Акустические меткипредставляют собой небольшие излучающие звук устройства, которые позволяют обнаруживать и / или дистанционно отслеживать организмы в водных экосистемах. Акустические метки обычно используются для наблюдения за поведением рыб. Исследования могут проводиться в озерах, реках, притоках, эстуариях или в море. Технология акустических меток позволяет исследователям получать данные о местонахождении меченой рыбы: в зависимости от конфигурации метки и массива приемников исследователи могут получать простые данные о присутствии / отсутствии, двухмерные позиционные данные или даже трехмерные следы рыб в реальном времени с помощью субметровое разрешение.
Акустические метки позволяют исследователям:
.
Акустические метки передают сигнал, состоящий из акустических импульсов или «пингов», который отправляет информацию о местоположении помеченного организма на приемник гидрофона. Путем привязки полученной акустической подписи к известному типу запрограммированного сигнального кода идентифицируется конкретное помеченное лицо. Передаваемый сигнал может распространяться на расстояние до 1 км (в пресной воде). Приемники могут активно удерживаться исследователем («Активное отслеживание») или прикрепляться к определенным местоположениям («Пассивное отслеживание»). Массивы приемников позволяют проводить триангуляцию помеченных особей на многие километры. Акустические метки могут иметь очень долгий срок службы батареи - некоторые метки служат до четырех лет.
Акустические метки производятся во многих различных формах и размерах в зависимости от типа изучаемых видов или типа среды, в которой проводится исследование. Параметры звука, такие как частота и метод модуляции, выбираются для оптимальной обнаружимости и уровня сигнала. Для океанической среды часто используются частоты в диапазоне менее 100 кГц, тогда как частоты в несколько сотен килогерц чаще используются для исследований в реках и озерах.
Типичная акустическая бирка состоит из пьезокерамического преобразователя, электроники привода / синхронизации и источника питания от батареи. Часто используются цилиндрические или «трубчатые» преобразователи, которые имеют металлизацию на внутренней и внешней стенках конструкции. При нормальной работе электрический сигнал переменного тока (AC), генерируемый электроникой привода / синхронизации, проходит через два слоя металлизации. Это напряжение создает напряжение в материале, что, в свою очередь, вызывает излучение преобразователем акустического сигнала или «звона», который исходит от поверхности трубки наружу. Акустический «пинг» может быть обнаружен специализированными приемниками и обработан с использованием передовых технологий обработки сигналов, чтобы определить, несет ли рыба, плывущая в зону приема, конкретный акустический признак.
Акустические метки отличаются от других типов устройств, таких как радиометки или метки с пассивным индуктивным транспондером (PIT), тем, что они могут работать как в соленой, так и в пресной воде (RF и PIT-метки плохо работают в соленой воде) и не зависят от направления рыбы по определенному пути (метки PIT требуют, чтобы рыба была направлена через ограниченную зону зондирования).
Для прикрепления тега к организму используется несколько различных типов методов. У рыб метки часто врезаются в особь путем вырезания небольшого разреза в брюшной полости рыбы (хирургическая имплантация) или опускания глотки, чтобы вставить акустическую метку в желудок (желудочная имплантация). Внешнее крепление с использованием клеящих составов обычно не используется для рыб, поскольку жидкость из чешуи не позволяет успешно прикрепиться к ткани чешуи. У других организмов бирки прикрепляются прочным клеем.
Пример послеоперационной имплантации метки.Путем определения времени прихода звука на каждый гидрофон можно рассчитать трехмерное положение рыбы. Приемник гидрофона улавливает звуковой сигнал и преобразует его в данные, которые исследователи используют для построения трехмерных координат результирующих меток в реальном времени. Использование программного обеспечения для постобработки, такого как MarkTags, берет эти данные и предоставляет конечный результат - трехмерную дорожку.
В настоящее время акустические метки чаще всего используются для отслеживания приближения рыбы к отводным путям и для наведения на плотины гидроэлектростанций. Это позволяет объектам плотины с гидроэлектростанциями, районам коммунального обслуживания и муниципалитетам оценивать конкретные пути миграции, используемые рыбами (чаще всего смолтами лосося), определять, где гибель рыбы, и оценивать поведение рыб в зависимости от гидродинамических условий и / или любые другие параметры окружающей среды. В конечном счете, работая над повышением эффективности обхода и защитой популяций рыб, акустические системы слежения за метками являются значительным прорывом в сохранении мигрирующих популяций лосося. Пример работы систем отслеживания акустических меток на реке Колумбия см. В последней заявке округа Грант или последней заявке округа Челан. application.
Акустические метки использовались, чтобы помочь коммунальным службам, частным фирмам, а также государственным и федеральным агентствам соблюдать правила рыболовства, определенные Федеральными правилами и надзором за энергетикой , известными как FERC.
.