Fisheries acoustics
મત્સ્યોદ્યોગ ધ્વનિશાસ્ત્રમાં જળચર વાતાવરણમાં સેન્સર તરીકે ધ્વનિ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને સંશોધન અને વ્યવહારુ ઉપયોગના વિષયોનો સમાવેશ થાય છે. ધ્વનિ તકનીકોને જળચર પ્રાણીઓ, ઝૂપ્લાંકટન અને ભૌતિક અને જૈવિક નિવાસસ્થાનની લાક્ષણિકતાઓને સમજવા માટે લાગુ કરી શકાય છે. મૂળભૂત સિદ્ધાંત બાયોમાસ અંદાજ એ સોનાર તકનીકનો ઉપયોગ કરીને માછલી અને અન્ય દરિયાઈ સજીવોને શોધવા અને તેનું પ્રમાણ નક્કી કરવાની એક પદ્ધતિ છે. એકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર પાણીમાં સંક્ષિપ્ત, કેન્દ્રિત અવાજની નાડી બહાર કાઢે છે. જો અવાજ આસપાસના માધ્યમ કરતાં અલગ ઘનતા ધરાવતી વસ્તુઓનો સામનો કરે છે, જેમ કે માછલી, તો તે સ્રોત તરફ થોડો અવાજ પ્રતિબિંબિત કરે છે. આ પડઘા માછલીના કદ, સ્થાન અને વિપુલતા વિશે માહિતી પ્રદાન કરે છે. વૈજ્ઞાનિક ઇકો સાઉન્ડર હાર્ડવેર કાર્યના મૂળભૂત ઘટકો અવાજને પ્રસારિત કરવા, પ્રાપ્ત કરવા, ફિલ્ટર કરવા અને વિસ્તૃત કરવા, રેકોર્ડ કરવા અને પડઘાઓનું વિશ્લેષણ કરવાનું છે. વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ "ફિશ-ફાઇન્ડર્સ" ના ઘણા ઉત્પાદકો હોવા છતાં, માત્રાત્મક વિશ્લેષણ માટે જરૂરી છે કે માપણી કેલિબ્રેટેડ ઇકો સાઉન્ડર સાધનો સાથે કરવામાં આવે, જેમાં ઉચ્ચ સંકેત-થી-અવાજ ગુણોત્તર હોય. પ્રથમ વિશ્વ યુદ્ધ પછી, જ્યારે સોનારનો ઉપયોગ પ્રથમ વખત સબમરીનની શોધ માટે કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે ઇકો સાઉન્ડર્સનો ઉપયોગ સૈન્યની બહાર થવા લાગ્યો હતો. ફ્રેન્ચ સંશોધક રેલિયર ડુ બેટીએ 1927માં મધ્ય પાણીના અણધાર્યા પડઘાઓની જાણ કરી હતી, જેને તેમણે માછલીની શાળાઓને આભારી ગણાવી હતી. 1929માં, જાપાની વૈજ્ઞાનિક કિમુરાએ જળચરઉછેર તળાવમાં દરિયાઈ બ્રીમ સ્વિમિંગ દ્વારા સતત એકોસ્ટિક બીમમાં વિક્ષેપોની જાણ કરી હતી. 1930ના દાયકાની શરૂઆતમાં, બે વ્યાપારી માછીમારો, રોનાલ્ડ બોલ્સ, એક અંગ્રેજ અને રેઇનર્ટ બોકન, એક નોર્વેજીયન, એ માછલી શોધવાના સાધન તરીકે ઇકોસૌન્ડર્સ સાથે સ્વતંત્ર રીતે પ્રયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું. નોર્વેના ફ્રાફજોર્ડમાં બોકન દ્વારા નોંધાયેલ સ્પ્રેટ શાળાઓના ધ્વનિ સંકેતો પ્રકાશિત થનાર માછલીનો પ્રથમ ઇકોગ્રામ હતો. 1935માં, નોર્વેના વૈજ્ઞાનિક ઓસ્કાર સન્ડે સંશોધન જહાજ જોહાન હોર્ટમાંથી કૉડ શાળાઓના અવલોકનોની જાણ કરી હતી, જે મત્સ્યોદ્યોગ સંશોધન માટે ઇકોસૌન્ડિંગનો પ્રથમ ઉપયોગ દર્શાવે છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન સોનાર તકનીકોનો ઝડપથી વિકાસ થયો હતો અને યુદ્ધના અંત પછી તરત જ વ્યાપારી માછીમારો અને વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા