автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.17, диссертация на тему:Совершенствование гидроакустического метода для количественной оценки личинок и молоди рыб

На правах рукописи

ООЗ1В3436

Гончаров Сергей Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ЛИЧИНОК И МОЛОДИ РЫБ

Специальность 05 18 17 «Промышленное рыболовство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЯН В 2000

Москва - 2007

003163436

Работа выполнена во ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ВНИРО)

Научный руководитель: доктор технических наук Кудрявцев

Валерий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук Левашов Дмитрий

Евгеньевич

кандидат технических наук Ермольчев Вячеслав

Александрович

Ведущая организация ФГУП «Атлантический научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (АтлантНИРО)

Защита диссертации состоится -Ь~ февраля 200Ъгода в 14 часов на заседании диссертационного совета Д307 004 03 при Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии по адресу 107140, г Москва, ул Верхняя Красносельская, д 17

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИРО Автореферат разослан 28 ^ек&б^у-б)./ 200?г

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Татарников В А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Изучение личиночной и мальковой стадии развития рыб является одним из основных элементов в комплексе научно-исследовательских работ по определению состояния запасов морских рыбных ресурсов с целью качественного и обоснованного процесса промышленного рыболовства. Знания о личиночной биомассе и ее распределении существенно повышают точность прогнозирования промыслового изъятия в районах промысла особенно для короткоцикловых видов рыб На основании данных о смертности на личиночной и мальковой стадиях развития рыб можно прогнозировать урожайность годового поколения

Для оценки биомассы молоди рыб с помощью гидроакустического метода (ГАМ) вполне приемлемы многие методические подходы, используемые для взрослых рыб, при наличии соответствующих орудий лова, позволяющих облавливать рыбную молодь в процессе выполнения контрольных тралений Но широко используемый ГАМ был разработан для оценки биомассы взрослых рыб Для оценки личиночной биомассы следует использовать несколько иные подходы, связанные с особенностью отражательных свойств личинок в процессе их развития и орудий лова.

Важнейшим элементом при вычислении личиночной биомассы по данным гидроакустических измерений являются знания об акустической силе цели личинок (ТБ), а именно о зависимости между ТБ личинки и ее длиной Но таких данных для личинок в литературе представлено крайне мало и для пузырных видов рыб экспериментальные данные соответствуют периоду личинок с развитым плавательным пузырем Именно вопросу изучения особенностей отражения ультразвука личинками рыб в процессе их роста с момента выклевывания посвящена существенная часть данной диссертации

В диссертации исследованы различные подходы для оценки личиночной биомассы с помощью гидроакустических измерений и на основании

полученных данных по ТБ личинок предложен наиболее достоверный способ оценки

Целью настоящей работы является совершенствование гидроакустического метода (ГАМ) количественной оценки биомассы молоди рыб и, особенно, в ее личиночной стадии для повышения точности прогноза возможного промыслового изъятия и предохранения личинок и молоди рыб от возможной гибели в результате промысла в местах их концентраций

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

- провести проектирование и построить мезокосм для проведения детальных биологических измерений личинок рыб, а также гидроакустических измерений отражательных характеристик личинок на разных стадиях развития,

- провести экспериментальные работы в мезокосме по изучению особенностей отражения ультразвука личинками рыб в процессе их роста с момента выклевывания на примере личинок атлантической сельди С1иреа Ьагеп^з,

- рассчитать функциональных зависимостей силы цели (ТБ) личинок от их стандартной длины для различных ультразвуковых частот,

- сравнить экспериментальные результаты с теоретическими данными, рассчитанными на моделях,

- провести гидроакустические съемки личинок анчоуса, определить личиночную биомассу и ее пространственное распределение,

- провести анализ различных подходов количественной оценки личиночной биомассы для выбора наиболее достоверного метода вычислений,

- выбрать и описать методологию гидроакустической количественной оценки личинок рыб на примере данных гидроакустических съемок личинок анчоуса,

- разработать универсальный подход для оценки биомассы рыбной молоди

Научная новизна работы В диссертации впервые представлены результаты измерений отражательных свойств рыбных личинок атлантической сельди С1иреа Нагеп^з в процессе их роста и на разных излучаемых

ультразвуковых частотах На основании полученных результататов как модельных, на примере гидроакустических съемок личинок анчоуса, реализована и описана методика количественной оценки и распределения личиночной биомассы В процессе экспериментальных исследований впервые

- проведены измерения отраженных ультразвуковых сигналов от личинок атлантической сельди Clupea harengus для разных частотах излучения (120, 200 и 710 кГц) с момента выклевывания личинок в условиях максимально приближенных к естественным условиям их обитания,

- по данным измерений установлено, что в процессе взросления наблюдается резкое изменение TS личинок, что связано с появлением газовой системы,

- одновременно для трех частот излучения были получены усредненные значения TS на ранней стадии роста личинок, с момента их вылупления и до появления газовой системы и эмпирические уравнения TS личинок от стандартной длины с момента появления газовой системы и дальнейшего развитая плавательного пузыря

Практическая значимость Результаты измерений TS личинок в мезокос-ме, методика сбора и обработки данных личиночной гидроакустической съемки и метод количественной оценки личиночной биомассы, представленный в диссертации, были использованы при проведении гидроакустических съемок личинок анчоуса (Engrauhs encrasicolus) в 2004, 2005 и 2006 годах в Сицилийском канале Полученные данные о биомассе личинок существенно дополнили общую картину биотопа района исследований Кроме этого с высокой точностью были определены места наибольших концентраций личинок, что позволит в дальнейшем уберечь их от гибели в результате ограничения или запрета промысловых работ в этих подрайонах Полученные данные о TS личинок, существенно повысили точность оценки их биомассы

Разработана универсальная схема расчетов оценки биомассы молоди рыб Результаты, представленные в диссертации, могут быть использованы российскими рыбохозяйственными институтами при выполнении гидроакустических съемок молоди и взрослых рыб и при выполнении комплексных съемок для

получения более детальной и точной информации по оценке и пространственному распределению личиночной биомассы

Апробация работы Материалы диссертации представлялись на на 6-ом симпозиуме ИКЕС по промысловой гидроакустике (Монпелье, Франция) в 2002 г, на 26-ой ежегодной конференции по личинкам рыб (Берген, Норвегия) в 2002, на 4-ой (Рим, Италия) и 5-ой (Лион, Франция) европейской конференции по подводной акустике в 1998 и 2000, на международной конференции по гидроакустическим измерениям (Крит, Греция) в 2005, на международном симпозиуме по промысловой акустике (Лаустофт, Англия) в 1989, на научном консультативном комитете при совместной рыбохозяйственной комиссии по средиземному морю в Танжере (Марокко) в 2003 г и в Малаге (Испания) в 2004г, на IV конгрессе концорсиума научно-исследовательских морских институтов (Палермо, Италия) в 2004

Публикации По теме диссертации опубликовано 23 работы, в том числе на международных симпозиумах и конференциях и в отечественных и иностранных научных изданиях, наиболее значимые из них приведены в списке литературы автореферата

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка цитируемый литературы, выводов Текст изложен на 164 страницах с 7 таблицами и 45 рисунками В списке литературы 134 названий Личный вклад автора в представленную диссертационную работу состоит в

- разработке и монтаже системы мезокосм совместно с норвежскими и итальянскими участниками работ,

- проведении гидроакустических экспериментальных работ в мезокосме на всех этапах исследований,

- выполнении анализа гидроакустических сигналов для всех трех частот, записанных от рыбных личинок в процессе экспериментов в мезокосме,

- в выборе математических моделей для сравнения экспериментальных и модельных данных о ТБ личинок,

- личном участии в научно-исследовательских рейсах в качестве руководителя

гидроакустических работ и обработки гидроакустических данных, собранных в процессе экспедиций

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

- особенности отражения ультразвука личинками сельди С1иреа Нагеп^ив в процессе их роста,

- оценка влияния возрастных физиологических изменений личинок рыб на энергию отражаемого ими ультразвукового сигнала,

- сравнительный анализ экспериментальных данных о ТБ личинок сельди с расчетными результатами на моделях (флюидных цилиндра и сферы),

- обоснование выбора наиболее достоверного Метода оценки личиночной биомассы пелагических клупеоидных рыб,

- методические особенности сбора и обработки данных для гидроакустической количественной оценки личиночной биомассы и ее распределения,

- методика расчета биомассы многовидовых скоплений молоди рыб

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность использования ГАМ для количественной оценки личинок и молоди рыб, сформулированы цели и задачи диссертации, оценена новизна работы, ее практическая и научная значимость, представлены данные о реализации и апробации работы, структуре и объеме диссертации, показано личное участие автора в решении задач диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе диссертации изложены теоретические основы ГАМ, основанного на принципах морской реверберации Представлены и математически описаны два основных подхода гидроакустической количественной оценке эхосчет, когда каждый отраженный сигнал от одиночного объекта может быть распознан как сигнал от отдельной цели и эхоинтегрирование, когда отдельные цели неразрешимы и могут быть распознаны только как групповые Поскольку в природе редко встречаются ситуации, когда гидробионгы в скопления распознаются как одиночные

объекты, чаще используется метод эхоинтегрирования Именно этот метод был взят автором за основу, при разработке ГАМ для количественной оценки личинок и молоди рыб

Методика количественной оценки морских биомасс, основанной на проведении гидроакустической съемки (ГАС), содержит большой набор процедур, которые, по характеру решаемых задач, могут быть разделены на четыре основных этапа

- планирование ГАС,

- калибровка аппаратуры,

- проведение ГАС,

- обработка гидроакустических данных, собранных в процессе ГАС, для количественной оценки биомассы и построение карты ее распределения

Точность конечного результата определяется каждым из этапов и каждый из них рассмотрен в этой главе Инструментальные средства, используемые при проведении ГАС и на этапе обработки гидроакустических данных, также вносят существенный вклад в точность оценки биомасс Особенно важны метрологические характеристики научно-исследовательского эхолота, как источника измерительных данных и к ним предъявляются определённые требования по дальности обнаружения и высокой разрешающей способности В главе изложены параметры научного эхолота и его основные элементы, влияющие на его тактико-технические характеристики Обработка гидро-кустических данных происходит, как правило, по завершению ГАС с исполь-ованием специализированных компьютерных систем обработки, называемые еще построцессинговыми системами (далее ППС) Здесь дан краткий обзор и описание современных ППС

Представлены основные математические модели, используемые при построении карт распределения плотности рыбных скоплений и оценки биомассы детерминистическая, основанная на описании данных некоторой математической функцией и не учитывающая их внутреннюю структуру,

