deep nature of the hydrocar-

bons formation. Therefore, this issue will not even be

discussed here. It also makes no sense to waste time

proving the reality of the BHF method, and now in the

version of the SGT DZ, with its truly fantastic capabil-

ities and effectiveness. In his reports at the first three

Kudryavtsev readings, the author unsuccessfully tried

to draw the attention of specialists to the amazing re-

sults of applying the BHF method. But realizing that at

the current level of public consciousness, it is useless to

expect him to understand this topic (according to one

geologist, colleagues will not understand it for another

50 years), I simply began to use these technologies dur-

ing solving my various production problems.

And in my spare time, to study the opportunities

that have opened up, to form new search approaches

and create my own, now huge, database of deposits of

various minerals on all continents. In the course of var-

ious studies, it became apparent that hydrocarbon and

ore deposits are closely interconnected, and these tech-

nologies no less effectively allow you to search for ore

deposits.”

In conclusion, we note once again that the results

of frequency-resonance processing of satellite images

of local site of exploratory wells drilling in the North

and Barents Seas, as well as on the Mauritania and Bra-

zil offshore sufficiently convincingly indicate the ap-

propriateness of the developed methods using (com-

bined with traditionally used) for choosing optimal lo-

cations of prospecting and exploratory wells. The

super-operational method of integrated assessment of

the prospects of oil and gas and ore availability pro-

vides an opportunity to significantly accelerate and op-

timize the geological exploration process for combus-

tible and ore minerals. The proven mobile technology

of frequency-resonance processing of satellite images

and photo images is recommended for use in Ukraine

(as well as in other regions of the world) for the purpose

of a preliminary assessment of the prospects of oil and

gas content and ore content within the poorly studied

and unexplored search blocks and local sites.

REFERENCES:

1. Andreev N. M. Petroleum exploration tech-

nology SGT DZ as a tool for studying the mechanism

of formation and prediction of volcanic activity. VIIth

Kudryavtsev Readings - All-Russian Conference on the

Deep Genesis of Oil and Gas. Moscow, TsGE, October

21-23, 2019. Abstracts. 5 pages. http://confer-

ence.deepoil.ru/index.php/materials (in Russian)

2. Karpov V.A. To the problem of “synclinal”

oil. Subsoil use XXI century. 2019, no. 3, pp. 186-195.

(in Russian)

3. Karpov V.A. The search for “synclinal” oil

is an inevitable direction of exploration. Subsoil use

XXI century. 2019, no. 5, pp. 138-142. (in Russian)

4. Kryvosheyev V.T., Makogon V.V., Ivanova

Ye. Z. The main reserve of accelerated effective open-

ing jf oil and gas fields in Ukraine. Mineral resources

of Ukraine. 2019. no 1, pp. 31-37. (in Ukrainian)

5. Levashov S.P., Yakymchuk N.A.,

Korchagin I.N. New possibilities for the oil-and-gas

prospects operative estimation of exploratory areas,

difficult of access and remote territories, license blocks.

Geoinformatika, 2010, no. 3, pp. 22-43 (in Russian).

6. Levashov S.P., Yakymchuk N.A.,

Korchagin I.N. Frequency-resonance principle, mobile

geoelectric technology: new paradigm of geophysical

investigations. Geofizicheskiy zhurnal, 2012, vol. 34,

no. 4, pp. 166-176 (in Russian).

7. Yakymchuk N.A. Electric field and its role

in life on Earth. Geoinformatika, 2014, no. 3, pp. 10-20

(in Ukrainian).

8. Yakymchuk N.A., Korchagin I.N., Bakh-

mutov V.G., Solovjev V.D. Geophysical investigation

in the Ukrainian marine Antarctic expedition of 2018:

mobile measuring equipment, innovative direct-pro-

specting methods, new results. Geoinformatika, 2019,

no. 1, pp. 5-27. (in Russian)

9. Yakymchuk N.A., Korchagin I.N. Integral

estimation of the deep structure of some volcanoes and

cymberlite pipes of the Earth. Geoinformatika, 2019,

no. 1, pp. 28-38 (in Russian).

10. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N.,

Levashov, S. P. Direct-prospecting mobile technology:

the results of approbation during searching for hydro-

gen and the channels of migration of deep fluids, min-

eral substances and chemical elements. Geoinformat-

ika, 2019, no. 2, pp. 19-42 (in Russian).

11. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N. Appli-

cation of mobile frequency-resonance methods of sat-

ellite images and photo images processing for hydrogen

accumulations searching. Geoinformatika, 2019, no. 3,

pp. 19-28 (in Russian).

12. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N. Tech-

nology of frequency-resonance processing of remote

sensing data: results of practical approbation during

mineral searching in various regions of the globe. Part

I. Geoinformatika, 2019, no. 3, pp. 29-51 (in Russian).

13. Búzios oil field. https://en.wikipe-

dia.org/wiki/B%C3%BAzios_oil_field



https://en.wikipedia.org/wiki/B%C3%BAzios_oil_field

https://en.wikipedia.org/wiki/B%C3%BAzios_oil_field


14. Capricorn Norge Strikes Out Southeast of

Norne Field.

https://www.oilandgaspeople.com/news/18991/capric

orn-norge-strikes-out-southeast-of-norne-field/

15. Dry well near the Troll field in the North Sea

– well 32/4-3 S.

https://www.npd.no/en/facts/news/Exploration-

drilling-results/2019/Dry-well-near-the-Troll-field-in-

the-North-Sea-well-32-4-3-S/

16. Equinor Drills Dry Norwegian Well West of

Johan Sverdrup.

https://www.oilandgaspeople.com/news/19004/equino

r-drills-dry-norwegian-well-west-of-johan-sverdrup/

17. Equinor Gains Consent to Use West Hercu-

les Rig on Gladsheim https://www.oilandgaspeo-

ple.com/news/19011/equinor-gains-consent-to-use-

west-hercules-rig-on-gladsheim/

18. ION Geophysical Corporation has started a

new 3D multi-client reimaging program offshore Den-

mark. https://subseaworldnews.com/2019/07/31/ion-

in-new-3d-reimaging-program-offshore-

denmark/?uid=6405

19. New light oil discovery in the Barents Sea.

https://www.equinor.com/en/news/2019-08-oil-

discovery-barents.html

20. Norway: Equinor given consent to drill ex-

ploration well 7324/6-1 in PL 855. https://www.en-

ergy-pedia.com/news/norway/equinor-given-consent-

to-drill-exploration-well-7324-6-1-in-pl-855-176570

21. Orca-1 Exploration Well Makes Major Gas

Discovery Offshore Mauritania.

http://investors.kosmosenergy.com/news-

releases/news-release-details/orca-1-exploration-well-

makes-major-gas-discovery-offshore

https://www.oilandgaspeople.com/news/18991/capricorn-norge-strikes-out-southeast-of-norne-field/

https://www.oilandgaspeople.com/news/18991/capricorn-norge-strikes-out-southeast-of-norne-field/

https://www.npd.no/en/facts/news/Exploration-drilling-results/2019/Dry-well-near-the-Troll-field-in-the-North-Sea-well-32-4-3-S/



https://www.oilandgaspeople.com/news/19004/equinor-drills-dry-norwegian-well-west-of-johan-sverdrup/

https://www.oilandgaspeople.com/news/19004/equinor-drills-dry-norwegian-well-west-of-johan-sverdrup/

https://www.oilandgaspeople.com/news/19011/equinor-gains-consent-to-use-west-hercules-rig-on-gladsheim/




https://subseaworldnews.com/2019/07/31/ion-in-new-3d-reimaging-program-offshore-denmark/?uid=6405



https://www.equinor.com/en/news/2019-08-oil-discovery-barents.html



http://investors.kosmosenergy.com/news-releases/news-release-details/orca-1-exploration-well-makes-major-gas-discovery-offshore




MATHEMATICAL SCIENCES

FORECASTING THE SPREAD OF CORONAVIRUS IN RUSSIA: LIGHT AT THE END OF THE

TUNNEL

Nizhegorodtsev R.

Doctor of Economics, Laboratory chief

Institute for Control Studies RAS,

Roslyakova N.

Candidate of Economics, senior researcher


Goridko N.

Candidate of Economics, senior researcher


ПРОГНОЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОРОНАВИРУСА В РОССИИ: СВЕТ В КОНЦЕ ТУННЕЛЯ

Нижегородцев Р.М. д.э.н., заведующий лабораторией

Институт проблем управления РАН,

Рослякова Н.А. к.э.н., старший научный сотрудник


Горидько Н.П. к.э.н., старший научный сотрудник


Abstract

The paper deals with forecasting the spread of coronavirus, i.e. the number of diseased and deceased people,

for the world as a whole and separately for Russia using available evidence by the tools of logistic curves. The

methodology and tools of the study, the results of other forecasts, and directions for further research are discussed.

Аннотация

Статья посвящена прогнозированию распространения коронавируса, т.е. численности заболевших и

умерших, для мира в целом и отдельно для России на основании имеющихся фактических данных при

помощи инструментария логистических кривых. Обсуждаются методология и инструментарий исследова-

ния, результаты других прогнозов и направления дальнейших исследований.

Keywords: coronavirus, modeling and forecasting, logistic curves, measures to counter the spread of the

epidemic.

Ключевые слова: коронавирус, моделирование и прогнозирование, логистические кривые, меры

противодействия распространению эпидемии.

Введение

Цель работы заключается в том, чтобы спро-

гнозировать развитие событий с эпидемией корона-

вируса для мира и для России, а именно – оценить

перспективную динамику численности заболевших

и умерших от коронавируса. В момент написания

статьи динамика для России еще показывает экспо-

ненциальный рост, и одна из задач заключается в

том, чтобы понять, когда следует ожидать стабили-

зации численности заболевших и умерших (так

называемый выход на «плато»), и приблизительно

в какие сроки эпидемия ощутимо пойдет на спад.

Количество жертв при катастрофах любого

происхождения представляет собой случайную ве-

личину, которая характеризуется распределением с

«тяжелыми» хвостами [1], т.е. сколь бы искусным

ни было человечество в предотвращении катастроф

и в ликвидации их последствий, в любой момент

можно ожидать наличия аномально высоких вы-

бросов количества пострадавших, и наличие этих

выбросов обусловлено уникальностью развертыва-

ющейся ситуации.

А тот факт, что поводов для этих ситуаций

предоставляется более чем достаточно, много-

кратно обосновывался специалистами прежде всего

в области безопасности, причем различных ее ас-

пектов – от экономических до медико-биологиче-

ских [2].

Поэтому следует согласиться с мнением Нас-

сима Талеба о том, что эпидемия коронавируса

была в целом предсказуема и ее нельзя считать

«черным лебедем» [3], - тем более, что аналогичные

заболевания, в том числе разные формы гриппа

(пусть не столь разрушительные), сопровождали

развитие глобальных процессов в течение послед-

них 20 лет.

Краткий обзор возможных подходов

Наиболее распространенный аппарат изучения

распространения вирусных заболеваний – это так

называемые имитационные SEIR-модели, согласно


которым население исследуемой страны или реги-

она разделяется на 4 категории: S - susceptible (под-

верженные заражению, уязвимые), E - exposed (вы-

явленные переносчики вируса, не требующие меди-

цинской помощи, - например, бессимптомно

болеющие), I - infected (больные, которым требу-

ется помощь), R - resistant (устойчивые к зараже-

нию).

Традиционные SEIR-модели предназначены

для моделирования распространения инфекцион-

ных заболеваний в замкнутых сообществах. Неко-

торые исследователи справедливо указывают на то,

что как страновая, так и мировая статистика не де-

лает различий между заболевшими за рубежом (и

уже после этого въехавшими в страну) и заразив-

шимися внутри страны [4]. Между тем, эта разница

существенна с точки зрения оценок скорости рас-

пространения вируса на той или иной территории.

Большинство построенных в мире прогнозных

моделей распространения коронавируса предпола-

гает опору на «натуральные» параметры, характе-

ризующие быстроту заражения, уровень летально-

сти вируса, плотность взаимных контактов между

людьми и т.д. (см. [5-7] и др.).

Заслуживают внимания модели, которые учи-

тывают, в частности, долю пожилого населения

(поскольку оно наиболее подвержено опасности за-

ражения), плотность населения на территории, где

изучается распространение вируса, и др., а разли-

чия между сценариями связаны с продолжительно-

стью ограничительных мер и со степенью мягкости

социальной изоляции (от этих параметров зависит

процент прерывания так называемых цепочек зара-

жения) [8].

Существуют и «территориально ориентиро-

ванные» модели распространения эпидемии – даже

не по странам, а по отдельным локальным террито-

риям (в частности, муниципалитетам) и даже насе-

ленным пунктам с учетом плотности населения и

густоты транспортной сети [9].

Наконец, интересен «апокалиптический» про-

гноз, согласно которому доверять официальной

статистике заражений вообще нельзя, поскольку

нет здоровых людей, есть плохо обследованные.

Автор прогноза исходит из того, что практически

все население Земли, за небольшим исключением,

должно переболеть вирусом – суммарно 7,75 млрд.

чел. [10]. Обратим внимание на то, что, по расчетам

автора, в этом (отнюдь не оптимистичном) случае

пандемия «затихнет» примерно 26 июня, после чего

количество заболевших в мире перестанет расти.

Правда, автор данного подхода не предполагает

возможности повторных заражений, тогда как в ре-

альности такие случаи наблюдаются – впрочем, на

данный момент их количеством пока что можно

пренебречь.

Методология и инструментарий

Распространение вируса представляет собой

типичный пример кумулятивного роста с насыще-

нием, т.е. вначале количество зараженных и умер-

ших растет пропорционально уже имеющемуся их

количеству, но по мере приближения к некоторому

верхнему пределу этот процесс замедляется, насту-

пает насыщение, и в конце концов он останавлива-

ется совсем. Процессы такого рода моделируются

при помощи обобщенных логистических кривых.

В качестве фактора, затрудняющего проведе-

ние объективного анализа (а тем более – получение

релевантного прогноза), следует упомянуть услов-

ность имеющихся фактических данных о количе-

стве заболевших и умерших и несопоставимость

этих данных по странам. Малое количество забо-

левших в той или иной стране может быть связано

с несовершенством процедуры выявления больных

либо с элементарным дефицитом тестов. Количе-

ство смертных исходов также поддается манипуля-

ции в зависимости от того, считать ли жертвами ко-

ронавируса людей, умерших от сопутствующих

хронических болезней, обострение которых насту-

пило в результате заражения.

Именно поэтому нами в качестве инструмента

моделирования была выбрана логистическая (S-об-

разная) кривая, зависящая только от одного экзо-

генного параметра – от времени – и позволяющая

на основе анализа временного ряда, содержащего

достаточное количество наблюдений, прогнозиро-

вать дальнейшее поведение объясняемой перемен-

ной, в том числе верхний предел распространения

вируса. Это типичная модель, описывающая дина-

мику численности популяций или различные пове-

денческие процессы.

Модели такого рода относительно безраз-

личны к качеству исходных статистических дан-

ных. Важным является лишь предположение о со-

поставимости этих данных на протяжении периода

наблюдения, о неизменности методики их расчета

и о стабильности принципов поведения наблюдае-

мого объекта. Условно говоря, если мы моделируем

численность популяции волков, то мы можем не ви-

деть, скажем, четвертую часть этой популяции,

просто не иметь в виду ее наличия и не учитывать

в модели, но мы должны изначально отвергнуть

возможность перехода волков на вегетарианское

питание, когда они начинают щипать травку вместо

того, чтобы резать овец, как это было прежде, на

протяжении наблюдаемой части динамического

ряда.

Кроме того, логистические модели имеют бес-

спорное преимущество перед классическими SEIR-

моделями, состоящее в том, что официальные дан-

ные о численности заболевших и умерших по каж-

дой стране, охваченной вирусом, подаются еже-

дневно, пусть даже эти данные небезупречны, по-

этому для построения логистического тренда мы

быстро набираем динамический ряд из ежедневных

наблюдений, достаточный для построения реле-

вантной модели, тогда как сведения о количестве

потенциально подверженных риску заболеть и о ко-

личестве устойчивых к вирусу людей с такой часто-

той просто не нужны для практических целей. По-

этому авторы SEIR-моделей в своем подавляющем

большинстве оперируют не наблюдениями как та-

ковыми, а домыслами, пусть даже качественно

сформированными и имеющими под собой некото-

рое основание.


Фактические данные о численности заболев-ших и умерших взяты с электронных ресурсов [11-13].

Изначальная спецификация модели описыва-ется обобщенной логистической кривой. Эта функ-ция удовлетворяет дифференциальному уравне-нию:

)()()(21

yytfdt

dykk , (1)

где y(t) значение результирующей функции (объясняемой переменной); t – экзогенная перемен-ная времени (периоды от 1 до i); k1 – нижняя асимп-тота, т.е. предел, с которого начинается рост функ-ции; k2 – верхняя асимптота логистической кривой, f(t) – весовая функция, в простейшем случае равная константе.

Решением данного уравнения служит функция

bt

tkkkty

)(

)()()( 12

1 (2)

при произвольном b > 0, где

t

t

dwwfkkt

0

)()(exp)( 12

В рассматриваемой модели время течет не ли-нейно, а в некотором смысле пропорционально функции f(t). Поэтому вид функции y(t) суще-ственно зависит от функции f(t). Простейший слу-чай f(t) = const приводит к модели Ферхюльста, и мы остановимся пока что именно на ней.

Решением данного дифференциального урав-нения является функция вида

𝑌(𝑡) =𝑘2−𝑘1

1+10𝑎+𝑏𝑡 + 𝑘1 (3)

где искомые параметры a и b определяют кру-тизну наклона и положение точки перегиба логи-стической кривой.

При допущении о том, что k1=0, то есть рост оцениваемой функции начинается с нулевого уровня, уравнение (3) примет вид:

𝑌(𝑡) =𝑘2

1+10𝑎+𝑏𝑡 (4)

С помощью нелинейного моделирования в программном комплексе Statistica методом наименьших квадратов оцениваются параметры уравнения a, b, k2.

Результаты расчетов для всего мира Согласно модели вида (4) для совокупного ко-

личества умерших (Death) получились оценки:

Модель: death=k/(1+(10^(a+b*t))) 81 набл. Зав. пер.: Death

Потери: (OBS-PRED) **2 Итоговые потери: 106521033,21

R= ,99920 Объяснён. дисперс.: 99

k a b

Оценка 203956,5 4,562701 -0,057681

Рисунок 1. График по полученной спецификации (красный) и реальные данные (синие) для параметра

Death по всему миру

В результате аппроксимации данных (81

наблюдение) логистической кривой вида (4), пред-

ставленной на рис. 1, получаем формулу зависимо-

сти смертности от времени:

𝑌 =203956,5

1+104,562701−0,057681𝑡 (5)

Коэффициент детерминации данной модели с

точностью до одной тысячной равен единице. Про-

гнозируя по ней дальнейший ход событий, полу-

чаем картину, представленную на рис. 2. Обратим

внимание на то, что совокупное количество жертв

коронавируса по всему миру, согласно построен-

ной модели, не должно превысить 204 тысяч чело-

век. По данным на 17 апреля 2020 года количество

умерших едва превысило 100 тысяч человек [14]. В

этом смысле построенный прогноз не является

слишком оптимистичным: впереди еще больше по-

ловины жертв от пандемии.


