Научная статья на тему 'Исследование влияния акустических стимулов на плотность скопления гидробионтов вблизи кальмароловного судна и уловы кальмаров на джиггеры'

Исследование влияния акустических стимулов на плотность скопления гидробионтов вблизи кальмароловного судна и уловы кальмаров на джиггеры Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
364
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТИХООКЕАНСКИЙ КАЛЬМАР / ПНЕВМОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / НАУЧНЫЙ ЭХОЛОТ / СИЛА ОБРАТНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО РАССЕЯНИЯ / АКУСТИЧЕСКИЙ СТИМУЛ / ПОВЕДЕНИЕ КАЛЬМАРА / ПЛОТНОСТЬ СКОПЛЕНИЯ / УЛОВЫ ДЖИГГЕРОВ / JAPANESE COMMON SQUID / PNEUMATIC ACOUSTIC SYSTEM / ECHOSOUNDER / BACK SCATTERING STRENGTH / ACOUSTIC STIMULUS / SQUID BEHAVIOR / SQUID AGGREGATION DENSITY / JIGGING

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Кузнецов Михаил Юрьевич, Вологдин Владимир Николаевич, Баринов Василий Владимирович

Выполнены сравнительные оценки плотности скоплений кальмаров и других объектов приповерхностного слоя вблизи судна с использованием гидроакустического эхоинтегрирующего комплекса и джиггерной снасти. В месте обитания тихоокеанских кальмаров в зал. Петра Великого с помощью пневмоакустической системы (ПАС) периодически излучались звуковые колебания, имитирующие сигналы мелких открытопузырных рыб объектов питания кальмара (японского анчоуса, корюшки и сардины). В процессе съемки выполнялась непрерывная регистрация распределения и плотности гидробионтов под судном и вблизи судна в режиме вертикального (70 кГц) и горизонтального (120 кГц) сканирования. Одновременно оценивалась производительность удебного лова кальмара на джиггеры. Плотность скопления оценивали по величине средней силы обратного поверхностного рассеяния на интервале интегрирования Sa от обеих антенн эхолотов при включении ПАС и без нее. Установлен статистически значимый эффект увеличения плотности скоплений вблизи судна и уловов тихоокеанского кальмара при использовании звуковых полей. Производительность удебного лова кальмара при его акустическом стимулировании увеличилась на 47 %. Показано, что уловы кальмара на джиггеры не связаны с изменениями акустической плотности скоплений под судном и вблизи судна, а зависят от трофической активности кальмара в течение ночи. Влияние суточной ритмики активности кальмаров на уловы является лимитирующим фактором использования джиггерной снасти для оценки плотности скоплений кальмаров и увеличения их концентраций в приповерхностном слое. Рассматриваются возможности идентификации эхосигналов кальмара в выделенных слоях глубины по силам цели и характерной форме эхотреков.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Кузнецов Михаил Юрьевич, Вологдин Владимир Николаевич, Баринов Василий Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study on the acoustic stimulus impact on density of marine organisms aggregation around squid fishing vessel and on jigger catches of squids

Density of aggregations within the surface layer around squid fishing vessel formed by squids and other marine organisms attracted by light was estimated comparatively using an echointegration acoustic complex and jigging both in natural conditions and under action of the pneumatic acoustic system which radiates the sounds imitating the signals of small physostomous fish (japanese anchovy, smelts, sardines) objects of the japanese common squid feeding. Efficiency of the squid jigging was valued simultaneously. The sound action allowed to intensify the attracting effect of light and to raise search-feeding activity of the squid in zone of action. Besides, distribution and density of marine organisms under and near the vessel was surveyed in passing with the echosounders Simrad EY-60 and ES-60 in mode of vertical (70 kHz) and horizontal (120 kHz) scanning; the density was valued on mean of the back scattering strength both in natural conditions and under the action of the pneumatic acoustic system. The effect of aggregations concentration and the squid catches increasing under the sound action was statistically significant: the density became in 1.1-3.5 times higher, the total echo intensity was 2.56 times higher for the frequency 120 kHz and 1.78 times higher for the frequency 70 kHz, the catch of jiggers increased in 47 % under the acoustic stimulation. The effect was the highest for vertical scanning (frequency 70 kHz) the layer with initially observed echotracks of squid. The squid catches did not depend on acoustic density of the aggregations under and near the vessel but were determined by its feeding behavior; moreover, the density of aggregations and the catches had opposite trends during a night because of daily rhythm of feeding that limited the use of jigging for estimation of the squid aggregations density. Possibilities are considered of the squid echosignals identifications in certain water layers by their target strengths and typical form of echo tracks.

Текст научной работы на тему «Исследование влияния акустических стимулов на плотность скопления гидробионтов вблизи кальмароловного судна и уловы кальмаров на джиггеры»

2010

Известия ТИНРО

Том 162

УДК 639.273:534-143

М.Ю. Кузнецов1, В.Н. Вологдин1, В.В. Баринов2*

1 Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр,

690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4;

2 Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный

университет, 690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52-б

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СТИМУЛОВ НА ПЛОТНОСТЬ СКОПЛЕНИЯ ГИДРОБИОНТОВ ВБЛИЗИ КАЛЬМАРОЛОВНОГО СУДНА И УЛОВЫ КАЛЬМАРОВ НА ДЖИГГЕРЫ

Выполнены сравнительные оценки плотности скоплений кальмаров и других объектов приповерхностного слоя вблизи судна с использованием гидроакустического эхоинтегрирующего комплекса и джиггерной снасти. В месте обитания тихоокеанских кальмаров в зал. Петра Великого с помощью пневмоакустической системы (ПАС) периодически излучались звуковые колебания, имитирующие сигналы мелких открытопузырных рыб — объектов питания кальмара (японского анчоуса, корюшки и сардины). В процессе съемки выполнялась непрерывная регистрация распределения и плотности гидробионтов под судном и вблизи судна в режиме вертикального (70 кГц) и горизонтального (120 кГц) сканирования. Одновременно оценивалась производительность удебного лова кальмара на джиггеры. Плотность скопления оценивали по величине средней силы обратного поверхностного рассеяния на интервале интегрирования Sa от обеих антенн эхолотов при включении ПАС и без нее. Установлен статистически значимый эффект увеличения плотности скоплений вблизи судна и уловов тихоокеанского кальмара при использовании звуковых полей. Производительность удебного лова кальмара при его акустическом стимулировании увеличилась на 47 %. Показано, что уловы кальмара на джиггеры не связаны с изменениями акустической плотности скоплений под судном и вблизи судна, а зависят от трофической активности кальмара в течение ночи. Влияние суточной ритмики активности кальмаров на уловы является лимитирующим фактором использования джиггерной снасти для оценки плотности скоплений кальмаров и увеличения их концентраций в приповерхностном слое. Рассматриваются возможности идентификации эхосигналов кальмара в выделенных слоях глубины по силам цели и характерной форме эхотреков.

Ключевые слова: тихоокеанский кальмар, пневмоакустическая система, научный эхолот, сила обратного поверхностного рассеяния, акустический стимул, поведение кальмара, плотность скопления, уловы джиггеров.

