Przywieszka akustyczna - Acoustic tag
Etykiety akustyczne to małe urządzenia emitujące dźwięk, które umożliwiają wykrywanie i / lub zdalne śledzenie organizmów w ekosystemach wodnych. Znaczniki akustyczne są powszechnie używane do monitorowania zachowania ryb. Badania można prowadzić w jeziorach , rzekach , dopływach , ujściach rzek lub na morzu . Technologia znaczników akustycznych umożliwia naukowcom uzyskanie danych lokalizacyjnych oznaczonych ryb: w zależności od konfiguracji układu znaczników i odbiorników, naukowcy mogą otrzymywać proste dane dotyczące obecności / braku, dane pozycyjne 2D, a nawet trójwymiarowe ślady ryb w czasie rzeczywistym z rozdzielczością poniżej metra.
Etykiety akustyczne pozwalają badaczom:
- Przeprowadź badania nad przetrwaniem
- Monitoruj migrację / przejście / trajektorię
- Śledź zachowanie w dwóch lub trzech wymiarach (2D lub 3D)
- Zmierz skuteczność obejść na zaporach i innych przejściach
- Obserwuj dynamikę drapieżników / ofiar
Próbowanie
Znaczniki akustyczne przesyłają sygnał składający się z impulsów akustycznych lub „pingów”, który przesyła informacje o lokalizacji oznaczonego organizmu do odbiornika hydrofonu . Poprzez powiązanie odebranej sygnatury akustycznej ze znanym typem zaprogramowanego kodu sygnałowego, identyfikowana jest konkretna oznaczona osoba. Przesyłany sygnał może rozprzestrzeniać się na odległość do 1 km (w wodzie słodkiej). Odbiorniki mogą być aktywnie trzymane przez badacza („Aktywne śledzenie”) lub umieszczone w określonych miejscach („Śledzenie pasywne”). Tablice odbiorników pozwalają na triangulację oznaczonych osobników na wiele kilometrów. Etykiety akustyczne mogą mieć bardzo długą żywotność baterii - niektóre znaczniki działają nawet do czterech lat.
Tagi
Przywieszki akustyczne produkowane są w wielu różnych kształtach i rozmiarach w zależności od rodzaju badanego gatunku lub rodzaju środowiska, w którym prowadzone jest badanie. Parametry dźwięku, takie jak częstotliwość i metoda modulacji, są wybierane pod kątem optymalnej wykrywalności i poziomu sygnału. W środowiskach oceanicznych często stosuje się częstotliwości poniżej 100 kHz, podczas gdy częstotliwości kilkuset kiloherców są bardziej powszechne w badaniach w rzekach i jeziorach.
Typowy znacznik akustyczny składa się z przetwornika piezoceramicznego , elektroniki sterującej / czasowej i źródła zasilania bateryjnego. Często stosuje się przetworniki cylindryczne lub „rurowe”, które mają metalizację na wewnętrznej i zewnętrznej ścianie konstrukcji. Podczas normalnej pracy sygnał elektryczny prądu przemiennego (AC) generowany przez elektronikę napędu / rozrządu jest wyprowadzany na dwie warstwy metalizacji. To napięcie powoduje naprężenia w materiale, które z kolei powodują, że przetwornik emituje sygnał akustyczny lub „ping”, który emanuje na zewnątrz z powierzchni rury. Specjalistyczne odbiorniki mogą wykryć „ping” akustyczne i przetworzyć je przy użyciu zaawansowanych technik przetwarzania sygnału w celu określenia, czy ryba wpływająca do obszaru odbioru niesie ze sobą określony znacznik akustyczny.
Znaczniki akustyczne różnią się od innych typów urządzeń, takich jak tagi radiowe, czy tagi z pasywnym transponderem indukcyjnym (PIT), tym, że mogą pracować zarówno w wodzie słonej, jak i słodkiej (tagi RF i PIT działają słabo w wodzie słonej) i nie zależą od sterowania ryby na określonej ścieżce (znaczniki PIT wymagają, aby ryby były kierowane przez ograniczony obszar wykrywania).
Do przyczepiania znacznika do organizmu stosuje się kilka różnych typów metod. U ryb znaczniki są często osadzane w osobniku poprzez wycięcie małego nacięcia w jamie brzusznej ryby (implantacja chirurgiczna) lub odłożenie przełyku w celu osadzenia znacznika akustycznego w żołądku (implantacja żołądka). Mocowanie zewnętrzne za pomocą klejów zazwyczaj nie jest stosowane w przypadku ryb, ponieważ płyny łuskowe nie pozwalają na jakiekolwiek skuteczne przymocowanie do tkanki łuski. W innych organizmach znaczniki mocuje się za pomocą wytrzymałych klejów.