геостатистическая, учитывающая пространственную корреляцию данных для улучшения пространственных оценок и интерполяций Геостатистическая модель все шире используется в мире для решения такого рода задач и именно эта модель была использована автором при построении карт распределений личиночных биомасс в главе 3 Представлены алгоритмы оценки точности биомассы и пути ее совершенствования

Для количественной гидроакустической оценки рыбных биомассы необходимы данные по силе цели (ТБ) исследуемых объектов Показана важность этого параметра, являющего основополагающим при проведении вычислений, и влияние среды обитания, морфологии рыб и частоты излучения эхолота на его величину К настоящему времени в научной литературе широко представлены зависимости по ТБ взрослых рыб, но данных о ТБ личинок крайне мало и, как правило, они соответствую лишь небольшому промежутку времени развития личинки Знания об отражательных способностях личинок могут позволить оценить их биомассу и спрогнозировать возможный прирост численности рыб в будущем с учетом влияния физических и биологических процессов Поэтому актуальность исследований их отражательных свойств очевидна и этому вопросу посвящена вторая глава данной диссертации

Во второй главе представлены результаты и анализ данных экспериментальных работ в мезокосме по определению особенностей отражения ультразвука личинками сельди СЬреа Нагеп^ в процессе их роста Следует отметить, что непосредственные измерения отражательных свойств отдельных личинок в морских условиях чрезвычайно сложны и качество результатов не всегда соответствует затраченным усилиям Однако, такие измерения могут быть выполнены с высокой точностью в мезокосме Суть системы мезокосма заключается в том, что она моделирует в ограниченном пространстве водную экосистему и при этом надежно изолируется от проникновения внутрь каких либо морских организмов без вмешательства экспериментаторов Конструкция мезокосма не может быть универсальна и зависит от целей эксперимента и параметров измерительной аппаратуры Для проведения работ по исследова-

нию отражательных свойств рыбных личинок в процессе их роста была разработана и изготовлена система мезокосм, схематично представленная на рис. 1.

Рис. 1. Схема мезокосма и расположения его основных элементов.

В качестве модельного объекта исследований были выбраны личинки атлантической сельди, по следующим причинам. Данный вид является типичным представителем пелагических клупеоидных рыб с физиологической и морфологической точки зрения, имеет важное коммерческое значение и обладает высоким уровнем адаптации и выживания.

В главе подробно описана методика подготовительного этапа работ с момента вылова нерестовой сельди, оплодотворения икры, помещения икры в специальный инкубатор. После периода инкубации, выжившие икринки переместили в два мезокосма в разных количествах. Один мезокосм должен был

использоваться для проведения основных измерений TS и объемная плот-ность личинок в нем предполагалась существенно ниже, чем во втором Второй мезокосм предназначался как резервный, на случай внезапной гибели личинок в первом мезокосме Акустические, физические и биологические измерения выполнялись с регулярными временными интервалами с момента вылупления личинок и до появления и развития у них плавательного пузыря В процессе всего периода работ осуществлялся контроль за параметрами воды (температура, кислород, соленость) в мезокосмах Кормление личинок проводилось практически ежедневно живыми копеподами и их личинками По проведенным автором оценкам, уровень отраженных гидроакустических сигналов от копепод (даже для самых крупных экземпляров) был ниже уровня эхосигналов от личинок, и с помощью установки соответствующих пороговых уровней, сигналы от копепод полностью исключались из обработки Контроль за фи-зииологическим состоянием личинок проводился регулярно методом их отлова и проведением морфометрического анализа в лаборатории

Гидроакустические измерения выполнялись с использованием многочастотных научно-исследовательских эхолотов фирмы Kongsberg Simrad и одно-частотного научного эхолота фирмы BioSomcs Simrad ЕК 500 (антенна 120 кГц с расщепленным лучом и однолучевая антенна 710 кГц), Simrad ЕК60 (частота излучения 200 кГц, расщепленный луч) и BioSomcs DT 6000 с цифровой антенной 200 кГц и расщепленным лучом Антенны эхолотов устанавливались в центре садка на глубине 30 см Перед началом гидроакустических измерений была проведена полная сквозная градуировка эхолотов для каждой частоты излучения Обработка записанных эхосигналов была выполнена с использованием ППС BI500, Echo View ver 2 25 (SonarData Pty Ltd) и специальная программа «Target Tracking software», разработанная в Бергенском институте морских исследований (IMR, Норвегия)

По результатам биологических измерений было получено обобщенное эмпирическое уравнение стандартной длины (SL) личинок в зависимости от возраста с момента выклевывания

SL,mm = 0,34xD + 5,56 (1)

где D - возраст личинок, дни Поскольку гидроакустические измерения проводились практически ежедневно, а обловы личинок выполнялись реже, то для пересчета размера личинок на момент проведения гидроакустических измерений использовалось вышеприведенная зависимость

Было установлено, что раннем этапе взросления отражательные свойства личики определяются исключительно объемом и тканями тела и уровень отраженного ультразвукового сигнала от них, соизмерим с уровнем эхосигналов от макропланктоном Одновремейно с ростом личинок происходят и изменения их внутреннего строения В частности появляются внутренние полости, заполненные газом, что существенно меняет отражательные свойства личинок и определяющим элементом в величине отраженной ультразвуковой энергии сигнала становится величина объема, заполненная газом Эти газовые полости представляют собой слуховую систему личинки (bulla), зачаточный плавательный пузырь (из которого в последствии формируется полноценный плавательный пузырь) и кишечник, соединенные между собой тонкими каналами (Blaxter, 1982) Размер зачаточного плавательного пузыря еще крайне мал, поэтому его доля в величине отраженного сигнала соизмерима с другими элементами газовой системы (рис 2 А) На данном этапе развития личинки именно газовая система является определяющей в величине отраженного сигнала При ее появлении меняются ультразвуковые отражательные свойства личинки Для личинок атлантической сельди формирование газовой системы происходит при достижении роста примерно в 22 mm (Blaxter, 1982) По мере взросления личинки происходит развитие полноценного плавательного пузыря, его объем становится значительно больше и доля других органов, заполненных газом, уже не играет столь существенной роли в отражении ультразвукового сигнала, доля плавательного пузыря становится определяющей (рис 2 В)

Bulla

50 дней

Плавательный пузырь

67 дней

Bulla

Рис. 2. Микрофотографии, полученные под микроскопом, двух личинок атлантической сельди на разных возрастных стадиях (А - 50 дней, В - 67 дней), сохраненных в гесторезине во время проведения экспериментальных работ.

На рис. 3 представлены результаты измерений силы цели личинок в зависимости от их возраста для трех ультразвуковых частот, где отчетливо видно, что в момент появления газовой системы происходит резкое изменение ТБ.

-60

-es

-70

W -75

(У)

н -85

-95

-100

а1 А * А

Щ г« ■

♦

А М> т я

1.2 1.4 1.6 1.6 2 2.2 2.4 2.в 2.в

Стандартная длина личинок (см)

♦ TS для 120

кГц A TS для 200 кГц

ШТБ для 710 кГц

Рис. 3. Экспериментальные результаты измерений ТБ для трех частот на разных этапах развития личинок атлантической сельди {С1иреа Иагеп^ия).

Но в отличие от 120 кГц и 200 кГц, где величина TS скачкообразно возросла соответственно с -79,16 дБ до -69,41 дБ и с -83 дБ до -70 2 дБ, то есть почти на 10 дБ и 13 дБ (Goncharov et al, 2002), для частоты 710 кГц, наоборот, наблюдается существенный спад с -84,98 дБ до - 94,57дБ и затем постоянный рост Появление такого спада возможно объясняется интерференционными процессами акустических волн на границе газовой полости и тканью тела личинки, а именно эффектом суперпозиции падающей и отраженной волны, находящихся в противофазах

На раннем этапе роста личинок до появления газовой системы, для всех трех частот характер изменения кривых TS примерно одинаков Особенность изменения TS на этом этапе заключается в том, что нет отчетливо выраженной динамики роста или уменьшения TS личинок По этой причине довольно сложно описать изменение TS каким либо математическим уравнением Для 710 кГц величина TS изменялась в пределах от -84,98 дБ до - 78,46 дБ, а среднее значение TSq, = - 80,4 дБ Для 120 кГц диапазон изменений TS был в пределах от - 80,3 дБ до -77,01, TScp = - 79,02 дБ Для 200 кГц TS личинок изменялось в границах от - 85 дБ до - 80,9 дБ при TSq, = - 82,59 дБ

На более позднем этапе личиночного развития отражение ультразвука в первую очередь определялось газовой системой, а затем развившемся плавательным пузырем Отчетливо просматривается динамика роста TS Для этого этапа были рассчитаны уравнения TS в зависимости от стандартной длины личинок (SL, см)

TS=186xLog SL-150,9 (R2=0,89) для 710 кГц (2)

TS=20xLog SL-75,12 (R2=0,71) для 120 кГц (3)

TS=20xLog SL—77,11 (R2=0,70) для 200 кГц (4)

где R2 - величина достоверности апроксимации Для полного математического описания изменение отражательных свойств личинок на всем этапе их роста, были проанализированы данные, полученные в ходе экспериментов и данные, полученные на теоретических моделях более простых по структуре, чем тело личинки и в то же время с

понятным и однозначным описанием их отражательных свойств При совпадении данных такая модель могла бьггь в дальнейшем использована для описания отражения ультразвука личинками рыб на самом начальном этапе их развития В качестве таких моделей, были выбраны флюидные цилиндр и сфера, успешно используемые для описания отражательных свойств зоопланктона и криля (Dalen, 1987, Wibe et al. 1990, Stanton, 1989, Foote, 1990, Greenlow, 1977) Для всех трех частот экспериментальные значения TS личинок оказались существенно выше значений TS флюидной сферы Существенно лучшие результаты были получены при использовании цилиндра. Экспериментальные значения TS не столь существенно отличаются от модельных значений Для частот 120 и 200 кГц это относится к данным, рассчитанным для вещества модели, близкого к тканям взрослых рыб Но для вещества модели, соответствующей тканям личинок, отличия также очень высоки Поэтому ни цилиндрическая, ни сферическая модели не могут быть использованы для описания отражения ультразвука личинками на этих частотах Вероятно для этого требуются более сложные модели

Для проведения количественных оценок личиночной биомассы для частот 120 и 200 кГц могут быть использованы средние значения их TS для раннего этапа развития (до появления газовой системы), а именно для 120 кГц TS= -79,02 дБ и для 200 кГц TS=-82,59 дБ, а для определения TS личинок с формировавшей газовой системой или плавательным пузырем уравнения 3 и 4

Наилучший результат был получен для самой высокой из частот 710 кГц с незначительным расхождениями TS между экспериментальными и модельными значениями цилиндрической модели, с параметрами вещества, аналогичными параметрам ткани личинок и в расчетах личиночной биомассы эта модель может быть использована для определения TS личинки на ранней стадии развития