Kuznetsov M.Yu., Vologdin V.N., Barinov V.V. Study on the acoustic stimulus impact on density of marine organisms aggregation around squid fishing vessel and on jigger catches of squids // Izv. TINRO. — 2010. — Vol. 162. — P. 371-388.

* Кузнецов Михаил Юрьевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: kuznetsovm@tinro.ru; Вологдин Владимир Николаевич, кандидат технических наук, научный сотрудник, e-mail: vvologdin@mail.ru; Баринов Василий Владимирович, ассистент, e-mail: imf.dalrybvtuz@mail.ru.

Density of aggregations within the surface layer around squid fishing vessel formed by squids and other marine organisms attracted by light was estimated comparatively using an echointegration acoustic complex and jigging both in natural conditions and under action of the pneumatic acoustic system which radiates the sounds imitating the signals of small physostomous fish (japanese anchovy, smelts, sardines) — objects of the japanese common squid feeding. Efficiency of the squid jigging was valued simultaneously. The sound action allowed to intensify the attracting effect of light and to raise search-feeding activity of the squid in zone of action. Besides, distribution and density of marine organisms under and near the vessel was surveyed in passing with the echosounders Simrad EY-60 and ES-60 in mode of vertical (70 kHz) and horizontal (120 kHz) scanning; the density was valued on mean of the back scattering strength both in natural conditions and under the action of the pneumatic acoustic system. The effect of aggregations concentration and the squid catches increasing under the sound action was statistically significant: the density became in 1.1-3.5 times higher, the total echo intensity was 2.56 times higher for the frequency 120 kHz and 1.78 times higher for the frequency 70 kHz, the catch of jiggers increased in 47 % under the acoustic stimulation. The effect was the highest for vertical scanning (frequency 70 kHz) the layer with initially observed echotracks of squid. The squid catches did not depend on acoustic density of the aggregations under and near the vessel but were determined by its feeding behavior; moreover, the density of aggregations and the catches had opposite trends during a night because of daily rhythm of feeding that limited the use of jigging for estimation of the squid aggregations density. Possibilities are considered of the squid echosignals identifications in certain water layers by their target strengths and typical form of echo tracks.

Key words: japanese common squid, pneumatic acoustic system, echosounder, back scattering strength, acoustic stimulus, squid behavior, squid aggregation density, jigging.

Введение

Тихоокеанский кальмар (Todarodes pacificus Steenstrup) — массовый стайный вид, который живет в переходной зоне между прибрежными мелководьями и открытым океаном. Важность тихоокеанского кальмара для рыболовства не вызывает сомнения, учитывая его значительные запасы (которые увеличились в последние десятилетия) и широкую распространенность от Камчатки до Тайваня. Наряду с этим пополнение вида сильно флюктуирует ввиду короткого жизненного цикла.

Промысел тихоокеанского кальмара активно ведется рыбаками Японии, Республики Корея и других стран АТР и практически не осваивается российскими рыбаками, хотя запасы кальмара в российской экономической зоне Японского моря оцениваются ежегодно в 250-500 тыс. т (Савиных, 2005). Также данный вид является наиболее перспективным для развития прибрежного рыболовства в подзоне Приморье (Кручинин, 2003), но до настоящего времени попытки его организации не дали положительного экономического эффекта (Акулин и др., 2005).

Основным способом промысла тихоокеанского кальмара (около 90 % вылова) является лов вертикальными пелагическими ярусами на джиггеры в темное время суток с судов, оборудованных специальной оснасткой: осветительной гирляндой, служащей для привлечения кальмаров к борту судна, автоматическими лебедками для работы с вертикальными ярусами, стабилизирующими устройствами (плавучий якорь и кормовой парус) и поисковой аппаратурой (Полутов, 1985). Кальмары, привлеченные электрическим освещением, скапливаются под корпусом судна, как правило, на глубине от 30 до 5 м (Сидельников,1981). В горизонтальной плоскости, как считают многочисленные исследователи, основываясь на результатах акустических и визуальных наблюдений, радиус скоплений кальмаров не превышает 40-50 м, причем самые плотные скопления находятся на расстоянии 20 м от судна. Такое пространственное распределение делает перспективными и другие способы лова тихоокеанского кальмара (кошельковый,

траловый и др.) (Полутов, 1985; Кручинин, 2003). При этом наилучшие результаты промысла могут быть получены при нахождении искусственных способов увеличения плотностей и темпа лова в месте использования орудий лова.

Кальмары являются активными стайными хищниками преследующего типа, которые поедают любую доступную по размерам и подвижную добычу. Объектами питания для них служат мелкие рыбы (анчоус, корюшка, сардина, и др.), макропланктонные ракообразные (в основном эвфаузииды и бокоплавы) и мелкие кальмары (Несис, 1982).

Обычно кальмары охотятся на зорях, т.е. утром и вечером, или же всю ночь, но со снижением интенсивности после полуночи. Уловистость снастей в течение ночи тоже существенно варьирует. На промысле часто возникает ситуация, когда привлеченные светом судна кальмары длительное время находятся в зоне тени, не обращая внимания на приманку джиггеров. Кроме этого, реакция привлечения кальмара на искусственный свет значительно ослабляется в лунные ночи (Сидельников, 1981). Увеличение мощности световой гирлянды не дает сопоставимого с ростом затрат увеличения площади привлечения кальмаров в зону облова и интенсивности поклевки (Кручинин и др., 2006). Все это обусловливает недостаточную производительность лова вертикальными джиггерными ярусами в течение ночи и, соответственно, низкую экономическую эффективность среднесуточной работы кальмароловных судов (Акулин и др., 2005).

Вместе с тем известны и другие методы привлечения кальмаров в зону облова. Первые эксперименты по интенсификации джиггерного лова тихоокеанского кальмара с помощью звуковых сигналов были начаты в Японии в 70-е гг. прошлого века (Воловова, 1977). В результате этих и последовавших экспериментов была обнаружена эффективность целого набора звуковых сигналов, применяемых в отдельности и в различных комбинациях: звук, возникающий при включении заднего хода судна, серии импульсов частотой 600 Гц длительностью 5 с и интервалом 5 с, аналогичные импульсы с меняющейся частотой заполнения, звуки питания лакедры-желтохвоста, звуки ударов дождевых капель по поверхности моря. Использование звука позволило увеличить уловистость джиг-герных (крючковых) снастей на 30-60 %. Результаты промысловых экспериментов легли в основу создания электроакустических устройств для привлечения рыб и кальмаров, так называемых фишколлекторов (Fish Collector). Базовая модель серийно изготавливаемого фишколлектора (FC-12) состоит из надводного блока, содержащего генератор сигналов, блока усиления электрической мощности и магнитофона с набором записей звуковых сигналов, и подводного пьезоке-рамического или электродинамического излучателя с кабелем (Воловова, 1978).