Odbiorcy
Określając czas dotarcia dźwięku do każdego hydrofonu, można obliczyć pozycję 3D ryby. Odbiornik hydrofonu odbiera sygnał dźwiękowy i przetwarza go na dane, których naukowcy używają do wykreślania wynikowych pozycji znaczników w trzech wymiarach w czasie rzeczywistym. Korzystanie z oprogramowania do przetwarzania końcowego , takiego jak MarkTags , pobiera te dane i zapewnia końcowy wynik, ścieżkę 3D.
Aplikacje
Rzeki
Tamy
Obecnie znaczniki akustyczne są najczęściej używane do monitorowania ryb zbliżających się do struktur objazdowych i naprowadzających na zaporach wodnych. Pozwala to obiektom zaporowym zasilanym wodą, dzielnicom użyteczności publicznej i gminom na ocenę określonych ścieżek migracji wykorzystywanych przez ryby (najczęściej smolty łososia), określenie miejsc występowania śmiertelności ryb oraz ocenę zachowania ryb w odniesieniu do warunków hydrodynamicznych i / lub innych parametrów środowiskowych. Ostatecznie, pracując nad poprawą skuteczności bypassów i ochroną populacji ryb, systemy Acoustic Tag Tracking są znaczącym przełomem w ochronie migrujących populacji łososi. Na przykład akustyczne Tag Tracking System pracy na rzeki Columbia , patrz Grant County za najnowszą aplikację lub CHELAN hrabstwo w najnowszym wniosku .
Znaczniki akustyczne zostały zastosowane, aby pomóc agencjom użyteczności publicznej, firmom prywatnym oraz agencjom stanowym i federalnym w przestrzeganiu przepisów dotyczących rybołówstwa określonych w federalnych przepisach i nadzorze nad energią, znanych jako FERC .
Jeziora
Ocean
Ekosystem przybrzeżny
Ekosystem morski
Zobacz też
- Śledzenie migracji zwierząt
- Znacznik do przechowywania danych
- GIS i nauki o wodzie
- Tag archiwalny wyskakującego satelity
Bibliografia
- Model wielokrotnego uwolnienia do oszacowania przeżycia w zależności od trasy i przebiegu zapory w projekcie hydroelektrycznym
- Ruch i wykorzystanie siedlisk smoltów z łososia Chinook, pikniku północnego i okonia małogębowego w pobliżu mostu SR 520
- Monitoring całego basenu smoltów łososia na zaporach w USA
- Kategoryzacja zachowania wędrownego łososia z wykorzystaniem charakterystyk danych akustycznych z podzielonej wiązki
- Monitorowanie w całym basenie smoltów łososia oznaczonych akustycznie przy zaporach wodnych w dorzeczu rzeki Mid-Columbia, USA
- Korygowanie odchylenia w szacowaniu przeżycia wynikającym z uszkodzenia znacznika w badaniach akustycznych i radiotelemetrycznych
- Porównanie oznaczonych jako Acoustic i PIT Juvenile Chinook, Steelhead i Sockeye Salmon (Oncorhynchus, spp.) Przechodzących przez zapory na rzece Columbia, USA
- Metoda szacowania „dokładności pozycji” etykiet rybnych
- Monitorowanie trójwymiarowego zachowania oznaczonych akustycznie łososi zbliżających się do zapór wodnych na północno-zachodnim Pacyfiku
- Monitorowanie zachowania oznaczonych akustycznie smoltów Chinook i Steelhead zbliżających się do tamy Rocky Reach na rzece Columbia
- Dodatkowe publikacje
- ^ Cooke, Steven J .; Midwood, Jonathan D .; Thiem, Jason D .; Klimley, Peter; Lucas, Martyn C .; Thorstad, Eva B .; Eiler, John; Holbrook, Chris; Ebner, Brendan C. (1 maja 2013). „Śledzenie zwierząt w wodach słodkich za pomocą elektronicznych znaczników: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość” . Biotelemetria zwierząt . p. 5. doi : 10.1186 / 2050-3385-1-5 .
- ^ Cooke, Steven J .; Midwood, Jonathan D .; Thiem, Jason D .; Klimley, Peter; Lucas, Martyn C .; Thorstad, Eva B .; Eiler, John; Holbrook, Chris; Ebner, Brendan C. (1 maja 2013). „Śledzenie zwierząt w wodach słodkich za pomocą elektronicznych znaczników: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość” . Biotelemetria zwierząt . p. 5. doi : 10.1186 / 2050-3385-1-5 .