Рисунок 2. Прогноз параметра Death по всему миру

Теперь в роли объясняемой переменной Y(t) возьмем общую численность заболевших по всему миру

(Morbid). В соответствии с формулой (4) получаем оценки:

Модель: morbid=k/(1+(10^(a+b*t))) 71 набл. Зав. пер.: Morbid

Потери: (OBS-PRED)**2 Итоговые потери: 1040591211E2

R= ,99772 Объяснён. дисперс.: 99

k a b

Оценка 2989312 3,443649 -0,050681

Рисунок 3. График по полученной спецификации (красный) и реальные данные (синие) для параметра

Morbid по всему миру

Получаем формулу зависимости заболеваемо-

сти от времени:

𝑌 =2989312

1+103,443649−0,050681𝑡 (6)

Аппроксимационный тренд представлен на

рис. 3. Прогнозируя с его помощью общемировую

численность заболевших коронавирусом, получаем

картину временнóй динамики, изображенную на

рис. 4.

0

50000

100000

150000

200000

250000

23 янв

30 янв

6 фев

13 фев

20 фев

27 фев

5 мар

12 мар

19 мар

26 мар

2 апр

9 апр

16 апр

23 апр

30 апр

7 май

14 май

21 май

28 май

4 июн

11 июн

18 июн

предсказ реал


Рисунок 4. Прогноз параметра Morbid для всего мира

Представленный прогноз следует считать ско-

рее оптимистичным в силу очевидных причин, вы-

текающих из методологии расчета.

При всей условности SEIR-моделей, перенося-

щих опыт одних стран на динамику заболеваемости

и смертности в других, обычные логистические мо-

дели также не свободны от этого недостатка, по-

скольку они исходят из предположений об анало-

гичном поведении агентов по всему миру и при-

мерно одинаковых возможностях борьбы с

вирусом, что, разумеется, неверно. Например, ди-

намика числа заболевших во всем мире в данный

момент ограничивается в основном населением

развитых стран, между тем как в развивающихся

странах, где серьезных вспышек эпидемии еще не

было, ситуация с медицинской помощью обстоит

отнюдь не так благополучно. Об этом уже свиде-

тельствует, в частности, опыт Эквадора, и это

наверняка не последняя страна, где подобные

вспышки неизбежны.

С учетом данного обстоятельства сделанные

прогнозы, вероятно, придется в дальнейшем скор-

ректировать в неблагоприятную сторону. По край-

ней мере, комитеты и комиссии ООН, которые за-

нимаются прогнозами такого рода, ожидают небла-

гополучного развития событий во многих

развивающихся странах [15].

Результаты расчетов по Китаю

Из графиков, построенных по общемировым

данным, видно, что процесс заболеваемости и

смертности от коронавируса находится в середине

фазы подъёма. Про этом потребность проверить по-

лученные оценки наводит на мысль обратиться к

данным по Китаю, где процесс смертности и забо-

леваемости уже вышел на плато. Основная идея со-

стоит в том, чтобы взять «усечённые» данные Ки-

тая, также примерно до середины фазы подъёма,

построить аналогичный прогноз и сравнить с реаль-

ными данными (данные по Китаю представлены на

рис. 5). Однако следует обратить внимание на то,

что в Китае крайне слабо представлены данные о

начальной фазе медленного роста, и этот факт обу-

славливает отличия процесса калибровки моделей

по Китаю от калибровки аналогичных моделей, по-

строенных для всего мира.

Имеющиеся пробелы обусловлены преимуще-

ственно тем, что в Китае обнародование соответ-

ствующих данных о начальной фазе развития эпи-

демии наступило слишком поздно. Уже в апреле

число умерших от коронавируса в Ухане (и, следо-

вательно, в Китае в целом) было пересчитано и в

результате суммарно было увеличено на 1,2 тысячи

человек [16]. Разумеется, оценки параметров

тренда, проводимые по недостоверным наблюде-

ниям, порождают неточности прогнозируемых

верхних пределов трендовых логистических кри-

вых. Искажения информации объясняются несвое-

временным предоставлением данных медицин-

скими учреждениями, работавшими с полной

нагрузкой и не всегда обладавших возможностью

вовремя и в полном объеме предоставлять необхо-

димые данные.

Заслуживает внимания тот факт, что уже на

второй неделе ноября 2019 года американская раз-

ведка подготовила секретный доклад о возможной

эпидемии в Китае, поставив об этом в известность

также структуры НАТО и Израиль [17]. В то же

время, власти Китая объявили о серьезной опасно-

сти только 31 декабря, когда в одном только Ухане,

согласно неофициальным данным, было уже около

3 тысяч заболевших. Поэтому по Китаю прихо-

дится довольствоваться неполными и не вполне до-

стоверными динамическими рядами.

В качестве примера отметим, что 2 февраля

была построена прогнозная математическая модель

распространения коронавируса в отдельно взятом

городе Ухань. 22 марта количество зараженных

втрое превысило прогнозное значение, полученное

согласно этой модели [18].

С учетом указанных обстоятельств выясним,

какое количество исходных наблюдений для Китая

окажется достаточным для построения по ним реа-

листичных моделей количества умерших и заболев-

ших.

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

1 фев

8 фев

15 фев

22 фев

29 фев

7 мар

14 мар

21 мар

28 мар

4 апр 11 апр

18 апр

25 апр

2 май

9 май

16 май

23 май

30 май

6 июн

предсказ реал


Рисунок 5. Данные о количестве умерших от коронавируса в Китае

Из рис. 5 видно, что середина фазы подъёма

приходится примерно на 13-15 февраля, поэтому

для построения прогноза возможно взять первые 24

наблюдения, а затем постепенно увеличивать коли-

чество исходных наблюдений, добиваясь более

точных прогнозных оценок. В результате получаем

следующие оценки параметров логистической

функции (табл. 1).

Таблица 1

Оценка параметров логистической функции для численности умерших (Death) в зависимости от количе-

ства наблюдений (на данных Китая)

Количество ис-ходных наблюде-

ний

Параметры Относительная по-грешность про-

гноза для k k a b

24 2183.238 1.845963 -0.085723 34,5%

31 2922.856 1.868036 -0.076179 12,5%

32 2980.318 1.864724 -0.075314 10,8%

33 3024.658 1.861361 -0.074618 9,5%

34 3124.512 1.852440 -0.073025 6,5%

35 3176,913 1,847172 -0,072183 4.9%

Прогноз на основе формулы, полученной ис-

ходя из 24 наблюдений, представлен ниже (рис. 6). Получаем формулу зависимости смертности в Ки-тае от времени:

𝑌 =2183.238

1+101.845963−0.0857231𝑡 (7)

Рисунок 6. Прогноз численности умерших в Китае в соответствии с формулой (7)

Можно видеть, что точность прогноза низкая

(она отмечена в табл. 1), причем прогноз оказыва-ется ниже реальных данные примерно на 1000 че-ловек. Поэтому мы поставили вопрос о достаточно-сти наблюдений для получения относительно точ-ного прогноза. Через итерационную процедуру с

последовательным включением на каждом этапе одного дополнительного наблюдения мы полу-чили, что с 31-32-го дня становится возможным по-лучить относительно точный прогноз (они пред-ставлены на рис. 7).

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

21 янв 28 янв 4 фев 11 фев 18 фев 25 фев 3 мар 10 мар 17 мар 24 мар 31 мар 7 апр 14 апр

Death_Ch

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

21 янв 28 янв 4 фев 11 фев

18 фев

25 фев

3 мар 10 мар

17 мар

24 мар

31 мар

7 апр 14 апр

Death_24 реал для прогноза факт


Рисунок 7. Прогнозы по численности жертв коронавируса в Китае

Все прогнозы, построенные по официальным

статистическим данным, оказались заниженными.

Реальное количество умерших неизменно оказыва-

ется выше прогнозного значения верхней асимп-

тоты.

Заметим, что по мере увеличения числа наблю-

дений, учитываемых при построении модели для

численности жертв коронавируса, амплитуда k

трендовой логистической кривой неизменно рас-

тет, а ее «крутизна» (максимальная скорость роста),

пропорциональная модулю параметра b, снижается

(см. табл. 1).

Теперь модели для заболеваемости в Китае.

Тренд, построенный по сокращенному ряду,

состоящему из первых 24 наблюдений, дает завы-

шенный прогноз (данные представлены на рисунке

8). Сам тренд описывается формулой (8):

𝑌 =94572.5874947719

1+101.694799−0.084128895𝑡 (8)

Рисунок 8. Прогноз по заболеваемости в Китае по формуле (8)

А вот формула (9), рассчитанная по данным 31

наблюдения, т.е. по данным за месяц, дает весьма

точную картину (рис. 9).

𝑌 =83209.46382

1+101.744686−0.093511𝑡 (9)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

21 янв 28 янв 4 фев 11 фев 18 фев 25 фев 3 мар 10 мар 17 мар 24 мар 31 мар 7 апр 14 апр

Death_31 Death_32 Death_33 Death_34 реал для прогноза факт

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

22 янв 29 янв 5 фев 12 фев 19 фев 26 фев 4 мар 11 мар 18 мар 25 мар 1 апр 8 апр

Morbid_24 реал для прогнолза факт


Рисунок 9. Прогноз по заболеваемости в Китае по формуле (9)

Можно видеть, что даже при недостаточности

(и в каком-то смысле низкой достоверности) дан-

ных о фазе медленного роста все же возможно по-

строить относительно точные асимптотические

прогнозы, обладая данными о динамике процесса за

месяц и более.

Результаты расчетов для России и обсужде-

ние

Очевидно, что для России имеются достаточно

валидные данные о первой фазе медленного роста.

Поскольку активное развертывание эпидемии про-

изошло относительно недавно, мы не имеем доста-

точно большого массива данных, на основании ко-

торых можно было бы сделать вполне достоверный

прогноз. К настоящему моменту имеются данные о

заболеваемости за 61 период (с 14 февраля) и дан-

ные о смертности за 29 периодов (с 17 марта). По-

лученные по этим данным тренды представлены

формулами (10) и (11), а соответствующие им про-

гнозы изображены на рисунках 10 и 11.

𝐷𝑒𝑎𝑡ℎ𝑅𝑢 =621.733

1+102.773−0.0809𝑡 (10)

𝑀𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑅𝑢 =81543.445

1+105.145−0.0768𝑡 (11)

Рисунок 10. Прогноз по смертности в России по формуле (10)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

22 янв 29 янв 5 фев 12 фев 19 фев 26 фев 4 мар 11 мар 18 мар 25 мар 1 апр 8 апр

Morbid_31 реал для прогноза факт

0

100

200

300

400

500

600

700

17 мар 24 мар 31 мар 7 апр 14 апр 21 апр 28 апр 5 май 12 май 19 май 26 май 2 июн


Рисунок 11. Прогноз по заболеваемости в России по формуле (11)

Из построенных графиков видно, что неделя с

20 по 26 апреля должна быть переломной. Макси-

мальный прирост заболеваемости (точка перегиба

кривой на рис. 11) ожидается вблизи 20-22 апреля,

максимальный прирост смертности (точка перегиба

кривой на рис. 10) приходится на 22-23 апреля.

Этот факт вытекает из того, что точка перегиба кри-

вой Ферхюльста вида (4) имеет абсциссу t = –a/b.

Еще спустя примерно месяц прирост как числа

умерших, так и инфицированных в стране прекра-

тится.

Резкий спад скорости приращения как заболев-

ших, так и умерших от коронавируса в России

можно ожидать в районе 1 мая – приблизительно на

эту дату приходится период максимальной мгно-

венной кривизны трендов (10) и (11), иначе говоря

– корень третьей производной соответствующих

логистических функций.

Представленные прогнозы заболеваемости и

смертности по России следует оценивать как опти-

мистические в том смысле, что они не предпола-

гают возникновения повторных волн эпидемии, но

на то нам и функция f(t) в формуле (1), чтобы можно

было моделировать и такие варианты. Сейчас пока

рано оценивать вероятность и приблизительные

сроки возможных повторных заражений, если во-

обще таковые будут.

Член-корреспондент РАН Симон Мацкепли-

швили спрогнозировал пик эпидемии в России, ко-

торый, по его мнению, придется на майские празд-

ники, а в середине июля и в начале августа в мире

и в России уже будет перелом [19]. Оставшиеся

очаги инфекции к этому времени будут точечно ту-

шиться. Известный вирусолог Михаил Щелканов

также называет контрольной точкой конец апреля –

начало мая, после чего станет ясен сценарий, по ко-

торому развивается эпидемия в России [20].

Консалтинговая компания Boston Consulting

Group (BCG), сделавшая прогноз развития эпиде-

мии по 20 странам, также утверждает, что пик эпи-

демии в России придется на первую неделю мая.

Подробности прогноза по всем 20 странам можно

найти в [21].

Наконец, один из пессимистических прогнозов

заключается в том, что в соответствии с моделью

распространения коронавируса, подготовленной

аналитиками Сбербанка России и представленной в

начале марта, нас ожидает «двухволновое» распро-

странение эпидемии: летом оно замедлится, а осе-

нью текущего года наступит вторая волна [22]. Эта

модель представляет собой модифицированный ва-

риант модели, разработанной группой ученых из

Северо-Восточного университета в Бостоне и ори-

ентированной на прогноз эпидемии гриппа H1N1

для США.

Однако заметим, что на Россию трудно клиши-

ровать сценарии развития эпидемии, характерные

для других стран. Одна из причин этого факта за-

ключается в массовой и успешной профилактике

инфекционных заболеваний – в частности, это обя-

зательная массовая прививка населения от туберку-

леза (так называемая БЦЖ). Эпидемиологи упоми-

нают этот факт в качестве одного из объяснений

того, почему в России непропорционально велик

(по сравнению с большинством других стран) про-

цент людей, перенесших коронавирус сравни-

тельно безболезненно, без наличия ярко выражен-

ных симптомов. Этим же фактом объясняется ради-

кально различающийся охват населения эпидемией

в восточных и западных землях Германии.

Перспективы дальнейших исследований

Разумеется, основное направление дальней-

ших исследований лежит в плоскости построения

страновых прогнозов. Один из толковых, профес-

сионально сделанных прогнозов такого рода, разра-

ботанный специализированной рабочей группой

Национальной Академии наук Украины [4], пока-

зывает, что процесс распространения эпидемии ге-

тероскедастичен, т.е. разброс значений количества

заболевших и умерших в тот или иной временной

период зависит от степени отдаленности этого пе-

риода от первых дней заражения. Вблизи пика за-

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

14 фев

21 фев

28 фев

6 мар 13 мар

20 мар

27 мар

3 апр 10 апр

17 апр

24 апр

1 май 8 май 15 май

22 май

29 май

5 июн


болеваемости имеем «пучок» расходящихся про-

гнозных траекторий, которые затем начинают «со-

бираться» вокруг определенного аттрактора в соот-

ветствии с динамикой фактических данных.

Наиболее часто встречающееся недоразумение

по страновым прогнозам заключается в том, что мо-

дели, откалиброванные по данным одних стран,

пытаются применить к другим и сделать по ним

прогноз. В частности, нейронная сеть, обученная на

примере распространения эпидемии в Китае, для

некоторых авторов служила инструментом про-

гноза по другим странам мира [23].

При прогнозировании распространения вируса

исследователи зачастую опираются на опыт Китая,

ошибочно предполагая, что течение процесса в дру-

гих странах и отдельных регионах пойдет по тому

же сценарию [24]. При этом упускается из виду тот

факт, что власти разных стран (а в некоторых стра-

нах – даже отдельных регионов) исповедуют раз-

личные подходы к борьбе с коронавирусом – от

полного отказа принимать меры (как минимум на

начальных стадиях, например, в Беларуси или Шве-

ции) до всеобщего карантина.

Желание «обучить» имитационную модель на

фактических данных Китая вполне объяснимо, по-

скольку именно в этой стране раньше, чем в других,

началась исследуемая эпидемия, раньше она и за-

канчивается. Однако ход течения эпидемии может

сильно различаться по странам. Помимо этого, по

смертности и заболеваемости в Китае, как уже го-

ворилось, для расчетов берутся не вполне достовер-

ные данные, поэтому модели, принимающие во

внимание параметры построенных трендов, не мо-

гут служить надежным эталоном для анализа дина-

мики по другим странам.

Со страновым анализом и прогнозом тесно

связан вопрос об эффективности мер, принимае-

мых правительством той или иной страны в русле

борьбы с распространением коронавируса. Любое

правительство заинтересовано в том, чтобы макси-

мально оттянуть пик эпидемии, снизить скорость

распространения вируса и уменьшить суммарное

количество инфицированных и умерших.

Существует экспертное мнение, что эпидемио-

логический цикл коронавируса составляет 70 дней

независимо от шагов, предпринимаемых (или не

предпринимаемых) правительством [25]. Тем не

менее, на медицинские реальности наслаиваются

вводимые исполнительной властью ограничитель-

ные меры, позволяющие прервать цепочки распро-

странения эпидемии. Именно своевременность и

правильность принимаемых решений позволяет

снизить численность инфицированных и умерших

на отдельно взятой территории.

Возможно, когда по разным странам нако-

пится достоверная статистика, позволяющая опи-

сать распространение эпидемии в них значимыми

логистическими моделями вида (4), тогда и пред-

ставится возможность кластеризовать эти страны в

зависимости от трех параметров: 1 - степень охвата

населения эпидемией (отношение k2 к численности

населения страны), 2 – максимальная скорость рас-

пространения эпидемии (она пропорциональна мо-

дулю b) и 3 – близость или отдаленность пика эпи-

демии (–a/b) от ее начала, причем каждый из этих

трех параметров следует измерять по обеим кри-

вым – заболеваемости и смертности. В зависимости

от значений соответствующих шести параметров

можно делать выводы об эффективности государ-

ственной политики по борьбе с вирусом, о степени

сознательности населения и его готовности к отра-

жению угрозы, и т.д.

Разумеется, нельзя забывать о том, что на каж-

дый из указанных параметров воздействует множе-

ство разных факторов, и что существуют иные ко-

личественные индикаторы (помимо шести упомя-

нутых), при помощи которых можно выразить

уровень адекватности и своевременности принима-

емых правительством мер.


1. Малинецкий Г.Г. Хаос. Структуры. Вы-

числительный эксперимент: Введение в нелиней-

ную динамику. М.: Наука, 1997. – 254 с.

2. Нижегородцев Р.М. Эра катастроф: тех-

ногенные мутации и проблема биоразнообразия//

Глобализация экономики и российские производ-

ственные предприятия: Материалы VIII Междуна-

родной научно-практической конференции. Ново-

черкасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. — С. 4-8.

3. Пятин А. «Можно было предотвратить»:

Нассим Талеб отказался считать коронавирус «чер-

ным лебедем» // Форбс [Электронный ресурс,

30.03.2020]. - URL:

https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fwww.

forbes.ru%2Fnewsroom%2Ffinansy-i-

investicii%2F396483-mozhno-bylo-predotvratit-

nassim-taleb-otkazalsya-schitat.

4. Прогноз розвитку епідемії COVID-19 в

Україні в період 13-20 квітня 2020 р. та аналіз мож-

ливих сценаріїв розвитку епідемії в період 20 квітня

- 30 травня 2020 р. [Электронный ресурс,

13.04.2020]. - URL:

http://files.nas.gov.ua/PublicMessages/Documents/0/2

020/04/200417190719103-9588.pdf.

5. Zhou Tang, Xianbin Li, Houqiang Li.

Prediction of New Coronavirus Infection Based on a

Modified SEIR Model // BioRxiv, March 06, 2020.

DOI: 10.1101/2020.03.03.20030858.

6. Juergen Mimkes, Rainer Janssen. On the

corona infection model with contact restriction //

BioRxiv, April 11, 2020. DOI:

10.1101/2020.04.08.20057588.