В России работы по интенсификации промысла кальмара с использованием акустических полей были впервые предприняты в 80-е гг. прошлого столетия (Шабалин, Беднарский, 1989). Исследования показали, что при использовании в качестве стимула шума винта при включении заднего хода судна или широкополосных биосигналов сложного спектра, создаваемых при плавании и питании кальмаров, дозированных по длительности и интенсивности, производительность ярусного лова тихоокеанских кальмаров повышалась в среднем на 20 %.

ТИНРО-центром и Дальрыбвтузом совместно предложен способ управления поведением рыб и кальмаров звуковыми сигналами, имеющими информационное значение в отношениях "хищник—жертва" (Пат. № 2352111). В качестве информационных сигналов используются звуки мелких открытопузырных рыб (анчоус, корюшка, сардина), являющихся объектами питания кальмара в среде обитания. На примере звуков японского анчоуса экспериментально обоснованы спектрально-энергетические и временные параметры акустических стимулов для дистанционного воздействия на поведение тихоокеанского кальмара (Кузнецов, 2010). При этом создается возможность интенсификации джиггерного лова тихоокеанского кальмара гидроакустическими сигналами с заданными параметрами, до-

полнительно (помимо света) привлекающими кальмара к борту судна и стимулирующими его поисково-трофическую активность.

Гидроакустические устройства для имитации сигналов открытопузырных рыб разработаны по бионическому принципу с использованием для излучения звуков сжатого воздуха (в качестве источника энергии), резонансных воздушных полостей и упругих элементов по аналогии с природной моделью излучения звуков у открытопузырных рыб (Кузнецов, 2009). Сходство с характеристиками биологических сигналов достигается за счет максимального приближения механизма генерации звука в имитаторе и в звукопроизводящих органах открытопузырных рыб. Такие имитаторы позволяют генерировать звуковые сигналы с заданными формой, спектром и уровнем, с высокой степенью точности повторяющие биологические сигналы открытопузырных рыб различного размерного (видового) состава и требующие для своего производства небольших энергетических затрат.

Эксперименты по использованию звуковых полей для дистанционного воздействия на поведение тихоокеанского кальмара были проведены в августе-сентябре 2006-2007 гг. в зал. Петра Великого на научно-исследовательском судне "Россинантэ" (ТИНРО-центр), оборудованном для пелагического ярусного лова кальмара. Проведенные работы показали, что эффективность акустического стимулирования, даже при грубой имитации сигналов мелких открытопузырных рыб, достаточно высока. При суммировании уловов судна за время проведения эксперимента в режиме излучения звука и при фоновых реализациях было установлено, что производительность джиггерного лова тихоокеанского кальмара с использованием звука увеличилась на 56 % (Кузнецов, Баринов, 2009).

Тем не менее проведенные исследования не дают ответа на вопрос, происходит ли при применении акустического стимулирования дополнительное увеличение плотности концентрации кальмаров вблизи судна, или только повышается их трофическая активность. Поэтому целью данной работы является исследование влияния биошумового поля на плотность скоплений кальмара и других объектов приповерхностного слоя вблизи судна с использованием гидроакустического эхоинтегрирующего комплекса и, одновременно, на производительность удебно-го лова кальмара при его акустическом стимулировании.

Материалы и методы

Экспериментальные работы с применением комплекса гидроакустических средств были проведены с 5 по 18 августа 2009 г. на акватории зал. Петра Великого. На рис. 1 представлена схема расположения точек станций с соответствующими датами выполнения экспериментальных исследований.

Для выполнения поставленных целей использовалась судно РБ-036, оснащенное следующими приборами и оборудованием:

1. Световое оборудование — осветительная гирлянда из трех электроламп мощностью по 1000 Вт. Питание от дизель-генератора 380 В.

2. Пневмоакустическая система (ПАС). Питание — от электрокомпрессора 220 В.

3. Научный эхолот EY-60 (ES-60).

4. Поворотно-выдвижное устройство.

5. Тракт регистрации и анализа гидроакустических сигналов.

6. Кальмароловные джиггеры.

ПАС предназначена для генерации в воде колебаний звукового диапазона, имитирующих сигналы мелких открытопузырных рыб (анчоус, корюшка, сардина) — объектов питания кальмара, имеющих информационное значение в отношениях "хищник-жертва" (Кузнецов, 2010). Комплексное воздействие раздражителей различной модальности (света и звука) позволяет усилить эффект привлекающего действия светового поля, а также повысить поисково-трофическую ак-

Рис. 1. Схема станций в зал. Петра Великого в августе 2009 г. Fig. 1. Scheme of jigging stations in Peter the Great Bay, August 2009

тивность кальмара в процессе лова. Система содержит источник сжатого воздуха, размещенный на судне и выполненный в виде электрокомпрессора с ресивером. Ниже уровня поверхности моря располагаются последовательно соединенные гибким трубопроводом между собой и с источником сжатого воздуха пнев-моакустические излучатели — имитаторы звуков рыб.

На рис. 2 приведена сонограмма акустического поля ПАС, измеренного на расстоянии 10 м от кальмароловного судна (двигатель выключен). Для предотвращения влияния на результаты эхоинтегрирования поднимающихся к поверхности пузырьков воздуха излучатели были расположены на корме в направлении кильватера судна.

Рис. 2. Спектрально-временная структура акустического поля ПАС Fig. 2. Spectral-temporal structure of the field formed by pneumatic acoustic system

Для количественной оценки плотности скоплений кальмаров и других объектов, образующих концентрации в приповерхностном слое, в экспериментах были использованы два эхолота — Симрад EY-60 и ES-60 — с рабочими частотами соответственно 70 и 120 кГц. Такая измерительная система позволяет организовывать непрерывный сбор и накопление гидроакустических данных одновременно на двух частотах, используя Ethernet интерфейс, что делает возможным их сбор и дальнейшую обработку с помощью различных постпроцессорных программных пакетов.

Каждый эхолот состоит из антенны 70 кГц (120 кГц) с расщепленным лучом, надводного приемопередатчика (GPT) 70 кГц (120 кГц) и персонального компьютера в комплексе с программами регистрации, навигации и вторичной обработки гидроакустических измерений FAMAS, ER60 и др. (рис. 3).

Portable Processor Unit ES-60

120 кГц

GPT 120 кГц

Рис. 3. Гидроакустическая измерительная система

Fig. 3. Acoustic measuring system

Антенна эхолота ES-60 с рабочей частотой 120 кГц была размещена со стороны левого борта судна на поворотно-выдвижном устройстве, обеспечивающем горизонтальный обзор пространства. Антенна эхолота EY-60 с частотой 70 кГц, работающая в режиме вертикального обзора, располагалась со стороны правого борта. Данное размещение антенн позволяет оценивать изменение распределения и плотности скоплений вблизи судна в режиме горизонтального (120 кГц) и вертикального (70 кГц) сканирования в реальном масштабе времени при различных режимах реализации света и звука.

На рис. 4 представлена схема расположения антенн эхолота на судне. В табл. 1 приведены расчетные параметры зон и глубин обнаружения объектов в зависимости от расстояния до антенны в режиме горизонтального сканирования (угол наклона антенны 120 кГц относительно горизонта 300).

