CC BY
6УДК [639.22/.23+639.27/.29]:639.2.081.7
М.Ю. Кузнецов, В.И. Поляничко, В.И. Шевцов, И.А. Убарчук
Тихоокеанский филиал
Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ТИНРО),
Владивосток, 690091 e-mail: mikhail. kuznetsov@tinro-center. ru
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОМЫСЛА РЫБ И КАЛЬМАРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
С использованием результатов гидробионического моделирования средств звукового воздействия на гидробионтов и экспериментальных исследований разработаны способы их применения на траловом, кошельковом, ставном неводном, джиггерном и других видах промысла. Представлены способы использования звукоизлучающих устройств в рыбозащитных целях.
Ключевые слова: управление поведением рыб, гидроакустический излучатель, имитатор звуков рыб, имитатор звуков дельфинов, способы лова и рыбозащиты.
M.Y. Kuznetsov, V.I. Polyanichko, V.I. Shevtsov, I.A. Ubarchuk
Pacific branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (TINRO),
Vladivostok, 690091 e-mail: mikhail.kuznetsov@tinro-center.ru
DEVELOPMENT OF METHODS FOR INTENSIFICATING CATCHES OF FISH AND SQUID WITH HYDROACOUSTIC DEVICE USE
The results of hydrobionic modeling of sound effects on aquatic organisms and experimental studies were used. Methods for using hydrobionic sonic action on aquatic organisms for use in trawling, seine-net fishing, pound net fishing, jigging and other types of fishing have been developed. Methods of using sound emitting devices for fish protection purposes are presented.
Key words: fish behavior control, hydroacoustic emitter, fish sound simulator, dolphin sound simulator, methods of fishing and fish protection.
Уникальные свойства подводного звука в части дистанционных возможностей, скорости передачи информации и энергозатрат представляют акустический канал привлекательным не только для пассивного наблюдения за рыбными косяками, но и для активного воздействия на поведение гидробионтов через их слуховые рецепторы. Другие каналы связи и соответствующие им физические поля (световые и электрические), а также химическая форма рецепции (хеморецеп-торный канал) имеют в воде гораздо меньшие дистантные возможности и служат в основном для ближней ориентации гидробионтов.
Одним из прикладных направлений научных исследований Тихоокеанского филиала ФГБ-НУ «ВНИРО» (ТИНРО) является разработка принципов и методов использования гидроакустических полей для управления поведением водных биологических ресурсов в процессе лова. Целью исследований является биофизическое обоснование и разработка новых наукоемких, энергосберегающих и экологически безопасных технологий лова рыб и кальмаров с использованием гидроакустических средств их привлечения и удержания.
Применение разработок, реализующих способы дистанционного управления движением гидробионтов, даст возможность снижения затрат при добыче традиционных объектов лова (интенсификации промысла) и экономически выгодного освоения недоиспользуемых и труднодоступных объектов промысла, в том числе разреженных подвижных скоплений в открытых зонах Мирового океана. С другой стороны, ухудшение состояния водных биологических ресурсов
в большинстве случаев связано с совокупным влиянием промыслового пресса и неблагоприятными условиями нереста и инкубации, особенно объектов, нерестующих в прибрежных районах. Поэтому для восстановления естественных популяций гидробионтов в условиях изменения среды обитания под действием антропогенных факторов особое значение приобретает возможность пространственного регулирования ресурсов и правильно организованная защита мест нагула и нереста рыб.
Предыдущие исследования позволили оценить параметры акустических стимулов, перспективных для дистанционного воздействия на поведение рыб [1]. Методами гидробионики разработаны конструкции гидроакустических излучателей, имитирующих биологические сигналы открытопузырных рыб различного размерного и видового состава, в частности лососей, сельди, сардины, анчоуса (привлечение). Разработана техническая модель гидроакустического излучателя для направленного перемещения и удержания рыбных косяков, имитирующего характерные низкочастотные частотно-модулированные крики дельфинов-косаток во время охоты на рыб (отпугивание).
На Межотраслевом научном полигоне морских биотехнологий (о. Русский) были проведены экспериментальные исследования по оценке реакции рыб в садке на сигналы гидроакустических излучателей привлекающего и отпугивающего действия с использованием инструментальных методов и средств наблюдений [2]. Действие стимулов оценивалось по оборонительной реакции на высокоамплитудные сигналы технических моделей гидроакустических излучателей - имитаторов звуков дельфинов или реакции приближения (привлечение) к имитаторам звуков рыб. В результате этих и других экспериментов определены параметры звуковых полей и границы диапазона расстояний, на которых можно вызвать направленные реакции у рыб.
С использованим результатов гидробионического и технического моделирования звукоиз-лучающих устройств, натурных исследований и испытаний макетов акустических манипуляторов двигательного поведения рыб разработаны способы их применения на промысле.
Траловый лов. В основу способа положены результаты исследований акустического поведения дельфинов и двигательных реакций рыб на сигналы хищников. Как показали экспериментальные исследования в садке, сигналы гидроакустического излучателя (ГИ) имитатора звуков дельфинов-косаток вызывают перемещение рыб в дальнюю от излучателя зону, а также уплотнение и заглубление стаи на расстояниях до 180 м от источника [1].