В третьей главе рассмотрены различные подходы оценки личиноч-ной рыбной биомассы и ее распределения, основанных на методе эхоинтегри-рования гидроакустических сигналов Если при выполнении ихтиопланкгонной

съемки, когда при переходе от станции к станции отсутствует информация о распределении личинок между станциями, сопровождать непрерывными гидроакустическими наблюдениями с помощью научно-исследовательского эхолота, то картина распределения личинок будет более детальной, а ее биомасса более точной Особенно это важно для районов с высокой неоднородностью распределения личинок, связанных с неоднородностью распределения параметров среды

Поскольку в расчетах важнейшим элементом является достоверность результатов биологического анализа видового и количественного состава личинок в улове, особенную важность приобретает тип орудия лова, используемый при ихтиопланкгокных съемках Поэтому в главе приводится обзор различный орудий лова, используемых при выполнении ихтиопланкгонных съемок При проведении обловов и выборе слоя эхоинтегрирования важно знать вертикальное распределения личинок рыб В главе приводятся литературные данные об особенностях вертикального распределения личинок разных видов рыб, в разных местах обитания и в разное время суток Представленные данные наглядно показывают различие в распределение личинок разных видов и в разных местах обитания

Результаты количественной оценки личиночной биомассы были получены по данным комплексных съемок, выполненных на борту итальянского НИС «Урания» в летние периоды 2002г и 2003г в районе мыса Пассеро Сицилийского канала Средиземного моря Объектом исследований являлись личинки анчоуса (Engraulis encrasicolus) Приводится описание океанологических особенностей района работ Учитывая высокую неоднородность распределения параметров среды в исследуемом районе, необходимо было получить детальную карту распределения личиночной биомассы и ее более точную количественную оценку, чем по данным ихтиопланктонной съемки Гидроакустические работы были выполнены с использованием научного эхолота BioSomcs DT 6000 с цифровой антенной 200 кГц (BioSomcs Inc USA)

Представлены результаты двух подходов оценки и распределения личиночной биомассы Первый метод ранее был опробован для оценки распределения зоопланктона и изложен в ряде работ (Гончаров и Бондаренко, 1990, Takiguchi, 1988, Johnson and Griffiths, 1987, Goncharov and Bondarenko, 1990) Он основан на корреляционном анализе уловов и данных измерений эхосигна-лов (мильного коэффициента поверхностного рассеяния, Sa) в слое облова при выполнении ихтиопланктонных станций и не учитывает в явном виде особенности изменений TS личинок После фильтрации эхосигналов от ихтиопланкто-на и с учетом результатов биологических анализов рассчитывались SAam личинок анчоуса и sa^b™ личинок других видов Эти значения сопоставлялись с данными биологических анализов, а именно со значениями объемных плотностей личинок анчоуса (г/м3) и личинок других видов вш (г/м3) и строились корреляционные функции Полученные зависимости использовалась далее для пересчета результатов интегрирования в значения объемных плотностей, после предварительной селекции эхосигналов ихтиопланктона на фоне рыбных эхосигналов В результате были построены планшеты распределений концентраций личинок анчоуса и личинок других видов рыб, рассчитаны их биомассы в слое облова. Биомасса личинок анчоуса была оценена в 40,7 тонн

В основе второго метода заложены знания о TS исследуемого объекта Для определения sAam из общего значения включающего результаты интегрирования эхосигналов от ихтиопланктона (зоопланктон, личинки рыб), использовались весовые пропорции зоопланктона и личинок рыб в пробе, а для выделения sKim анчоуса из sK!m4 всех личинок использовались количественные соотношения личинок анчоуса к общему количеству личинок в пробе Расчеты значений поверхностных плотностей личинок анчоуса psam (тонн/миля2) были выполнены по результатам глобальных усреднений всех пойманных личинок анчоуса во время ихтиопланктонной съемки 2002 года На обследованной акватории средняя стандартная длина и вес одной личинки анчоуса составили SLq,=0,515 см и wcp = 0,00103 гр Если TS личинки анчоуса определить по фор-

муле (4) для 200 кГц (правомерность использования формулы объясняется принадлежностью анчоуса и сельди к типичным представителям пелагических клупеоидных рыб), то личиночная биомасса составит 19,6 тонн Для личинок анчоуса газовая система появляется при достижении длины в 9 мм (Blaxter and Hunter, 1982) По данным измерений, количество личинок со стандартной длиной равной или более 9 мм (с развитой газовой системой) было не более 6% Поэтому в расчетах крайне важно использовать TS, характерную для личинок на ранней стадии развития и меньшую на 10 дБ В этом случае биомассса возрастет примерно в четыре раза и составит 73 тонны

Для ответа на вопрос какой из подходов дает наиболее достоверный результат были проведены вычисления возможной биомассы анчоуса поколения 2002 года через 12 месяцев с учетом фактора смертности личинок и полученные результаты сравнили с результатами гидроакустической съемки рыбных скоплений, выполненной в Сицилийском канале в июле 2003 года Биомасса анчоуса, рассчитанная по данным личиночной биомассы 2002 года, полученной по данным о TS личинок была наиболее близка к данным ГАС съемки взрослых рыб (разница не превышала 10%) Результаты, полученные по данным личиночной биомассы, рассчитанной по корреляционным уравнениям оказались значительно ниже Поэтому метод расчета личиночной биомассы по данным их TS был признан наиболее достоверным Именно этот метод был использован для расчета биомассы личинок анчоуса по данным ГАС в 2003 году При выполнении биологических анализов данных 2003 года по сравнению с 2002 годом, особое внимание было уделено вопросу измерения для каждой личинки анчоуса стандартной длины и веса, а также наличия или отсутствия газовой системы или плавательного пузыря Эти данные позволили с высокой точностью рассчитать значения поверхностной плотности личинок анчоуса с газовой системой и без нее на каждом интервале интегрирования и определить их биомассу

В четвертой главе описаны основные процедуры по обработке данных гидроакустической съемки (ГАС) с целью оценки рыбных биомасс молоди рыб,

которые могут быть использованы и для старших возрастных групп выделение рыбных записей на фоне других звукорассеивающих слоев (ЗРС) таких как зоо-и фитопланктон, скопления медуз, креветок и т д, привязка результатов интегрирования к данным биологических анализов уловов контрольных тралений, вычисление поверхностной плотности рыбных скоплений на каждом интервале интегрирования, построение карт распределения и абсолютная количественная оценка рыбных биомасс Выделение эхосигналов от рыбных скоплений выполняется на эхограммах с помощью ППС, которые позволяют реализовать как ручные (визуальные) так и автоматические методы селекции Наиболее точные результаты оценки биомасс могут быть получены при совместном использовании визуальной и автоматической селекции

Рассмотрен двухчастотный метод выделения эхосигналов, позволяющий с высокой степенью точности выделять эхосигналы от рыбных скоплений и зоопланктона

Представлены алгоритмы расчета рыбной биомассы на примере однови-довых скоплений равноразмерных рыб, представляющие упрощенный случай обработки В подавляющем большинстве случаев рыбные эхосигналы отражаются от различных видов рыб Кроме этого рыбные скопления состоят из рыб разной длины Если необходимо оценить биомассу определенного вида рыбы, то в расчетах необходимо учесть все видовое и размерное разнообразие в районе проведения ГАС Для оценки видового и размерного состава используются результаты ихтиологических анализов контрольных тралений Чем больше видовое и размерное разнообразие рыб, тем сложнее вычисления биомассы ГАМ количественной оценки позволяет при достаточной статистике видового и размерного состава уловов контрольных тралений определить не только суммарную рыбную биомассу, но и оценить биомассу по видам, а также по размерным, а следовательно, и возрастным группам Теоретически, максимальная детализация результатов гидроакустической съемки заключается в построении планшетов плотностей распределений для каждого вида и каждой размерной (возрастной) группы и определения их биомасс

I Определение точечных координат (х,. у,) для каждого '• Эд! (1 =1, ,Ь) в мильной или метрической размернос-; ти. Построение планшета распределения общего Бд

[ • •• • .......... м

• Выделение рыбных записей на фоне других ЗРС ■ ! Пересчет общих значений Бд, в рыбные 8а|(Ры6>

Рис 4 Схема этапов расчета поверхностных плотностей многовидовых скоплений В данной схеме 1 (1 Ь) - порядковый номер отсчета эхоинтегрирования, ] (1 п) - вид рыбы, к (1 т) - размерный класс рыбы, g (1 I) - номер контрольного траления, - вес рыбы, гр, ра - поверхностная плотность, тонн/миля2, о - акустическое сечение обратного рассеяния рыбы, м2

Представлены алгоритмы обработки и схема этапов обработки многовидовых скоплений разноразмерных рыб (рис 4) Зная размерные диапазоны, характерные для молоди рыб, можно определить значения поверхностных плотностей, сложив соответствующие величины pajk (см рис 4), построить планшет распределение молоди и рассчитать ее биомассу

ВЫВОДЫ

1 Впервые проведены детальные измерения TS личинок атлантической сельди Clupea harengus на различных возрастных стадиях в мезокосме и для разных ультразвуковых частот Полученные результаты могут быть использованы при расчетах личиночных биомасс пузырных пелагических видов рыб

2 Для проведения работ по исследованию отражения ультразвука личинками рыб в процессе их роста, разработанная и изготовленная система мезокосм является идеальной конструкцией, полностью моделирующей в ограниченном пространстве водную экосистему

3 Установлено, что на раннем этапе роста личинок, с момента их вылупления и до появления газовой системы, для всех трех частот характер изменения TS личинок примерно одинаков нет отчетливо выраженной динамики роста или уменьшения Поэтому отражательные свойства личинок на этом этапе развития могут характеризоваться средними значениями силы цели для 120 кГц TScp= -79,02 дБ, для 200 кГц TSq,=- 82,59 дБ и для 710 кГц TS^- 80,4 дБ

4 В процессе измерений для всех используемых частот (120, 200 и 710 кГц) установлено резкое изменение TS личинок, что связано с появлением газовой системы Для частот 120 кГц и 200 кГц скачкообразное увеличение TS личинок составило 10 -13 дБ Для частоты 710 кГц наблюдалось резкое кратковременное уменьшение TS на 10 дБ и далее по мере роста личинок и развития газовой системы их TS постоянно увеличивалась

5 Получены уравнения TS личинок в зависимости от их стандартной длины SL с момента появления газовой системы и дальнейшего развития плавательного пузыря