Эксперименты выполнялись преимущественно в ночное время и в утренние и вечерние часы. Методика измерений предусматривала сравнение плотности скоплений под судном и вблизи судна, определяемой от обоих эхолотов с частотами 70 и 120 кГц при включении ПАС и без нее. Плотность скопления оценивали по величине средней силы обратного поверхностного рассеяния на интервале интегрирования — Sa (в квадратных метрах на квадратную милю), называемой также акустической плотностью или эхоинтенсивностью. Длительность действия акустических стимулов и фоновых реализаций варьировала на различных станциях от 10 до 30 мин, но поддерживалась постоянной в пределах одной станции. В процессе вторичной обработки эхограммы предварительно разделялись на участки (страты), в пределах которых выполнялись включения и выключения ПАС.

V

Рис. 4. Схема расположения антенн эхолотов: D — расстояние до антенны в режиме горизонтального сканирования; d — диаметр зоны обнаружения; H — глубина зоны обнаружения; h — высота слоя обнаружения

Fig. 4. Echosounder transducer arrangement: D — distance to transducer for horizontal mode scanning; d — detection zone diameter; H — detection zone depth; h — detection layer height

Таблица 1

Расчетные параметры зоны обнаружения объектов в режиме горизонтального обзора

Table 1

Designed parameters of detection zone in regime of horizontal beam

Заглубление антенны Дистанция обнаружения, м — 1 м Диаметр зоны обнаружения, м Наклон 30о Диапазон глубин обнаружения (H+h), м

5 0,6 3,5-4,1

10 1,2 5,5-6,7

20 2,4 9,9-12,3

30 3,7 14,4-18,1

40 4,9 18,9-23,8

50 6,1 23,4-29,5

60 7,3 27,8-35,1

70 8,4 32,3-40,7

80 9,6 36,8-46,4

90 10,8 41,2-52,0

100 12,2 45,7-57,9

Затем осуществлялось интегрирование эхосигналов в каждой страте. Изменения плотности скоплений определялись как изменения Sa на каждом таком участке (страте). Затем рассчитывались коэффициенты, количественно определяющие соотношение акустической плотности при фоновых условиях и при действии световых и акустических источников. Время включения ПАС и фоновых реализаций на последующих станциях поочередно менялось.

Для количественной оценки трофической активности кальмара и определения количественных показателей эффективности действия акустических полей проводился удебный лов с помощью трех кальмароловных джиггеров. Методика эксперимента предусматривала сравнение уловов джиггеров в течение равных временных интервалов при включении ПАС и без нее. Всего было выполнено 55 фоновых реализаций и 52 реализации при действии стимула (включении ПАС).

Для проверки статистических гипотез о различии средних в группах данных фоновых измерений и при включении ПАС был использован t-критерий Стьюдента (Госсета), предназначенный для испытания немногочисленных значений в группах (предполагается независимость выборочных значений (Количественные методы ..., 1984) и нормальность распределения значений признака в генеральной совокупности). Для применения этого критерия необходимо также установить, действительно ли дисперсии в соответствующих генеральных совокупностях одинаковы. С этой целью нами рассчитывался F-критерий и использовалось соответствующее F-распределение. Все необходимые расчеты и построение графиков, иллюстрирующих взаимное расположение средних, стандартных отклонений и нормальных распределений производились с помощью программы STATISTICA 7 и технологий, изложенных ранее (Количественные методы ..., 1984; Боровиков, 2001; и др.).

Результаты и их обсуждение

Результаты сравнительной оценки акустической плотности скоплений под судном и вблизи судна на частотах 70 и 120 кГц и уловов джиггеров при фоновых условиях (только свет) и при комплексном воздействии света и звука на станциях съемки приведены на рис. 5. Для каждой станции на рис. 5 в рамках показаны соотношения между сравниваемыми параметрами, определяющие эффект привлечения и концентрации объектов вблизи судна.

Вид гистограмм свидетельствует о заметном превосходстве значений плотности, полученных при предъявлении сигналов ПАС по сравнению с фоновым режимом. Эксперименты показали, что соотношения плотностей сильно варьируют от станции к станции (от 1,1 до 3,5), но во всех случаях предъявления сигналов ПАС плотность скоплений была выше, чем при фоновых реализациях.

Рис. 5. Сравнительные оценки плотности скоплений (Sa) на частотах 70 кГц (А) и 120 кГц (Б) и уловов кальмара удебной снастью (В) при фоновых условиях и включении ПАС на станциях съемки в августе 2009 г.

Fig. 5. Comparative estimations of aggregation densities (Sa) at frequency 70 kHz (A); 120 kHz (Б); and jigger catches of squid (В) in natural conditions and under pneumatic acoustic system action in August, 2009

Отношения эхоинтенсивностей на частоте 120 кГц, как правило, выше, чем на частоте 70 кГц. Возможно, это связано с тем, что при горизонтальном зондировании луч эхолота под углом в 300 пересекает наиболее заселенные приповерхностные слои вблизи судна, где изменение плотности при включении ПАС более заметно, чем на других горизонтах.

378

18 15 12 9 6 3 0

d

□ Фон □ ПАС

ED

ш

м^л

ОН

1.08 9.08 11.08 12.08 13.08 14.08 16.08 17.08

DüD

п

01]

I—гп

□ Фон □ ПАС

НЮ QZI

8.08 9.08 11.08 12.08 13.08 14.08 16.08 17.08

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

□ Фон □ ПАС

OS

11.08 12.08 13.08 14.08 16.08

Определены количественные показатели эффективности действия акустических полей на уловы джиггеров. На рис. 5 (В) представлены сравнительные оценки уловов по 5 станциям, на которых выполнялись регулярные обловы кальмара удебной снастью. Всего было выполнено 55 фоновых реализаций и 52 реализации при действии акустического стимула. Суммирование уловов судна за все время испытаний при работающих и выключенных ПИ показывает, что производительность удебного лова кальмара с использованием пневмоакустического устройства увеличилась на 47 %.

Необходимо заметить, что эффект влияния акустического стимула в экспериментах был, видимо, занижен, поскольку фоновая плотность скопления и уловы кальмара измерялись сразу после предъявления сигнала. Но, как известно, для получения фонового (исходного) распределения и двигательного поведения объекта требуется достаточно продолжительное время между измерениями.

С целью выявления временных закономерностей формирования скоплений и уловов джиггеров мы проанализировали изменение акустической плотности скоплений под судном и вблизи судна на двух частотах и соответствующих показателей вылова кальмара в течение ночи, объединив для этого данные всех станций и страт, где выполнялись поочередные включения и выключения ПАС.

