CC BY
37
УДК 534.883:639.2.082
М.Ю. Кузнецов, В.Н. Вологдин, ТИНРО-Центр;
В.В. Баринов, Дальрыбвтуз, Владивосток
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОТНОСТИ
СКОПЛЕНИЙ ТИХООКЕАНСКОГО КАЛЬМАРА (ТОйАЯОйЕЗ
РАСМСиЗ) С ПОМОЩЬЮ БИОШУМОВЫХ ПОЛЕЙ В ЦЕЛЯХ РЫБОЛОВСТВА
С помощью пневмоакустической системы (ПАС) «Кальмар» генерируемые колебания инфразвукового и низкочастотного диапазона звука, имитирующие сигналы анчоуса, корюшки и сардины (объектов питания кальмара), излучались в месте обитания кальмаров. При этом оценивалось изменение плотности скопления кальмара вблизи судна с помощью гидроакустического комплекса с рабочими частотами 70 и 120 кГц при различных режимах реализации света и звука. Комплексное воздействие раздражителей различной модальности (света и звука) позволило повысить плотность кальмара вблизи судна и увеличить эффективность удебного лова этого вида на 47,5 %.
Важность тихоокеанского кальмара (Тобагобвэ расШсиэ) для рыболовства не вызывает сомнения при его значительных запасах (которые увеличились в последние десятилетия) и широкой распространенности от Камчатки до Тайваня. Пополнение этого вида является высокофлуктуирующим ввиду короткого жизненного цикла, что вызывает необходимость регулярного мониторинга его запасов.
До недавнего времени не было четкого представления о реакции кальмаров на звуковые сигналы, и неясно, каким органом они воспринимают звуки [1]. С развитием методов научных исследований их результаты [2] позволили определить частотный диапазон, физиологический механизм и реакции этих животных при восприятии звуков.
Ранее нами был предложен способ интенсификации джиггерного лова кальмара сигналами пневмоакустических излучателей -имитаторов звуков рыб [3]. Суть идеи состоит в том, что увеличения уловов кальмара можно добиться, используя для привлечения вместе с источниками света акустические излучатели, имитирующие в воде сигналы мелких открытопузырных рыб (сардины, анчоуса и др.), являющихся объектами питания кальмара. Звуковые сигналы способны дополнительно (помимо света) приманивать кальмаров и усиливать их поисково-трофическую активность. Это позволит стимулировать броски кальмара на джиггеры и интенсифицировать процесс их лова вертикальными ярусами.
Кроме этого с учетом потенциальной важности тихоокеанского кальмара для промысла, а также отсутствия на настоящий момент достаточно эффективных и надежных средств мониторинга тихоокеанского кальмара актуальной становится задача использования современных акустических и информационных технологий для оценки запасов и особенностей распределения кальмара на основе гидроакустических измерений.
Наилучшие результаты промысла могут быть получены при нахождении искусственных способов увеличения плотностей и темпа лова в месте использования орудий лова. Поэтому в настоящем исследовании были поставлены следующие цели:
- исследование возможности использования биошумового поля имеющейся пневматической акустической системы (ПАС) «Кальмар» для повышения эффективности удебного лова кальмара;
- исследование возможности увеличения плотности скоплений кальмара c использованием пневмоакустических стимуляторов;
- увеличение производительности удебного лова кальмара при комплексном воздействии звука и света.
Материалы и методы исследования
Для выполнения поставленных целей использовалось судно РБ-036, оснащенное следующими приборами и оборудованием:
1. Световое оборудование - осветительная гирлянда из 3 электроламп мощностью по 1000 Вт. Питание от дизель-генератора.
2. Пневмоакустическая система (ПАС) «Кальмар» для интенсификации джиггерного лова кальмара. Питание от электрокомпрессора.
3. Научный эхолот EY-60 (ES-60).
4. Поворотно-выдвижное устройство.
5. Тракт регистрации и анализа гидроакустических сигналов.
6. Кальмароловные джиггеры.
ПАС «Кальмар» предназначена для генерации колебаний инфразвукового и низкочастотного звукового диапазона, имитирующих в воде сигналы мелких открытопузырных рыб (анчоуса, корюшки, сардины) - объектов питания кальмара [4].