લશ્કરી વધારાના ઉપકરણો અપનાવવામાં આવ્યા હતા. આ સમયગાળા દરમિયાન ખાસ કરીને માછલીઓને શોધવા માટે રચાયેલ સાધનોનો પ્રથમ વિકાસ જોવા મળ્યો હતો. ધ્વનિક સર્વેક્ષણોના અર્થઘટનમાં મોટી અનિશ્ચિતતાઓ ટકી રહી હતી, જોકેઃ સાધનોનું માપાંકન અનિયમિત અને અચોક્કસ હતું, અને માછલીઓ અને અન્ય સજીવોના ધ્વનિ-વિખેરણ ગુણધર્મોને નબળી રીતે સમજવામાં આવ્યા હતા. 1970 અને 80 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, આ મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે વ્યવહારુ અને સૈદ્ધાંતિક તપાસની શ્રેણી શરૂ થઈ. સ્પ્લિટ-બીમ ઇકોસાઉન્ડર્સ, ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ડિસ્પ્લે જેવી તકનીકી પ્રગતિ પણ આ સમયગાળામાં જોવા મળી હતી. હાલમાં, વિશ્વભરમાં ઘણા મત્સ્યોદ્યોગના મૂલ્યાંકન અને વ્યવસ્થાપનમાં ધ્વનિ સર્વેક્ષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કેલિબ્રેટેડ, સ્પ્લિટ-બીમ ઇકોસૌન્ડર્સ એ પ્રમાણભૂત સાધનો છે. કેટલીક ધ્વનિ આવૃત્તિઓનો ઘણીવાર એક સાથે ઉપયોગ થાય છે, જે વિવિધ પ્રકારના પ્રાણીઓમાં કેટલાક ભેદભાવને મંજૂરી આપે છે. મલ્ટીબીમ, બ્રોડબેન્ડ અને પેરામેટ્રિક સોનારમાં સંશોધન સહિત ટેકનોલોજીકલ વિકાસ ચાલુ છે. માછલીઓની ગણતરીની તકનીકો જ્યારે વ્યક્તિગત લક્ષ્યાંકો એકબીજાથી અલગ પાડવા માટે પૂરતા અંતરે હોય છે, ત્યારે લક્ષ્યાંકોની સંખ્યાની ગણતરી કરીને માછલીઓની સંખ્યાનો અંદાજ લગાવવો સરળ છે. આ પ્રકારના વિશ્લેષણને પ્રતિધ્વનિ ગણતરી કહેવામાં આવે છે, અને તે ઐતિહાસિક રીતે બાયોમાસ અંદાજ માટે ઉપયોગમાં લેવાતું પ્રથમ હતું. જો એકોસ્ટિક બીમમાં એક કરતા વધુ લક્ષ્યાંક સમાન ઊંડાઈ પર સ્થિત હોય, તો સામાન્ય રીતે તેમને અલગથી ઉકેલવું શક્ય નથી. આ ઘણીવાર શાળાકીય માછલી અથવા ઝૂપ્લાંકટનના એકત્રીકરણની બાબતમાં થાય છે. આ કિસ્સાઓમાં, પ્રતિધ્વનિ એકીકરણનો ઉપયોગ બાયોમાસનો અંદાજ કાઢવા માટે થાય છે. પ્રતિધ્વનિ એકીકરણ ધારે છે કે લક્ષ્યોના જૂથ દ્વારા વેરવિખેર કુલ ધ્વનિ ઊર્જા એ દરેક વ્યક્તિગત લક્ષ્ય દ્વારા વેરવિખેર ઊર્જાનો સરવાળો છે. આ ધારણા મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં સારી રીતે લાગુ પડે છે. શાળા અથવા એકત્રીકરણ દ્વારા બેકસ્કેટર્ડ કુલ ધ્વનિ ઊર્જા એકસાથે સંકલિત થાય છે, અને આ કુલ એક જ પ્રાણીના (અગાઉ નિર્ધારિત) બેકસ્કેટરિંગ ગુણાંક દ્વારા વિભાજિત થાય છે, જે કુલ સંખ્યાનો અંદાજ આપે છે. ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ ઇકોસૌન્ડર્સ મત્સ્યોદ્યોગ ધ્વનિશાસ્ત્રમાં પ્રાથમિક સાધન વૈજ્ઞાનિક ઇકોસૌન્ડર છે. આ સાધન મનોરંજક અથવા વ્યાપારી ફિશફાઇન્ડર અથવા ઇકોસૌન્ડર જેવા જ સિદ્ધાંતો પર કામ કરે છે, પરંતુ વધુ ચોકસાઈ અને ચોકસાઇ માટે એન્જિનિયર્ડ છે, જેનાથી માત્રાત્મક બાયોમાસ અંદાજો કરી શકાય છે. ઇકોસૌન્ડરમાં, ટ્રાન્સસીવર ટૂંકા પલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે જે ટ્રાન્સડ્યુસર દ્વારા પાણીમાં મોકલવામાં આવે છે, જે અવાજની કેન્દ્રિત બીમ ઉત્પન્ન કરવા માટે ગોઠવાયેલા પીઝોઇલેક્ટ્રિક તત્વોની શ્રેણી છે. માત્રાત્મક કાર્ય માટે ઉપયોગમાં લેવા માટે, ઇકોસૌન્ડરને તે જ રૂપરેખાંકન અને વાતાવરણમાં માપાંકિત કરવું આવશ્યક છે જેમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે; આ સામાન્ય રીતે જાણીતા એકોસ્ટિક ગુણધર્મો સાથે ધાતુના ગોળામાંથી પડઘાઓની તપાસ કરીને કરવામાં આવે છે. પ્રારંભિક ઇકોસાઉન્ડર્સ માત્ર અવાજની એક જ બીમ પ્રસારિત કરે છે. એકોસ્ટિક બીમ પેટર્નને કારણે, વિવિધ અઝીમુથ ખૂણાઓ પર સમાન લક્ષ્યો વિવિધ પડઘા સ્તરો પરત કરશે. જો બીમ પેટર્ન અને લક્ષ્ય તરફનો કોણ જાણીતો હોય, તો આ દિશાને સરભર કરી શકાય છે. લક્ષ્ય તરફનો કોણ નક્કી કરવાની જરૂરિયાતને કારણે ટ્વીન-બીમ ઇકોસૌન્ડરનો વિકાસ થયો, જે એક બીજાની અંદર બે એકોસ્ટિક બીમ બનાવે છે. આંતરિક અને બાહ્ય કિરણોમાં સમાન પડઘાઓના તબક્કાના તફાવતની સરખામણી કરીને, બંધ-અક્ષ કોણનો અંદાજ લગાવી શકાય છે. આ ખ્યાલના વધુ શુદ્ધિકરણમાં, સ્પ્લિટ-બીમ ઇકોસૌન્ડર ટ્રાન્સડ્યુસરના ચહેરાને ચાર ચતુર્થાંશમાં વિભાજિત કરે છે, જે ત્રણ પરિમાણોમાં લક્ષ્યોના સ્થાનને મંજૂરી આપે છે. સિંગલ-ફ્રિક્વન્સી, સ્પ્લિટ-બીમ ઇકોસૌન્ડર્સ હવે મત્સ્યોદ્યોગ ધ્વનિશાસ્ત્રનું પ્રમાણભૂત સાધન છે. મલ્ટીબીમ ઇકોસાઉન્ડર્સ મલ્ટીબીમ સોનાર પાણીમાં બહારની તરફ ધ્વનિ બીમનો પંખા આકારનો સમૂહ રજૂ કરે છે અને દરેક બીમમાં પડઘા રેકોર્ડ કરે છે. આનો ઉપયોગ બાથિમેટ્રિક સર્વેક્ષણોમાં વ્યાપકપણે કરવામાં આવે છે, પરંતુ તાજેતરમાં મત્સ્યોદ્યોગ ધ્વનિશાસ્ત્રમાં પણ તેનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ થયું છે. તેમનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે ઇકોસૌન્ડર દ્વારા આપવામાં આવેલી સાંકડી જળ સ્તંભ રૂપરેખા માટે બીજા પરિમાણનો ઉમેરો થાય છે. આમ પ્રાણીઓના વિતરણનું ત્રિ-પરિમાણીય ચિત્ર આપવા માટે બહુવિધ પિંગ્સને જોડી શકાય છે. એકોસ્ટિક કેમેરા એ એવા સાધનો છે જે પાણીના ત્રિ-પરિમાણીય જથ્થાની તાત્કાલિક છબી બનાવે છે. આ સામાન્ય રીતે પરંપરાગત ઇકોસાઉન્ડર્સ કરતાં ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજનો ઉપયોગ કરે છે. આ તેમના રિઝોલ્યુશનમાં વધારો કરે છે જેથી વ્યક્તિગત પદાર્થોને વિગતવાર જોઈ શકાય, પરંતુ તેનો અર્થ એ છે કે તેમની શ્રેણી દસ મીટર સુધી મર્યાદિત છે. તેઓ બંધ અને/અથવા ગંદા જળાશયોમાં માછલીની વર્તણૂકનો અભ્યાસ કરવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે ડેમના પ્લેટફોર્મ પર એનાડ્રોમસ માછલીના માર્ગ પર દેખરેખ રાખવી મત્સ્યોદ્યોગ ધ્વનિશાસ્ત્ર મત્સ્યોદ્યોગ ધ્વનિક સંશોધન વિવિધ પ્લેટફોર્મ પરથી હાથ ધરવામાં આવે છે. સૌથી સામાન્ય પરંપરાગત સંશોધન જહાજ છે, જેમાં ઇકોસાઉન્ડર્સ જહાજના હલ પર અથવા ડ્રોપ કીલમાં માઉન્ટ થયેલ હોય છે. જો વહાણમાં કાયમી ધોરણે ઇકોસૌન્ડર્સ સ્થાપિત ન હોય, તો તેને વહાણની બાજુ સાથે જોડાયેલા પોલ માઉન્ટ પર અથવા જહાજની પાછળ અથવા તેની બાજુમાં ખેંચવામાં આવેલા ટોવ્ડ બોડી અથવા "ટોફિશ" પર તૈનાત કરી શકાય છે. ટોવ્ડ બોડી ખાસ કરીને ઊંડા જીવંત માછલીના અભ્યાસ માટે ઉપયોગી છે, જેમ કે નારંગી રફ, જે સામાન્ય રીતે સપાટી પર ઇકોસૌન્ડરની શ્રેણીની નીચે રહે છે. સંશોધન જહાજો ઉપરાંત, માછીમારીના જહાજો, ફેરી અને માલવાહક જહાજો જેવા વિવિધ "તકના જહાજો" માંથી ધ્વનિ માહિતી એકત્રિત કરી શકાય છે. તકના જહાજો મોટા વિસ્તારોમાં ઓછા ખર્ચે ડેટા સંગ્રહ પ્રદાન કરી શકે છે, જો કે સાચા સર્વેક્ષણ ડિઝાઇનનો અભાવ આ ડેટાનું વિશ્લેષણ મુશ્કેલ બનાવી શકે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, દૂરથી સંચાલિત વાહનો અને સ્વાયત્ત પાણીની અંદરના વાહનો તેમજ દરિયાઈ વેધશાળાઓમાં પણ ધ્વનિ સાધનો તૈનાત કરવામાં આવ્યા છે. લક્ષ્ય શક્તિ અવલોકનો અને લક્ષ્ય શક્તિ (ટી. એસ.) નું મોડેલિંગ એ માપ છે કે માછલી, ઝૂપ્લેંક્ટર અથવા અન્ય લક્ષ્ય સ્કેટર્સ ટ્રાન્સડ્યુસર તરફ કેટલી સારી રીતે અવાજ કરે છે. સામાન્ય રીતે, મોટા પ્રાણીઓની લક્ષ્ય શક્તિ વધારે હોય છે, જોકે અન્ય પરિબળો, જેમ કે માછલીઓમાં ગેસથી ભરેલા સ્વિમબ્લેડરની હાજરી અથવા ગેરહાજરી, ઘણી મોટી અસર કરી શકે છે. મત્સ્યોદ્યોગના ધ્વનિશાસ્ત્રમાં લક્ષ્યની શક્તિ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે તે ધ્વનિક બેકસ્કેટર અને પ્રાણીઓના બાયોમાસ વચ્ચેની કડી પૂરી પાડે છે. ટી. એસ. ને ગોળાઓ અને સિલિન્ડરો જેવા સરળ લક્ષ્યો માટે સૈદ્ધાંતિક રીતે મેળવી શકાય છે, પરંતુ વ્યવહારમાં, તે સામાન્ય રીતે પ્રયોગમૂલક રીતે માપવામાં આવે છે અથવા આંકડાકીય નમૂનાઓ સાથે ગણવામાં આવે છે. એપ્લિકેશન્સ સર્વે, સ્ટોક એસેસમેન્ટ, મેનેજમેન્ટ ઇકોલોજી બિહેવિયર ડીપ સ્કેટરિંગ લેયર રેફરન્સ પણ જુઓ વધુ વાંચન ફિશ એમપી અને મોબ્રે ડબલ્યુએચ (1970) સાઉન્ડ્સ ઓફ વેસ્ટર્ન નોર્થ એટલાન્ટિક ફિશ; જૈવિક પાણીની અંદરના અવાજોની સંદર્ભ ફાઇલ જોન્સ હોપકિન્સ પ્રેસ. બાહ્ય કડીઓ દરિયાઇ જીવનની વસ્તી ગણતરી-એકોસ્ટિક ટેકનોલોજી ફિશરીઝ એકોસ્ટિક્સ રિસર્ચ યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટન. એકોસ્ટિક્સ અનપેક્ડઃ હાઇડ્રોએકૉસ્ટિક ડેટા ફિશરીઝ સાયન્સમાંથી વિપુલતાના અંદાજો મેળવવા માટેની સામાન્ય માર્ગદર્શિકા