Результат показан на рис. 6. Фоновая плотность скоплений под судном в течение ночи в среднем возрастает и достигает своего максимума между 16:00 и 18:00 по GMT (между 03:00 и 05:00 ночи по местному времени). Оценки акустической плотности при предъявлении сигналов ПАС существенно превосходят фоновые значения, особенно во второй половине ночи после 14:00 (местное время — 01:00). Плотности резко снижаются на краях диапазона измерений (в утренние и вечерние часы), но во всех случаях предъявления сигналов ПАС концентрации скоплений под судном и вблизи судна были выше, чем при фоновых реализациях. В рамках на рис. 6 указаны отношения суммарных эхоинтен-сивностей при включении и выключении ПАС.

Рис. 6. Оценки плотности скоплений (Sa) на частоте 70 кГц (А), 120 кГц (Б) и уловов джиггеров (В) при включении (выключении) акустического поля ПАС

Fig. 6. Aggregation density (Sa) at frequency 70 kHz (A); 120 kHz (Б); and jigger catches of squid (B) in natural conditions and under pneumatic acoustic system action

Распределение уловов джиггеров, как видно на рис. 6 (В), имеет три фазы интенсивности в течение ночи. Первая фаза и первый максимум уловов кальмара на джиггерные снасти наблюдаются когда плотность скоплений вблизи судна еще невысока: с вечерних сумерек до 14:00 (01:00 местного времени). Затем, примерно между 02:00 и 04:00 по местному времени, когда концентрации скоплений максимальны (см. рис. 6 А, Б), идет спад активности кальмара (вторая фаза). Третья фаза и второй максимум интенсивности поклевки начинаются после 04:30 местного времени (17:30 по GMT) и продолжаются до рассвета.

Таким образом, динамика плотности скопления под судном и вблизи судна в течение ночи не адекватна уловам кальмара на джиггеры. Другими словами, повышение концентрации кальмара и других объектов приповерхностного слоя не приводит к увеличению уловов на джиггерную снасть. Даже наоборот, наблюдается противофазное поведение трендов. Такое несоответствие, вероятно, можно объяснить особенностями естественного ритма трофической активности кальмара в течение ночи. Как и у большинства других мигрирующих морских животных, подъем трофической активности кальмара совпадает с заходом и восходом солнца. Отсюда следует, что интенсивность лова кальмара на джиггеры не является показателем, характеризующим величину плотности кальмара под судном. Соответственно, влияние суточной ритмики активности кальмаров на уловы является лимитирующим фактором использования джиггерной снасти для оценки плотности скоплений кальмаров и увеличения их концентраций в приповерхностном слое. Хотя на небольших временных промежутках сравнительные оценки удебной снастью, как показывает опыт, достаточно эффективны. Это еще раз подтверждает важность оснащения учетных работ современными приборами контроля объекта и орудия лова.

Как показали наблюдения, кальмар существенно отличается по форме эхот-реков от эхозаписей других объектов, населяющих звукорассеивающие слои. Траектории движения малоподвижного одиночного кальмара можно аппроксимировать параболой или ее протяженной правой или левой ветвью. Группа подвижных кальмаров записывается в виде множества параллельно расположенных эхотреков.

В результате постпроцессорной обработки эхограмм на некоторых станциях оказалось возможным выделить слои с преимущественным содержанием эхотре-ков кальмара. На рис. 7 представлены акустические изображения таких скоплений в режиме горизонтального (частота 120 кГц) и вертикального (частота 70 кГц) лоцирования. Ширина слоя на эхограмме, где расположены смешанные скопления, с учетом акустической мертвой зоны составляет на частоте 70 кГц 2-8 м, на частоте 120 кГц — 1-20 м (глубина луча 1-10 м). Под смешанным слоем в нижней части эхограмм (рис. 7), где практически отсутствуют маскирующие эхосигна-лы от других объектов, видны типичные эхотреки кальмара. Слой с преимущественным содержанием кальмара составляет на частоте 70 кГц 8-30 м, на частоте 120 кГц 20-60 м, что соответствует диапазону глубин 10-30 м (табл. 1).

Основанием для такой идентификации, помимо того, что кальмар можно отличить от других объектов по характерной форме эхотреков, является следующее. Как показали измерения, силы цели живого кальмара, помещенного в луч горизонтально ориентированного преобразователя эхолота, в среднем на 4 дБ ниже таковых, полученных на той же частоте в дорсальном аспекте (Кузнецов, Вологдин, 2010). При средней силе цели кальмаров, подвешенных на резиновых поводцах, в режиме вертикального сканирования на частоте 120 кГц -42,1 дБ средняя сила цели кальмара при свободном плавании должна составить около -46 дБ, что достаточно близко к таковой, полученной на частоте 120 кГц в выделенном слое 20-60 м (рис. 7, Б). На частоте 70 кГц средняя сила цели кальмаров в дорсальном аспекте составляет -44,6 дБ, или с учетом угла наклона -48,6 дБ, что также очень близко к измеренной в выделенном слое 8-30 м (рис. 7, А).

Рис. 7. Акустические изображения кальмаров и других объектов приповерхностного слоя: А — режим вертикального сканирования, частота 70 кГц; Б — режим горизонтального сканирования, частота 120 кГц

Fig. 7. Acoustic images of squids and other objects within the surface layer: A — regime of vertical scanning, frequency 70 kHz; Б — regime of horizontal scanning, frequency 120 kHz

-m шШ

,*"<: •" ^SkV Ччвй* ....... •

\ V

Слой кальмара

v i-j, ч

A

:* I

.. . Ы ... n . - к 11 *. Lmi WM и

Ci 1I> . w a. A > >4- L ■ i ■_a >: * П Г1

Получены сравнительные оценки плотности скоплений в пределах выделенных слоев: 2-8 м и 8-30 м на частоте 70 кГц и 1-20 м и 20-60 м на частоте 120 кГц — в режиме акустического стимулирования и фоновых реализаций (рис. 8).

При включении ПАС отношение суммарных эхоинтенсивностей в смешанном слое на частоте 120 кГц выше, чем на частоте 70 кГц. В слое с преимущественным содержанием эхотреков кальмара наибольший эффект увеличения плотности, наоборот, достигается на частоте 70 кГц (вертикальное сканирование под судно) и минимальный эффект (10 %) — на частоте 120 кГц. Причина этого явления, как указывалось выше, — во взаимном расположении антенн эхолота. Вертикально ориентированная антенна 70 кГц в приповерхностном слое до 8 м, где плотность объектов, как правило, выше, имеет диаметр зоны обнаружения меньше 1 м (табл. 1), а на глубинах расположения эхотреков кальмаров диаметр луча существенно расширяется (до 2 м и более). Соответственно антенна 120 кГц, чей луч с наклоном в 300 направлен вдоль поверхности, захватывает больше целей в приповерхностном слое. Выход луча на глубины преимущественного содержания эхотреков кальмара (более 10 м) происходит достаточно далеко от судна (см. рис. 4, табл. 1), где влияние акустического поля ПАС значительно слабее, чем вблизи судна. Кроме того, дополнительного изучения требует вопрос, каким образом происходит концентрирование кальмара на звук вблизи судна. Судя по соотношению эхоинтенсивностей, вероятней всего, он приближается

Слой 2-8 м

12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Время, GM T

Слой 8-30 м

12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Время, GM T

Слой 20-60 м

,10

□ Фон

□ ПА С

и

12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Время, GMT

12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Время, GMT

70 кГц 120 кГц

Рис. 8. Сравнительные оценки плотности скоплений (Sa) на двух частотах по слоям глубины при включении ПАС и фоновых реализациях. В рамках указаны отношения суммарных эхоинтенсивностей при включении и выключении ПАС

Fig. 8. Comparative estimations of aggregation density (Sa) in certain water layers for two frequencies in natural conditions and pneumatic acoustic system action. In parentheses — the ratio of echo intensity

к судну вместе с объектами питания в приповерхностном слое или перемещается из нижних горизонтов в верхние непосредственно в теневой зоне судна, откуда начинает охотиться на привлеченных светом и звуком гидробионтов.