7. Pramit Ghosh, Salah Basheer, Sandip Paul,

Partha Chakrabarti, Jit Sarkar. Increased Detection

coupled with Social Distancing and Health Capacity

Planning Reduce the Burden of COVID-19 Cases and

Fatalities: A Proof of Concept Study using a Stochastic

Computational Simulation Model // BioRxiv, April 07,

2020. DOI: 10.1101/2020.04.05.20054775.

8. Коронавирус: демография, математика и

модели распространения // РБК [Электронный ре-

сурс, 11.03.2020]. - URL:

https://www.rbc.ru/trends/futurology/5e73d8dd9a7947

fad84a857e.

https://publons.com/journal/21251/

http://doi.org/10.1101/2020.04.08.20057588

http://doi.org/10.1101/2020.04.05.20054775


9. Якушова А. Аналитики создали модель рас-

пространения коронавируса в России // Ведомости

[Электронный ресурс, 30.03.2020]. - URL:

https://www.vedomosti.ru/society/articles/2020/03/30/

826622-analitiki-sozdali-model-rasprostraneniya-

koronavirusa-v-rossii.

10. Q-джер (блог). Математическая модель

распространения коронавируса // Яндекс. Дзен


https://zen.yandex.ru/media/id/5c98f854e37d0600b35

4a18d/matematicheskaia-model-rasprostraneniia-

koronavirusa-5e7c6c466ea28b34aa504b57.

11. https://coronavirus-monitoring.ru/.

12. https://www.worldometers.info/coronavirus

/country/china/.

13. https://www.worldometers.info/coronavirus

/country/russia/.

14. Первышева Е. Число умерших от корона-

вируса превысило 100 тысяч // Lenta.ru [Электрон-

ный ресурс, 17.04.2020]. - URL:

https://lenta.ru/brief/2020/04/10/100k/.

15. ООН: пандемия может унести жизни до

3,3 млн жителей Африки // Коммерсантъ [Элек-

тронный ресурс, 17.04.2020]. - URL:

https://www.kommersant.ru/doc/4325705.

16. Число жертв COVID-19 в Ухане после пе-

ресчета выросло на 1,2 тысячи // РИА Новости


https://news.mail.ru/incident/41423174/?frommail=1.

17. Разведка США предупредила НАТО и

Израиль о пандемии коронавируса заранее //

Lenta.ru [Электронный ресурс, 17.04.2020]. - URL:

https://news.rambler.ru/world/44031940-razvedka-

ssha-predupredila-nato-i-izrail-o-pandemii-

koronavirusa-

zaranee/?utm_source=news_media&utm_medium=ma

in_now&utm_campaign=self_promo&utm_content=n

ews_media&utm_term=pos_1.

18. Распространение коронавируса опережает

выстроенную математическую модель [Электрон-

ный ресурс, 23.03.2020]. - URL: https://www.yan-

dex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fvipdis.ru%2Fras

prostranenie-koronavirusa-operezhaet-vystroennuyu-

matematicheskuyu-model%2F.

19. Ученый: худшее ждет Россию на майские

праздники [Электронный ресурс, 08.04.2020]. -

URL:

https://www.vazhno.ru/a/47778/20200408/uchenyj-

hudshee-zhdet-rossiyu-na-majskie-prazdniki/ab-mt-

novid/?rb_clickid=59111419-1587196156-

1897391779&utm_campaign=25292490&utm_conten

t=59111419&utm_medium=cpm&utm_source=mytar

get.

20. Андреев В. Ученый, который предрек эпи-

демию COVID-19: судьба коронавируса в РФ ре-

шится в начале мая [Электронный ресурс,

16.04.2020]. - URL: https://wek.ru/uchenyj-kotoryj-

predrek-yepidemiyu-covid-19-sudba-koronavirusa-v-

rf-reshitsya-v-nachale-maya.

21. Товсепова Д. Ученые спрогнозировали

пик эпидемии и отмену карантина в разных странах

// rambler.ru [Электронный ресурс, 15.04.2020]. -

URL: https://doctor.rambler.ru/coronavirus/44021918-

uchenye-sprognozirovali-pik-epidemii-i-otmenu-

karantina-v-raznyh-

stranah/?utm_source=head&utm_campaign=self_pro

mo&utm_medium=news&utm_content=news.

22. Коронавирус вписался в математическую

модель: Какие прогнозы по распространению

COVID-19 в России делают аналитики // Коммер-

сантъ [Электронный ресурс, 05.03.2020]. - URL:

https://www.kommersant.ru/doc/4277027.

23. Cosimo Distante, Igor Gadelha Pereira, Luiz

Marcos Garcia Gonçalves, Prisco Piscitelli, Alessandro

Miani. Forecasting Covid-19 Outbreak Progression in

Italian Regions: A model based on neural network

training from Chinese data // BioRxiv, April 14, 2020.

DOI: 10.1101/2020.04.09.20059055.

24. Diego Caccavo. Chinese and Italian COVID-

19 outbreaks can be correctly described by a modified

SIRD model// BioRxiv, March 23, 2020. DOI:

10.1101/2020.03.19.20039388.

25. «Немедленно прекратить безумие блефа

коронавируса» // MIGnews.com [Электронный ре-

сурс, 17.04.2020]. - URL:

http://mignews.com/news/politic/world/170420_1217

22_00944.html?utm_source=smi2&utm_medium=exc

hange&utm_campaign=migru.

http://doi.org/10.1101/2020.04.09.20059055

http://doi.org/10.1101/2020.03.19.20039388


PHYSICAL SCIENCES

VERBALIZATION OF EMOTIONS AS A LINGUISTIC PROBLEM

Lyla M.

Ph.D in Psychology, Associate professor,

Hryhoriy Skovoroda State Pedagogical University

in Pereiaslav, Uktaine

Ohinska M.

Master degree applicant,

Hryhoriy Skovoroda State Pedagogical University

in Pereiaslav, Uktaine

ВЕРБАЛІЗАЦІЯ ЕМОЦІЙ ЯК МОВОЗНАВЧА ПРОБЛЕМА

Лила М. В.

кандидат психологічних наук, доцент,

Державний педагогічний університет

імені Григорія Сковороди у Переяславі

Огінська М.О.

Магістрантка,

Державний педагогічний університет

імені Григорія Сковороди у Переяславі

Abstract

The article is devoted to the study of verbalization of emotions in modern linguistics; a brief description of

emotiveness based on the works of leading psychologists and linguists who act as founders and developers of the

theory of emotions is presented; the difference between the concepts of “emotionality” and “emotiveness” is es-

tablished; questions of emotiveness and its place in the semantic structure of the word are considered; levels of

emotion verbalization are analyzed and linguistic means of its expression are presented.

Анотація

Стаття присвячена дослідженню питання вербалізації емоцій у сучасному мовознавстві; подано сти-

слу характеристику емотивності на основі праць провідних психологів і мовознавців, які виступають ос-

новоположниками та розробниками теорії емоцій; встановлено різницю між поняттями «емоційність» та

«емотивність»; розглянуто питання емотивності та її місця у семантичній структурі слова; проаналізовано

рівні вербалізації емоцій та представлено мовні засоби їх вираження.

Keywords: emotions, emotionality, emotiveness, verbalization of emotions, emotive words, emotional

words, emotive semantics.

Ключові слова: емоції, емоційність, емотивність, вербалізація емоцій, емотивна лексика, емоційна

лексика, емотивна семантика.

Емоційна сфера вважається однією із найбільш

складних та багатогранних систем людини, а тому

потребує різноаспектного дослідження вченими,

оскільки мовознавча сфера досі не може надати ґру-

нтовне пояснення ролі емоцій у мовленні. Мовозна-

вчі дослідження останніх років поєднують у собі

когнітивну, соціологічну і культурологічну спрямо-

ваність, висуваютчи на передній план індивідуальні

характеристики мовця як важливу складову ви-

вчення психолінгвістичної проблеми, а саме - лю-

дина в мові.

Лінгвістичним аспектом емоціональності є

емотивність, яка полягає в семантичній інтерпрета-

ції емоцій. Семантичне вивчення емотивної харак-

теристики слова передбачає встановлення взає-

мозв’язку таких понять як номінація емоцій, їх опис

і вираження у висловлюванні. При цьому, з одного

боку, для вираження певної конкретної емоції у по-

дібних ситуаціях можуть бути використані різні

мовні або мовленнєві засоби, а з іншого боку, для

передачі різних емоцій можуть використовуватися

одні й ті ж одиниці та механізми. Проте, існують

емоції, які неможливо позначити словами, напри-

клад, посмішка, блиск очей і т. ін. Семантичне при-

значення емотивної лексики полягає, окрім номіна-

ції денотата, й у вираженні емоційного ставлення

мовця до нього, до предмета мовлення та ситуації

спілкування, що й відрізняє емотивну лексику від

номінативної, семантичним призначенням якої є

предметно-логічна, тобто проста, неускладнена ко-

нотацією, номінація.

Процеси переживання емоцій або їхнього при-

ховування є специфічними та особистісно зумовле-

ними формами мовної експлікації. Існують різні

підходи щодо виділення та опису емоційного лек-

сичного фонду мови, що зумовлюється різним ро-

зумінням поняття «емотивності» та її місцем у се-

мантичній структурі слова. Повного й однознач-

ного визначення поняття «емотивності» у


лінгвістиці не існує, оскільки досі не існує однозна-

чного визначення поняття «емоція», яке розгляда-

ється науковцями як психологічне явище, як тип

поведінки, як психічна діяльність.

Під емотивністю І. Літвінчук розуміє «резуль-

тат інтелектуальної інтерпретації емоційності, що

транслюється в мові та мовленні» [6, с. 1], а М. Га-

мзюк - мовне вираження емоцій [5, с. 37].

У сучасній мовознавчій науці О. Селінова тра-

ктує емотивність як складову конотативного ком-

поненту у семантичній структурі мовної одиниці,

який репрезентує емоційне ставлення носіїв мови

до позначеного. Емотивність може формувати й де-

нотат значення слова, що створює суперечність у

розгляді денотата й конопата у встановлені межі

між ними [8, с.248].

В. Шаховський характеризує емотивність як

«іманентно притаманну мові семантичну якість ви-

ражати системою власних засобів емоційність, як

акт психіки, відображений у семантиці мовних оди-

ниць» [12, с. 23]: емотивність – це емоційність у мо-

вному значенні, тобто «чуттєва оцінка об’єкта, ви-

раження мовними чи мовленнєвими засобами від-

чуттів, настроїв, переживань людини» [13, с.153];

емоції кодуються у вигляді компонентів, що фор-

мують емотивність слова, тобто здатність відтво-

рювати у відповідних типізованих умовах досвід

вербального вираження певних емоційних ставлень

суб'єктів до того, що несе дане слово-образ [14].

Вивчаючи емоції, В. Шаховський з’ясував, що

емотивність має два плани: план змісту і план вира-

ження, через які передаються емоційні стани мов-

ців. Вченим установлено три типи емотивності

слова: власне емотивність, емотивність як одна з

реалізацій семантики слова та контекстуальна емо-

тивність. Відповідно, вченим було виокремлено три

рівні вираження емотивності: 1) емотивне зна-

чення; 2) емотивна конотація як компонент, сполу-

чений з логіко-предметним компонентом значення

слова; 3) емотивний потенціал.

Основою першого рівня є емотивне значення

як основний ядерний компонент семантики слова,

що функціонує для вираження сильних емоцій.

Іноді емотивне значення трактується як денотати-

вне, де денотатом виступає власне емоція, закодо-

вана в слові, оскільки значення не містить жодного

іншого денотату для співвідношення.

На другому рівні емотивність виступає поряд з

логічним компонентом лексичного значення і вира-

жається через конотацію, яка не завжди може бути

реалізована в різноманітних уживаннях слова як

його компонент. Конотативні слова, на відміну від

афективних, характеризуються бінарною, тобто по-

двійною семантичною структурою: 1) логічна назва

об’єкта; 2) емотивна вказівка, яка представляє соці-

альну і емотивну оцінку об’єкта. Сюди можна та-

кож віднести всі метафоричні слова, утворені шля-

хом деривації за допомогою емотивних афіксів:

«bejeweled», «bespectacled», «womanish» та ін.

Емотивні мовленнєві акти і дискурси вказують

на те, що в деяких розмовних ситуаціях практично

кожне слово може набути емотивної конотації, а

отже виконувати емотивну функцію – виражати пе-

вні емоції мовця. Цей процес веде, з одного боку,

до семантичного поширення слова і, з іншого - до

виявлення нових емотивних валентностей. Саме це

можна назвати третім рівнем емотивної семантики

– емотивним потенціалом. Рівень емотивного поте-

нціалу нічого не змінює в семантиці слова, проте

проявляє його приховану конотацію при реалізації

в тексті [12].

Учений також ввів наукове поняття емосеми,

сутність якого розкривається як окремий вид сем,

що співвідносяться з емоціями мовця. Ці семи ви-

ражаються у семантиці слова як сукупність семан-

тичної ознаки «емоція» і семних конкретизаторів:

«любов», «зневага», «приниження» тощо. Сема

емотивності може відображати емоційний процес

стосовно будь-якої особи: тієї, що говорить, слухає

або якоїсь третьої особи [13, с. 9].

Щодо функцій емотивів, то основною вчені

вважають функцію емоційного самовираження.

Проте, емотивам притаманна і функція впливу, яка

реалізується за умови, коли вираження емоцій має

певну мету. Крім того, до функцій емотивної лек-

сики належить і функція оцінки, яка згідно В. Ша-

ховського, є обов’язковим компонентом емотивів і

вона завжди емоційна [12, с. 52–53].

Фонд лексичних емотивних засобів мови скла-

дає сукупність слів з емотивною семантикою й має

назву емотивна лексика, тобто слова, що безпосере-

дньо не виражають емоції, а називають їх зарахову-

ють до лексики емоцій [1, с. 12]. Дослідники вказу-

ють на необхідність розмежування двох відмінних

понять – «лексика емоцій» і «емоційна лексика».

Лексика емоцій слугує для об’єктивації емоцій в

мові, їх інвентаризації, а емоційна лексика виражає

емоції мовця і оцінку об’єкта мовлення. Під емоцій-

ною лексикою також розуміється лексика, яка має

відповідні конотації. В. Шаховський пропонує

об’єднати ці поняття в одне – емотивна лексика, або

емотиви (експресивна лексика, що виражає емоції)

на підставі того, що обидва поняття слугують для

відображення емоцій людини [12, с. 100]. Звідси,

випливає необхідність у встановлені різниці між

поняттями «емоційність» та «емотивність». Емо-

ційність – це інстинктивний, несвідомий, незапла-

нований прояв емоцій, що виступає психофізіологі-

чною потребою людини. Емотивність – свідома, за-

планована демонстрація емоцій, що має певну

комунікативну установку [15, с. 147].

Аналіз наукових досліджень [10; 12] засвідчує

розподіл емоції між наступними групами мовної

лексики, а саме: 1) лексика, що позначає емоції; 2)

лексика, що описує емоції; 3) лексика, що виражає

емоції. При цьому зазначається, що назви емоцій з

погляду мови є одноплановими, такими, що не ма-

ють емоційно-оцінювального денотата, а супровід

найменувань емоції знаком оклику не завжди тран-

сформує їх семантику в емотивний тип.

До емоційних зазвичай відносять слова, що на-

зивають психічні, внутрішні стани, характер, світо-

відчуття, переживання (joy, love, happiness, sadness

etc.); будь-яке поняття з одним компонентом – по-

зитивним (nice, affectionate dear, tender, charming)


чи негативним (scoundrel, swindler, lazy, monster,

wicked). Також до емоційних належать слова з оцін-

ними значеннями, що виявляються у певних харак-

теристичних ознаках. Серед них: характерристика

людей (handsom, attractive); характеристика навко-

лишнього світу, будівель (mansions); емоційна ква-

ліфікація дій людини, процесу говоріння (chatter),

слова, які мають помітний відтінок урочистості

(homeland, majesty, feat, forerunner, advocate,

liberation, majestic).

Невизначеність статусу і змістового напов-

нення термінів «емоційний стан» та «емоція», що

вживаються науковцями подекуди синонімічно,

ускладнює дослідження особливостей їхнього тек-

стового вираження. Дослідники виокремлюють три

основні підходи до тлумачення співвідношення

«емоційний стан – емоція», які позначають як коре-

лятивно еквівалентне і корелятивно нееквівален-

тне. Згідно першого підходу, (Є. Ільїн), емоція при-

рівнюється до емоційного стану. Щодо другого (Б.

Додонов, Р. Нємов, О. Чернікова) емоційні стани

розглядаються як такі, що входять до складу емоцій

або, навпаки, емоції тлумачаться як форми прояву

емоційних станів.

А. Вежбицька класифікує назви емоційних ста-

нів наступним чином: 1) емоції, пов’язані з «пога-

ними речами» (sadness, unhappiness, distress, upset,

sorrow, grief, despair); 2) емоції, пов’язана з «до-

брими речами» (joy, hapiness, content, pleasure,

delight, excitement); 3) емоції, пов’язані з людьми,

які здійснили погані вчинки (anger, fury, rage,

wrath, madness); 4) емоції, пов’язані з роздумами

про самого себе, самооцінкою (remorse, guilt,

shame, humiliation, embarrassment, pride, triumph);

5) емоції, пов’язанні із ставлення до інших людей

(love, hate, respect, pity, envy) [7, с. 190].

Способи, що описують емоційні стани, надзви-

чайно різноманітні. Вони хоча й мають низку спі-

льних ознак, проте можуть бути систематизовані як

три групи засобів представлення емоцій:

1) мовні засоби: - номінація емоцій: так чи ін-

акше номінація будь-якої емоції повинна прохо-

дити через лінгвістичні засоби, при цьому вона

може носити як прямий, так і непрямий характер;

2) текстові засоби: - пояснення емоцій: у де-

яких випадках емоцію необхідно дешифрувати. З

цією метою може використовуватись дублююча

емоційна конструкція, контекст, пейзажна лексика,

авторські ремарки. Таким чином, виникає емоцій-

ність, не зосереджена в окремому слові, зміст якого

інтерпретуватися залежно від інтонації; - авторська

розповідь: у цьому випадку вона розглядається як

глибинний зміст, що оформлюється поєднанням за-

собів, за допомогою яких автор розкриває емоції;-

гіперхарактеристика емоцій: автор може вдаватися

до тематизації емоції шляхом різних засобів, ці за-

соби характерні, традиційні для презентації даної

емоції чи являють собою індивідуальний авторсь-

кий прояв – це і є гіперхарактеристикою емоції;

3) дискурсивні засоби: - невербальна характе-

ристика емоцій: емоція може передаватися за допо-

могою паралінгвістичних засобів, які супроводжу-

ють, а іноді й замінюють мовну діяльність. При

цьому емотивна функція паралінгвістичних засобів

полягає у здатності впливати на емоції адресата, а

домінувальними засобами є міміка, жести, рухи

тіла, що представляють комунікативну підсистему,

яка одночасно виконує комунікативну функцію;-

виділення домінанти засобів представлення емоцій:

у цьому випадку при передачі емоційного стану пе-

ревага надається мовним або немовним засобам,

що, по суті, може бути розкриттям характеру самої

емоції [2, c. 8].

Досліджуючи емотивне й експресивне зна-

чення мовних засобів, В. Чабаненко стверджує, що

будь-яке вираження емоцій у мові є експресивним,

але не всяка мовна чи мовленнєва виразність є емо-

ціональною [11, с. 143].

Наразі встановлено, що в кожній мові існує на-

бір системних засобів (слів, словосполучень, грама-

тичних форм емоційної оцінки та ін.), наявність

яких на всіх мовних рівнях дозволяє розглядати

емотивність як загальномовну категорію. Згідно Ю.

Головацької, емоційно-забарвлену лексику автор

художнього твору вживає для того, щоб надати ви-

словленню емоційного забарвлення, надати персо-

нажу або його вчинкам стилістично-оцінного відті-

нку. Науковці виділяють чотири групи емоційно-

забарвленої лексики [4, с. 207]: 1) книжна піднесена

лексика; 2) поетизми; 3) розмовно-просторічна ле-

ксика; 4) вульгаризми.