6 Для обобщенного описания отражательных свойств личинок рыб проведен сравнительный анализ экспериментальных данных, полученных в мезокосме с расчетными результатами на моделях флюидные цилиндр и сфера Наилучший результат был получен для самой высокой из частот 710 кГц с параметрами вещества цилиндрической модели аналогичными параметрам ткани личинок Для универсального описания отражения ультразвука личинками на более низких частотах необходимо использовать более сложные модели

7 Проведенный анализ различных подходов для оценки личиночной биомасссы показал, что наиболее достоверные результаты могут быть получены при использовании данных о TS личинок в отличие от корреляционного метода, основанного на расчетах эмпирических зависимостях между результатами контрольных обловов и эхоингегрирования в слое облова

8 Учитывая скачкообразный характер изменения TS личинок в процессе развития, необходимо в расчетах личиночной биомассы использовать как значения TScp, характерные как для ранней стадии личиночного развития, так и уравнения TS на стадии появления газовой системы и ее дальнейшего развития Для этого необходимо определять количественные и весовые соотношения между личинками с газовой системой и без нее в каждом контрольном облове

9 Впервые выполнены гидроакустические съемки личинок анчоуса в Сицилийском канале и при расчете личиночной биомассы и ее пространственного распределения использованы данные о TS на разных стадиях роста Полученные результаты доказывают возможность использования такой методики в ресурсных исследованиях

10 Представленный в диссертации алгоритм селекции гидроакустических сигналов от рыбных скоплений и расчетов поверхностной плотности многовидовых скоплений может быть использован как для молоди, так и для взрослых рыб

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1 Гончаров, С.М. Результаты использования гидролокатора одновременного кругового обзора /СМ Гончаров, В И Кудрявцев // Рыбное хозяйство -1989 -№ 12-С 63-65

2 Гончаров, С.М. Гидроакустическая оценка биомассы и распределения планктона Электрона карлсберга в южной полярной фронтальной зоне / СМ. Гончаров, М В Бондаренко // Сборник научных трудов - М Изд-во ВНИРО -1990 - Том 1 -С 147-154

3 Гончаров, С.М. Оценка промысловой значимости скоплений быстроходных рыб /СМ Гончаров С М, В М Бондаренко // Рыбное хозяйство - 1990 -№ 7 -С 68-70

4 Гончаров, С.М. Влияние рыболовного судна на поведение стай ставриды / СМ Гончаров, Э С Борисенко, А И Пьянов //Рыбное хозяйство-1991-№ 3 -С 52-54

5 Гончаров, С.М. Географическая информационная система «Картмастер» / В А Бизиков, С М Гончаров, А В Поляков // Рыбное хозяйство - 2007 -№ 1 -С 96-99

6 Гончаров, С.М. Вероятностные характеристики поля плотности по данным гидроакустических съемок Вопросы промысловой гидроакустики / В Д Теслер, С М Гончаров Сборник научных трудов М Изд-во ВНИРО -1989 -С 68-76

7 Gontcharov, S. Target Strength and swimming behaviour of herring larvae studied by the Split Beam Tracking Method / S Gontcharov, L Calise, T Knutsen, et a! II 6th ICES SYMPOSIUM "Acoustics in fisheries and aquatic ecology" Montpellier, France -2002 -10-14 June -P 386-396

8 Goncharov, S. Acoustic evaluation of anchovy larvae distribution in relation to oceanography m the Cape Passero area (Strait of Sicily) I A Bonanno, S Goncharov, S Mazzola, et al II Chem Ecol - August 2006 - Vol 22 (Supplement 1)-P S265-S273

9 Goncharov, S. Experimental evaluation of target strength for herring larvae {clupea harengus) at early developmental stages / A Bonanno, S Goncharov, T Rnutsen, et al II Proceedings of the International Conference "Underwater Acoustic Measurements Technologies & Results" Heraklion, Crete, Greece - 2005 - 28th June-1st

10 Goncharov, S.M. The target strength dependence of some freshwater species on their length-weiht characteristics / E S Bonsenko, A G Gusar, S M Goncharov // Preceedings of the Institute of Acoustics Lowestoft, UK - 1989 Vol 11 Pt3 - P 27-34

11 Gontcharov, S. Feeding performance of herring (Clupea harengus) larvae m mesocosm as observed by scientific echo-sounder / S Mazzola, S Gontcharov, L Calise, et al H 26th Annual Larval Fish Conference Bergen, Norway - 2002 - 22-26 July - Abstracts P 40

12 Gontcharov, S. Diomal behaviour of herring (Clupea harengus) larvae m mesocosm as observed by scientific echo-sounder / L Calise, S Mazzola, S Gontcharov, et al II 26th Annual Larval Fish Conference Bergen, Norway - 2002 -22-26 July - Abstracts P 39

13 Gontcharov, S. Pnmi nsultati di un espenmento di accrescimento larvale di annghe (clupea harengus) in due mesocosmi a differente densita. / E Montella, S Mazzola, S Goncharov, et al II 35 Congresso della Societa Italiana di Biologia Manna Genova, Italia -2004 -19-20 Luglio -P 55

14 Gontcharov, S. Interannual fluctuations in acoustic biomass estimates and in landings of small pelagic fish populations in relation to hydrology in the Strait of Sicily / B Patti, A Bonanno, S Goncharov, et al II Chem Ecol - 2004 - 20, P 365-375

Подо, в печать 26 12 2007 Объем 1,5 пл Тираж 100 экз Заказ 370

ВНИРО 107140, Москва, В Красносельская, 17

Введение.

Глава I. Гидроакустический метод оценки распределения и биомассы рыбных концентраций.

1.1. Теория вопроса.

1.2. Планирование съемок.

1.3. Аппаратура и режимы ее работы.

1.4. Сила цели (Т8).

1.5. Построение карт распределения плотности рыб и расчет их биомасс.

Глава 2. Гидроакустические измерения силы цели личинок сельди С1иреа

Нагещш в мезокосме.

2.1. Конструкция мезокосма.

2.2. Гидроакустическое оборудование и системы обработки гидроакустических сигналов.

2.3. Методика проведения работ.

2.3.1. Оплодотворение и выращивание икринок в инкубаторе.

2.3.2. Кормление и облов личинок для проведения морфометри-ческих измерений.

2.3.3. Гидроакустические измерения.

2.4. Результаты биологических измерений личинок.

2.5. Изменение отражательных свойств личинок по мере их роста.

2.5.1. Эволюция силы цели личинок на раннем периоде взросления.

2.5.2. Функциональная зависимость силы цели от длины личинок с момента появления газовой системы.

2.6. Анализ модельных и экспериментальных данных Т8 личинок.

Глава 3. Гидроакустические съемки личинок рыб.

3.1. Орудия и методы контрольных обловов личинок рыб.

3.2. Особенности пространственного распределения личинок.

3.3. Количественная оценка и распределение биомассы личинок на примере гидроакустической съемки личинок анчоуса.

3.3.1. Расчет биомассы личинок на основе корреляционных зависимостей между результатами контрольных обловов и эхоинтегрирования в слое облова.

3.3.2. Расчет биомассы личинок с использованием уравнений силы цели.

Глава 4. Особенности обработки данных гидроакустических съемок рыбной молоди и старших возрастных групп.

4.1. Селекция полезных сигналов на фоне ЗРС.

4.1.1. Визуальная экспертная оценка эхограмм в режиме отложенного времени.

4.1.2. Автоматическая селекция сигналов на основе двухчастотного метода.

4.2. Расчет рыбной биомассы на примере одновидовых скоплений равноразмерных рыб.

4.3. Расчет рыбной биомассы многовидовых скоплений молоди и взрослых рыб.

Выводы.

Задача количественной оценки и построение карт распределения гидробионтов, изучение влияния окружающей среды на временную динамику морской биомассы и< ее пространственного распределения представляет несомненный интерес для рыбохозяйственных и природоохранных целей. Такие знания существенно помогают в проведении рационального промысла и в сохранении морских биоресурсов. При напряженном состоянии биоресурсов и мощном воздействии; многочисленных антропогенных факторов; которые наблюдаются почти повсеместно, для сохранения рыбных запасов необходима правильная их эксплуатация» Чтобы сохранить промысловый вид от перелова нельзя; допускать сокращения его запаса, ниже критического уровня, который определяется^ применительно к каждому виду. Балансирование вблизи критического уровня запаса требует высокой точности прогнозированиям промыслового изъятия. Такие прогнозы запасов и промыслового изъятия, как известно, строятся* на биологических методах,, в ¡которых, используется принцип восстановления* численности поколений и промыслового части; популяции по данным-размерно-возрастного состава\уловов.'

Оценка:, и контроль, биоресурсов широко осуществляется с помощью траловых съемок на исследовательских судах. К сожалению траловые съемки не всегда в состоянии обеспечить необходимую точность количественной оценки рыбных ресурсов и в конечном итоге — прогнозирования. Это объясняется? следующими?причинами: Известно, что результат количественной; оценки рыб' по данным, траловой съемки, в значительной; степени зависит от точности данных о селективности и уловистости орудия?лова. Часто вариации этих параметров высоки и сильно отличаются для; разных видов рыб; При количественной оценке многовидовых скоплений^ как правило, точных данных о коэффициенте уловистости и селективности орудий лова для всех облавливаемых видов недостаточно. Кроме этого результаты тралений в большой степени зависят от опыта и умения судоводителя и команды и при невысокой квалификации экипажа результаты количественной оценки будут занижены. При траловых съемках невозможно исследовать всю толщу воды, а результаты вычислений основываются лишь на данных, полученных в слое облова. Еще одним недостатком данного метода является то, что данные имеют прерывистый характер, поскольку расстояния между траловыми станциями значительно больше, нежели дистанции тралений. При высокой неоднородности распределения рыбных скоплений степень пространственной неопределенности может быть очень болынош

Поэтому были предприняты шаги: по использованию других методов количественной оценки, основанных на иных принципах измерений. В период бурного развития лазерных технологий в начале 70-х годов прошлого века был предложен- и испытан: оптический? метод, основанный на принципах непрерывного лазерного зондирования морской воды с воздуха (Кудрявцев; 1978); Данный метод обладал существенным^ преимуществом: Установленный на борту самолета, лазер позволял просканироваты большие: водные акватории за короткий промежуток, времени* тем самым; существенно* снизив стоимость исследований. Существенным недостатком; данного метода: является; то; что величина отраженной мощности света; принимаемой-фотоприемником на борту самолета в значительной степени зависит от состояния морской поверхности и даже при легком волнении моря существенно уменьшаются глубина зондирования из-за поверхностного рассеяния света. Глубины зондирования, невелики и в существенной степени зависят от плотности рыбных косяков. Вероятность распознавания- отдельных рыб? крайне' невелика: Кроме этого присутствие на поверхности и в поверхностных слоях воды скоплений фито- и зоопланктона существенно уменьшает вероятность регистрации рыбных косяков. На данный момент вопросы размерной и видовош идентификации регистрируемых рыбных скоплений; не могут быть разрешены через принимаемые данные, но работы в этом направлении некоторыми исследователями продолжаются.