Как уже упоминалось, согласно предложенному способу (Пат № 2352111), в качестве стимулирующих двигательное поведение кальмара нами используются звуки мелких открытопузырных рыб, в частности японского анчоуса и мелкой сардины, являющихся объектами питания кальмара. Следует отметить, что эти объекты питания кальмаров тоже обладают положительной реакцией на звук. Например, мелкие открытопузырные рыбы (анчоус, корюшка, сардина), способны отчетливо воспринимать собственные звуковые сигналы, являющиеся средством ориентации и поддержания внутристайного и межстайного контакта особей данного вида (Кузнецов, 2007). Очевидно, что их излучение в среду, где находятся объекты того же вида, должно вызывать у них стереотипно проявляющуюся поведенческую реакцию движением на источник звука, усиливающуюся при уменьшении зрительного восприятия между ними, например в ночное время суток (Кузнецов, 2007). Поэтому акустическое поле ПАС привлекает не только кальмаров, но и объекты, чьи сигналы она излучает. В результате комплексного воздействия света и звука под судном и вблизи судна формируются смешанные скопления гидроби-онтов. Причем если световое поле судна привлекает всех положительно реагирующих на свет гидробионтов, которые образуют фоновую плотность, то увеличение плотности скоплений при акустическом стимулировании происходит преимущественно за счет кальмаров и рыб, обладающих положительной реакцией на звук.

На рис. 9 представлены фрагменты эхограмм, иллюстрирующие распределение кальмаров и других вертикально мигрирующих объектов вблизи судна при включе-

нии акустического поля ПАС. Включение ПАС сопровождается увеличением плотности скоплений как в приповерхностном слое 0-8 м, так и в более глубоких горизонтах. На эхограммах (рис. 9, Б, В) в приповерхностном слое отчетливо видны косяки высокой плотности, предположительно анчоуса, неоднократно наблюдаемые нами визуально с борта судна. В данном случае увеличение плотности кальмаров и рыб в приповерхностном слое можно оценить только тралово-акустическим методом, выполнив, помимо измерения акустической плотности, контрольные траления с целью выявления размерно-видового состава скопления под судном при различных комбинациях света и звука. В слое ниже 8-10 м на эхограммах, где влияние других вертикально мигрирующих объектов невелико, увеличение плотности разреженных скоплений кальмара можно оценить инструментальными методами, как было показано выше.

Рис. 9. Фрагменты эхограмм, иллюстрирующие реакции кальмара на сигналы ПАС: А — режим вертикального сканирования, частота 70 кГц; Б, В — режим горизонтального сканирования, частота 120 кГц

Fig. 9. Fragments of echograms illustrating reaction of squid on signals of pneumatic acoustic system: A — regime of vertical scanning, frequency 70 kHz; Б, В — regime of horizontal scanning, frequency 120 kHz

n- л * - \ ■ l. . At en n

* 1 '* '[ - л*-'

;—- ^ч.- - — \

ПАС

■ 1'X.i'V® V '"-"*

,. ч i*1

А

■31 от>

" Ki 1 »

2 мин.

■ Т,- fc&if®——I—'——

ж

j .

ш£

На эхограммах также видно, что увеличение плотности эхотреков кальмара наблюдается преимущественно в слое, непосредственно примыкающем к приповерхностному слою, где в основном концентрируются объекты питания кальмара (анчоус, сардина, макропланктонные объекты и др.). Видимо, ночью большая часть кальмара находится в приповерхностном слое, где он активно охотится, совершая, как это видно на эхограммах, периодические перемещения в нижние горизонты для поедания или пережевывания добычи.

Необходимо также отметить, что периодические появления кальмара на экране эхолота могут быть следствием и другого явления. Возможно, это — случай циркулирующего перемещения стаи кальмара вокруг судна. Эхограмма, иллюстрирующая

циркулирующие движения кальмара, представлена на рис. 9 (В). Периодичность появления стаи в луче эхолота горизонтального обзора составляет около 2 мин.

Анализ данных с помощью параметрической статистики (F-кpumepuй и критерий Стьюдента). Отклонение статистической гипотезы о равенстве генеральных дисперсий с применением F-критерия в группах, характеризующих Sa скоплений на отдельных станциях эксперимента, и, вследствие этого, невозможность применения ^критерия Стьюдента объясняются малочисленностью значений в группах и их высокой дисперсией. Тем не менее положительные результаты с подтверждением влияния излучения ПАС на поведение (плотность скопления) кальмара и других объектов вблизи судна на некоторых станциях получены неоднократно.

Для иллюстрации и связного изложения дисперсий и самих распределений значений в различных группах и возможности применения критерия Стьюдента и F-критерия (с рассмотрением дисперсий) сделаем предположение о нормальности распределений в переменных. В конце этого подраздела избавимся от этого предположения вычислением критерия согласия хи-квадрат между эмпирическим и теоретическим распределениями.

Ввиду технической трудности выполнить значительное количество измерений в течение одной станции, а также для увеличения статистического набора значений признаков была выполнена статистическая проверка различия средних и дисперсий переменных суммарного количества измерений по каждой паре изучаемых групп эксперимента: фон — включение ПАС.

Рассмотрим результаты суммарных измерений плотности скопления под судном и вблизи судна для частоты эхолота 70 и 120 кГц.

На рис. 10 хорошо заметны различия в рассчитанных средних и дисперсии по обеим группам (фон — группа значений Sa до включения ПАС, ПАС — группа значений Sa после включения ПАС).