Експресивна лексика вживається в усіх функ-

ціональних стилях літературної мови, проте найча-

стіше використовується в художніх творах для на-

дання висловлюванню більшої виразності, образно-

сті, впливу на почуття співрозмовника, читача.

Згідно Д. Трунова, вербалізація емоцій є процесом

словесного опису людиною своїх емоційних пере-

живань і станів [9, c. 102]. Психологи виокремлю-

ють чотири рівні вербалізації, які ґрунтуються на

тому, наскільки глибоко людина розуміє свій стан і

переживання та, як наслідок, відображає їх у мов-

ленні: «нульовий» рівень, тобто відсутність вербалі-

зації; перший рівень – узагальнене позначення емо-

цій (I’m fine), до цього рівня належить викорис-

тання сленгових і жаргонних висловів із дуже

узагальненою семантикою (wicked); другий рівень –

коли людина усвідомлює та контролює свій емоцій-

ний стан у тій чи іншій модальності, використову-

ючи емотивну лексику, тобто назви почуттів (I’m

ashamed); третій рівень – репрезентація складних

індивідуальних станів, коли створюються при-

чинно-наслідкові зв’язки [9, c. 103].

В. Апресян поділяє мовні засоби вираження

емоцій на чотири підтипи: 1) клішовані, закріплені

за конкретним кущем емоцій способи вираження –

емоційні вигуки (ouch!, wow! oh boy! woop!), що

зберігають зв’язок із вокалізацією емоції та асоцію-

ються з певним виразом обличчя; 2) вільні, контек-

стуально мотивовані способи вираження – напри-

клад пряма мова, що вводиться дієсловом зі значен-

ням емоції (Get out of here!); 3) спеціальні слова,

закріплені за тим чи іншим кущем емоцій, деякі з

них наближаються до вигуків (poor lamb, fabulously,


amazing); 4) стійкі конструкції, у яких емоції нази-

ваються прямо і використовуються різні емоційні

слова (I feel sad, I’m grateful, I’m excited) [3, с. 27].

А. Хеллер зазначає, що емоції завжди когніти-

вні і ситуативні, тому вибір мовних засобів для їх

вербалізації також ситуативний [16, c. 182].

Отже, мовна вербалізація емоцій може здійс-

нюватися різними засобами: за допомогою емотив-

ної лексики, вираженої різнорівневими одиницями,

за допомогою метафоричних виразів, а також сти-

лістичних експресивних засобів вираження іі зале-

жить від того, наскільки детально людина усвідом-

лює свої переживання і свій рівень володіння мо-

вою для відтворення цих переживань словами.

Щодо рівнів вираження емотивності, співвід-

нести з мовною системою можна лише емотивне

значення як основний ядерний компонент семан-

тики слова у той час як конотацію як компонент,

сполучений з логіко-предметним компонентом зна-

чення слова та рівень емотивного потенціалу зале-

жать безпосередньо від контексту їх функціону-

вання, тому вони є периферією мовленнєвої скла-

дової.

Одержані результати є перспективними для

проведення подальших наукових розвідок у сфері

емотивної лексики на основі дослідження

розширеного корпусу лексичних одиниць.


1. Андрійченко Ю. В. Специфічні риси емо-

тивного фону в художніх текстах // Проблеми се-

мантики, прагматики та когнітивної лінгвістики.

2009. Вип. 16. С. 11-15.

2. Адамчук Т. В. Тематизация эмоций в

тексте (на материале современного английского

языка): автореф. дис. ... канд. филол. наук:

спец.10.02.04 «Германські мови». Саранск, 1996.-

15 с.

3. Апресян В.Ю. Речевые стратегии выра-

жения эмоций в русском языке. Русский язык в на-

учном освещении. 2010. No 2. с. 26–57.

4. Головацькa Ю. До проблеми перекладу

нейтральної та емоційно-забарвленої лексики// На-

укові записки Вінницького держ. пед. ун-ту. 2017.

No25.С. 205-211.

5. Гамзюк М. В. Емотивність фразеологіч-

ної системи німецької мови : автореф. дис. на здо-

буття наук. ступеня доктора філол. наук : спец.

10.02.04 «Германські мови». К., 2001. – 34 с.

6. Культура фахового мовлення: Навчаль-

ний посібник / За редакцією Н. Д. Бабич. – Чернівці:

Книги – ХХІ, 2006. – 496 с.

7. Малиненко О. С. Особливості лінгвістич-

ної категорізації емоцій // Нова філологія. 2014. No

62. С. 186-192.

8. Селіванова О. О. Сучасна лінгвістика : те-

рмінологічна енциклопедія. Полтава: Довкілля – К,

2006. – 716 с.

9. Трунов Д.Г. Уровни вербализации эмо-

ционального опыта. Вестник Пермского универси-

тета. Философия. Психология. Социология. Пермь,

2013. No 1. с. 102–107.

10. Уфимцева А. А. Лексическое значение.

Принцип семиологического описания лексики.

Москва: Наука, 1986. 240 с.

11. Чабаненко В. Стилістика експресивних

засобів української мови: Монографія. Запоріжжя:

ЗДУ, 2002. – 351 с.

12. Шаховский В. И. Категоризация эмоций

в лексико-семантической системе языка. Воронеж :

Изд-во ВГУ, 1987. 192 с.

13. Шаховский В. И. Эмотивный компонент

значения и методы его описания: Учеб. пособие к

спецкурсу. Волгоград, 1983. – 326 с.

14. Шаховский В.И. О лингвистике эмоций //

Язык и эмоции: Сб. науч. тр. / ВГПУ. - Волгоград:

Перемена, 1995 - С. 3-15.

15. Шаховский В.И., Жура В.В., Красавский

Н.А., Филимонова О.У., Болотнова Н.С., Щирова

И.А. Эмотивный код языка и его реа-лизация: ко-

ллективная монография / Под ред. В.И. Шахов-

ского. волгоград: «Перемена», 2003. 174 с.

16. Heller A. Theory of Feelings. Assen: Van

Gorcum, 1979. 244 p.


TECHNICAL SCIENCES

PROSPECTS FOR THE USE OF CLIENT-SERVER TECHNOLOGIES AND ARTIFICIAL

INTELLIGENCE IN CLINICAL RESEARCHES

Azhenov А.

Abstract

The article outlines the prospects for the use of specialized information systems, such as clinical research

management systems, electronic data collection systems based on client-server technologies with information

storage in relational databases in clinical studies, and the prospects for the use of artificial intelligence.

Keywords: clinical research, clinical research management system, artificial intelligence.

Clinical trials allow us to create new medicines

and improve the treatment methods that are already

available to patients. Information on the effectiveness

and safety of such treatments obtained during clinical

trials is important because it allows patients and their

doctors to make approved treatment decisions. The ap-

propriateness of the treatment method must be evalu-

ated on a global scale, taking into account all the results

of clinical trials conducted on this type of treatment.

Therefore, access to information about clinical trials is

one of the most important means of increasing the ef-

fectiveness of scientific research. Clinical trial infor-

mation transparency is important to ensure confidence

in clinical trial results.

A large number of organizations that need to con-

tinuously exchange large amounts of information can

be involved in the process. Important criteria are its se-

curity, reliability and accessibility.

The introduction of information systems has a

huge potential for increasing the efficiency of clinical

trial participants. For example, a clinical research man-

agement system based on client-server technologies

solves the problem of reliable data storage with the pos-

sibility of accessing it at any time while ensuring secu-

rity and confidentiality for communication between pa-

tients and researchers during clinical trials.

This technology provides: data integrity and safety

reducing response time / access to data, while simplify-

ing control, increasing the responsibility and quality of

research.

The life cycle of an information system consists of

a number of strictly regulated phases / visits of research

subjects according to the research protocol. At many of

these stages, laboratory tests are carried out, which

form the basis of the entire study. At this stage, the col-

lection and processing of clinical data is required. For

their organization, an electronic information collection

module is used. As a result of working in this module,

the amount of routine manual work is reduced, the

paperwork is simplified, the speed of all operations is

increased, with a decrease in the number of paper

documents, medical errors can also be minimized by

using point data verification algorithms. The electronic

data collection module allows to researchers to analyze

the performance of research participants as a result of

controlling the progress of the study according to the

protocol, identifying untimely completion, correction

of laboratory analysis data. All this increases the effec-

tiveness of the clinical research coordinators.

The entire volume of clinical trial data can be

stored on a flash memory and / or on a hard disk, which

will avoid storing the archive of documents of com-

pleted clinical trials. This will allow filing the dossier

in electronic format, organize electronic document

circulation between regulatory authorities, etc. Storing

clinical trial data in relational databases will simplify

the formation of a meta-analysis to compare and

combine the results of various completed independent

studies. This allows you to get a more accurate

assessment of the effectiveness of medications

(treatment methods) for certain groups / types of

subjects (patients) of the study with all kinds of

analytical sections, for example, the effectiveness of

treatment with a cut into the data from demographic

characteristics (gender, age), anthropometric

measurements of patients (height, weight , blood

pressure, etc.) with the division into a specific visit,

seasonality, etc.

Why is the introduction of IT systems in clinical

trials necessary?

The need for IT systems is necessary to comply

with international standards GLP, GMP, 21 CFR Part

11, GaMP. Compliance with these requirements is

necessary for the recognition of laboratory results at the

international level.

The GCP standard (Good clinical practice) is a

procedural standard drawn up by an International

Conference on Harmonisation of Technical

Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use

Clinical research management systems may

incorporate GCP rules and principles, which enhances

the provision of good clinical practice. Systems on the

basis of which algorithms for ensuring data validation,

stages of verification and monitoring of data of research

subjects (patients) by monitors, chief researchers and

coordinators of clinical trials are laid. Failure to use

these systems increases the risk of obtaining inaccurate

data, loss of paper media, how to result, the possibility

of forging these documents in order to hide data loss.

Difficulties in generating analytical reports to identify

effectiveness at different stages of the study. High labor

costs reporting to regulatory authorities.

GCP rules should be known to all researchers,

developers, monitors - people who monitor clinical


trials. The human factor, personnel error, and the lack

of clinical research management systems can lead to

violation of rights, a decrease in safety, a threat to the

well-being of research subjects, and possibly to the

generation of unreliable, unreliable and even falsified

data.

The methodology of clinical trials of drugs

consists of several phases. Each phase is a separate

study with different rules and principles, where each

phase requires a separate set and registration of

patients, clinical centers. Clinical research management

systems allow to researchers to speed up these proce-

dures, conduct several studies simultaneously in one

system with the union of several research centers (with

their subjects), and identify research subjects who are

involved in several studies.

Clinical trial results and findings. Prospects for

further application.

The results of a clinical study include all data

obtained during the study, estimates and the results of

statistical analyzes. These are: a description of the stud-

ied category of patients, baseline data, unwanted side

effects. The data obtained with the consent of the spon-

sor / coordinator of clinical trials can be transferred to

general use.

Information about all clinical trials of medications

can be used to develop evidence-based medicine. This

will allow healthcare professionals to consciously, effi-

ciently and deliberately use the most appropriate data.

Artificial intelligence and machine learning over

the obtained data will allow creating an automated

decision-making system in prescribing treatment drugs

taking into account the characteristics of the patient.

Analysis of clinical trials in the USA.

According to the American Association of Drug

Developers and Manufacturers (PhRMA), out of 10

thousand candidate medicines taken by American phar-

maceutical companies in development, only 250 enter

the preclinical research stage. Of these, only 5 get to the

stage of clinical research. Only one of the candidates

becomes a drug - enters into widespread medical prac-

tice. Now the development of an innovative drug takes

an average of 10-12 years and costs 0.8-1.2 billion US

dollars. Worldwide, 17,057 clinical trials were initiated

in 2009, of which about 10,000 in the United States

alone.

Figure 1. Statistics from the Food and Drug Administration (FDA) website

For clinical trials, there are more than 300

platforms in the USA, more than 100 platforms in

EUROPE and the 3-IT solution in the field of clinical

research in the Russian Federation.

Analyzing the total number of clinical trials and

the number of specialized information systems, we can

say that systems for managing clinical trials are in

demand and, in connection with the development of

artificial intelligence algorithms, there are enormous

prospects in the development of this direction in

medicine, in medical institutions of envy and in

systems of assistance in evidence-based medicine.

With the development of computing power and Internet

technologies, information systems together with other

fields of science create new and improve old solutions

contributing to the development of science, technology

and society. Therefore, aggregate and innovative

solutions of different fields of science should work for

the development of medicine.

REFERENCES:

1. Bubnova, M. G., Butina, E. K., Vygodin, V.

A. Qualitative clinical practice with the basics of evi-

dence-based medicine. Tutorial. - M.: Silicea-Poly-

graph, 2011 .-- 139 p.

2. Results of a clinical trial Publication. - [Elec-

tronic resource] - https://www.eupati.eu/ru

3. US Food and Drug Administration (FDA)

website [Electronic resource] -

https://www.fda.gov/drugs/new-drugs-fda-cders-new-

molecular-entities-and-new-therapeutic-biological-

products/novel-drug-approvals-2015


EXPERIMENTAL ANALYSIS OF CAVITATION CHARACTERISTICS FOR GEAR PUMP

Allahverdiyev M.

Master student

Department of Mechanical engineering and materials science,

Azerbaijan State Oil and Industry University

Agammadova S.

Candidate of technical sciences, Associate professor,

Department of Mechanical engineering and materials science,

Azerbaijan State Oil and Industry University

Abstract

A pump is a hydraulic machine that supplies fluid with mechanical energy. Pumps convert the mechanical

energy of a motor into the energy of a fluid stream.

Oil pumping units are distinguished from other units by the ability to function in special operating conditions.

One of the specific factors of operation of these units is a high level of viscosity of the pumped substance.

Periodic failure of the pump leads to a large amount of repair work, and as a result, this lead to a decrease in

the operating time of the pump. Determining the causes of such failures, their elimination and repair work, reducing

the funds for such work and calculating the main parameters is the goal of this work.

Keywords: gear pump, gearing, cavitation, working fluids, viscosity, curves,

All pumping equipment designed for pumping liq-

uid can be divided in two types: dynamic pumps and

positive displacement pumps.

One of the important parameters of a positive dis-

placement pump is its suction ability. This property de-

pends on a large number of both external hydraulic and

design parameters of the pump. Theoretically, analysis

and investigation of this property is very difficult, and

sometimes impossible. Therefore, the suction ability of

rotary pumps, including gear pumps, is investigated on

special hydraulic stands [1-3, 6].

The gear pump consists of two gears, which are

engaged for each other and are located in the pump cas-

ing with small gaps. One of the gears performs the func-

tion of the leader, the second - the follower. Gears

(gears) are located in the working case and have cogs,

with the help of which they form a meshing. The drive

gear driven by an electric motor is located on the same

axis with it. The driven gear moves due to the engage-

ment of the cogs and is set in motion from the drive

gear. When the gears rotate, the working fluid enters

the hole between the cogs and thus it is isolated from

the suction and pressure lines, after which the cogs dis-

place the liquid into the pressure line. Due to the fact

that the cogs are tightly coupled, the flow of the work-

ing fluid in the opposite direction is practically ex-

cluded [3, 7].

By the type of gear engagement, gear pumps are

divided in two main types.

1. External gear pump (Fig. 1).

This type of gear pump is the most common and

simple. Forced displacement is caused by changing vol-

umes in the cavities of gears interlocked with each

other, which are fixed on different shafts. This pump is

a powerful and inexpensive type. Gear pumps are typi-

cally use to pump fluids with a high level of viscosity

and no inclusion. Comparing with pumps that have in-

ternal gearing, pumps with external gearing are able to

operate at high pressures, but they have less compact

designs [1, 2, 4].

Figure 1. External gear pump

2. Internal gear pump (Fig. 2).

This type of gear pump is a variation in which the

driven gear is located inside the drive gear with a large

diameter and rests on a crescent made of steel. When

the gears rotate, this design has a larger displacement

volume, as a result of which a filled pump with internal

gearing has a suction effect [3, 7].


Figure 2. Internal gear pump

Gear pumps are the most common type of pumps

used in transport and construction machines as a posi-

tive displacement hydraulic drive pump and for each of

these pumps you need to know the exact characteristics

of the suction ability depending on the pressure and vis-

cosity of the working fluid [3, 7].

The suction capacity of a pump is understood as

the experimentally constructed dependence of the flow

rate coefficient (volumetric efficiency) of the pump on

the value of the vacuum at the pump inlet [1-3, 5, 6]. In

this case, there will be 3 independent variables: pd dis-

charge pressure; fluid viscosity ν and vacuum at the in-

let of the pump hvac.

The dependent variable is the volumetric effi-

ciency of the pump 𝜂𝑜, i.e.

𝜂𝑜 = 𝑓(𝑝𝑑 , 𝜈, ℎ𝑣𝑎𝑐).

The tests were carried out on a special bench for

testing a volumetric hydraulic drive of rotational mo-

tion with a gear pump of the НШ-10 brand.

The choice of the limits of viscosity change was

determined because of the production need: during the

operating mode of the hydraulic actuator, usually the

viscosity of the working fluid is

𝜈 = 0,15 … 0,35 𝑐𝑚2 sec (15 … 35 𝑐𝑆𝑡)⁄ ,

but at the time of starting the hydraulic actuator at

ambient temperature (𝑡 ≈ 10 … 25𝑜𝐶) the kinematic

viscosity reaches

𝜈 = 0,50 … 1,50 𝑐𝑚2 sec (50 … 150 𝑐𝑆𝑡)⁄ .

In total, 4 working fluids with kinematic viscosity

𝜈 = 0,13; 0,66; 1,44 𝑎𝑛𝑑 1,91 𝑐𝑚2 𝑠𝑒𝑐⁄ were

used. The limits of the change in pump discharge pres-

sure were 𝑝𝑑 = 2,0 … 6,0 𝑀𝑃𝑎 - common for this type

of pump.

These tests are usually carried out by 2 methods:

1st method - by reducing the pressure (creating a

vacuum) above the liquid mirror in the receiving tank;

2nd method - increasing the resistance of the suc-

tion pipeline.

In this work, the second test method was used. In

tests, the resistance at the inlet to the pump was in-

creased until the disruption of pump work.

The vacuum at the pump inlet was measured by a

differential laboratory mercury manometer. In figure 3

shows, as an example, 3 cavitation characteristics of the

tested gear pump НШ-10 at a constant viscosity

𝜈 = 0,66 𝑐𝑚2 𝑠𝑒𝑐⁄ and at a discharge pressure

𝑝𝑑 = 2,0; 4,0 𝑎𝑛𝑑 6,0 𝑀𝑃𝑎.

A graphical analysis of these characteristics shows

that with increasing vacuum at the inlet of the pump

ℎ𝑣𝑎𝑐 the volumetric efficiency in all cases at first re-

mains unchanged to a certain value, and then decreases.

At first, this decrease proceeds according to a lin-

ear law, and then a sharp decrease and a pump flow

breakdown occurs.

Figure 3. Cavitation characteristics of the НШ-10 pump when operating on И-40А industrial oil

(kinematic viscosity 0,66 𝑐𝑚2 𝑠𝑒𝑐⁄ )


From a graphical analysis of the obtained experi-

mental data, it clearly follows that with increasing pres-

sure, the cavitation curves shift downward for all vis-

cosity values, which is explained by a decrease in vol-

umetric efficiency with increasing discharge pressure

(leakage increases).