Гидроакустический метод (ГАМ) количественной оценки не столь быстр, как оптический, но в значительной мере лишен недостатков и ограничений, характерных для лазерного зондирования. Кроме того, по сравнению и с другим методом - биологическим, ГАМ также имеет существенные преимущества. Этот метод бесконтактный и поэтому не приводит к смерти исследуемых объектов. Кроме этого при гидроакустических наблюдениях исследуется вся толща воды, а не только слой облова. Но для количественной оценки гидробионтов только гидроакустических наблюдений недостаточно, так как этот метод не всегда позволяет с высокой точностью распознавать гидробионтов по видам и размерным группам, и поэтому все же необходимы контрольные траления. Именно по- данным биологических анализов контрольных обловов производится* пересчет энергетических характеристик отраженных сигналов в значения поверхностной плотности. Следует отметить, что по сравнению с чисто траловыми съемками при выполнении» гидроакустических съемок количество тралений значительно меньше, а объем получаемой информации значительно больше.

Появление ГАМ оценки морских биомасс был бы невозможен без развития рыбопоисковой техники, основанной на- принципах гидроакустической локации. Этот метод стал сегодня одним из стандартных методов оценки запасов, наряду с траловыми и личиночными съёмками. Он регулярно применяется для оценки состояния* запасов важнейших объектов мирового рыболовства. С этой- целью в, мире ежегодно» выполняются сотни гидроакустических съемок (далее ГАС), число их объектов непрерывно увеличивается. Во многих районах выполняются совместные регулярные международные съёмки для контроля состояния объектов международного промысла, в- том числе по инициативе международных организаций. Библиография ГАМ насчитывает тысячи публикаций сотен авторов. Проводятся международные симпозиумы по применению гидроакустики в рыбохозяйственных науках. При ИКЕС постоянно работает рабочая группа

FAST Working Group) по методическим вопросам развития и применения ГАМ.

Развитие ГАМ, начавшееся в конце 60-х годов, явилось результатом интенсивных экспериментальных исследований, разработки и внедрения новых акустических приборов и методов сбора и обработки гидроакустических данных, отработки, методики проведения ГАС. В создании и внедрении в практику рыбохозяйственных исследований ГАМ велик вклад многих отечественных и зарубежных ученых и инженеров, и в том числе : Артемова А.Г., Бердичевского З.М., Бондаренко В.М., Воробьева В.М., Ганькова A.A., Гаврилова Е.М., Гончарова С.М., Ермольчева В.А., Калихмана И.Л., Касаткиной С.М., Кудрявцева В .И., Мамылова BIG., Мясникова В:С., Огира A.C., Платонова В.Э., Прокопец С.А., Теслера В.Д., Трусканова М.Д., Щербино М.Н., Юданова K.H.,A.Aglen, R.Brede, R.E.Craig, J.T.Ehrenberg, K.G.Foote, R.T.Forbes, K. A.Johanesson,, R.H.Love, J.B. Lozow, R.B.Mitson- 0:Nakken,. K.Olsen,E.Ona, T.J.Simmonds, J.B.Suomala, и многих других.

Вместе с тем, развитие и совершенствование метода, и технических средств'для ¡ его реализации интенсивно продолжается, что вызвано в основном актуальными проблемами его применений. Его точность растет прежде всего за счет улучшения аппаратных средств; а именно научных эхолотов и компьютерных систем обработки гидроакустических сигналов: В процессе съемки собирают данные о плотности рыбных концентраций, их видовом и размерном составе, поведении объектов исследований: Запись эхосигналов сопровождается^ проведением контрольных тралений. и< биологическим анализом уловов с целью определения видового, размерно-весового состава. Необходимо записывать эхосигналы и в процессе контрольных тралений для сопоставления акустических данных с результатами биологических анализов. Накопление таких данных помогает в решении задач идентификации рыбных записей и определении или корректировке уравнений для определений силы целей (далее TS) разных видов. Часто в процессе выполнения ГАС проводятся попутные наблюдения; связанные с изучением поведения объектов съемки, их реакции на шумы судна. Для этого используются гидролокаторы с электронным сканированием, позволяющие на достаточно большом расстоянии отслеживать движение рыбных косяков, автоматически определять их размеры, скорость движения и глубину и по изменению этих параметров судить о реакции рыб на шумы судна (Goncharov et al., 1989; Гончаров и Кудрявцев, 1989; Гончаров и др., 1991).

В связи с интенсивным развитием компьютерных технологий появилась возможность обработки гидроакустических сигналов с целью определения типа донного грунта на основе анализа огибающей отраженного сигнала от дна. Первые работы по выявлению значимых признаков донных сигналов для различных типов грунтов появились, в 80-е годы (Orlowski, 1984) и в дальнейшем эти работы продолжались, а степень надежности распознавания грунта увеличивалась (Stepnowski et al., 1996; Tesler et al., 1998; Гончаров и Теслер, 1999;). На базе обычных промысловых и научных эхолотов была созданы системы по отображению типа грунта вдоль траектории движения судна (VBT-Bottom Classifier; Burczynski, BioSonics; Tuck et al., 1995); Учитывая* высокуюr степень корреляции распределения-донных промысловых объектов с параметрами донного грунта, следует отметить высокую актуальность таких разработок.

Помимо ГАМ количественной оценки в 90-е годы заведующим лаборатории ВНИРО Юдановым К.И. был разработан метод оценки промысловой обстановки в зоне работы добывающего- флота (Юданов и др., 1988) и использованный на промысле В' отличие от метода количественной оценки, где все- работы проводятся, одним судном по заранее проложенной сетке галсов, здесь используется информация по уловам добывающих судов, а также параметры орудий лова. Исследовательское судно выполняет лишь контрольный разрез через промысловый район. Результаты работы по данной методики представлены в работах сотрудников лаборатории (Гончаров и Бондаренко, 1990; Бондаренко и др., 1988).

С каждым годом расширяется диапазон использования ГАМ, основанного на эхоинтегрировании гидроакустических сигналов. Все шире ГАМ внедряется в вычислительные системы по сбору, хранению, обработке, анализу и представлению комплексной промысловой информации, предназначенные облегчить работу судоводителя по поиску рыбы и повышению эффективности лова (Tesler and Goncharov, 1995; Tesler et al., 1996; Гончаров и др., 1999). Во многих странах для контроля за ведением промысловых работ в экономических зонах все чаще используются методы дистанционного зондирования, использующие спутниковые каналы связи. Разработки по созданию такой системы были начаты и в России несколько лет назад, которые привели к созданию отраслевой системы мониторинг, основанной на передаче информации с каждого промыслового судна, работающего в территориальных водах России. Внедрение программной системы обработки гидроакустических данных, получаемых с промысловых эхолотов, откроет новые возможности для мониторинга рыбных промыслов. Повысится надежность контроля за положением судна в районе работ, так как наряду с координатами местоположения, судна пересылается информации, и о глубине. Кроме этого результаты эхоинтегрирования рыбных скоплений, получаемые с каждого промыслового судна позволят в режиме реального времени строить карты распределения рыбных запасов в масштабе всего района работ. Анализ регулярно получаемых карт позволит непрерывно следить за динамикой ресурсной базы в конкретных промысловых районах (Бондаренко и Гончаров, 2004 а,б).

Для построения карт распределения морских биомасс используются детерминистические методы интерполяции, основанные на жесткой модели поведения данных, т.е. формальной зависимости, построенной на априорной информации, и геостатистический. В отличие от детерминистических методов, геостатистические оценки опираются на информацию о внутренней структуре данных, зависят от самих данных и учитывают пространственные корреляционные взаимосвязи между ними. Построение карт распределений морских биомасс основывается на расчетах значений поверхностной плотности в узлах регулярной сетки, ограниченной пределами района ГАС. Для этого могут быть использованы оба подхода, но в последнее время использование геостатистического метода интерполяции находит все большее применение (Rivoirard et al., 2000). Данный метод внедряется и в современные специализированные геоинформационные системы (Бизиков, Гончаров, 2006 и 2007; Surfer, 2002; ArcGIS, 2001).

В настоящее время можно считать отработанной и стандартной методику и технику оценки плотности концентраций подводных объектов путем интегрирования эхосигналов от плотных скоплений. Для разреженных скоплений столь же стандартны эхо-счет и измерения TS рыб in situ. Последняя задача относится к одной из наиболее актуальных как в рыбохозяйственной науке, так и на промысле, т.к. появляется возможность измерения размерного состава рыб без их облова. Это позволяет повысить точность оценки запаса путем использования распределения рыб по размерным группам, а для промысловых целей - уменьшить, облов молоди и сократить потери промыслового времени.

Точность оценки биомассы в значительной степени зависит от точности используемых при расчетах зависимостей TS одиночного объекта от его длины. На протяжении всего периода развития ГАМ этому вопросу уделялось особое внимание. Проводились измерения TS разных видов рыб in situ и в садках. Суть метода in situ заключается в том, что при выполнении контрольных тралений производится запись отраженных сигналов от рыб и затем, рассчитываются гистограмма распределения TS в слое траления. По завершению биологического анализа улова и определения размерной гистограммы, полученные гистограммы сопоставляются. Как правило, для сопоставления используются модальные значения распределений: один трал - одна пара значений TS и длины. По мере накопления таких данных проводится корреляционный анализ и вычисляется зависимость TS от длины. Чем больше статистический объем данных, тем выше точность зависимости. Но данные можно считать репрезентативными только в случае регистрации облавливаемых рыб, как одиночные цели и при условии, что подавляющее большинство пойманных рыб представлены одним видом. При каждом тралении акустические измерения должны быть выполнены точно в облавливаемом слое и в ночное время, так как ночью плотность скоплений значительно ниже и количество регистраций эхолотом одиночных рыб резко увеличивается. Понятно, что вопрос уловистости и селективности трала в этом методе имеет огромное значение. Метод измерения TS рыб в садке более точный, но и здесь возникают определенные сложности, связанные в первую очередь с обеспечением живой рыбы для измерений: предварительно рыбу необходимо отловить, а затем доставить к месту измерений, а далеко не все виды обладают достаточной живучестью и могут погибнуть до начала измерений.