т»

Рис. 10. График средних, стандартных ошибок (SE) и стандартных отклонений (SD) по результатам суммарных измерений на частотах 120 и 70 кГц и уловов кальмара; в случае нормальности распределения "усы" показывают 95 %-ный доверительный интервал

Fig. 10. Graphs of means values, standard errors (SE), and standard deviations (SD) of aggregations density measured with frequency 120 and 70 kHz and the squid catches; the 95 % confidence interval is shown for the case of normal distribution

Переменная: Частота 70 кгц

3000 2000 1000 0

-1000

ПАС фон Событие Переменная: Частота 70 кгц

3000 2000 1000 0

-1000

I I

ПАС фон Событие Переменная: Уловы

40

30 20 10 0 -10

фон ПАС

Событие

Среднее I I Среднее±8Б ~~Г~ Среднее±1.96*8Б

Из результатов расчетов по программе Statistica взяты исходные данные для проверки статистической гипотезы о равенстве средних суммарных измерениях (табл. 2). Из данных табл. 2 видно, что F-отношения (отношения дисперсий) значительно различаются. Если фактическое значение F-критерия таково, что Fф < F c практически нулевым уровнем значимости, то Fф попадает в область допустимых значений и гипотеза для генеральных дисперсий на этом уровне значимости не отклоняется. Но для частоты эхолота 120 кГц Fф (F-отношение в табл. 2) значительно превышает F (F берется из расчетных таблиц, напр.: Бородкин и др., 1984). Таким образом, Fф попадает в область критических значений и на указанном в табл. 2 уровне значимости гипотеза о равенстве генеральных дисперсий отклоняется. С помощью аналогичных рассуждений приходим к тому, что и для частоты 70 кГц и для уловов Fф > F гипотеза также отклоняется.

Таблица 2

Исходные данные к проверке статистической гипотезы о равенстве средних в суммарных измерениях

Table 2

Input data for testing the statistical hypothesis on equality of means in measurements

Среднее ПАС Среднее фон t-зна-чение df Р Действи- Станд. тельное откл. N ПАС Станд. откл. фон F-отно-шение p для дисперсии

Частота эхолота 120 кГц

6664,372 2679,717 2,124 120 0,036 61 13285,84 6181,78 4,619 0,000

Частота эхолота 70 кГц

680,487 404,932 0,918 126 0,361 64 1960,15 1389,26 1,991 0,007

Уловы

14,784 9,804 2,761 100 0,007 51 10,25 7,80 1,726 0,056

На рис. 11 (переменные 120 и 70 кГц) демонстрируется отличие от нормальных распределений Sa по группам в данном эксперименте.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Переменная: Частота 120 кгц

Переменная: Частота 70 кгц

Переменная: Уловы

о

1 с г/

/

о о о о о о о о о о о о о

о о о о о о о о о о о о о

Ь

Ж

f

/

/

' \

0

20 40

Событие: ПАС Событие: фон

Событие: ПАС Событие: фон

Событие: фон

0 20 40 Событие: ПАС

Рис. 11. Нормальные вероятностные графики (распределения значений Sa и уловов по группам относительно нормальных распределений) по суммарным результатам экспериментов

Fig. 11. Normal probability graphs (distribution of aggregation density and squid catches relatively to normal distributions)

Если бы условия для применимости критерия Стьюдента были выполнены, то согласно указанной методике мы могли бы по данным табл. 2 определить, что Г > t и гипотеза о том, что средние по группе фоновых плотностей (в единицах Sa) и плотностей после включения ПАС равны, была бы отклонена.

Рассмотрим суммарные измерения в экспериментах по влиянию излучения ПАС на уловы.

Отмечаются положительные результаты по влиянию излучения ПАС на уловы кальмара. На рис. 10 (последний график) заметны некоторые различия в рассчитанных средних и дисперсии по обеим группам (фон — группа значений уловов до включения ПАС, ПАС — группа значений уловов после включения ПАС). Видно различие дисперсий выборок. F-критерии (фактический и критический)

различаются = 1,7 < Fкр = 1,9 для степеней свободы к1 = к2 = 50 с уровнем значимости 5 %) так, что Fф попадает в область допустимых значений и гипотеза для генеральных дисперсий на уровне значимости 0,05 не отклоняется.

Так же как и в предыдущем случае, определяем, что 1:ф = 2,76 > 1: = 2,0, и гипотеза о том, что средние по группам уловы до и после включения ПАС равны, отклоняется на уровне значимости 0,05, или 1 - а = Р = 0,95.

На рис. 11 показано отличие от нормальных распределений уловов по группам до (фон) и после включения ПАС.

По расчетам критерия хи-квадрат гипотезы о нормальности распределений для переменных 70 кГц, 120 кГц и "уловы" отвергаются на высоком уровне значимости.

Учитывая вышеизложенное, поскольку нет нормальности распределения значений в рассмотренных выборках, т.е. результаты вычисления 1:-критерия Стьюдента и F-критерия не могут быть использованы для оценки различий средних и эффекта влияния излучения ПАС, применим дополнительно непараметрический тест, полезный для малых выборок (п < 100): статистику хи-квадрат.

Анализ данных с помощью непараметрической статистики (наблюдаемые частоты в сравнении с ожидаемыми). Проверка согласия наблюдаемых и ожидаемых частот подразумевает вычисление критерия хи-квадрат (критерий проверки значимости зависимостей между группирующими переменными). Рассмотрим нулевую гипотезу, которая означает отсутствие эффекта (увеличение уловов) при включении ПАС. Ниже приведены результаты расчета по данным суммарных уловов по результатам экспериментов. Критерий хи-квадрат = 263,8 при числе степеней свободы, равном 51. Критерий хи-квадрат высокозначим, когда реально наблюдаемые частоты отклоняются от ожидаемых. Суммы наблюденных и ожидаемых частот различаются значительно (на 344). Отсюда следует, что нулевая гипотеза должна быть отклонена и увеличение уловов при включении ПАС по сравнению с фоновыми значениями высокозначимо (уровень значимости р < 0,000000).

Аналогичную проверку выполним для Sa скоплений кальмара (можно рассматривать измеряемые численные значения Sa как частоты встреч числа целей с единичным сечением рассеяния в обратном направлении на единице площади (1 миля2).

Результаты расчетов по данным Sa при суммарных измерениях на частоте эхолота 70 кгц: критерий хи-квадрат = 21507,1 при числе степеней свободы, равном 64. Известно, что критерий хи-квадрат высокозначим, когда реально наблюдаемые частоты отклоняются от ожидаемых. Суммы наблюденных и ожидаемых частот различаются значительно (на 22448,7). Отсюда следует, что нулевая гипотеза должна быть отклонена и увеличение Sa при включении ПАС по сравнению с фоновыми значениями высокозначимо (уровень значимости р < 0,000000).

Расчеты по данным Sa при суммарных измерениях на частоте эхолота 120 кГц дают следующие результаты: критерий хи-квадрат = 198091,6 при числе степеней свободы, равном 61. Критерий хи-квадрат высокозначим, когда реально наблюдаемые частоты отклоняются от ожидаемых. Суммы наблюденных и ожидаемых частот различаются значительно (на 263740). Нулевая гипотеза должна быть отклонена. Увеличение Sa при включении ПАС по сравнению с фоновыми значениями высокозначимо (уровень значимости р < 0,000000).

В качестве замечания: несмотря на недоказанность нормальности распределений выборок и самих генеральных распределений, выводы большой части анализов по критерию Стьюдента оказались одинаковыми с выводами непараметрического анализа (по согласию наблюдаемых и ожидаемых частот).