In figure 4 shows selectively cavitation character-

istics of the pump for liquids with different viscosities

(𝜈 = 0,13 … 1,91 𝑐𝑚2 𝑠𝑒𝑐⁄ ) at a constant pressure of

𝑝𝑑 = 6,0 𝑀𝑃𝑎. From an analysis of the figures, it can

be seen that with an increase in viscosity, the curves

move first up and then drop. A slight improvement in

the suction capacity of the pump with an increase in

viscosity is explained by a decrease in volumetric leaks

in the pump itself, and subsequently a decrease in vol-

umetric efficiency is associated with an increase in the

resistance of the inlet section - the suction pipeline.

Figure 4. Cavitation characteristics of the НШ-10 pump when operating on various working fluids

(kinematic viscosity 0,13 … 1,91 𝑐𝑚2 𝑠𝑒𝑐⁄ ) at a discharge pressure of 𝑝𝑑 = 6,0 𝑀𝑃𝑎.

The obtained characteristics can be used in the de-

sign and operation of pumping and hydraulic drive sys-

tems with a gear pump, installed on mobile and station-

ary transport and construction equipment.

REFERENCES:

1. Башта Т.М. Машиностроительная гид-

равлика, 1971.

2. Башта Т.М. Объёмные насосы и гидрав-

лические двигатели гидросистем, "Машинострое-

ние" 1974.

3. Rotating Equipment Handbooks, William E.

Forsthoffer 2005, 484 pp.

4. Mechanical Design, second edition; Peter R.

N. Childs 2004, 384 pp.

5. Гурьев В.П., Испытания гидравлических

машин. Госэнергоиздат, 1959

6. “Fluid Mechanics: Fundamentals and Appli-

cations” By John Cimbala and Yunus A. Cengel.

(Chapter 14: Turbo machinery) 2006, 929 pp.

7. “Metaris Gear code book”, Genuine Metaris,

2007, 81 pp.

CALCULATION OF WATER SUPPLY BY TOLSER'S PIPELINE EXAMPLE

Eghiazaryan G.

Doctor of agriculture scientist,

National Agrarian University of Armenia,

Yerevan Republic of Armenia

Ghazaryan H.

Candidate of technical scientist, docent


Baghdasaryan E.

Aspirant.


Yerevan, Republic of Armenia

https://www.google.az/search?hl=ru&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22William+E.+Forsthoffer%22

https://www.google.az/search?hl=ru&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22William+E.+Forsthoffer%22


РАСЧЕТ ВОДООТВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВОДОХРАНИЛИЩНЫХ ГИДРОУЗЛОВ НА

ПРИМЕРЕ ТОЛОРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Егиазарян Г.М.

РА, доктор сельскохозяйственных наук

Национальный аграрный университет Армении, Ереван, Казарян А.С.

РА, Кандидат технических наук, доцент

Национальный аграрный университет Армении, Ереван, Багдасарян Е.А.

РА, аспирант

Национальный аграрный университет Армении, Ереван,

Abstract

The construction of dams and the creation of reservoirs, the further improvement of the construction of water

facilities, the integrated use of water resources to meet the needs of irrigation, energy, water, shipping and fishing

are some of the key tasks for the economy of any country. However, the experience of operating hydropower plants

shows that non-compliance with these or other factors in the design and construction causes a large number of

damage, even accidents, to dams and other structures. In the presented material, we will study the structure of the

catchment in the reservoir and their practical significance. A striking example is the Toolors Reservoir.

Аннотация

Строительство плотин и создание водохранилищ, дальнейшее совершенствование строительства во-

дохозяйственных сооружений, обеспечение комплексного использования водных ресурсов для удовлетво-

рения потребностей ирригации, энергетики, водоснабжения, судоходства и рыболовства являются одними

из ключевых задач для экономики любой страны. Однако опыт эксплуатации гидроэлектростанций пока-

зывает, что несоблюдение этих или других факторов при проектировании и строительстве вызывает боль-

шое количество повреждений, даже несчастных случаев, на плотинах и других сооружениях. В представ-

ленном материале мы изучим структуры водосбора в водохранилище и их практическое значение. Ярким

примером является водохранилище Тоолорс.

Keywords: reservoir, watertight structures, flood gates, construction tunnel, drainage well

Ключевые слова: водохранилище, водонепроницаемые конструкции, шлюзы, тунельное сооруже-

ние, дренажная скважина

Рис.1 Толорское водохранилище

Введение: Толорское водохранилище располо-

жено в Сюникском марзе Республики Армения, на

месте слияния рек Сисиан и Айригет, в 3км к югу

от Сисиана, на высоте около 1650 метров. Был вве-

ден в эксплуатацию в 1976 году. Является одним из

основных регулирующих резервуаров Воротан-

ского водного каскада. Питает гидроэлектростан-

ции Шамби и Татев. Длина 4,5 км, площадь 4, 7км2,

средняя глубина 32 (максимум 56,5 м), водоемкость

96,8 млн м3, полезность 80 млн м3. Плотина га-

лечно-гравийная с песчаным ядром, длина - 178 м,

максимальная высота - 68 м. [1]

В Армении не уделяется должного внимания

вопросам надежности и безопасности гидроэлек-

тростанций: плотин, водоотводных и водоспускных

сооружений, в результате чего значительно снижа-

ются гарантии их надежности и безопасности . Под

надежностью мы понимаем неотъемлемое свойство

объекта выполнять назначенные ему функции, со-

храняя при этом эксплуатационные характеристики


во времени в требуемом диапазоне. Учитывая, что

гидротехнические сооружения, как правило, имеют

различную функциональную значимость и слож-

ность сооружений, разные по эксплуатационным

характеристикам и степени риска, следовательно,

необходимо использовать индивидуальный подход

для определения параметров надежности для каж-

дой конструкции.

Основная часть: Для систем водоснабжения и

водоотведения надежность включает в себя не

только непрерывную и длительную работу соору-

жений, но также функции сохранения качества

воды, очистки сточных вод, исключения загрязне-

ния окружающей среды, минимизации механиче-

ского водоснабжения, а также функцию обеспече-

ния водоснабжения в минимальном количестве и

качестве в чрезвычайных ситуациях. [2]

В данной статье будут рассмотрены следую-

щие строительные сооружения, которые суще-

ствуют в водохранилище Толорс.

1. Дресвяная плотина из локально дресвяного

материала,

2. Для удаления строительных выходов: стро-

ительный тоннель, который позже будет слу-

жить в качестве ирригационной водоспуск;

3. Для удаления катастрофических выходов

проектируется шахтный водозабор и тоннель.

Для обеспечения длительной безопасной экс-

плуатации требуют гидротехнические сооружений,

на протяжении всего периода их эксплуатации тре-

буются мониторинги, безусловное поддержание

технических условий эксплуатации, выявление де-

фектов в сооружениях, их своевременное устране-

ние и т. д. [3]

Безопасное удаление ливневого потока, входя-

щего в резервуар осуществляется с помощью водо-

отводных сооружений.

Постоянное повышение уровня воды в водое-

мах сопровождается повышенным риском аварий.

В последние два десятилетия для накопления

части ливневого стока в водохранилище широко

использовались подпорные сооружения с назва-

нием "Гидроплюс". [4]

Это железобетонные барьеры заводского

производства, которые устанавливаются по всей

длине гладкого сливного обреза плотины. До тех

пор, пока уровень воды не достигнет максимальной

подпорной поверхности (МПП) от скопления

ливневого потока в резервуаре, отметки МПП,

барьер "Гидроплюс" способен выполнять свою

задачу по накоплению дополнительной воды, а

когда уровень воды достигает отметки МПП,

плотина теряет свою выносливость и опускается в

нижний залив плотины, больше не пригодной для

будущего использования, а водохранилище больше

не накапливается дополнительный объем.

Строительные водоотводные сооружения яв-

ляются временными. [5]

По завершении строительства они либо пре-

вращаются в ирригационные водопропускные

трубы, либо становятся частью ливневого водоот-

вода. Расчет ведется по результатам строительства.

Строительные водные сооружения, в зависимости

от местных топографо-геологических условий, мо-

гут быть открытыми каналами, напольными галере-

ями или туннелями.

Гидравлический расчет определяет площадь

поперечного сечения водоотвода и уклон пола.

При расчете напольных галерей или туннелей

в них необходимо обеспечить режим без давления.

Здесь мы рассматриваем вариант туннеля для

водохранилища Толорс. Мы получили данные из

исследования на месте и на их основе сделали гид-

равлический расчет туннеля.

Тип ливневой водоотводной трубы- транше-

вой,

Основной материал - железобетон,

Основные размеры, длина - 200(м),

Поперечное сечение- подковообразный BxH

3,2x3,2,

Пропускаемость - 88 м3/с:

Основные характеристики водоотводной

трубы: траншевая, Длина головной части водоот-

вода составляет 50м, с помощью наклонного тон-

неля присоединяется к строительному тоннелю , и

вода впадает в реку Сисиан. [6]

Основной материал для ирригационной грун-

товки - железобетон, бетонные и металлический

трубопровод

Длина ирригационного трубопровода- 235 (м),

круглый 1Փ 1000 (мм) в конце- 2Փ 600 (мм)

Трубопровод- в начале один Փ 1000 (мм) диа-

метр, труба в конце делится на 2 труб, имеющих 2Փ

600 (мм) диаметр.

Пропускаемость водоотвода - 7,5 м3/с

На ливневом водоотводе нет клапана.

На ирригационном водоспуске Установлено 5

задвижок Փ 600(мм)

Дренажная конструкция - внутри плотины ре-

ализован 5-слойный фильтр.

Цель – проектный выход для удаления филь-

трационных вод и для предотвращения размывания

откоса внутренного бьефа- 10-:-15 л/с.

Строительный выход, который соответствует

5% обеспечиванию, мы принимаем как Q = 88 м3/с:

Во время строительства мы снимаем его по тун-

нелю, длина которого согласно проекту ровна

Լ=200,0м, наклон: i=0,01, ո= 0,017:

Поперечный разрез тоннеля принимается как

корытообразный, размеры которого: Н=B=3,5.


Рис.2 Поперечный разрез тоннеля

Строительный выход- Q= 57 м3/с, h1 =2.35 м, по Q=f (h):

Рис.3 График определения строительного выхода по кривой Q=f (h)

Отметка пола тоннеля в выходной части- ∇ТВ

=1609м, отметка дна реки на том же месте: ∇ГР

=1608м.

Отметка дна реки на том же месте: ∇ГР = 1608

м.

Отметка водного горизонта в реке у выходной

части тоннеля:

∇ВВ = ∇ГР +h1 или ∇ВВ = 1608+2.35=1610.35 ՝

Рис. 4 Расчетная схема тоннеля

Гидравлический расчет тоннеля выполнен табличным методом:

Таблица 17

Результаты гидравлического расчет тоннеля

a=hH h 𝐾𝑛

𝐾 𝐾𝑛

𝑊𝑛

𝑊 𝑊𝑛 𝑄 = 𝐾𝑛√𝑖 𝑉 = 𝑊𝑛√𝑖

𝜔𝑛

𝜔 𝜔𝑛

0,2 0,7 0,15 87,5 0,69 37,1 8,75 3,71 0,218 2,36

0,4 1,4 0,415 242 0,94 50,5 24,2 5,05 0,443 4,8

0,6 2,1 0,72 421 1,07 57,5 42,1 5,75 0,67 7,26

0,7 2,45 0,866 505 1,12 60,2 50,5 6,02 0,755 8,41

0,8 2,8 0,99 579 1,14 61,4 57,9 6,14 0,87 9,43

0,9 3,15 1,065 622 1,11 59,6 62,2 5,96 0,965 10,35

1,0 3,5 1,0 584 1,0 53,8 58,4 5,38 1,0 10,85

𝐿Т = 200

м

М

м3/с

∇тв =

1617

∇тв =

1609


С помощью таблицы строятся кривые Q=f1(h).

В случае выхода Q = 57м3/с по данным кривым

определяем глубину и скорость в тоннеле: h=2,75м.

Отметка водного горизонта в верхнем бьефе опре-

деляется по следующей формуле:

∇ВБ = ∇ВТ + հ + 𝑖𝐿т + 𝑍

Где:

∇ВТ–отметка выходной части тоннеля

հ – глубина в тоннеле

i և Լт - наклон и длина тоннеля,

Z- падение воды на входной части тоннеля и

определяется по следующей формуле:

𝑍 =𝛼𝑉2

2𝑔𝜑2 −𝛼𝑉0

2

2𝑔 (20)

𝜑 =0,9 - коэффициент скорости,

V0 = 1,5 - скорость движения воды в реке перед

тоннелем (м/с).

По расчетам: Z= 2,45м.

Разместив величины, мы получим: ∇ВБ =

1617,2м.

Рис. 5 Кривые зависимости выход и скорости от глубины (Q=f1(h) և V=f2(h)

В этом случае, по нашему мнению и убежде-

нию, строительный тоннель может служить иррига-

ционным водоотводом для удаления количества

воды, необходимого для орошения, во внутренний

бьеф.

УДАЛЕНИЕ ЛИВНЕВЫХ ВЫХОДОВ

Катастрофические выходы, которые принима-

ются соответственно 0,1% обеспечению, ровны Qкат

= 130 м3/с: Принимаем, что ливневые выходы бро-

саются во внутренний бьеф с помощью шахтного

водоотвода. [7]

Шахтный водоотвод состоит из:

1. сливной воронки,

2. участка передачи,

3. вертикального колодца,

4. колена, которое сопряжает колодец с удаля-

ющим тоннелем.

5. выпускного тоннеля

Расчет шахтного водоотвода следующий:

Рис. 6 Шахтный водоотвод

∇МУП

∇В

Т

∇МУП

м

м3

/с

м/

с


Следует отметить, что краевой водослив мо-

жет иметь практичный профиль, с широким поро-

гом, с широкой вершиной и тонкой стенкой. Цель

гидравлического расчета шахтного водоотвода со-

стоит в том, чтобы определить размер сооружения

при максимальной вычислительной мощности на

основе безопасного состояния работы конструк-

ции.

На основании исходных данных мы выпол-

нили расчет шахтного водоотвода, цель которого

состоит в том, чтобы при максимальной вычисли-

тельной мощности определить его размеры, обеспе-

чивающие нормальную работу сооружения во

время эксплуатации.

Радиус краевого водослива определяется сле-

дующим образом:

𝑄 = 𝑚2𝜋𝑅√2𝑔𝐻03 2⁄

(21)

Профиль воронки представляем с практиче-

ским профилем:

𝑅 =𝑄

2𝜋𝑚√2𝑔𝐻03 2⁄

=96,5

2 ∙ 3,14 ∙ 0,42 ∙ 4,43 ∙ 1,343 2⁄= 5,3 м

где H0 = ∇МУТ-∇МУТ= 1660,25 - 1659 = 1,25м

m=0,42

Так как H = 𝑅

𝐻=

5,3

1,25 = 4,24, то можно спроекти-

ровать воронку с практическим профилем.

С помощью следующих формул ведется рас-

чет, результаты которого приведены в таблице

ниже.

𝑉𝑅 =𝑄

2𝜋𝑅0,75𝐻 (22)

Уравнение центральной струи следующее:

𝑦 =𝑔𝑥2

2𝑉𝑎2

(23)

Средняя скорость в произвольном разрезе:

V = √𝑉𝑅2 + 2𝑔𝑦 (24)

Глубины воды в разных разрезах:

ℎ =𝑄

2𝜋(𝑅−𝑥)𝑉 (25)

Таблица 1

Данные для строительства линия шахтного отвода

X (м) Y (м) V (м/с) հ (м) հ/2

1 0,59 4,45 0,72 0,36

2 2,36 7,38 0,55 0,27

3 5,31 10,6 0,52 0,26

4 9,44 13,91 0,63 0,31

5 14,75 17,25 1,18 0,59

В точке сечения струи Уmах= 11,5м.

Следовательно, Vy = 0,98√2𝑔𝑦𝑚𝑎𝑥 =14,72:

На начальном сечении участка передач диа-

метр воронки будет:

𝐷0 = √4𝑄

𝜋𝑉𝑦= 3,35 м

В следующих разрезах колодца диаметры

определяются по формуле скорости:

ℎ = ℎ𝑤 −𝑉1

2−𝑉22

2𝑔 (26)

где V1 и V2 – это средние скорости в разрезах

I-I и II-II. Если V1=V2, то h=hw:

Таблица 2

Результаты расчета для Y, V и D

Y (м) 𝑉 = 0,98√2𝑔𝑌

𝐷 = √4𝑄

𝜋𝑉

13,0 15,65 3,25

15,0 16,81 3,14

18,0 18,42 3,00

24,0 21,27 2,80

Диаметры конечной части колодца и дна тун-

неля предполагается равным D = 2,8м, а радиус со-

пряжения: Ro=7,0.

Следовательно 𝑅0

𝐷 = 2,5 և ξколено=0,35.

Потери давления в колене будут следующими:

ℎ0 = 𝜉1𝑉2

2𝑔= 8,1м.

Дорожные потери по длине колодца и тоннеля

будут следующими:

ℎд =4𝑉2

𝐶2𝐷𝐿= 0,165м.

Гидравлически необходимо, чтобы h=hw.

Чтобы հ = 38,7, длина тоннеля должна быть Lт

= 185,0м.

Заключение: По нашему мнению, большин-

ство гидротехнических сооружений, построенных в

РА, находятся в ограниченном рабочем состоянии,

некоторые сооружения гидроузлов полностью из-

расходовали свои эксплуатационные ресурсы и до-

стигли предела, сооружения не оснащены кон-

трольно-измерительным оборудованием. В этих

условиях важным вопросом является вопрос экс-

плуатации сооружений, расширения технических


ресурсов и их модернизации в соответствии с меня-

ющимися технико-экономическими условиями. В

случае водохранилища Толорса сооружения изно-

шены, и необходимо дополнительно перестроить те

сооружения, которые в случае бесперебойной ра-

боты могут поставлять потребителю любое количе-

ство и качество воды с точки зрения экономической

эффективности, что также зависит от современно-

сти гидротехнических сооружений.


1. Багдасарян А.Б. Гидротехнические соору-

жения. - Ереван, Луйс, 1986.-с.480

2. Казарян С.М., Симонян Г.А., Закарян А.К.,

«Методические указания» по гидротехническим

сооружениям , Ереван, 2009, стр. 74

3. Акопян Г. К. Про определения диаметра

тоннеля довления шахтного водоотвода. Агроно-

мия 1.2001, с. 35-37

4. Акопян Г. К. «Расчет гидравлического

шахтного водоотвода» Методические указания по

предмету «Гидротехнические сооружения», Ереван

2011г. - стр.

5. https://clck.ru/NGZNV

6. E. H. Khachatryan, M. R. Papikyan, The anal-

ysis of the accidents and damages’ occurrence of dams

and the ways for increasing their sustainability, Bulletin

of National University of Architectur and Construction

of Armenia, 2017, Issue 4, 45– 50

7. https://clck.ru/NGZPG

CALCULATION INITIAL OIL OUTPUT HORIZONTAL WELL AFTER HIDRAULIC FRACTURING

ON BAZHENOV FORMATION

Bagautdinov D.

master`s degree, Tyumen Industrial University, Tyumen, Russia

Bagautdinova Ch.

master`s degree, Tyumen Industrial University, Tyumen, Russia

РАСЧЕТ ВХОДНОГО ДЕБИТА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ ПОСЛЕ ГРП НА

БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЕ

Багаутдинов Д.Ф.

Магистрант, Тюменский индустриальный университет, г.Тюмень, Россия

Багаутдинова Ч.М.

Магистрант, Тюменский индустриальный университет, г.Тюмень Россия

Abstract

The purpose of the article is calculation initial oil output horizontal well. In this article was calculation initial

oil output horizontal well on bazhenov formation Krasnoleninskoe oil field. Two types of wells are considered to

determination efficiency: directional well with hydraulic fracturing and horizontal well with multistage hydraulic

fracturing. After comparing the actual indicators with the calculated ones, an analysis of the discrepancies of the

results.