К настоящему времени накоплена большая база знаний по силе цели для. разных видов как пресноводных (Borisenko et al., 1989; Warner et al., 2002, Rudstam et al., 2003), так и морских рыб (Мамылов, 1988; Foote, 1987, 1997; Foote and Treynor, 1988). Кроме этого существуют обобщенные уравнения TS для целого ряда рыб (Love, 1971; Foote, 1997), которые могут быть использованы, если на момент проведения расчетов биомассы данного вида рыбы литературные данные по TS отсутствуют. Но измерения TS некоторых видов рыб часто дают существенные отличия от расчетных значений по таким обобщенным уравнениям. Кроме этого обобщенные уравнения, как правило, удовлетворительно работают только на ограниченном размерном интервале.

Если вопросы TS взрослых рыб изучены достаточно хорошо и широко представлены в научной литературе, то для личинок рыб и зоопланктона таких данных значительно меньше и вопросы количественной оценки с помощью ГАМ для таких объектов требуют дальнейших исследований. Знания' о TS личинок рыб позволят рассчитывать их биомассу, как это делается и для взрослых рыб. Знания о личиночной биомассе и ее распределении существенно повышают точность прогнозирования промыслового изъятия в районах промысла. На основании данных о смертности на личиночной и мальковой стадиях развития рыб можно предсказать урожайность годового поколения и последующих. Как правило точность прогноза уменьшается с ростом прогнозируемого периода. Зная личиночную биомассу долгоживущих рыб, достаточно трудно предсказать их численность при достижении промыслового размера, поскольку прогнозируемый период составит несколько лет. Для короткоцикловых видов рыб, таких как анчоус, хамса, сайра, сардина, мойва период достижения промыслового размера от момента их выклевывания составляет 1 - 2 года. Поэтому точность прогноза может быть достаточно высока. Для определения личиночной биомассы проводят ихтиопланктонные съемки. Такие исследования проводятся по заранее спланированной сетке станций. На,каждой станции проводят обловы с помощью-специальных орудий лова. К сожалению в результате таких измерений отсутствует информация о распределении личиночной, биомассы между станциями. Если переходы от станции к станции сопровождать непрерывными гидроакустическими наблюдениями с помощью научно-исследовательского эхолота можно получить более детальную картину распределения рыбных личинок. Используя' некоторые методологические подходы гидроакустических съемок взрослых рыб, можно существенно дополнить картину пространственного распределения личинок и тем самым повысить-точность определения личиночной биомассы.

Целью настоящей работы является совершенствование гидроакустического метода количественной оценке биомассы молоди рыб и в особенности личиночной рыбной биомассы для повышения точности прогноза возможного промыслового изъятия и предохранения личинок и молоди рыб от возможной гибели в результате промысла в местах их концентраций:

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - проектирование и построение мезокосма для проведения детальных биологических измерений личинок рыб в процессе их роста а также гидроакустических измерений отражательных свойств личинок на разных стадиях развития;

- проведение экспериментальных работ в мезокосме по изучению особенностей отражения ультра звука личинками рыб в процессе их роста с момента выклевывания на примере личинок атлантической сельди Clupea harengus;

- расчет функциональных зависимостей силы цели личинок от их стандартной длины для различных ультразвуковых частот;

- сравнение экспериментальных результатов с теоретическими данными, рассчитанными на сферической и цилиндрической моделях;

- разработка универсального подхода для оценки рыбной биомассы многовидовых скоплений и различных размеров рыб, включая и рыбную молодь;

- проведение гидроакустических съемок личинок анчоуса с целью определения личиночной биомассы- и ее пространственного распределения;

- анализ различных подходов количественной оценки личиночной биомассы для выбора наиболее достоверного метода вычислений; 1„;

- выбор и описание методологии гидроакустической количественной оценки личинок рыб на примере данных гидроакустических съемок личинок анчоуса.

Научная новизна работы. Впервые проведены детальные измерения отраженных ультразвуковых сигналов от личинок атлантической сельди Clupea harengus для разных частот облучения (120, 200 и 710 кГц) с момента выклевывания личинок в условиях максимально приближенным к естественным условиям их обитания. На основании проведенных исследований впервые было отмечено, что в процессе взросления наблюдается резкое изменение TS личинок, что связано с появлением газовой системы. Для частот 120 кГц и 200 кГц скачкообразное увеличение TS личинок составило 10-13 дБ. Для частоты 710 кГц наблюдалось резкое кратковременное уменьшение TS на 10 дБ и далее по мере роста личинок и развития газовой системы их TS постоянно увеличивалась. Было показано, что пренебрежение этим фактором при расчете личиночной биомассы может привести к значительному занижению численности и биомассы личинок. Впервые одновременно для трех частот излучения были получены усредненные значения ТБ на ранней стадии роста личинок, с момента их вылупления и до появления газовой системы и эмпирически зависимости ТБ личинок от стандартной длины с момента появления газовой системы и дальнейшим развитием плавательного пузыря. Используя полученные результаты измерений ТБ сельдевых личинок в мезокосме как модельные, на примере гидроакустических съемок личинок анчоуса реализована и описана методика обработки данных и расчетов личиночной биомассы и ее распределения. Данная методика отличается от методики количественной оценки рыб. В диссертации впервые представлен универсальный алгоритм оценки рыбной биомасс многовидовых и разноразмерных скоплений, который может быть использован и для оценки биомассы молоди рыб. Показано, что некоторые подходы количественной оценки» взрослых рыб ГАМ, особенно при выделении эхосигналов имеют универсальный характер и могут быть использованы также и при оценке личиночной биомассы.

Практическая значимость. Результаты измерений ТБ личинок в мезокосме и методика сбора и обработки данных личиночной гидроакустической съемки были использованы при проведении гидроакустических съемок личинок анчоуса (Еп^аиШ епсга81со1и$) в 2004, 2005 и 2006V годах в Сицилийском канале. Полученные данные о биомассе личинок существенно дополнили общую картину биотопа района исследований. Кроме этого с высокой' точностью были определены места наибольших концентраций' личинок, что позволит в дальнейшем уберечь их от гибели в результате запрета промысловых работ в этих подрайонах. Полученные зависимости ТБ личинок и особенности изменения их отражательных свойств в процессе роста существенно повысили точность оценки биомассы личинок. Результаты, представленные в диссертации, могут быть использованы российскими рыбохозяйственными институтами при выполнении гидроакустических съемок молоди и взрослых рыб и при выполнении комплексных съемок для получения более детальной и точной информации по оценке и пространственному распределению личиночной биомассы.

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на: на 6-ом симпозиуме ИКЕС по промысловой гидроакустике (Монпелье, Франция) в 2002 г.; на 26-ой ежегодной конференции по личинкам рыб (Берген, Норвегия) в 2002; на 4-ой (Рим, Италия) и 5-ой (Лион, Франция) европейской конференции по подводной акустике в 1998 и 2000; на международной конференции по гидроакустическим измерениям (Крит, Греция) в 2005; на международном симпозиуме по промысловой акустике (Лаустофт, Англия) в 1989; на научном консультативном комитете при совместной рыбохозяйственной- комиссии по средиземному морю в Танжере (Марокко) в 2003 г. и в Малаге (Испания) в 2004г; на IV конгрессе консорциума научно-исследовательских морских институтов (Палермо, Италия) в 2004.

Публикации. По теме диссертации опубликовано и представлено 23 работы в том числе на международных симпозиумах и конференциях и в отечественных и иностранных научных изданиях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка цитируемой литературы, выводов. Текст изложен на 164 страницах с 7 таблицами и 45 рисунками. В списке литературы 134 названия.

149 Выводы

1. Впервые проведены детальные измерения TS личинок атлантической сельди Clupea harengus на различных возрастных стадиях в мезокосме и для разных ультразвуковых частот. Полученные результаты могут быть использованы при расчетах личиночных биомасс пузырных пелагических видов рыб.

2. Для проведения работ по исследованию отражения ультразвука личинками рыб в процессе их роста разработанная и изготовленная система мезокосм является идеальной конструкцией, полностью моделирующей в ограниченном пространстве водную экосистему.

3. Установлено, что на раннем этапе роста личинок, с момента их вылупления и до появления газовой системы, для всех трех частот характер изменения TS личинок примерно одинаков: нет отчетливо выраженной динамики к его росту или уменьшению. Поэтому отражательные свойства личинок на этом этапе развития могут характеризоваться средними значениями силы цели: для 120 кГц TScp=-79,02 дБ; для 200 кГц TScp=- 82,59 дБ и для 710 кГц TScp=-80,4 дБ.

4. В процессе измерений для всех используемых частот (120, 200 и 710 кГц) установлено резкое изменение TS личинок, что связано с появлением, газовой системы. Для частот 120 кГц и 200 кГц скачкообразное увеличение TS личинок составило 10-13 дБ. Для частоты 710 кГц наблюдалось резкое кратковременное уменьшение TS на 10 дБ и далее по мере роста личинок и развития газовой системы их TS постоянно увеличивалась.

5. Получены уравнения TS личинок в зависимости от их стандартной длины SL с момента появления газовой системы и дальнейшего развития плавательного пузыря:

TS= 186*Log (SL,cm) - 150,9 TS= 20*Log (SL,cm) -75,12 TS= 20*Log (SL,cm) - 77,11 для 710 кГц для 120 кГц для 200 кГц

6. Для обобщенного описания отражательных свойств личинок рыб проведен сравнительный анализ экспериментальных данных, полученных в мезокосме с расчетными результатами на моделях: флюидные цилиндр и сфера. Наилучший результат был получен для самой высокой из частот 710 кГц с параметрами вещества цилиндрической модели аналогичными параметрам ткани личинок. Для универсального описания отражения ультразвука личинками на более низких частотах необходимо использовать более сложные модели.

7. Проведенный анализ различных подходов для оценки личиночной биомасссы показал, что наиболее достоверные результаты могут быть получены при использовании данных о TS личинок в отличие от корреляционного метода, основанного на расчетах эмпирических зависимостей между результатами контрольных обловов и эхоинтегрирования в слое облова.

8. Учитывая скачкообразный характер изменения TS личинок в процессе развития, необходимо в расчетах личиночной биомассы использовать как значения TScp, характерные как для ранней стадии* личиночного-развития, так и уравнения TS на стадии появления газовой системы и ее дальнейшего развития. Для этого необходимо1 определять количественные и весовые соотношения между личинками с газовой системой и без нее в каждом контрольном облове.

9. Впервые выполнены> гидроакустические съемки личинок анчоуса в Сицилийском канале и при расчете личиночной биомассы и ее пространственного распределения использованы данные о TS на разных стадиях роста. Полученные результаты доказывают возможность использования такой методики в ресурсных исследованиях.

10. Представленный в диссертации алгоритм селекции гидроакустических сигналов от рыбных скоплений и расчетов поверхностной плотности многовидовых скоплений может быть использован как для молоди, так и для взрослых рыб.