Научный эхолот EY-60 (ES-60) с рабочими частотами 70 и 120 кГц -предназначен для количественной оценки размеров, формы и плотности скоплений кальмаров и других объектов, образующих концентрации в приповерхностном слое, в реальном масштабе времени. Эхолот состоит из антенн 70 и 120 кГц с расщепленным лучом, надводного приемопередатчика (GPT) 70 и 120 кГц и персонального компьютера в комплексе с программами регистрации, навигации и вторичной обработки гидроакустических измерений ER60, FAMAS и др.
Экспериментальные исследования и испытания комплекса ГАС проводились с 1 по 20 августа 2009 г. в заливе Петра Великого.
В процессе съемки выполнялась непрерывная регистрация распределения и плотности гидробионтов вблизи судна с использованием портативного научного эхолота EY-60 в режиме горизонтального (120 кГц) и вертикального (70 кГц) сканирования одновременно.
Эксперименты выполнялись преимущественно в ночное время и в утренние и вечерние часы. Методика измерений предусматривала сравнение плотности скоплений под судном, определяемой по величине средней силы обратного поверхностного рассеяния на интервале интегрирования Sa (м2/миля2) от обеих антенн эхолота EY-60 с частотами 70 и 120 кГц при включении ПАС «Кальмар» и без нее.
Для количественной оценки трофической активности кальмара и определения количественных показателей эффективности действия акустических полей проводился удебный лов с помощью трех кальмароловных джиггеров. Всего было выполнено 55 фоновых реализаций и 52 реализации при действии стимула (включение ПАС «Кальмар»).
Результаты
Результаты сравнительной оценки акустической плотности скоплений под судном и вблизи судна на частотах 70 и 120 кГц гистограмм говорят о заметном превосходстве значений плотности, полученных при предъявлении сигналов ПИ по сравнению с фоновым режимом. Эксперименты показали, что соотношения плотностей сильно варьируют от станции к станции (от 1,09 до 3,43), но во всех случаях предъявления сигналов плотность скоплений была выше, чем при фоновых реализациях. Кроме этого эффект влияния акустического стимула в экспериментах был, видимо, занижен, поскольку сразу после предъявления сигнала измерялась фоновая плотность. Как известно, для получения фонового (исходного) распределения объекта требуется достаточно продолжительное время после предъявления стимула.
Отношения эхоинтенсивностей по ряду станций, как правило, максимальны на частоте 120 кГц. Наиболее близкими были соотношения плотностей на частоте 70 кГц и уловов кальмара. Сходство оценок, возможно, связано с тем, что облов кальмара вертикальными джиггерами осуществлялся под корпусом судна, а антенна 70 кГц была ориентирована в вертикальном направлении. Однако при горизонтальном сканировании площадь зондируемого пространства гораздо больше, и, кроме того, в приповерхностном слое, как правило, выше была плотность объектов.
Траектории движения малоподвижного одиночного кальмара можно аппроксимировать параболой или ее протяженной правой или левой ветвью. Группа подвижных кальмаров записывается в виде параллельно расположенных эхотреков. Каждый кальмар, по мере
перемещения от первой фиксации на верхней части эллипса сечения луча по горизонтали к оси луча, записывается в виде восходящей части траектории до ее вершины, которая соответствует наиболее близкому расстоянию до оси. Далее вследствие дальнейшего относительного перемещения кальмара и (возможно) судна расстояние от излучателя до кальмара будет увеличиваться (так как кальмар будет дальше от оси звукового луча) и траектория эхоследов кальмара пойдет по нисходящей. Таким образом, на первых двух эхограммах видны траектории в классическом виде параболы или перевернутых «птичек». Однако на других эхограммах заметно, что не все траектории после вершины идут по нисходящей, так как по мере приближения к наиболее узкой части луча возрастает вероятность покидания кальмаром озвученной зоны. Тем более высока вероятность, что большая часть кальмаров не проходит через ось, а существенно дальше от нее. Поэтому нисходящая часть траектории либо небольшая, либо ее совсем не видно из-за ограниченности динамического диапазона записи эхограммы.