Цель использования ГИ - расширение зоны облова трала путем направления и удержания в зоне облова скоплений рыб, находящихся выше верхней подборы трала, за зоной действия траловых досок или в шумовом поле судна без увеличения тягово-скоростных характеристик судна и габаритов трала. ГИ - имитаторы звуков дельфинов-косаток могут быть выполнены в виде двух буксируемых устройств (БУ) правого и левого борта, оснащенных ресивером сжатого воздуха, отводителем-заглубителем и исполнительным блоком для дистанционного запуска излучателей с судна. При обнаружении косяков рыб за пределами зоны облова тралового комплекса или в зоне действия шумового поля судна подается управляющий сигнал, производящий запуск ГИ и излучение в воду серии импульсов, сходных с биологическими сигналами дельфинов и косаток. Защитная реакция подвижных косяков на акустические сигналы хищников сопровождается уходом рыб от источника и их уплотнением в зоне облова трала. Такой способ лова имеет определенное сходство с механизмом группового поведения и взаимодействия дельфинов и косаток при поимке рыбы [1].
В зависимости от поведения объекта лова предлагаются две технологические схемы использования ГИ: для направления и концентрации в зоне облова трала быстрых пелагических рыб (ставрида, скумбрия, сардина) и для уплотнения разреженных скоплений вертикально мигрирующих рыб (минтай, сельдь).
Кошельковый лов. Способ интенсификации кошелькового лова беспозвоночных и рыб включает процедуру предварительного привлечения и концентрации гидробионтов на намеченной для кошелькования акватории путем создания под водой биошумового поля, имитирующего сигналы акустически активной стаи рыб: анчоуса, сардины, лососей - объекта лова или питания объекта лова (тунцы, кальмары). Для этого используются ГИ - имитаторы звуков рыб, которые формируют в воде сигналы, вызывающие реакцию привлечения к их источнику. Имитаторы звуков рыб размещаются на судне-подсветчике или на автономном плавсредстве (плоту) с источником сжатого воздуха и дополнительно оснащаются устройством дистанционного запуска ГИ,
средствами эхолокации, позволяющими оценивать степень концентрации гидробионтов на намеченной акватории, источником автономного питания и системой обратной связи с судном.
На этапе кошелькования используются ГИ - имитаторы звуков дельфинов-косаток с системой питания сжатым воздухом и дистанционного управления запуском. ГИ устанавливаются в местах возможного выхода рыбы из зоны облова (на пятном, бежном урезах, на нижней подборе, под килем судна) для направленного воздействия на поведение косяков рыб, обметываемых кошельковым неводом. Система питания позволяет осуществлять управляемый запуск ГИ. Излучатель создает мощные импульсные сигналы взрывного характера, имитирующие удары хвоста, и частотно-модулированные крики дельфинов-косаток, чем обеспечивает удержание косяков рыбы в зоне облова кошелькового невода.
Ставной неводной лов. Управление поведением рыб осуществляется комплексом автономно работающих групп ГИ - имитаторов звуков рыб. Расстановка (размещение) ГИ в районе ставного невода производится с учетом особенностей стайного поведения объекта лова и акустических характеристик сигналов имитаторов. Комплекс должен обеспечить создание перемещающегося в пространстве биошумового поля, имитирующего сигналы движущихся косяков открытопузырных рыб, и их направление в ловушку невода. Сначала озвучивается акватория мористее ловушки невода (рис. 1). Затем с помощью программируемого устройства последовательно включаются другие группы ГИ, имитируя смещение источников сигналов (косяков рыб) от периферии к крылу невода и в ловушку. Поочередное включение и отключение излучателей стимулирует направленное движение косяков и концентрацию рыб в зоне действия орудия лова. Объекты промысла - преднерестовые лососи, преднерестовые и нагульные скопления сельди, сардины, анчоуса, кальмара и др.
Рис. 1. Применение ГИ - имитаторов звуков рыб на ставном неводном лове лососей
Джиггерный лов тихоокеанского кальмара. Результаты экспериментальных исследований легли в основу способа интенсификации лова кальмаров на джиггеры, согласно которому для привлечения к судну вместе со светом используют сигналы мелких открытопузырных рыб (сардины, анчоуса, корюшки), являющихся объектами питания кальмара. Максимальная слуховая чувствительность этих головоногих приходится на частоту 600 Гц и совпадает с основной частотой спектра сигналов рыб [3].
Для создания излучения используются ГИ - имитаторы звуков анчоуса. Один из вариантов их размещения и функционирования в составе пневмоакустической системы (ПАС) на кальма-роловном судне представлен на рис. 2. ПАС обеспечивает одновременно воздействие на слуховые рецепторы кальмара путем создания в диаметральной плоскости судна перемещающегося биошумового поля, имитирующего горизонтальные и вертикальные перемещения рыб - объектов питания кальмаров, и зрительное восприятие перемещающихся к поверхности пузырьков воздуха, образующихся при периодическом включении ГИ, что дополнительно стимулирует
пищевую (поисково-трофическую) активность кальмаров и их броски на джиггерные снасти. Кроме этого, при истечении воздуха из ГИ под корпусом судна формируется завеса пузырьков, которая частично поглощает шум кальмароловного судна. В результате уменьшается расстояние, с которого кальмары воспринимают шум судна. Одновременно вокруг судна распространяется биошумовое поле, имитирующее сигналы мелких открытопузырных рыб и оказывающее привлекающее воздействие на кальмаров, находящихся в удалении. Это позволит активизировать процесс поимки кальмара вертикальными ярусами в течение всего периода промысла.
Рис. 2. Применение ГИ - имитаторов звуков рыб на джиггерном лове кальмара: 1 - источник сжатого воздух; 2 - судно; 3 - ПБУ; 4 - трубопровод; 5-10 - ГИ; 11-16 - ресивер;
17, 18 - груз-углубитель; 19-23 - предельный обратный клапан
Другие способы лова. Гидроакустические средства могут быть использованы для привлечения и удержания рыб и кальмаров в любых других (пассивных и активных) способах лова, например ставными и дрифтерными сетями, ярусами, бортовыми ловушками и подхватами, рыбонасосами, а также в рыбоводных хозяйствах. Это может быть предварительная концентрация рыб для их последующего облова активными орудиями лова или привлечение рыб в зону облова пассивных орудий лова. В рыбоводстве ГИ могут быть использованы для привлечения и концентрации рыб - объектов выращивания в определенную зону с последующим выловом, например, закидным неводом, ловушкой или сетями. Возможны и другие варианты использования ГИ -имитатора звуков дельфинов-косаток, например, отпугивание ластоногих, в частности тюленей ларга и сивучей, блокирующих работу тральщиков и ставных неводов.
Рыбозащита и искусственные нерестилища. В этом аспекте задачей является использование гидроакустических средств дистанционного управления движением рыб для защиты рыбных ресурсов (например, управляемого нереста, ограждения заморных участков, селективности лова).
Сущность одного из способов заключается в том, что для направления рыбы в зону с благоприятными гидрологическими и кормовыми условиями в водную среду излучают гидроакустические сигналы, имитирующие звуки хищных китообразных, в частности дельфинов, издаваемые ими при нападении на рыб. Для удержания рыб на благоприятных для нагула и нереста участках водной акватории используются ГИ - имитаторы звуков рыб. Акваторию или водоем целесообразно оснастить эхолокационными устройствами, позволяющими вести дистанционный акустический мониторинг объектов.
ГИ - имитаторы звуков рыб - могут быть использованы в качестве средства для привлечения производителей рыб ценных видов на искусственные нерестилища со стерильным субстратом и благоприятными условиями нереста. На рис. 3 предложен один из способов функционирования ГИ на управляемом искусственном нерестилище проходных рыб. ГИ обеспечивают эффект привлечения и концентрации производителей сельди вблизи садка с подготовленным «стерильным» субстратом.
Рис. 3. Применение ГИ - имитаторов звуков рыб на искусственном нерестилище (вариант)
Еще одним способом применения средств звукового воздействия в рыбозащитных целях является создание акустического барьера для предотвращения гибели и повреждения рыб на водозаборах и водосливах различного назначения. Для создания заграждения используется система ГИ - имитаторов звуков дельфинов-косаток и пневмопушка, устанавливаемые перед водозабором с функцией дистанционного управления запуском. Излучатели создают импульсные сигналы высокой интенсивности в области низких и инфранизких частот, чем обеспечивают отпугивание рыб от охраняемого участка и их перемещение в водоем (рис. 4).
Рис. 4. Схема применения ГИ на водозаборе
В ближайшие годы планируется проведение натурных исследований и экспериментов по оценке промысловой эффективности разработанных гидроакустических средств и технологий дистанционного управления поведением гидробионтов, по результатам которых будут разработаны рекомендации по их совершенствованию и дальнейшему использованию при добыче и защите рыбных ресурсов.
Литература
1. Кузнецов М.Ю., Кузнецов Ю.А. Гидроакустические методы и средства оценки запасов рыб и их промысла. Ч. 2. Методы и средства промысловой биогидроакустики // Известия ТИНРО. - 2016. - Т. 184. - С. 264-294.
2. Межотраслевой научный полигон морских биотехнологий как средство эффективного решения актуальных рыбопромысловых проблем / А.А. Байталюк, А.В. Адрианов, В.Н. Акулин, И.В. Дюйзен, М.Ю. Кузнецов, Ю.А. Кузнецов // Труды ВНИРО. - 2020. - Т. 181. - C. 16-32.
3. Кузнецов М.Ю. Обоснование параметров акустических стимулов для дистанционного воздействия на поведение тихоокеанского кальмара и технологии его лова с использованием звука // Известия ТИНРО. - 2010. - Т. 161. - С. 278-291.