151

1. Андреева И.Б. Рассеяние звука в океанических звукорассеивающих сло-ях. Акустика океана. Под. ред. Л.М. Бреховских. Издательство «Наука», 1974г. стр. 504

2. Бизиков В.А., Гончаров С.М., Поляков A.B. Географическая информационная система «Картмастер». Рыбное хоз-во. 2007. № 1. Стр. 96-99.

3. Бондаренко В.М., Исаев H.A., Юданов К.И. Оценки промысловой обстановки в районе лова путассу. Рыбное хоз-во. 1988. № 10. Стр. 42-44.

4. Буслов A.B. Рост минтая и размерно-возрастная структура его популяции. КамчатНИРО, 2005. Стр. 160-161.

5. Гончаров С.М., Кудрявцев В.И. Результаты использования гидролокатора одновременного кругового обзора. Рыбное хозяйство, стр. 63-65. No.12, 1989. Москва.

6. Гончаров С.М., Борисенко Э.С., Пьянов А.И. Влияние рыболовного судна на поведение стай ставриды. Рыбное хозяйство, стр. 52-54. No.3, 1991. Москва.

7. Гончаров С.М., Бондаренко В.М. Оценка промысловой значимости скоплений быстроходных рыб. Рыбное хозяйство, стр. 68-70. No.7, 1990. Москва

8. Гончаров С.М., Теслер В.Д., Раскин A.C., Смирнова Н.С. Некоторые результаты и перспективы использования акустических методов для изучения биологических объектов Байкала. Вторая Верещагенская байкальская конференция. Иркутск, 1995.

9. Гончаров С.М., Теслер В.Д., Раскин A.C., Уколов К.В. Гидроакустическая подсистема информационно-советующего промыслового комплекса «БОРТ». Вопросы промысловой гидроакустики. ВНИРО, Москва, 1999. стр. 56-66.

10. Гончаров С.М., Теслер В.Д. Предварительные результаты экспериментального, определения характера грунта с помощью исследовательского эхолота. Вопросы промысловой гидроакустики. ВНИРО, Москва, 1999. стр. 101-106.

11. Гончаров С.М., Бондаренко М.В. Гидроакустическая оценка биомассы и распределения планктона. Электрона карлсберга в южной полярной фронтальной зоне. Сборник научных трудов. Том.1, стр.147-154. Москва, ВНИРО, 1990.

12. Гидроакустическая энциклопедия. Изд. Таганрогского государственного радиотехнического университета. 1999г. стр.172.

13. Демьянов В.В., Каневский М.Ф., Савельева Е.А., Чернов С.Ю. Варио-графия: исследования и моделирование пространственных корреляционных структур. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. ВИНИТИ, 1999.

14. Дехник Т.В. Сравнительная характеристика качественного состава, численности и вертикального распределения ихтиопланктона на шельфе и в глубоко-водных районах средиземного моря. Экология моря. Вып. 8. стр. 74-81. Киев. «Наукова Думка» 1982г.

15. Инструментальные методы оценки запасов промысловых объектов:

16. Сборник научных трудов. -Мурманск: ПИНРО-ВНИРО, 1988. 150 с.

17. Кабанов С. В. Использование пакета Statistica 5.0 для статистической бработки опытных данных: Методические указания. Сарат. гос. агр. ун-т. Саратов, 2000. 42с.

18. Кудрявцев В.И. Промысловая гидроакустика и рыболокация. Изд. «Пищевая промышленность», 1978. Стр. 294-309.

19. Мамылов B.C. Результаты оценки силы цели in situ на частоте 38 кГц для основных промысловых объектов Северной Атлантики. Инструментальные методы оценки запасов промысловых объектов. Сборник научных трудов. ПИНРО-ВНИРО. Мурманск, 1988. стр. 3-18.

20. Николаев A.B., Кузнецов М.Ю., Убарчук И.А. Инструментальные средства и информационные технологии акустического мониторинга рыбохо-зяйственных акваторий. Рыбное хозяйство. N4. 2000. стр. 37-39

21. Норвилло Г.В. Стандартные методики сбора и обработки ихтио-планктонных проб в полевых и камеральных условиях. В печати.

22. Ольшевский В.В. Статистические методы в гидролокации. Л.: Судостроение, 1983. 280 с.

23. Павлов Д.С., Касумян А.О. Стайное поведение рыб. Издательство Москов-ского университета. 2003. стр. 23, 27-40, 33, 34

24. Савельева Е.А., Демьянов В.В., Чернов С.Ю. Детерминистические методы пространственной интерполяции. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. №11. стр. 13-25 ВИНИТИ. 1999.

25. Теслер В.Д., Гончаров С.М. Вероятностные характеристики поля плотности по данным гидроакустических съемок. Вопросы промысловой гидроакустики. Сборник научных трудов, стр. 68-76. Москва, ВНИРО, 1989.

26. Юданов К.И., Калихман И.Л., Теслер В.Д. Руководство по проведению гидроакустических съемок. М: ВНИРО, 1984. - 49,124 с. 7 стр.

27. Юданов К.И., Калихман И.Л., Кочеков В.Н., Теслер В.Д., Котенев Б.Н. Комплексные съемки промысловой обстановки. М.: ВНИРО, 1988.-76 с.

28. Юданов К.И. Гидроакустическая разведка рыбы. С.- Петербург. «Судостроение» 1992. ISBN 5-7355-0434-7.

29. Юданов К.И. Перспективы использования промыслово-акустических съемок в рыбном хозяйстве. М.: ВНИРО, 2002. - 59 с.

30. Astraldi, G.P., Gasparini, L. Gervasio, E. Salusti. Dense water dynamics along the Strait of Sicily (Mediterranean sea). J.Phys.Oceanogr., 31, 3457-3475 (2001).

31. ArcGIS 8.1. Using ArcGIS Geostatistical Analyst. 2002. Copyright © 1995-2007 ESRI. www.esri.com

32. Berg L., Baaroy V., DanielsenD: S., van der Meeren T., Naas К. E., Senstad K. and 0iestad V. Production of juvenile flatfish species in different size mesocosms. Coun. Meet. Int. Coun. Explor. Sea, (F:65) 1985.

33. Blaxter J.H.S., Hunter J.R. The biology of the clupeoid fishes. Adv. Mar. Biol., 59, 86-129,111-119, 158-159 (1982).

34. Borisenko E.S., Gusar A.G., Goncharov. S.M. The target strength dependence of some freshwater species on their length-weiht characteristics. Preceedings of the Institute of Acoustics. Vol.11 Pt3 1989. p.27-34. Lowestoft, England.

35. Bodholt H., Modern echo sounder transducer. Simrad Symposium on Underwater Acoustic Instrumentation. Murmansk, June 1886.

36. Bridger J.P. On efficiency tests made with a modified Gulf III high-speed tow net. Journal du Conseil. Conseil International pour l'Exploration de la Mer 23, 357-365. 1958.

37. Brierley, A., Ward P., Watkins, J., and Goss, C. Acoustic discrimination of Southern Ocean zooplankton. Deep-Sea Research /745:1155-73. 1998.

38. Brierley, A. and Watkins, J. Acoustic targets, at South Georgia and the South Orkney Islands during a season of krill scarcity. Marine Ecology Progress Series 138:51-61. 1996.

39. Burczynski, J., Lamboeuf M., Ben Cherifi S. Results of calibration on live sardine and trumpet fish in an FAO/Norway project in Casablanca. Paper No. 90 ICES/FAO Symposium on Fisheries Acoustics. Bergen, Norway 21-22 June 1982.

40. Carlson T.J', and* Jackson D.R. Empirical evaluation of the feasibility of split beam methods for direct in situ target strength measurement of single fish. Seattle Applied Physics Laboratory. University of Washington (APL-WW 806). 1980.

41. Chu D., Wiebe P.H., Copley N.J., Lawson G.L., and Puvanendran V., Material properties of North Atlantic cod eggs and early-stage larvae and their influence on acoustic scattering, ICES J. Mar. Sci, 60, pp. 508-515, 2003.

42. Clark I., Practical Geostatistics. Elsevier Applied Science Publishers, London and N.-Y., 1984.

43. Craig R.E., Forbes S.T., Design of a sonar for fish counting. FiskDir. Skr. Havunders., 1969,15:210-9

44. Cressie, N.A. Statistics for spatial data. John Wiley & Sons, New-York, 1991,900 pp.

45. Cushing D. H. and Mitson R. B. Acoustic Sampling of fish larvae and their food. Fish Ecology III, University of Miami, Technical Report No. 82008, 1982.

46. Dalen J., Kristensen K. Comparative Studies of Theoretical and Empirical Target Strength Models of Euphausiids (Krill) in Relation to Field Experimental Data. International Symposium of Fisheries Acoustics. June 22- 26, 1987 Seattle, USA.

47. Doyle M.J. Morphological staging system for the larval development of the herring, Clupea harengus L. J. mar. Biol, Ass. UK, vol. 57, 859-867, 1977

48. Ehrenberg J.E. Estimation of the intensity of a filtered Poisson process and its application to acoustic assessment of marine organisms. Univ. Wash. Sea Grant Publ. WSG 73-2, 135 pp. 1973.

49. Ehrenberg J.E. 1974. Two applications for a dual-beam transducer in hydro-acoustic fish assessment system. Conference 21-23 August 1974. Halifax, Nova Scotia, Canada. Proc. Conf. Engineering in the Ocean Environment, 152-5. IEEE, New York.

50. Ehrenberg J.E. A comparative analysis of in-situ methods for directly measuring the acoustic target strength of individual fish. IEEE J. Oceanics Engineering. Vol. OE-4, 141-52. 1979.

51. Ehrenberg J.E. A review of in-situ target strength estimation techniques. FAO Fish. Rep., 300, 85-90. 1983.

52. Everson, I., Goss, C., and Murray, W. Comparison of krill (Euphausia superba) density estimates using 38 and 120 kHz echosounders. Marine Biology 116:269-75. 1993.

53. Foote K.G. Energy in acoustic echoes from fish aggregations. Fish. Res., 1, 129-40. 1981.

54. Foote K.G., H.P. Knudsen, G.Vesines, D.N. MacLennan and E.J. Sim-monds Calibration of acoustic instruments for fish dansity estimation: A pratical guide, ICES Coop. Res. Rep. No. 144, 1987.

55. Foote K. G. and Traynor J .J. Comparison of walleye pollock target strength estimates determined from in situ measurement and calculations based on swim bladder form. J. Acoust. Soc. Am. 83 (1). January 1988. pp.- 9-17.

56. Foote K. G. Target strength- of fish. Encyclopedia of Acoustics, edited by Malcolm J.' Crocker ISBN 0-471-80465-7. 1997 John Wiley & Sons, Inc. Pp: 494".