Аннотация

Целью статьи является расчет входного дебита нефти горизонтальной скважины. В данной статье

произведен расчет входного дебита нефти горизонтальной скважины после проведения многостадийного

гидроразрыва пласта на баженовской свите Красноленинского месторождения. После сравнения фактиче-

ских показателей с расчетными, произведен анализ расхождений результатов.

Keywords: horizontal well, anisotropy, hydraulic fracturing, net oil pay.

Ключевые слова: горизонтальная скважина, анизотропия, гидроразрыв пласта, нефтенасыщенная

толщина.

Баженовская свита представляет собой слои-

стый, сложнопостроенный, трещиновато-пористый

коллектор, состоящий из низкопроницаемых и вы-

сокопроницаемых пропластков [1], что усложняет

процесс разработки. В настоящее время баженов-

ская свита разрабатывается только с применением

гидроразрывом пласта. Перед принятием решения

о проведении гидроразрыва пласта, необходимо

оценить эффективность применения данного гео-

лого-технического мероприятия и его целесообраз-

ность. В данной статье произведен расчет входного

дебита горизонтальной скважины по модели Тел-

кова-Грачева. Исходные данные используемые в

расчетах представлены в таблице 1.

Таблица 1

Исходные анные для расчетов ГРП

Дано:

Эффективная мощность hэфф 3,1 м Эффективная проницаемость kэфф

1,68*10-16 м2

Длина ГС L 840 м Радиус скважины rc 0,0625м Забойное давление Рзаб 1,75*107Па Вязкость нефти µн 0,00036 Па*с

Пластовое давление Рпл 2,34*107Па Радиус контура питания rк 320 м

https://clck.ru/NGZNV


Расчет входного дебита горизонтальной сква-

жины выполняется по формуле Телкова-Грачева.

Добавочные фильтрационные сопротивления (J1,J2)

определим по формулам (1.4), (1.5), (1.6) [2].

В уравнениях (1.4), (1.5) использованы следу-

ющие безразмерные параметры

ρ = 0,5∙(2∙𝑟𝑘)

𝜒∗ℎ0 (1.1)

где χ* - коэффициент анизотропии;

h0 - нефтенасыщенная толщина, м;

rk – радиус контура питания, м.

ρ = 0.5∙640

1∙3,1 = 103,2

ℎ∗ =𝜋𝑟𝑐

ℎ0 (1.2)

где rc – радиус скважины, м;

h0 – нефтенасыщенная толщина, м.

ℎ∗ =3,14∙0,0625

3,1 = 0,063

Безразмерная ордината скважины-трещины

ℎ` =𝑏

ℎ0 =

1,55

3,1 = 0,5 (1.3)

где b – половина нефтенасыщенной толщины,

м;

h0 – нефтенасыщенная толщина, м.

Рис. 1. Схема притока к точечному стоку, горизонтальной скважине и несовершенственной щели

в полосообразном пласте

Общие фильтрационные сопротивления:

𝐽1 =𝜒∗𝜌2

𝜋ℎ∗ [∑𝑠𝑖𝑛ℎ[(ℎ`−ℎ∗)

𝑚𝜋

𝜌]𝑠𝑖𝑛ℎ[

𝑚𝜋ℎ∗

𝜌]−2𝑐𝑜𝑠ℎ[(1−2ℎ∗)

𝑚𝜋

𝜌]

𝑚3sinh (𝑚𝜋

𝜌)

∞𝑚 ] (1.4)

где m – число членов в бесконечных рядах;

χ* – коэффициент анизатропии;

ρ – безразмерный параметр;

h* – безразмерный параметр;

h´ – безразмерная ордината скважины-трещины.

𝐽2 =𝜒∗𝜌2

𝜋ℎ∗ [∑sinh[(1−ℎ`)

𝑚𝜋


𝑚𝜋ℎ∗

𝜌]+2𝑐𝑜𝑠ℎ[(1−2ℎ∗)

𝑚𝜋

𝜌]

𝑚3sinh (𝑚𝜋

𝜌)

∞𝑚 ] (1.5)

где m – число членов в бесконечных рядах;

χ* – коэффициент анизотропии;

ρ – безразмерный параметр;

h* – безразмерный параметр;

h´ – безразмерная ордината скважины-трещины.

𝐽1 =𝜒∗𝜌2

𝜋ℎ∗ [∑𝑠𝑖𝑛ℎ[(ℎ`−ℎ∗)

1𝜋


1𝜋ℎ∗

𝜌]−2𝑐𝑜𝑠ℎ[(1−2ℎ∗)

1𝜋

𝜌]

13sinh (1𝜋

𝜌)

∞1 ]

где m = 1.

𝐽1 =1∙103,22

3,14∙0,063∙ [∑

𝑠𝑖𝑛ℎ[(0,5−0,063)∙1∙3,14

103,2]𝑠𝑖𝑛ℎ[

1∙3,14∙0,063

103,2]−2𝑐𝑜𝑠ℎ[(1−2∙0,063)∙

1∙3,14

103,2]

13sinh (1∙3,14

103,2)

∞𝑚 ] =-3524453

𝐽2 =𝜒∗𝜌2

𝜋ℎ∗ [∑sinh[(1−ℎ`)

1𝜋


1𝜋ℎ∗

𝜌]+2𝑐𝑜𝑠ℎ[(1−2ℎ∗)

1𝜋

𝜌]

13sinh (1𝜋

𝜌)

∞1 ]

где m = 1

𝐽2 =1∙103,22

3,14∙0,063∙ [∑

𝑠𝑖𝑛ℎ[(1−0,5)∙1∙3,14

103,2]𝑠𝑖𝑛ℎ[

1∙3,14∙0,063

103,2]−2𝑐𝑜𝑠ℎ[(1−2∙0,063)∙

1∙3,14

103,2]

13sinh (1∙3,14

103,2)

∞𝑚 ] = 3525171

J0=J1+J2 = (-3524453) + 3525171= 718,597 (1.6)

Удельный дебит горизонтальной скважины:

𝑞гс =𝜋2∙𝑘∙∆𝑃

2∙µ∙𝐽0 (1.7)

где k – проницаемость, м2;


∆Р – депрессия на пласт, Па;

µ – вязкость нефти, Па*с.

J0 – фильтрационное сопротивление.

𝑞гс =3,142∙1,67∙10−16∙590∙104

2∙0,00036∙718,597= (1,88 ∙ 10−08) ∙ 86400 = 0,0016 м2/сут.

Дебит горизонтальной скважины:

𝑄гс = 𝑞гс ∙ 𝐿 (1.8)

где qгс – удельный дебит горизонтальной скважины, м2/сут.;

L – длина горизонтального ствола, м.

𝑄гс = 0,0016 ∙ 1152 = 1,33 м3/сут.

Расчет входного дебита по вертикальной трещине

Общее фильтрационное сопротивление для вертикальной трещины рассчитывается по формуле 2.3.1.

Удельный дебит вертикальной трещины рассчитывается по формуле 2.3.2.

𝐽тр =𝜋

4{𝜋 ∙

𝑙

ℎ0− 𝑙𝑛 [𝑠𝑖𝑛2 (

𝜋

2ℎ`)]} (1.9)

где 𝑙 – длина трещины, м;

h0 – высота трещины, м.

𝐽тр1 =3,14

4{3,14 ∙

201

22− 𝑙𝑛 [𝑠𝑖𝑛2 (

3,14

2∙ 0,5)]} = 23,06

Удельный дебит вертикальной трещины:

𝑞тр =𝜋2∙𝑘∙∆𝑃

2∙µ∙𝐽тр (1.10)

где k – проницаемость, м2;

∆Р – депрессия на пласт, Па;

µ – вязкость нефти, Па*с.

𝑞тр1 =3,142∙1,67∙10−16∙590∙104∙86400

2∙0,00036∙23,06 = 0,051 м2/сут.

Дебит вертикальной трещины:

𝑄тр = 𝑞тр ∙ 𝐿 (1.11)

где qгс – удельный дебит горизонтальной скважины, м2/сут.;

L – длина трещины, м.

𝑄тр1 = 0,051 ∙ 201 = 10,159 м3/сут.

Для расчета общих фильтрационных сопро-

тивлений в формуле 1.10 для каждой стадии ис-

пользуется закрепленная длина и высота трещины

скважины №202ГС. Геометрические размеры тре-

щины ГРП (длина, высота) рассчитываются на ос-

новании полученных данных после проведения

мини-ГРП.

Таблица 2

Результаты расчетов

Стадии 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Закрепленная длина трещины, м 201 109 106 102 119 105 125 93 97

Закрепленная высота трещины, м 22 11 12 10 13 11 11 12 15

Jтр 23,06 24,97 22,32 25,69 23,11 24,07 28,55 19,65 16,48

qтр 0,051 0,047 0,052 0,045 0,050 0,048 0,041 0,059 0,071

Qтр 10,16 5,09 5,54 4,63 6,00 5,08 5,10 5,52 6,86

Стадии 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Закрепленная длина трещины, м 110 167 168 179 105 116 243 195 205

Закрепленная высота трещины, м 14 19 21 19 33 32 34 29 26

Jтр 19,91 22,21 20,26 23,77 8,39 9,48 18,16 17,12 19,98

qтр 0,059 0,052 0,058 0,049 0,139 0,123 0,064 0,068 0,058

Qтр 6,44 8,77 9,66 8,78 15,59 14,26 15,60 13,28 11,96

Стадии 19

Закрепленная длина трещины, м 121

Закрепленная высота трещины, м 13

Jтр 23,49

qтр 0,50

Qтр 6,01

По расчетам входной дебит нефти с 19 стадий

составляет 163,33 м3/сут. Qтр = ∑, Qтр1+ Qтр2+ Qтр3+ Qтр4+ Qтр5+ Qтр6+

Qтр7…+Qтр19 = 163,33 м3/сут. (1.12) Горизонтальная скважина №202ГС была про-

бурена в июне 2018-го года с проведением МГРП

на 19 стадий. Фактический входной дебит нефти с 19 стадий равна 76 т/сут. Для сравнения с расчет-ным входным дебитом нефти нужно перевести в м3/сут, получим 112 м3/сут., с учетом плотности нефти в пластовых условиях 0,678 г/см3.


Расчет входного дебита нефти с 19 стадий по модели Телкова-Грачева составляет 163,33 м3/сут. При переводе в поверхностные условия, с учетом объемного коэффициента нефти в 1,39 м3/м3, полу-чим входной дебит нефти 117,5 м3/сут. Относитель-ная погрешность при вычислении входного дебита нефти по модели Телкова-Грачева составляет -4,7%.

Вывод: При сравнении начального фактиче-ского входного дебита нефти с расчетным видно, что есть различие, следовательно, причиной откло-нения начального входного дебита от расчетного может являться большое количество факторов, ко-торые сложно предусмотреть во время проведения расчетов, таким фактором может быть загрязнение

призабойной зоны порта ГРП. А так же нужно учи-тывать то, что трещиной ГРП могут быть вскрыты непроницаемые пропластки, в связи с этим расчет-ный входной дебит нефти может отличаться от фак-тического входного дебита.


1. Стасюк М.Е. Освоение и ввод в разра-ботку залежей нефти в глинистых коллекто-рах.[Текст]/ М.Е. Стасюк. – Москва: Недра, 2004 – 259 с.

2. Телков А.П. Гидромеханика пласта при-менительно к прикладным задачам разработки нефтяных и газовых месторождений: учебное посо-бие / А.П. Телков, С.И. Грачев. В 2 ч. Ч. II. – Тю-мень: ТюмГНГУ, 2009. – 380с.

SOFTWARE AND TECHNICAL MEANS: IMPLEMENTATION AND CREATION OF THE USER

INTERFACE

Sladkova M.,

Gilazhov Zh.

Master teacher of Atyrau State University,

Undergraduate specialty 6M060200 - computer science them.

H.Dosmukhamedova, Atyrau

ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА: РЕАЛИЗАЦИЯ И СОЗДАНИЕ

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА

Сладкова М.Ю.,

Гилажов Ж.М

ст. преподаватель Атырауского государственный университет,

магистрант специальности 6М060200 – информатика

им. Х. Досмухамедова, г. Атырау

Abstract

In the article discusses some modern methods of designing the activities of ACS users. A systematic approach

to design is a comprehensive, interconnected, proportional consideration of all factors, paths and methods for

solving the complex multifactor and multivariate task of designing an interaction interface. In contrast to classical

engineering and technical design, when using a systematic approach, all factors of the designed system are taken

into account - functional, psychological, social and even aesthetic.

Аннотация

В статье обсуждается некоторые современные методы проектирования деятельности пользователей

АСУ. Системный подход при проектировании представляет собой комплексное, взаимосвязанное, пропор-

циональное рассмотрение всех факторов, путей и методов решения сложной многофакторной и многова-

риантной задачи проектирования интерфейса взаимодействия. В отличие от классического инженерно-

технического проектирования при использовании системного подхода учитываются все факторы проекти-

руемой системы - функциональные, психологические, социальные и даже эстетические.

Keywords: Design, automated control systems, systems approach, computerization, optimal solution.

Ключевые слова: Проектирование, автоматизированные системы управления, системный подход,

компьютеризация, оптимальное решение.

Современные методы проектирования дея-

тельности пользователей АСУ сложились в рамках

системотехнической концепции проектирования, в

силу чего учет человеческого фактора ограничился

решением проблем согласования «входов» и «вы-

ходов» человека и машины. Вместе с тем при ана-

лизе неудовлетворенности пользователей АСУ уда-

ется выявить, что она часто объясняется отсут-

ствием единого, комплексного подхода к

проектированию систем взаимодействия.

Использование системного подхода позволяет

принять во внимание множество факторов самого

различного характера, выделить из них те, которые

оказывают самое большое влияние с точки зрения

имеющихся общесистемных целей и критериев, и

найти пути и методы эффективного воздействия на

них. Системный подход основан на применении

ряда основных понятий и положений, среди кото-

рых можно выделить понятия системы, подчинен-

ности целей и критериев подсистем общесистем-

ным целям и критериям и т.д. Системный подход


позволяет рассматривать анализ и синтез различ-

ных по своей природе и сложности объектов с еди-

ной точки зрения, выявляя при этом важнейшие ха-

рактерные черты функционирования системы и

учитывая наиболее существенные для всей си-

стемы факторы. Значение системного подхода осо-

бенно велико при проектировании и эксплуатации

таких систем, как компьютерные системы управле-

ния, которые по существу являются человеко-ма-

шинными системами, где человек выполняет роль

субъекта управления.

Системный подход при проектировании пред-

ставляет собой комплексное, взаимосвязанное, про-

порциональное рассмотрение всех факторов, путей

и методов решения сложной многофакторной и

многовариантной задачи проектирования интер-

фейса взаимодействия. В отличие от классического

инженерно-технического проектирования при ис-

пользовании системного подхода учитываются все

факторы проектируемой системы - функциональ-

ные, психологические, социальные и даже эстети-

ческие.

Компьютеризация управления неизбежно вле-

чет за собой осуществление системного подхода,

так как она предполагает наличие саморегулирую-

щейся системы, обладающей входами, выходами и

механизмом управлением. Уже само понятие си-

стемы взаимодействия указывает на необходи-

мость рассмотрения окружающей среды, в которой

она должна функционировать. Таким образом, си-

стема взаимодействия должна рассматриваться как

часть более обширной системы – компьютерной си-

стемы управления реального времени, тогда как по-

следняя - системы управляемой среды.

В настоящее время можно считать доказан-

ным, что главная задача проектирования интер-

фейса пользователя заключается не в том, чтобы ра-

ционально «вписать» человека в контур управле-

ния, а в том, чтобы, исходя из задач управления

объектом, разработать систему взаимодействия

двух равноправных партнеров (человек-оператор и

аппаратно-программный комплекс компьютерная

система), рационально управляющих объектом

управления.

В современных условиях поиск оптимального

решения проблемы организации интерфейса взаи-

модействия приобретает характер комплексной за-

дачи, решение которой существенно осложняется

необходимостью оптимизации функционального

взаимодействия операторов между собой и с техни-

ческими средствами компьютерной системы, в

условиях изменяющегося характера их профессио-

нальной деятельности.

В этой связи хотелось бы подчеркнуть особую

актуальность проблемы моделирования взаимодей-

ствия ЧО с техническими средствами компьютер-

ной системы. Сегодня появилась реальная возмож-

ность с помощью моделирования на современных

или разрабатываемых многофункциональных сред-

ствах обработки и отображения информации кон-

кретизировать тип и характеристики используемых

информационных моделей, выявить основные осо-

бенности будущей деятельности операторов, сфор-

мулировать требования к параметрам аппаратно-

программных средств интерфейса взаимодействия

и т.д.

Говоря о проблемах взаимодействия человека

с техническими средствами компьютерной си-

стемы и практической реализации интерфейса вза-

имодействия, нельзя опустить такой важный во-

прос, как унификация и стандартизация. Использо-

вание типовых решений, модульного принципа

проектирования систем отображения и обработки

информации приобретает всё более широкие мас-

штабы, что, впрочем, вполне естественно. Однако

наряду с несомненными позитивными аспектами,

необходимо констатировать и некоторые нежела-

тельные результаты. В частности сближение пред-

ставляемой оператору информационной модели об-

становки с его концептуальной моделью не всегда

может быть достигнуто с помощью унифицирован-

ных многофункциональных средств, например ма-

шинной графики. Мне представляется, что в рас-

сматриваемой области к вопросам унификации и

стандартизации необходимо подходить с особой

осторожностью и тщательным осмыслением, не за-

бывать о роли оптимизации взаимодействия чело-

века с ТС при решении им оперативных задач

управления конкретного класса и типов. Можно

указать и ряд других, не менее актуальных проблем

в области проектирования интерфейса взаимодей-

ствия, которые находятся в стадии решения или

ждут своей постановки.

Три основные части разработки интерфейса

следующие: проектирование панели, проектирова-

ние диалога и представление окон. Для Общего

Пользовательского Доступа также должны учиты-

ваться условия применения Архитектуры Приклад-

ных Систем. Существуют также другие условия:

являются ли входные устройства на терминалах

клавишными или указательными и будут ли яв-

ляться приложения символьными или графиче-

скими.

Общий Пользовательский Доступ устанавли-

вает пять панельных схем, называющихся панель-

ными типами. Необходимо использовать различ-

ные панельные типы, чтобы представить различные

виды информации.

Пять панельных типов следующие:

Меню;

Вход;

Информация;

Список;

Логическое.

Можно также смешивать части этих панель-

ных типов, чтобы создавать смешанные панели.

Следует представлять каждую панель как не-

которое пространство, разделенное на три основ-

ные части, каждая из которых содержит отдельный

тип информации.

Эти три основных типа информации таковы:

Меню действий и нисходящее меню;

Тело панели;

Область функциональных клавиш.


Меню действий

Тело панели

Область функциональных клавиш

Рис. 1 Три панельные области.

На рис. 1 представлено положение трех обла-

стей панели.

Меню действий возникает на верху панели.

Это дает пользователям доступ к группе действий,

которые поддерживает приложение. Меню дей-

ствий содержит в себе список выбора возможных

действий. Когда пользователи делают выбор, в

форме спускающегося меню появляется на экране

список возможных действий. Спускающееся меню

является расширением меню действий.

Слово "действия" в "меню действий" не подра-

зумевает, что все команды должны быть глаголами.

Существительные также допустимы. Значение дей-

ствия в термине "меню действий" происходит от

того факта, что выбор элемента меню действий вы-

полняется приложением через действия пользова-

телей. Например, в текстовом редакторе выбор

"Шрифты" меню действий является существитель-

ным и разрешает пользователю потребовать дей-

ствий выбора шрифтов.