Отношения суммарных эхоинтенсивностей показывают, что при включении ПИ в слое преимущественного обитания кальмара наибольший эффект увеличения плотности достигается на частоте 70 кГц (вертикальное сканирование под судном) и минимальный эффект (10 %) на частоте 120 кГц. Видимо, в режиме горизонтального сканирования антенны 120 кГц выход луча на глубины преимущественного расположения кальмара (более 10 м), происходит достаточно далеко позади судна, где влияние акустического поля ПАС значительно ниже, чем вблизи судна.
Включение ПИ сопровождается увеличением плотности скоплений (Sa) как в приповерхностном слое 0-8 м, так и в более глубоких горизонтах.
На рисунке представлены обобщенные оценки акустической плотности скоплений на двух частотах и уловов по пяти станциям, на которых выполнялись регулярные обловы кальмара удебной снастью. Исследования показали, что акустическая плотность скопления под судном не всегда адекватна улову кальмара на джиггеры. Другими словами, повышение концентрации кальмара не обязательно приводит к увеличению уловов на джиггерную снасть. Такое несоответствие, вероятно, можно объяснить изменчивостью трофической активности кальмара в процессе станций. Таким образом, влияние суточной ритмики активности кальмаров на уловы является лимитирующим фактором использования джиггерной снасти для оценки увеличения плотности концентраций кальмаров. Хотя на небольших временных промежутках сравнительные оценки удебной снастью, как показывает опыт, достаточно эффективны.
По итогам работы за 5 промысловых суток улов с включенными ПИ составил 754 экземпляра (52 реализации). Улов в режиме фон составил 511 экземпляров (55 реализаций).
Суммирование уловов судна за все время испытаний при работающих и выключенных ПИ показывает, что производительность удебного лова кальмара с использованием пневмоакустического устройства увеличилась на 47,5 %.
12.08.09 13.08.09 14.08.09 15.08.09 17.08.09
7G кГц
Суммарные оценки относительной плотности скоплений (Sa) по результатам эхоинтегрирования и уловов кальмара удебной снастью (на гистограммах указаны отношения суммарных эхоинтенсивностей и уловов кальмара при включенных ПИ и фоновых условиях)
Выводы
1. Биошумовое поле ПАС «Кальмар» привлекает кальмаров и усиливает их пищевой рефлекс, что повышает темп удебного клева кальмара.
2. Результаты испытаний гидроакустического комплекса подтверждают возможность увеличения концентрации и плотности скоплений тихоокеанского кальмара с помощью пневмоакустических стимуляторов с целью их дальнейшего облова.
3. Получен высокий эффект увеличения производительности удебного лова кальмара при комплексном воздействии раздражителей различной модальности (в данном случае света и звука), что создает благоприятную перспективу практического применения ПАС на джиггерном лове тихоокеанского кальмара.
4. Необходимо продолжить работы по совершенствованию пневмоакустических устройств и способов их применения на промысле тихоокеанского кальмара с учетом результатов испытаний ПАС .
5. Целесообразно провести испытания ПАС с использованием
тралового комплекса для подтверждения полученных результатов увеличения их плотности под судном-подсветчиком и оценки перспективности тралового промысла искусственно
сконцентрированных скоплений.
6. Испытания гидроакустического комплекса показали его пригодность для решения задач интенсификации промысла тихоокеанского кальмара и совершенствования гидроакустических и траловых технологий мониторинга разреженных скоплений беспозвоночных и рыб верхней эпипелагиали моря. В дальнейшем рекомендуется проводить локальные тралово-акустические съемки тихоокеанского кальмара на акватории залива Петра Великого.
Библиографический список
1. Несис К.Н. Краткий определитель головоногих моллюсков Мирового океана. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1982. 360 с.
2. Komak S., Boal J. G., Dickel L., Budelmann B. U. Behavioural responses of juvenile cuttlefish (Sepia officinalis) to local water movements // J. Marine and Freshwater Behaviour and Physiology. 2005. Vol. 38(2). P. 117-125.
3. Способ лова кальмара и устройство для его осуществления / Кузнецов М.Ю., Кузнецов Ю.А // пат. 2338374 Рос. Федерации по заявке № 2007116661 от 02.05.2007.
4. 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.