57. Garcia Lafuente J., Garcia A., Mazzola S., Quintanilla L., Delgado A., Cuttitta A., Patti B. Hydrographic phenomena influencing early life stages of the Sicilian Channel anchovy. Fish.Oceanogr., 11, 31-44 (2002).

58. Goncharov S.M., Borisenko E.S., Pyanov A.I. Jack mackerel school defence reaction to surveying vessel; Proceedings of the Institute of Acoustics. Vol.11 Pt3 1989. p.74-78. Lowesstoft, England (in Engl).

59. Gontcharov S., Calise L., Knutsen T., Van der Meeren T., Angotzi A.R., Bonanno A., Patti B., Mazzola., Buscaino G. Target Strength and swimming behaviour of herring larvae studied by the Split Beam Tracking Method. 6th ICES

60. SYMPOSIUM "Acoustics in fisheries and aquatic ecology", 10-14 June 2002-Montpellier, France.

61. Goovaerts P . Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, New-York, 1997, 483 pp.

62. Gorska N. and Ona E. Modelling the acoustic effect of swimbladder compression in herring. Vol. 60, no. 3 pp. 548 -554. June 2003.

63. Greenlaw C.F. Backscattering spectra of preserved zooplankton. J. Acoust. Soc. Am. 62 (1) July 1977: pp. 44-52.

64. Higginbottom I.R., Pauly T.J., Heatley D.C. Virtual echograms for visua-lizetion and postprocessing of multiple-frequency echosounder data. Proceedings of the Fifth European Conference on Underwater Acoustics, ECUA 2000. Lyon, France, 2000.

65. Higginbottom I.R., Pauly T.J:, Heatley D.C. Visualisation and analysis ofthmultibeam and multiple-frequency sonar data using Echoview software., 6 ICES SYMPOSIUM "Acoustics in fisheries and aquatic ecology", 10-14 June 2002-Montpellier, France.

66. Johannesson K.A., MitsonR.B. Fisheries acoustics. A practical manual for, aquatic biomass estimation. FAO fisheries technical paper 240. Rome, 1983, 249p.

67. Johnson G.E., Griffiths W.B. Hidroacoustic survey of zooplankton biomass and distribution in the Beaufort Sea in 1985 and 1985. The International symposium on fisheries acoustics. June 1987. Seatle, WA 98105 USA. pp. 1-35.

68. Kanevski Mikhail and Maignan Michel, Analysis and Modelling of Spatial Environmental Data, EPFL Press, Lausanne, Switzerland. 2004. ISBN 0-8247-5981-8 288pp

69. Knutsen T. and Foote K. G. Experiences in making acoustic measurements in mesocoms with Calanus finmarchicus. ICES. CM./FF : 11,19 pp., 1997.

70. Lemursiaux P.FJ. Estimation and study of mesoscale variability in the Strait of Sicily. Dynam.Atmos. Oceans, 29, 255-303 (1999).

71. Lemursiaux P.F.J., Robinson A.R. Features of dominant mesoscale variability, circulation patterns and dynamics in the Strait of Sicily. Deep-SeaRes., 148, 1953-1997 (2001).

72. Love R. Dorsal-aspect target strength of an individual fish. J.Acoust.Soc. Am, 49(3):816-23. 1971.

73. MacLennan David N: and Simmonds E. John. Fisheries Acoustics. Published by Chapman & Hall, 2-6 Boundary Row, London, 1991, pp. 201-280.

74. MacLennan D.N, Fernandes P.G, Dalen J. A consistent approach to definitions and symbols in fisheries acoustics. ICES Journal of Marine Science, 59: 365-369. 2002.

75. Matheron G, Principles of Geostatistics. Economic Geology, 1963, V.58, pp. 1246-1266.

76. Mazzola S, Garcia A, Garcia Lafuente J. Distribution, Biology and Biomass Estimates of the Sicilian Channel Anchovy, DG XIV, MED96-052, Final Report (2000).

77. Midttun L. and Nakken O. Some results of abundance estimation studies with echo integrators. Rapp. P.-v. Reun. Cons. Perm. Int. Explor. Mer. 170. 253-8. 1977.

78. Mitson R.B., Simard Y., Goss C. Use of two-frequency algorithm to determine size and abundance of plankton in three widely spaced locations. ICES Jornal of Marine Science, V.53 N 2, 1996, pp. 209-215.

79. Miyashita, K., Aoki, I., Seno, K., Taki, K., and Ogishima, T. Acoustic identification of isada krill, Euphausia pacifica Hansen, off the Sanriku coast, northeastern Japan. Fisheries Oceanography 6:266-71. 1997.

80. Okabe A., Boot B:, Sugihara. K. Spatial Tessellation: Concepts and Applications of Yoronoi, Diagrams. J. Wiley &,Sons, 1992, New York, ISBN 0 471 93430 5, 532p.

81. Olivar M. Pilar, Salat Jordi, Palomera Isabel. Comparative study of spatial distribution patterns of the early stages of anchovy and pilchard in the NW Mediterranean Sea. Mar Ecol Prog Ser 217: 111-120, 2001.

82. Ona E. 1994: Detailed' in situ target strength measurements of 0-group cod. ICES. CM. 1994/B :30, 10 pp.• th

83. Ona E. An expanded target-strength relationship' for herring. 6 ICES SYMPOSIUM "Acoustics in fisheries and aquatic ecology", 10-14 June 2002-Montpellier, France.

84. Ona E. An expanded target-strength relationship for herring. Vol. 60, no. 3 pp. 493 499. June 2003.

85. Orlowski A. 1984. Application of multiple echoes energy measurements for evaluation of sea bottom type // Oceanologia. N 19.-p. 61-78

86. Palomera I. Vertical distribution of eggs and larvae of Engraulis encra-sicolus in stratified waters of the western Mediterranean. Marine Biology 111, 37-44, 1991.

87. Paramo J., Roa R. Acoustic-geostatistical assessment and habitat abundance relations of small pelagic fish from the Colombian Carribean. Fisheries Research 60 (2003) pp. 309-319.

88. Pieper, R. E. and Holliday D. V. Acoustic measurements of zooplankton distributions in the sea. J. Cons. Int. Explor. Mer., vol. 41, 226-238,1984.

89. Rabben H. et al. Production experiments of Halybut fry in large enclosed water columns. Coun. Meet. Int. Coun. Explor. Sea, (F:19) 1986.

90. Richter K.E. Acoustic scattering at 1.2 MHz from individual zooplankters and copepods populations. Deep-Sea Research. Vol. 32, № 2, pp. 149-161. 1985;

91. Rivoirard J., Simmonds J., Foote K.G., Fernandes P. and Bez N. Geostatistics for Estimating Fish Abundance. Copiright 2000 Blackwell Science Ltd. Registered at the United Kingdom. ISBN 0-632-05444-1. pp. 200.

92. Robinson A.R., Golnaraghi W., Leslie G., Artegiani A., Hecht A., Lazzoni E., Michelato A., Sansone E., Teocharis A., Unluata U. The eastern Mediterranean general circulation: features, structure and variability. Dynam.Atmos.Oceans, 15, 215-240 (1991).

93. Sammari C., Millot C., Taupier-Letage I., Stefani A., Brahim M. Hydrological characteristics in the Tunisia- Sardinia-Sicily area during spring 1995. Deep-SeaRes., 146,1671-1703 (1999).

94. Schnack D. and Hempel G. Notes on sampling herring larvae by Gulf III sampler. Rapports et Processs-Verbaux des Reunions. Conseil International pour l'Exploration de la Mer 160, 56-59. 1971.

95. Seliverstov A.S. Vertical migrations of larvae of Atlanto-Scandian herring. In "The Early Life History of Fish" pp. 253-262. Springer-Verlag, Berlin. 1974.

96. Stanton T.K. Sound scattering by zooplankton. International, Simposium on Fisheries Acoustics. June 22-26, 1987. Seattle, Washington, USA.

97. Stanton T.K. Simple approximate formulas for backscattering of sound by spherical'and elongated objects. J.Acoust. Soc. Am. 86 (4), October 1989. pp. 14991510.

98. Stanton T.K. and Chu D., Review and recommendations for the modelling of acoustic scattering by fluid-like elongated zooplankton: euphausiids and copepods. ICES J. Mar. Sci., 57, 793-807, 2000.

99. Surfer (Win32) Version 8.00, 2002. Surface Mapping System. Golden Software, Inc.

100. Swartzman G., Brodeur R., Nâpp J., Hunt G., Demer D. and Hewitt R. Spatial Proximity of age-0 walleye pollock (Theragra chalcogramma) to zooplanktonnear the Pribilof Islands, Bering Sea, Alaska. ICES Journal of Marine Science, 56: 545 560. 1999 a.

101. Szczucka J., Acoustic Properties of Fish as Related to external Conditions. ACTAACUSTICA united with ACUSTICA, 88, pp. 735-738, 2002.

102. Tabois G.Q., Salas J.D. A Comparative Analysis for Spatial Interpolation of Precipitation. Water Resources Bulletin, V.21, No.3, 1985, pp.365-380.

103. Takiguchi N. Acoustic estimation of zooplankton density of acoustic scattering layer off the East Coast of Oshima Peninsula. Bulletin of the Faculty of Fisheries. Hokaido University. May 1988. pp. 115-123

104. Thomsen L., Flash E. Mesocosm observations of fluxes of particulate matter within the benthic boundary layer. Journal of Sea Research 37 (1997) pp. 6779.

105. Thorne R.E. Investigations into* the relation between integrated echo voltage and fish density. J. Fish. Res. Bd Can., 28, 1269-73. 1971.

106. Tesler W.D., Goncharov S.M., Shatokhin B.M., ReutovaN.V. The Integrated informative system for deciding supporting on fishing vessels. Second world fisheries congress. Australia, Brisbane. 1996.l64 ¿y/

107. Tuck Ian, Steve Hall, Dave Reid and Eric Armstrong. 1995. Identification of benthic disturbance by fishing gear using RoxAnn. // ICES International Symposium of Fisheries and Plankton Acoustic. Aberdeen, Scotland. June 1995.

108. VBT-Bottom Classifier. Software for bottom classification and sediment Analysis. BioSonics, Inc. Seattle. USA. www.biosonicsinc.com/vbt.shtml

109. Warner, D. M., L. G. Rudstam, and R. A. Klumb. 2002. In situ target strength of alewives in freshwater. Transactions of the American Fisheries Society 131:212-223.

110. Wiebe P., Greene C., Stanton T., Burczynski J. Sound scattering by live zooplankton and micronekton: Empirical studies with a dual-beam acoustical system. J. Acoust. Soc. Am. 88 (5), November 1990 pp. 2346-2360.