Оценка коэффициентов уравнения акустической силы цели на основе морфологии плавательного пузыря байкальского омуля

Цель работы – на основе морфологических характеристик плавательного пузыря байкальского омуля оценить коэффициенты уравнения TS_max=f(SL) с учетом особенностей модели акустического рассеяния.

Материал и методы. Материалом для работы послужили 99 живых особей байкальского омуля. Для каждого экземпляра проводили измерения силы цели в садке с помощью эхолота EY500 фирмы Kongsberg Simrad и исследования морфологии плавательного пузыря. Измерения, анализ изображений и данных проводили с использованием программных ресурсов Image Pro 6.0,Exel и SciLab.

Результаты. Определены основные морфологические характеристики плавательного пузыря байкальского омуля и установлены зависимости размеров и его пропорций от длины тела рыб. Рассчитанные на основе результатов модели акустического рассеяния вытянутого сфероида коэффициенты уравнения TS=20log(SL)–60 хорошо согласуются с коэффициентами по максимальным значениям, полученными в условиях садкового эксперимента. При пересчете коэффициентов с учетом аллометрических изменений длины плавательного пузыря относительно длины рыбы получено уравнение TS=23,2log(SL)–64,4. Выполнен сравнительный анализ имеющихся уравнений силы цели для байкальского омуля с полученным в данной работе.

Заключение. Уравнение, полученное на модели плавательного пузыря как вытянутого сфероида, адекватно описывает зависимость максимальных значений силы цели от длины тела байкальского омуля, подтверждает полученную ранее зависимость по максимальным значениям TS в условиях садкового эксперимента и может служить основой для дальнейших теоретических изысканий.

1. Кудрявцев В.И., Дегтев А.И., Борисенко Э.С., Мочек А.Д. Опыт использования гидроакустического метода и аппаратуры количественной оценки водных биомасс во внутренних водоемах // Рыбное хозяйство. 2006. N 5. С. 69‐72.

2. Мельник Н.Г., Смирнова‐Залуми Н.С., Смирнов В.В., Мамонтов А.М., Аношко П.Н., Агафонников В.А., Астафьев С.Э., Бондаренко В.М., Варнавский А.В., Гончаров С.М., Гранин Н.Г., Дзюба Е.В., Дегтев А.И., Дегтярев В.А., Кучер К.М., Коцарь О.В., Макаров М.М., Мизюркин М.А., Небесных И.Н., Попов С.Б., Раскин А.С., Смирнова О.Г., Смолин И.А., Соколов А.В., Сороковиков А.В., Теслер В.Д., Тягун М.Л., Толстикова Л.И., Ханаев И.В., Ченский А.Г., Шерстянкин П.П., Яхненко В.М., Якуп М.А., Рудстам Л., Гийар Ж., Кудрявцев В.И. Гидроакустический учет ресурсов байкальского омуля. Новосибирск: Наука, 2009. 244 с.

3. Деникина Н.Н., Дзюба Е.В., Белькова Н.Л., Ханаев И.В., Феранчук С.И., Макаров М.М., Гранин Н.Г., Беликов С.И. Первый случай заболевания губки Lubomirskia baicalensis: исследование микробиома // Известия РАН. Серия биологическая. 2016. N 3. С. 315‐322. DOI: 10.7868/S0002332916030024

4. Ханаев И.В., Дзюба Е.В., Кравцова Л.С., Грачев М.А. Влияние массового развития зеленых нитчатых водорослей на воспроизводство желтокрылки Cottocomephorus grewingkii (Dybowski, 1874) (Cottidae) в условиях экологического кризиса озера Байкал // Доклады Академии Наук. 2016. Т. 467. N 1. С. 119‐121. DOI: 10.7868/S0869565216070306

5. Timoshkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M., Moore M.V., Belykh O.I., Malnik V.V., Sakirko M.V., Shirokaya A.A., Bondarenko N.A., Domysheva V.M., Fedorova G.A., Kochetkov A.I., Kuzmin A.V., Lukhnev A.G., Medvezhonkova O.V., Nepokrytykh A.V., Pasynkova E.M., Poberezhnaya A.E., Potapskaya N.V., Rozhkova N.A., Sheveleva N.G., Tikhonova I.V., Timoshkina E.M., Tomberg I.V., Volkova E.A., Zaitseva E.P., Zvereva Yu.M., Kupchinsky A.B., Bukshuk N.A. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world's greatest freshwater biodiversity in danger? // Journal of Great Lakes Research. 2016. N 42. P. 487‐497. DOI: 10.1016/j.jglr.2016.02.011

6. Timoshkin O.A., Moore M.V., Kulikova N.N., Tomberg I.V., Malnik V.V., Shimaraev M.N., Troitskaya E.S., Shirokaya A.A., Sinyukovich V.N., Zaitseva E.P., Domysheva V.M., Yamamuro M., Poberezhnaya A.E., Timoshkina E.M. Groundwater contamination by sewage causes benthic algal outbreaks in the littoral zone of Lake Baikal (East Siberia) // Journal of Great Lakes Research. 2018. V. 44. Iss. 2. P. 230‐244. DOI: 10.1016/j.jglr.2018.01.008

7. Foote K.G. Importance of the swimbladder in acoustic scattering by fish: A comparison of gadoid and mackerel target strengths // Journal of the Acoustical Society of America. 1980. V. 67. Iss. 6. P. 2084‐2089. DOI: 10.1121/1.384452

8. Гончаров С.М., Попов С.Б., Бондаренко В.М., Мельник Н.Г., Смирнова Н.С., Ханаев И.В. Измерение силы цели байкальского омуля для повышения точности его запаса в озере Байкал // Рыбное хозяйство. 2008. N 3. С. 87‐90.

