Etiqueta acústica - Acoustic tag

Las etiquetas acústicas son pequeños dispositivos emisores de sonido que permiten la detección y / o seguimiento remoto de organismos en ecosistemas acuáticos. Las etiquetas acústicas se utilizan comúnmente para monitorear el comportamiento de los peces. Los estudios se pueden realizar en lagos , ríos , afluentes , estuarios o en el mar . La tecnología de etiquetas acústicas permite a los investigadores obtener datos de ubicación de peces marcados: según las configuraciones de la matriz de etiquetas y receptores, los investigadores pueden recibir datos simples de presencia / ausencia, datos de posición 2D o incluso huellas de peces 3D en tiempo real con una resolución inferior al metro.

Las etiquetas acústicas permiten a los investigadores:

• Realizar estudios de supervivencia
• Monitorear migración / paso / trayectoria
• Seguimiento del comportamiento en dos o tres dimensiones (2D o 3D)
• Medir la efectividad del bypass en presas y otros pasajes
• Observar la dinámica depredador / presa

Muestreo

Las etiquetas acústicas transmiten una señal formada por pulsos acústicos o "pings" que envía información de ubicación sobre el organismo etiquetado al receptor de hidrófono . Al vincular la firma acústica recibida al tipo conocido de código de señal programado, se identifica al individuo etiquetado específico. La señal transmitida puede propagarse hasta 1 km (en agua dulce). Los receptores pueden ser retenidos activamente por un investigador ("Seguimiento activo") o fijados a ubicaciones específicas ("Seguimiento pasivo"). Las matrices de receptores pueden permitir la triangulación de individuos marcados a lo largo de muchos kilómetros. Las etiquetas acústicas pueden tener una duración de batería muy prolongada; algunas etiquetas duran hasta cuatro años.

Etiquetas

Ejemplos de tamaños de etiquetas acústicas

Las etiquetas acústicas se producen en muchas formas y tamaños diferentes según el tipo de especie que se esté estudiando o el tipo de entorno en el que se realiza el estudio. Los parámetros de sonido, como la frecuencia y el método de modulación, se eligen para lograr una detectabilidad y un nivel de señal óptimos. Para entornos oceánicos, a menudo se utilizan frecuencias inferiores al rango de 100 kHz, mientras que las frecuencias de varios cientos de kilohercios son más comunes para estudios en ríos y lagos.

Una etiqueta acústica típica consta de un transductor piezocerámico , electrónica de transmisión / sincronización y una fuente de alimentación de batería. A menudo se utilizan transductores cilíndricos o de "tubo", que tienen metalización en las paredes internas y externas de la estructura. En funcionamiento normal, una señal eléctrica de corriente alterna (CA) generada por la electrónica de accionamiento / sincronización se imprime a través de las dos capas de metalización. Este voltaje crea tensión en el material, que a su vez hace que el transductor emita una señal acústica o "ping", que emana hacia afuera desde la superficie del tubo. Un "ping" acústico puede ser detectado por receptores especializados y procesado usando técnicas avanzadas de procesamiento de señales para determinar si un pez que nada en el área de recepción tiene una etiqueta acústica específica.

Las etiquetas acústicas se distinguen de otros tipos de dispositivos, como las etiquetas de radio o las etiquetas de transpondedor inductivo pasivo (PIT), en que pueden funcionar en agua salada o dulce (las etiquetas RF y PIT funcionan mal en agua salada) y no dependen de la dirección del peces en una ruta en particular (las etiquetas PIT requieren que los peces pasen por un área de detección restringida).

Se utilizan varios tipos diferentes de métodos para adherir la etiqueta a un organismo. En los peces, las etiquetas se incrustan con frecuencia en el individuo cortando una pequeña incisión en la cavidad abdominal del pez (implantación quirúrgica) o colocando el esófago para incrustar la etiqueta acústica en el estómago (implantación gástrica). La fijación externa con compuestos adhesivos no se suele utilizar para los peces, ya que los fluidos de las escamas no permiten una unión satisfactoria al tejido de las escamas. En otros organismos, las etiquetas se adhieren con pegamentos resistentes.

Ejemplo de implantación postquirúrgica de etiqueta.

Receptores

Ilustración de salmónidos juveniles que viajan a través de una ingesta de desvío de peces.

Pantalla de software de seguimiento de etiquetas acústicas de peces que viajan hacia una entrada de derivación de peces (vista lateral).

Al determinar el tiempo de llegada del sonido a cada hidrófono, se puede calcular la posición 3D del pez. El receptor de hidrófono capta la señal de sonido y la convierte en datos que los investigadores utilizan para trazar las posiciones de las etiquetas resultantes en tres dimensiones, en tiempo real. El uso de un software de posprocesamiento, como MarkTags , toma esos datos y entrega el resultado final, la pista 3D.

Aplicaciones

Ríos

Presas

En la actualidad, las etiquetas acústicas se utilizan más comúnmente para monitorear los peces que se acercan a las estructuras de desvío y guía en las presas hidroeléctricas. Esto permite que las instalaciones de represas hidroeléctricas, los distritos de servicios públicos y los municipios evalúen las rutas de migración específicas utilizadas por los peces (con mayor frecuencia smolts de salmón), identifiquen dónde ocurre la mortalidad de los peces y evalúen el comportamiento de los peces en relación con las condiciones hidrodinámicas y / o cualquier otro parámetro ambiental. En última instancia, trabajando para mejorar la eficacia de la derivación y proteger las poblaciones de peces, los sistemas de seguimiento de etiquetas acústicas son un avance significativo en la preservación de las poblaciones de salmón migratorio. Para un ejemplo de etiqueta de seguimiento de Sistemas acústicos en el trabajo sobre el río Columbia , ver de Grant Condado más reciente aplicación o del Condado de Chelan más reciente aplicación .

Se han empleado etiquetas acústicas para ayudar a las agencias de servicios públicos, empresas privadas y agencias estatales y federales a cumplir con las regulaciones pesqueras definidas por las Regulaciones Federales y Supervisión de Energía conocidas como FERC .

Lagos

Oceano

Ecosistema costero

Ecosistema costa afuera

Ver también

• Seguimiento de la migración animal
• Etiqueta de almacenamiento de datos
• SIG y ciencia acuática
• Etiqueta de archivo de satélite emergente

Referencias