Некоторые панели будут иметь меню дей-

ствий, а другие нет.

Меню действий и нисходящее меню обеспечи-

вают два замечательных преимущества для пользо-

вателей.

Первое преимущество состоит в том, что эти

действия становятся для пользователей видимыми

и могут быть затребованы на выполнение посред-

ством простой интерактивной техники. "Запрос"

означает инициацию действия. Способ, с помощью

которого человек-оператор инициирует действие,

состоит в нажатии функциональной клавиши, в вы-

полнении выбора в нисходящем меню или печати

(вводе) команды. Меню действий и нисходящее

меню обеспечивают визуальность, что помогает

пользователям находить требуемые действия без

необходимости запоминания и печати имени дей-

ствия.

Второе преимущество заключается в том, что

выбор в меню действий приводит к вызову нисхо-

дящего меню, т.е. они никогда не служат причиной

немедленного действия. Пользователи видят, что

реализация таких действий не приводит к неиспра-

вимым последствиям, и у них не возникает страх от

неправильного действия.

Меню действий и нисходящее меню обеспечи-

вает двухуровневую иерархию действий. Вы мо-

жете обеспечить дополнительный уровень, исполь-

зуя всплывающие окна, которые появляются, когда

оператором делается выбор в нисходящем меню.

Затем, когда оператор делает выбор во всплываю-

щем окне, может появиться серия всплывающих

окон по мере выполнения действий. Общий Поль-

зовательский Доступ рекомендует вам ограничить

число уровней всплывающих окон до трех, по-

скольку многие пользователи испытывают трудно-

сти в понимании иерархии меню, имеющих много

уровней.

Тело панели находится под меню действий и

над областью функциональных клавиш. Каждая па-

нель, которую вы создаете, будет иметь тело, кото-

рое может быть разделено на несколько областей,

если вашему приложению необходимо показать

пользователям больше, чем одну группу информа-

ции одновременно, или пользователям разрешается

вводить или обновлять более чем одну группу ин-

формации в один и тот же момент времени.

Тело панели может содержать также команд-

ную область, в которой пользователи печатают

прикладные или системные команды, и область со-

общений, в которой сообщения появляются.

Командная область является средством предо-

ставления пользователям командного интерфейса,

который является альтернативой запросам дей-

ствиям через меню действий и нисходящее меню.

Область сообщений дают вам место для размеще-

ния сообщений на экране, иное, чем для окон, так

как важно, чтобы сообщения не сталкивались с ин-

формацией на панели или с запросом действием.

Область функциональных клавиш располага-

ется в нижней части панели и оператор может вы-

брать размещение ее в короткой или длинной

форме или вообще не размещать. Она содержит

список функциональных клавиш. Некоторые па-

нели могут содержать как меню действий, так и за-

головок функциональных клавиш. Необходимо

обеспечить включение области функциональных

клавиш для всех панелей, хотя пользователь может

отказаться от их экранирования. См. рис. 2 где

представлен общий вид панели пользователя систе-

мой.

Выбор Связи

Выбрать один из следующих видов связи:

1. Прием почты

2. Прием сообщений

3. Отправление почты

4. Почтовый журнал

5. Операции

6. Почтовый статус

Esc=Отмена F1=Помощь F3=Выход

Рис. 2 Панель с областью функциональных клавиш. Область функциональных клавиш экранирована

в короткой форме и содержит выборы Отмена, Помощь и Выход.


Панельные элементы являются наименьшими

частями панельного дизайна. Некоторые элементы

относятся исключительно к определенным обла-

стям панели, тогда как другие могут быть исполь-

зованы в разных областях.

Общий Пользовательский Доступ обеспечи-

вает определенное количество символов и визуаль-

ных обозначений, таких как псевдокнопки и кон-

тактные кнопки, которые вы можете, применять

для указания пользователям, с какими из полей вы-

бора или действий они работают.

Разбиение панели на области, которые содер-

жат информационные объекты или выборы дей-

ствий, основано на принципе объект-действие па-

нельного дизайна. Этот принцип разрешает пользо-

вателям сначала сделать выбор объекта на теле

панели, а затем выбрать соответсвующее действие

для работы с выбранным объектом из меню дей-

ствий или из области функциональных клавиш.

Это объектно-действенное соответствие

позволяет вам формировать из действия меню дей-

ствий и нисходящие меню, включая в них только те,

которые действительны для соответствующих объ-

ектов. Применение концепции объект-действия

способствует минимизации числа режимов, боль-

шое число которых иногда доставляет пользовате-

лям неудобства и делает приложение сложным для

изучения и использования. Принцип объект-дей-

ствие предпочтительнее, но в большинстве случаев

также может быть применена связь действие-объ-

ект, при которой оператор выбирает объекты и дей-

ствия в обратном порядке.

Пользователь работает с элементами панели с

помощью курсора выбора, одной из форм выделе-

ния которого является цветовая полоска, использу-

емая для высвечивания полей выбора и полей

ввода. Курсор выбора показывает, где и с чем поль-

зователь собирается работать. Пользователи пере-

двигают курсор по панели с помощью клавиатуры

или мышки.

В Общий Пользовательский Доступ входят та-

кие концепции дизайна как концепция пошаговой

подсказки, визуальной реплики и интерактивной

техники. Однако опытные пользователи могут и не

потребовать такого уровня простоты в эксплуата-

ции. Они могут потребовать более прямого взаимо-

действия с приложением. Для таких пользователей

Общий Пользовательский Доступ также содержит

быстрые интерактивные технологии, такие как:

Назначение действиям функциональных

клавиш.

Ускоренный выход из действий высокого

уровня.

Использование мнемоники и номеров для

выбора объектов и действий.

Командная область позволяет пользова-

телю войти в приложение и системные команды.

Применение мышки ускоряет выбор дей-

ствий.

В то время как пользователь и компьютер об-

мениваются сообщениями, диалог под контролем

оператора движется по одному из путей обеспечи-

ваемых приложением. По существу, пользователь

продвигается через приложение, используя кон-

кретные действия, которые являются частью диа-

лога. Эти диалоговые действия не обязательно тре-

буют от компьютера обработки информации; они

могут лишь послужить причиной перехода от од-

ной панели к другой или от одного приложения к

другому, если работает более чем одно приложе-

ние. Диалоговые действия также контролируют,

что происходит с информацией, которую пользова-

тели печатают на конкретной панели; следует ли ее

сохранить или запомнить, когда пользователи ре-

шают перейти к другой панели приложения.

Итак, диалог состоит из двух частей:

запросы на обработку информации и

запросы навигации через приложение.

Каждому шагу диалога сопутствует решение

сохранять или не сохранять новую информацию.

С помощью нескольких направлений хода диа-

лога оператору предоставляется возможность аль-

тернативного продвижения в своих решениях,

включая такие общие диалоговые действия, как

вход, отмена и выход. Общие диалоговые действия

представляют собой набор таких действий, опреде-

ленных в Общем Пользовательском Доступе, кото-

рые имеют общее значение во всех приложениях. С

некоторыми из этих режимов пользователь может

продвигаться:

Вперед на один шаг (действие входа);

Назад на один шаг (действие отмены);

Назад на конкретную точку приложения

(действие функционального выхода);

Покинуть приложение (режим выхода из

приложения).

Действия входа и отмены, как шаги диалога,

обычно представляют оператору новую панель или

могут представлять ту же самую панель, но со зна-

чительными изменениями. В различных точках

диалога действия снятия и выхода выполняются

одинаково независимо от того, как много точек вы-

хода имеет приложение. Некоторые приложения

имеют только одну точку выхода, а другие не-

сколько. Совокупность нескольких общих диалого-

вых действий иллюстрируется на рис. 3.

Здесь иллюстрируются возможности навига-

ции типичного диалога при переходах от панели к

панели, которые изображены прямоугольниками.

Операции Вперед и Назад являются операциями

прокрутки, а не навигационными, и используются

для передвижения внутри панелей.


Рис. 3 Диалоговые действия

В то время как пользователи выполняют нави-

гацию приложения, что-то должно происходить с

информацией изменяемой на панели. Она может

удерживаться на уровне панели или может быть со-

хранена.

Удерживаемая информация принадлежит к ин-

формации на панельном уровне приложения. Когда

пользователи возвращаются в диалог через отмену

панели, приложение аннулирует или сохраняет лю-

бые изменения информации на панели. Удерживае-

мая информация может быть экранирована в виде

значений по умолчанию, когда пользователь будет

просматривать эту панель в следующий раз. Но это

не значит, что информация будет сохранена.

Каждое приложение решает удерживать или

сохранять подобную информацию.

Сохранение информации означает помещение

ее в область памяти задаваемой оператором. Дей-

ствия навигации, ведущие пользователя по прило-

жению, не сохраняют информацию до тех пор, пока

пользователь не укажет точно, что эти действия

должны заканчиваться сохранением информации.

Если действия пользователя могут привести к

потере определенной информации, Общий Пользо-

вательский Доступ рекомендует потребовать от

пользователя подтверждения, что они не хотят со-

хранять информацию, или разрешить им сохранить

информацию, или аннулировать последний запрос

и вернуться на один шаг назад.

Ваше приложение может работать в режиме

окон. Это значит, что панель располагается в от-

дельных ограниченных частях экрана, которые

называются окнами. В компьютерных системах,

функционирующих без окон, экран предоставляет

собой полноразмерное окно, которое не может

быть передвинуто или изменено в размерах. Си-

стема, имеющая режим окон, разрешает пользова-

телю делить экран на окна, содержащие свою соб-

ственную панель. Используя сразу несколько окон,

пользователь может одновременно наблюдать на

экране несколько панелей одного или разных при-

ложений.

Если экран содержит одно или два окна, поль-

зователь может и не видеть всю панель целиком в

каждом окне. Это зависит от размеров окна. Поль-

зователь может подвинуть или изменить размер


каждого окна, чтобы вместить необходимую ему

информацию. Также, пользователи могут прокру-

чивать содержание окон, перемещая информацию

на панели внутри области экрана, ограниченной ок-

ном.

Возможности режима окон обеспечиваются

операционной системой или ее сервисными и ин-

струментальными средствами, а иначе приложения

сами должны реализовать этот режим.


1. Рыков А.С., Оразбаев Б.Б. Методы иссле-

дования систем и разработка математических моде-

лей в нечеткой среде. –М.: МИСИС, 1995. -112 с.

2. Рыков А.С., Оразбаев Б.Б. Методы иссле-

дования систем и разработка математических моде-

лей в нечеткой среде. –М.: МИСИС, 1995. -112 с.

3. Рыков А.С., Оразбаев Б.Б. Задачи и ме-

тоды принятия решений. Многокритериальный не-

четкий выбор. –М.: МИСиС, 1995.

IMPROVED METHOD OF DIAGNOSTICS OF CYBER SECURITY OF THE INFORMATION

SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT DISRUPTIVE CYBER IMPACTS

Zabara S.

Doctor of technical Sciences, Professor

Department of information technology and programming,

Institute of computer technologies of the Open international

University of human development "Ukraine", Kiev, Ukraine,

Kozubtsova L.

Department of mathematics and physics of the Military

Institute of telecommunications and informatization, Kiev, Ukraine

Kozubtsov I.

PhD, Professor RAE

Research Department of cybersecurity in information and

telecommunications systems of the Scientific center for

communications and informatization of the Military institute of

telecommunications and informatization, Kiev, Ukraine

Abstract

The article analyzes well-known attempts to solve the scientific problem of calculating the cyber security of

a special-purpose information system. It is established that currently existing solutions do not take into account

destructive information impact in the calculation. Furthermore, the result is static. The proposed mathematical

apparatus of the method provides the calculation of cyber security of a special-purpose information system for the

model of the worst-case scenario of a zero-day threat event.

Keywords: methodology, assessment, cyber security, special-purpose information system, disruptive cyber

impacts.

Problem statement and its connection with im-

portant scientific tasks. According to the goal, object,

subject and a specific scientific task of the dissertation

research, it is necessary to determine in terms of real

disruptive cyber impacts, the numerical values of the

cyber security of each component Kji of the tools Zi of

the special-purpose information system (SP IS) PKZ(Kji)

and each tools Zi of SP IS PKZ(Zi), as well as SP IS as a

whole PKZ(S), see Fig. 1 [1].

Analysis of recent studies and publications. An

analysis of recent studies and publications in the se-

lected research area is presented in the following pub-

lications.

The paper [2] proposes that the officials responsi-

ble for cyber security of ITS (administrative staff) are

provided with a formal apparatus for quantitative as-

sessment of the current state of cyber security at any

given time interval, determined steps for the function-

ing of the ITS associated with the duration of the base-

line update period (rules, signatures) of cyber attacks.

Along with the relative simplicity, clarity, features

available, namely that the numerical values of the terms

in the expressions make sense only to be determined in

the course of practical modeling, full-scale experiment

or practical daily work. It is as a result of the work of

the corresponding automated functions as part of the

administrative activity software ITS staff.

The proposed methodology [3], based on the ques-

tionnaire method, provides an opportunity to obtain a

numerical characteristic of a comprehensive indicator

of the state's cyber security level, the value of which

allows to determine the need to develop appropriate

measures to improve the effectiveness of their own

cyber security systems. However, it is not indicated by

which mathematical apparatus the desired result is

achieved.

Based on a socially important scientific problem,

the authors initiated and discussed a single approach to

constructing a methodology for assessing the cyber se-

curity of ITS organization. Further scientific research

studies have allowed to develop a method of evaluation

of cyber security of the communication system of the

organization [5]. It was also based on the expert survey

of system administrators. Further improvements have

allowed to extend the scope of the technique, namely to

assess the cyber security of the information and tele-

communication hub of the Armed Forces of Ukraine.

It should be noted that all the above methods allow


to make a calculated assessment of the cyber security

of the information and telecommunication node of the

Armed Forces of Ukraine at some point in time during

which the active destructive information impact on the

SP IS is absent by the FDCI = 0. In other words, the tech-

niques allow us to determine the level of achievement

of the implementation of the security policy on the SP

IS, which would guarantee its protection against the

cyber impact with some probability that would go to 1

in the absence of a zero-day threat.

Thus, notwithstanding the above methods, it re-

mains impossible to calculate (predict) the estimation

of cyber security of the SP IS at some point in time tDCI,

at which the SP IS carries out an active cyber DCI

FDCI = 1, resulting in the loss of some asset (AK), or

functionality WF(Zi). It is because of the lack of circu-

lation of concepts of the asset of the organization, the

loss of this asset and the lack of coefficient of function-

ality of the means WF(Zi). It is impossible to understand

the real content of the methodology of cyber security

assessment of SP IS, to construct a mathematical appa-

ratus for its calculation, to model the worst versions of

the state of cyber security of an SP IS in the result of

the onset of a zero-day threat.

The purpose of the article. To test the result of

the dissertation research on an improved methodology

for diagnosing cyber security of the SP IS taking into

account destructive cyber impacts.

Statement of the main materials.

Methodology Baseline data: IKZ – partial indica-

tors of cyber security policy; Zi – the number of SP IS’s

tools; Kji ‒ the number of components in the composi-

tion SP IS’s tools Zi; WZi ‒ the weight coefficient of

each mean Zi in the composition of the SP IS; WKji ‒ the

weight coefficient of the component Kji in the compo-

sition of the SP IS’s tools Zi; WF(Zi) – the coefficients

of functionality of means Zi; WF(Kji) – the coefficients

of functionality of the components of the tools Kji;

WF(S) – the coefficient of functional operability of the

entire system S, which should perform the target func-

tion in the conditions of DCI; time (t0, tDCI1, …, tDCIn) ‒

control time points of measurements.

It is necessary to find: PKZ(Kji) – the indicator

(probability) of cyber security of component Kji from

the composition of the SP IS’s tools Zi; PKZ(Zi) – the

indicators (probability) of cyber security of the SP IS’s

tools Zi; PKZ(S) ‒ the indicator (probability) of cyber

security of the whole SP IS.

Accepted restrictions:

Let us introduce the following limitations and as-

sumptions that time t0 ‒ the moment in time when the

destructive information impact is absent DCI FDCI =0;

time tDCI, …, tDCIn – the moment of fixation time of the

destructive information impact of the FDCI ≠0.

The following test methods are used such as ex-

perimental-design, comparative in this improved meth-

odology.

Stage 1. Implementation of measures for cate-

gorization and decomposition of SP IS into compo-

nents and elements regarding the vulnerability of

cyber impact

1) complex SP IS should be broken down into

tools Zi. In addition to means should be separated into

its components Kji;

2) the expert team of authorized cyber security ex-

perts assigns the following weight coefficients: for each

means Zi of the SP IS’s complex system WZi; each com-

ponent Kji of each SP IS’s means Zi – WKji; coefficients

of functionality of means – WF(Zi). The coefficient of

functionality of the means WF(Zi) takes the value [1, 0]

(Table 1).

Table 1

An example of an approach to the formation of the coefficient of functionality of the tool

№

p/p

System response

indicator Functional fixation control tool The amount of information WF(Zi)

1. device failure The act of reconciling system configuration be-

fore and after cyber exposure

successful attempt (without

compromise) 0

successful attempt (with

compromise) 0,5

failed attempt (compromise) 1

Before starting the calculation of the cyber secu-

rity of the SP IS, the weight coefficient of each compo-

nent Kji in each SP IS’s tool Zi – WKji is determined.

The weight coefficient – WKji is intended to re-

solve the issue of logical importance in the order of fall-

ing of components in the tool Zi of the SP IS.

Weights are calculated according to the Saati’s

scale. For this, it is necessary to carry out an expert as-

sessment of pairwise comparisons of the component

weights Kji.

The coefficients of the importance components

WKji are obtained using the ranking method [7; 8].

The higher the rank, the greater the weight of the

component WKji, and the sum of all the values of the

coefficients of one SP IS’s means Zi is equal to 1, as

shown in expression (4).

To determine the coefficients, the experts create a

WKji element matrix, as a relative estimation of the ele-

ment on the Saati’s scale [2].

The resulting WKji matrix is diagonal, symmetric,

allowing you to define elements of all rows with one

known one. The importance of the WKji of each compo-

nent is evaluated in terms of its impact on the perfor-

mance, cyber security and secure state of the SP IS.

Obviously, at the subscriber terminal, the

smartphone has the highest WKji assigned to the operat-

ing system (OS) and the lowest Bluetooth. However,

from a functional point of view, text or voice messaging

is not possible without a capable GSM, CDMA, Wi-Fi,

and Bluetooth radio terminal. At the same time, sense

is lost when a tablet crashes or damages the OS (see

Figure 1).

To take into account the effects of active cyber-


netic effects in the calculation formulas of cyber secu-

rity [5; 6]. Service Functionality Components WF(Kji)

of each SP IS’s tool Zi is mandatory.

Stage 2. Calculation of indicators of PKZ(Kji) -

cyber protection of each component Kji from the

composition Zi of the SP IS.

1) identifies the most critical partial cybersecurity

indicators (IKZ) for security policy. An updated list of

partial indicators IKZ for each component Kji of the SP

IS’s tool Zi is determined by an expert team of author-

ized cyber security professionals.

2) partial indicators IKZ are allocated to each com-

ponent Kji of each SP IS’s tool Zi;

3) the SP IS’s tool Zi are checked for compliance

with the settings of the cyber security parameters by

partial indicators.

According to the recommendations of the deci-

sion-maker (expert team of authorized cybersecurity

experts) and a list of partial indicators, reconciliation is

carried out by checking the settings of each component

Kji of the SP IS’s tool Zi.

The Partial Indicator (IKZ) assumes the output

value of “1” or “0” under the following conditions if:

the component Kji of the SP IS’s tool Zi comply with

the security policy, then IKZ = “1” and otherwise IKZ =

“0”. The component Kji settings of the SP IS’s tool Zi

do not comply with the security policy. The number IKZ

for different components of the tools has different num-

bers. The results of the calculations are recorded in Ta-

ble 2.

