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

Przykłady rozmiarów tagów akustycznych

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.

Przykład pooperacyjnej implantacji kolczyka.

Odbiorcy

Ilustracja młodego łososiowatego podróżującego przez ujęcie rybne na obejściu.
Ekran oprogramowania do śledzenia znaczników akustycznych przedstawiający ryby przemieszczające się w kierunku wlotu do obejścia (widok z boku).

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

Bibliografia


  1. ^ 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 .
  2. ^ 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 .