9. Макаров М.М., Дегтев А.И., Ханаев И.В., Кучер К.М., Смолин И.Н., Небесных И.А., Аношко П.Н., Дзюба Е.В. Экспериментальные исследования по измерению силы цели байкальского омуля на частоте 200 кГц // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. N 2. С. 142‐146. DOI: 10.17513/mjpfi.12124

10. Machias A., Tsimenides N. Anatomical and physiological factors affecting the swim‐bladder cross‐section of the sardine Sardina pilchardus // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 1996. V. 53. Iss. 2. P. 280‐287. DOI: 10.1139/f95‐188

11. Benoit‐Bird K.J., Au W.W.L., Kelley C.D. Acoustic backscattering by Hawaiian lutjanid snappers. I. Target strength and swim bladder characteristics // Journal of the Acoustical Society of America. 2003. V. 114. Iss. 5. P. 2757‐2766. DOI: 10.1121/1.1614256

12. Knudsen F.R., Gjelland K.Ø. Hydroacoustic observations indicating swim bladder volume compensation during the diel vertical migration in coregonids (Coregonus lavaretus and Coregonus albula) // Fisheries Research. 2004. V. 66. Iss. 2‐3. P. 337‐341. DOI: 10.1016/S0165‐7836(03)00191‐7

13. Furusawa M. Prolate spheroidal models for predicting general trends of fish target strength // Journal of the Acoustical Society of Japan. 1988. V. 9. Iss. 1. P. 13‐24. DOI: 10.1250/ast.9.13

14. Ayoubi S.E., Mamza K., Fujino T., Abe K., Amakasu K.,∙Miyashita K. Estimation of target strength of Sardina pilchardus and Sardinella aurita by theoretical approach // Fisheries Science. 2016. V. 82. P. 417‐423. DOI:1007/s12562‐016‐0986‐8

15. Tomiyasu M., Kao W., Abe K., Minami K., Hirose T., Ogawa M., Miyashita K. The relationship between body angle and target strength of ribbonfish (Trichiurus japonicus) displaying a vertical swimming motion // ICES Journal of Marine Science. 2016. V. 73. Iss. 8. P. 2049‐2057. Doi: 10.1093/icesjms/fsw095

16. Кудрявцев В.И., Дегтев А.И., Соколов А.В. Об особенностях количественной оценки запасов байкальского омуля гидроакустическим методом // Рыбное хозяйство. 2005. N 3. С. 66‐69.

17. Mehner T. Prediction of hydroacoustic target strength of vendace (Coregonus albula) from concurrent trawl catches // Fisheries Research. 2006. V. 79. Iss. 1‐2. P. 162‐169. DOI: 10.1016/j.fishres.2006.01.014

18. Borisenko E.S., Gusar A.G., Goncharov S.M. The target strength dependence of some freshwater species on their length‐weight characteristics // Proceedings of the Institute of Acoustics. 1989. V. 11. P. 27‐34.

19. Rudstam L.G., Parker S.L., Einhouse D.W., Witzel L.D., Warner D.M., Stritzel J.L., Parrish D.L., Sullivan P.J. Application of in situ target‐strength estimations in lakes examples from rainbow smelt surveys in Lakes Erie and Champlain // ICES Journal of Marine Science. 2003. V. 60. Iss. 3. P. 500‐507. DOI: 10.1016/S1054‐3139(03)00046‐8

20. Jolles J.W., Boogert N.J., Sridhar V.H., Couzin I.D., Manica A. Consistent individual differences drive collective behavior and group functioning of schooling fish // Current Biology. 2017. V. 27. Iss. 18. P. 2862‐2868. DOI: 10.1016/j.cub.2017.08.004

21. Griffiths C.A., Patterson T.A., Blanchard J.L., Righton D.A., Wright S.R., Pitchford J.W., Blackwell P.G. Scaling marine fish movement behavior from individuals to populations // Ecology and Evolution. 2018. V. 8. Iss. 14. P. 7031‐7043. DOI: 10.1002/ece3.4223

22. Filella A., François N., Sire C., Kanso E., Eloy C. Model of collective fish behavior with hydrodynamic interactions // Physical Review Letters. 2018. V. 120. Iss. 19. P. 1‐6. DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.198101

23. Wang X., Zhang J., Zhao X., Chen Z., Ying Y., Li Z., Xu D., Liu Z., Zhou M. Vertical distribution and diel migration of mesopelagic fishes on the northern slope of the South China sea // Deep‐Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2019. V. 167. P. 128‐141. DOI: 10.1016/j.dsr2.2019.05.009

24. Navarro‐Guillén C., Cerqueira M., Conceição Luis E.C., Yúfera M., Engrola S. Daily nutrient utilization and swimming activity patterns in Senegalese sole (Solea senegalensis) post‐larvae // Aquaculture. 2018. V. 492. P. 164‐169. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2018.03.063

25. Касумян A.O., Павлов Д.С. Эволюция стайного поведения рыб // Вопросы ихтиологии. 2018. Т. 58. N 5. С. 534‐543. DOI: 10.1134/S0042875218050119