Table 2

Matrix of partial indicators IKZi for the component Kji of each SP IS’s tool Zi

The component of the tool values index of partial indicators IKZ

gk 1 2 3 ……. gk

component №1 tool №1 0 1 1 ……. 0 g1+g0

component №2 tool №1 1 1 1 1 g1+g0



…… ….. …… …. …… …… g1+g0

component №1 tool №N 1 0 1 ……. 0 g1+g0

The index PKZ(Kji) is calculated with the following

formula (1):

k

k

і

k

і

k

іji

g

g

gg

g

KP

1

1

1

10

1

1

KZ

)(

)( (1)

Where gk – the number of questions which corre-

spond to the relevant component Kji; g1– the number of

indicators IKZ which take the value “1” for the relevant

component Kj; g0– the number of indicators IKZ which

takes the value “0” for the relevant component Kji.

Stage 3. Calculation of the indicator PKZ(Zi).

The cyber security indicator is calculated with the

formula (2) as a weighted and normalized estimate of

the cyber security status indicators of all components

Kji of each SP IS’s tool Zi.

,

)(

)()(

)(

1

1

KZ

KZ

т

j

KjijіF

т

j

KjijіFjі

і

WKW

WKWKP

ZP (2)

Where m – the number of components Kji in each

SP IS’s tool Zi; WF(Kji) – coefficient of Service Func-

tionality Components Kji of SP IS’s tool Zi.

The results of the calculations are recorded in Ta-

ble 3.

Table 3

The results of the calculations

№ components

K1 Kj РKZ(Zi)

РKZ(K1i) WF(K1) WK1i … РKZ(K1i) WF(K1) WK1i

1 component №1 of tool №1 …

2 component №2 of tool №1

.. …… … … … … …. … … ..

К component №1 of tool №N

Stage 4. Calculation of PKZ(S) - cyber security

of the SP IS as a whole.

The quantitative indicator for assessing the cyber

security of a complex system is the PKZ(S) – the likeli-

hood that in a complex system (SP IS), all its assets and

their components will be protected from cyber interfer-

ence by the DCI and will operate in a regular mode.

The Cyber Security Indicator of the PKZ(S) of the

SP IS is generally calculated by the formula (3) as a

weighted and normalized estimation of the cyber secu-

rity status of all means of a complex system:

,)()()(1

KZKZ

L

і

ZiiFі WZWZPSP (3)

where L ‒ the number of tools (Zi) in the SP IS; then, WF(Zi) ‒ the coefficient of functionality of the tool Zi

of the SP IS is generally calculated by the formula (4):


,1)()(1

m

і

jFiF KWZW (4)

where WZі – the weighting factor Zi in the complex system of the SP IS.

The results of the PKZ(S) calculations (S) are recorded in Table. 4.

Table 4

The result of the calculation of indicators PKZ(S) of cyber security of the SP IS as a whole

Tools Zі РKZ(Zі) WF(Zі) WZі PKZ(S)

Tool №1

Formula (3)

Tool №2

Tool №3

……………………. …….. …………. ………

Tool №N

Stage 5. Processing, analysis and evaluation of

test results.

Methods of control of the prototype complex sys-

tem: external review of the incident notification system

(if any); measurements of file transfer speed (video,

graphic, text material); voice intelligibility; external re-

view of the condition of the sample in case of cyber im-

pact.

The criteria by which a fragment of the SP IS test

is considered to passed the test. The evaluation is car-

ried out at all stages of the test. The SP IS is considered

to have passed the cyber security test if, according to

the results of the cyber security calculation as of time

(t0, tDCI1), it fulfilled the criteria of Table. 5.

Table 5

Criteria for cyber security

№ p/p РКЗ(S) The level of cyber security Colour interpretation

1 0,75 ≤ PKZ(S) ≤1 high green

2 0,4 ≤ PKZ(S)≤ 0,75 medium yellow

3 0 ≤ PKZ(S) ≤0,4 low red

Description of the experimental part of the im-

plementation of the methodology for diagnosing

cyber security of an information system, taking into

account destructive cyber impacts

Stage 1. Implementation of measures for cate-

gorization and decomposition of the SP IS into com-

ponents and elements regarding cyber impact.

1) The Head of the Commission for Cyber Secu-

rity Testing will form the following groups of special-

ists in the areas and responsibilities:

group №1 – fixing the change in the status of func-

tioning of the SP IS during diagnosis;

group №2 creation of the DCI – elaboration of

conditional actions in the role of "hacker";

group №3 calculation – calculate cyber security of

the SP IS at all stages of diagnosis;

group №4 conditional users (SP IS), fix the trans-

mission of voice, text, graphic data, video stream. Carry

out instrumental diagnosis, measurement, evaluation of

quantitative and qualitative indicators.

The procedure of interaction of test participants

according to this method:

control and fixing specialists directly with the cal-

culation group;

Head of Testing through DCI of Implementation

Team with Conditional Hacker.

It is forbidden: persons exercising cyber impacts

(№2) the start of the event of DCI to group №1.

2) decompose a complex system (SP IS), which is

determined for testing into the following components:

on the tools Zi of the SP IS;

to the components Kji of the tool Zi of the SP IS;

3) distribute and consolidate a list of partial indi-

cators (ІKZ) for each component Kji of each tools Zi in

the SP IS;

4) assign weighting factors:

each tools Zi of the SP IS WZi;

each component Kji of each tool Zi of the SP IS –

WKji;

functionality WF(Kji);

5) calculate the numerical value of cyber security

as of time (t0) "no destructive information impact":

each component Kji of the composition of the tool

Zi of the SP IS ‒ PKZ(Kji);

each tool Zi of the SP IS PKZ(Zi);

the whole complex SP IS – PKZ(S);

6) the calculation result, the commission is entered

into the table of comparisons of the status of the cyber

security of the test report and to assess the compliance

of the status of the cyber security of the SP IS at the

time (t0).

7) an operational meeting based on the results of

the preparatory stage of the methodology. Formulation

of the task for testing the first stage of the test method.

Stage 2. Calculation PKZ(S) - cyber security of

the SP IS as a whole (t0) in stages 2-5.

Stage 3. Calculation of the numerical value of

the cyber security of the SP IS as of time (tDCI1) by

the results of the "active phase of the DCI":

1) at the command of the test manager, group №2

performs an “active phase of the ДІВ” on a complex

time-indicating system (tDCI1).

2) group №1 enters enhanced standby mode;

3) group №3 works in the regular mode. With the


receipt of the initial results from group №1 on changes

in the state of the system or reaction, the calculations of

cyber security are started;

4) with the onset of time (tDCI1), group №2 using a

set of SPS carries out:

reconnaissance of network equipment;

obtaining an IP address for networking;

vulnerability analysis;

hacking by building hacking dictionaries to match

names, accounts and passwords to them;

breaking and entering the system;

conduct a Ddos attack.

According to the results of the scanning of the net-

work equipment and the received initial data, it imple-

ments sanctioned (from the position of allowed) cyber

interventions (impacts) to achieve the goal.

5) verified (monitored):

group №1 through the operation of a regular sys-

tem of fixation, control and notification of changes in

the condition of the component (s), changes in the func-

tioning of the tool (s) or all complex SP IS. The control

results are presented to group №3 in the form of initial

data (time of occurrence of the event (tFDCI1), means,

component of the means, threat or other) and recom-

mended values of the coefficient of functionality –

WF(Zi), WF(Kji);

group №4, using tools, evaluate the functional

changes of the condition of the component (s), changes

in the functioning of the tool (s) and provide sugges-

tions for WFkj of the corresponding component of the

tool (s), changes in the functioning of the tool (s), de-

pending on the reaction to cyber intervention. There is

a fixation of the actual time of occurrence of an event

of change of functioning of the component of the means

(s) or change of functioning of the whole means (s)

(tFDCI1);

6) group №3 provides:

Calculation according to the method of numerical

value of the cybernetic security of all SP IS PKZ(S) as

of time (tFDCI1);

the results of the calculations are recorded in the

table of comparisons of the state of cyber security in the

test report with time (tFDCI1).

7) Assess:

conformity of the state of cyber security of the SP

IS as of the moment (tDCI1)

compare the reaction time of the cyber incident

alert system (tDCI1) with (tFDCI1). It must be (tDCI1) ≈

(tFDCI1) within the acceptable norm (according to the

form, technical passport);

time spent on penetration and breaking.

At all stages of verification of group №1-4, they

record changes in the technical condition and devia-

tions from normal functioning, both of individual com-

ponents (components of the tools) and the tools in gen-

eral and the system as a whole.

Thus: in the proposed methodology, unlike the

methods [2 – 6], it is possible to perform the estimated

estimation of the cyber security of ITS at some point in

time tDCI, during which an active cybernetic effect on

this FDCI = 1 is carried out, as a result, the organization

may lose some asset ( Ak); the mathematical apparatus

of the technique provides the calculation of cybernetic

security of a complex system (SP IS) for the model of

the worst case of a zero-day event.

Drawing up a list of partial indicators for diag-

nosing cyber security of components of SP IS

One of the responsible tasks of the expert team of

authorized cyber security professionals is to compile an

up-to-date and adequate list of partial indicators.

The number (IKZ) for different components of the

means (Zi) has different numbers.

In the dissertation it is suggested to make a list of

partial indicators of cyber security of components for

three levels of security, and in combination with all

three to establish the maximum level of security.

In the development of indicators for diagnosing

cyber security of the information system, the best prac-

tices of Nist, DoD were used and in accordance with

the requirements of the US Department of Defense

Regulation "Cybersecurity Activities Support to DoD

Information Network Operations" dated 03.03.2016

№8530.01, Cyber incident handling program, Chair-

man of the joint chiefs of staff manual CJCSM

6510.01B. July 10, 2012.

General information about the list of group indica-

tors for diagnosing various levels of cyber defense sta-

tus of the SP IS is presented in the summary Table 6.

The above lists of partial indicators for the diag-

nosis of cyber security of components have been devel-

oped and practically tested within the framework of the

program development and methodology of determining

departmental tests of McWiLL broadband multiservice

radio access ordered by the Ministry of Defense of

Ukraine.


Table 6

General information about the list of group indicators for diagnosing different levels of cyber security

of the SP IS

Question List / Partial Cyber Security Indicators

The level of cyber se-

curity

Low Medium High

List of group indicators for diagnosing the low level of cyber security of information + – –

Question Group №1 Requirements for organizational protection of information system + – –

Question Group №2 Compliance with the requirements for technical protection of the in-

formation system against leakage through the acoustic channel of information about man-

agement of access rights (administration)

+ – –

Question Group № 3 Compliance with the requirements for technical protection of the

information system against leakage of visual information on access control (administra-

tion)

+ – –

Question Group №4 Compliance with requirements for technical protection against threats

of theft of media + – –

Question Group №5 Compliance with the requirements for organization and ability to en-

sure the security of the information system by delimiting access rights + – –

Question Group №6 Compliance with requirements for protection of the information sys-

tem from measures of infrastructure exploration + – –

Question Group №7 Compliance with the requirements for protection of the information

system from cybernetic impact on the functioning of the infrastructure + – –

Question Group №8 Meeting the requirements for information system security against cy-

bernetic impact on the functioning of the infrastructure by applying the system of infra-

structure protection

+ – –

Question Group №9 Compliance with Software Protection Requirements + – –

Question Group №10 Diagnosing the model of internal and external offender. + – –

List of group indicators for diagnosing the medium level of cyber security of the in-

formation system – + –

Question Group № 1. Vulnerability assessment and analysis indicator – + –

Question Group № 2. Vulnerability Management Indicator – + –

Question Group № 3. Indicator of malware protection – + –

Question Group № 4. Information security monitoring indicator – + –

Question Group № 5. Cyber Incident Processing Indicator – + –

Question Group № 6. User Insider Monitoring Indicator – + –

Question Group №7. Network Intelligence Warning Indicator – +

List of group indicators for diagnosing the high level of cyber security of the infor-

mation system – – +

Question Group № 1. "Authorization of unauthorized and authorized network devices" – – +

Question Group № 2. "Authorization of unauthorized and authorized software" – – +

Question Group № 3. "Secure configuration for hardware and software" – – +

Question Group № 4. "Continuous assessment of vulnerabilities and their correction" – – +

Question Group № 5. "Control of the use of administrative privileges" – – +

Question Group № 6. «Control of documentation of events in ITS» – – +

Question Group № 7. Email and Web Browser Protection – – +

Question Group № 8. "Malware Protection" – – +

Question Group №9. "Restriction and control of network ports, protocols and services" – – +

Question Group №10. Data Recovery Capability – – +

Question Group № 11. "Secure configurations for network equipment" – – +

Question Group № 12. Network Perimeter Protection – – +

Question Group № 13. Data Protection – – +

Question Group № 14. Controlled Access – – +

Question Group № 15. Wireless Access Control – – +

Question Group № 16. Account Monitoring and Management – – +

Question Group № 17. “Developing information security skills and training to address

weaknesses” – – +

Question Group № 18. Application Software Protection – – +

Question Group № 19. Incident Response Guidelines – – +

Question Group № 20. "Penetration tests" – – +


General information on the practical imple-

mentation methodology for the calculation of cyber

security in the form of a complex system of special-

ized software

The practical implementation in the form of spe-

cialized software (SDR) of the methodology provides

the calculation of cyber security of the complex system,

namely for the information and telecommunication sys-

tem was performed in the context of the instruction of

the Chief of Communications of the Armed Forces of

Ukraine - Chief of the General Directorate of Commu-

nication and Information Systems of the General of the

Headquarters of the Armed Forces of Ukraine to the

Military Institute of Telecommunications and In-

formatization for the fulfillment of the operational task

for conducting the research on the topic " Comprehen-

sive Methodology for Evaluating the Performance of

the Armed Forces Communication System of Ukraine

by Main Characteristics ”in the part concerning the de-

velopment of the“ Methodology for assessing the cyber

security indicator as a component of the stability of the

Armed Forces Communication System of Ukraine ”

dated 25 November 2016.

In order to improve the quality of implementation

of the results of theoretical research into the practice

and use of troops (forces), to reduce the impact of neg-

ative conditions and factors on the organization of re-

search on operational and combat training, as well as to

develop a methodological framework used in research

on operational and military measures training of the

Armed Forces of Ukraine, therefore, the methodology

was experimentally tested for research on military ex-

ercises during strategic command and staff training

with the military authorities by the troops (forces) of

the Armed Forces of Ukraine “Unwavering Stability -

2017” between 11 September 2017 and 26 September

2017 by the research officers of the Scientific Center

for Communication and Informatization of the Military

Institute of Telecommunications and Informatization

and confirmed the satisfactory nature.

Conclusions. The most important scientific and

practical results of the study were:

1. The technique of diagnosing cyber security of

the special purpose information system has been im-

proved. In the proposed method, unlike the known

ones, it is provided to perform a calculated assessment

of the cyber security of the special purpose information

system at some point in time tDCI, during which an ac-

tive destructive information-cybernetic effect on this

system FDCI = 1 was performed in order to predict and

prevent the loss of some. The mathematical apparatus

of the methodology provides the calculation of cyber

security of the special purpose information system for

the model of the worst case of a zero-day event.

2. Practical recommendations are given on an ap-

proach to determine the coefficients of functionality of

the components of a complex information system of

special purpose that are vulnerable to destructive infor-

mation and cyber impact.

The prospects for further research should be

oriented to substantiate the methodology for diagnosing

cyber-stability of the functioning of a special purpose

information system in cyberspace.

REFERENCES:

1. Zabara S., Khlaponin Yu., Kozubtsova L.

(2020) Methods for diagnosing cybernetic stability of a

special purpose information system // Scientific and

Practical Cyber Security Journal (SPCSJ). Vol. 4(1).

Pp. 80 – 86 ISSN 2587-4667 Scientific Cyber Security

Association (SCSA). URL: https://journal.scsa.ge/wp-

content/uploads/2020/04/10-41-spcsj.pdf.

2. Хусаінов П.В. Показник кібернетичної

безпеки автоматизованої системи у часі. Збірник

наукових праць ВІТІ. Київ, 2015. Вип. № 1. С. 101 –

111.

3. Кудінов В.А. Методика оцінки рівня

кібербезпеки в Україні. Матеріали всеукраїнської

науково-практичної конференції „Кібербезпека в

Україні: правові та організаційні питання” (Одеса,

21 жовтня 2016). Одеса. С. 151 – 152.

4. Черноног О.О., Козубцов І.М., Куцаєв

В.В., Козубцова Л.М., Терещенко Т.П.

Обговорення єдиного підходу до побудови

методики оцінки кібернетичної захищеності ІТС

організації. Міжнародна науково-практична конфе-

ренція “Застосування інформаційних технологій у

підготовці та діяльності сил охорони правопо-

рядку” (14-15 березня 2018 року). – Харків. Націо-

нальна академія Національної гвардії України,

2018. С. 15 – 16.

5. Козубцов І.М., Козубцова Л.М., Куцаєв

В.В., Терещенко Т.П. Методика оцінки кібернетич-

ної захищеності системи зв’язку організації. Су-

часні інформаційні технології у сфері безпеки та

оборони. 2018. №1 (31). С. 43 – 46.

6. Куцаєв В.В., Радченко М.М., Козубцова

Л.М., Терещенко Т.П. Методика оцінки

кібернетичної захищеності інформаційно-

телекомунікаційного вузла зв’язку. Збірник науко-

вих праць ВІТІ. К.: ВІТІ, 2018. № 2. С. 67 – 76.

7. Ротштейн А.П. Интеллектуальние техно-

логии идентификации: нечеткие множества, гене-

тический алгоритм, нейронные сети. Винница:

УНИВЕРСУМ, 1999. 320 c.

8. Хусаінов П.В. Методика визначення

раціональної послідовності надання інформаційних

повідомлень оператору системи захисту. Збірник

наукових праць ВІТІ НТУУ „КПІ”. Київ, 2006. Вип.

№ 3. С. 148 – 155.

Vol.1

№35/2020

ISSN 3375-2389

The journal publishes materials on the most significant issues of our time.

Articles sent for publication can be written in any language, as independent experts in dif-

ferent scientific and linguistic areas are involved.

The international scientific journal “Danish Scientific Journal” is focused on the interna-

tional audience. Authors living in different countries have an opportunity to exchange

knowledge and experience.

The main objective of the journal is the connection between science and society.

Scientists in different areas of activity have an opportunity to publish their materials.

Publishing a scientific article in the journal is your chance to contribute invaluably to the

development of science.

Editor in chief – Lene Larsen, Københavns Universitet

Secretary – Sofie Atting

Charlotte Casparsen – Syddansk Erhvervsakademi, Denmark

Rasmus Jørgensen – University of Southern Denmark, Denmark

Claus Jensen – Københavns Universitet, Denmark

Benjamin Hove – Uddannelsescenter Holstebro, Denmark

William Witten – Iowa State University, USA

Samuel Taylor – Florida State University, USA

Anie Ludwig – Universität Mannheim, Germany

Javier Neziraj – Universidade da Coruña, Spain

Andreas Bøhler – Harstad University College, Norway

Line Haslum – Sodertorns University College, Sweden

Daehoy Park – Chung Ang University, South Korea

Mohit Gupta – University of Calcutta, India

Vojtech Hanus – Polytechnic College in Jihlava, Czech Republic

Agnieszka Wyszynska – Szczecin University, Poland

Also in the work of the editorial board are involved independent experts

1000 copies

Danish Scientific Journal (DSJ)

Istedgade 104 1650 København V Denmark

email: [email protected]

site: http://www.danish-journal.com

mailto:[email protected]

http://www.danish-journal.com/