Заключение

Переход от сырьевой к инновационно-технологической стратегии развития рыбохозяйственного комплекса создает возможность освоения недоиспользуе-

мых водных биоресурсов за счет использования технологий интенсификации их лова. Применение акустических полей для интенсификации джиггерного лова тихоокеанского кальмара является еще одним способом реализации методов и средств промысловой биоакустики в рыболовстве, который может способствовать возобновлению данного вида промысла в Приморье.

В работе выполнены сравнительные оценки плотности скоплений кальмаров и других объектов верхней эпипелагиали вблизи кальмароловного судна при воздействии света и звука с использованием гидроакустического измерительного комплекса, позволившие установить статистически значимый эффект увеличения плотности скоплений вблизи судна при использовании звуковых полей. Отношения суммарных эхоинтенсивностей при включенных и выключенных ПАС составили: на частоте 120 кГц (горизонтальное зондирование) — 2,56; на частоте 70 кГц (вертикальное зондирование) — 1,78. Производительность удебного лова кальмара на джиггеры при его акустическом стимулировании увеличилась на 47 %.

Полученные данные расширяют технические и тактические возможности использования гидроакустических средств для решения задач интенсификации промысла тихоокеанского кальмара и совершенствования гидроакустических и траловых технологий мониторинга разреженных скоплений беспозвоночных и рыб верхней эпипелагиали моря. Показано, что уловы кальмара на джиггеры не связаны с изменениями акустической плотности скоплений под судном и вблизи судна, а зависят от трофической активности кальмара в течение ночи. Несогласное поведение трендов плотности скоплений и уловов кальмара ограничивает использование джиггерной снасти для оценки плотности скоплений кальмаров и увеличения их концентраций вблизи судна. Рассматриваются также возможности идентификации и выделения эхосигналов кальмара по силам цели и характерной форме эхотреков.

Тем не менее остаются нерешенными некоторые вопросы, в частности, в какой пропорции представлены кальмары, рыбы и другие гидробионты в смешанном приповерхностном слое вблизи судна и в каком соотношении происходит увеличение плотности этих объектов при акустическом стимулировании, способны ли кальмары различать интенсивность звука и на каком расстоянии, существует ли реакция привлечения кальмара в дневное время суток.

Размерно-видовой состав скопления при различных комбинациях света и звука можно оценить, выполнив контрольный облов скопления под судном тралом или кошельковым неводом. Кроме этого, необходимы дополнительные исследования дальности действия (зоны влияния) звукового поля и траектории движения кальмара к судну, а также поведенческие эксперименты по количественной оценке двигательной реакции кальмаров различного размерного состава, выявлению пороговых уровней и связанных с этим зон (дистанций) активного реагирования объекта на предъявляемые сигналы с использованием современных инструментальных методов и средств наблюдений.

Использование гидроакустических устройств, имитирующих биологические сигналы рыб, приводит к повышению промысловой эффективности джиггерного лова кальмара. При этом акустическое поле привлекает не только кальмаров, но и другие объекты, обладающие положительной реакцией на звук. В результате под судном и вблизи судна концентрируются смешанные скопления гидробион-тов, которые можно облавливать не только джиггерами, но и различными отцеживающими орудиями лова (трал, кормовой подхват, кошельковый невод и др.). Это позволяет вовлечь в хозяйственный оборот не только кальмара, но и другие недоиспользуемые объекты (японский анчоус, сардина, сайра и др.), промысел которых в настоящее время экономически неэффективен или является рискованным из-за низкой производительности лова.

Список литературы

Акулин В.Н., Шевченко А.И., Кручинин О.Н., Мизюркин М.А. Некоторые аспекты организации промысла тихоокеанского кальмара в российской экономической зоне Японского моря // Рыб. хоз-во. — 2005. — № 3. — С. 40-41.

Боровиков В. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов : монография. — СПб. : Питер, 2001. — 656 с.

Бородкин Л.И., Гарскова И.М., Изместьева Т.Ф. и др. Количественные методы в исторических исследованиях : монография. - М. : Высш. шк., 1984. — 384 с.

Воловова Л.А. Применение в Японии акустических устройств для направления рыб в зону облова : ЭИ / ЦНИИТЭИРХ. Сер. Пром. рыболовство. — М., 1977. — Вып.

5. — 8 с.

Воловова Л.А. Применение подводной акустики для управления поведением рыб в прибрежном рыболовстве : ОИ / ЦНИИТЭИРХ. Сер. Пром. рыболовство. — М., 1978. — Вып. 2. — 58 с.

Кручинин О.Н. Возможные способы лова тихоокеанского кальмара в прибрежной зоне Приморья и оценка их эффективности // Изв. ТИНРО. — 2003. — Т. 135. — С. 347-355.

Кручинин О.Н., Мизюркин М.А., Богатков В.Г. Возможные способы повышения эффективности джиггерного лова тихоокеанского кальмара. // Изв. ТИНРО. — 2006. — Т. 146. — С. 310-325.

Кузнецов М.Ю. Акустическая активность некоторых видов дальневосточных рыб и обоснование параметров акустических стимулов для дистанционного воздействия на рыб // Изв. ТИНРО. — 2007. — Т. 150. — С. 281-300.

Кузнецов М.Ю. Обоснование параметров акустических стимулов для дистанционного воздействия на поведение тихоокеанского кальмара и технологии его лова с использованием звука // Изв. ТИНРО. — 2010. — № 161. — С. 278-291.

Кузнецов М.Ю. Особенности акустической сигнализации и генерации звуков некоторых видов стайных открытопузырных рыб // Акуст. журн. — 2009. — Т. 55, №

6. — С. 799-808.

Кузнецов М.Ю., Баринов В.В. Использование звуковых полей для интенсификации джиггерного лова тихоокеанского кальмара // Рыбпром. — 2009. — № 3. — С. 68-73.

Кузнецов М.Ю., Вологдин В.Н. Исследование акустической силы цели тихоокеанского кальмара (Todarodes pacificus) // Изв. ТИНРО. — 2010. — Т. 161. — С. 120-134.

Несис К.Н. Краткий определитель головоногих моллюсков Мирового океана. — М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1982. — 360 с.

Пат. № 2352111 РФ Способ управления поведением рыб / М.Ю. Кузнецов, Ю.А. Кузнецов; Заявлено 10.09.2007; Опубл. 20.04.2009; Бюл. № 11.

Полутов А.И. Промысел тихоокеанских кальмаров : монография. — М. : Агро-промиздат, 1985. - 144 с.

Савиных В.Ф. Основные результаты исследований пелагических рыб и кальмаров в ТИНРО-центре // Изв. ТИНРО. — 2005. — Т. 141. — С. 146-172.

Сидельников И.И. Добыча тихоокеанских рыб и кальмаров на свет : монография. — М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1981. — 136 с.

Шабалин В.Н., Беднарский А.Д. Влияние акустических стимулов на производительность ярусного лова кальмаров // Вопр. промысл. гидроакустики. — М. : ВНИРО, 1989. — С. 115-124.

Maniwa Y. Attraction of bony fish, squid and crab by sound // Sound Reception in Fish. — Amsterdam, 1976. — P. 271-283.

Поступила в редакцию 7.05.10 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.