मत्स्य ध्वनिकी

मत्स्य ध्वनिकी में जलीय पारिस्थितिक तंत्र वातावरण में सेंसर के रूप में ध्वनिकी का उपयोग करके वैज्ञानिक अनुसंधान और व्यावहारिक अनुप्रयोग विषयों की एक श्रृंखला शामिल है। ध्वनिक तकनीकों को जलीय जानवरों, प्राणिप्लवक, और भौतिक और जैविक समुद्री आवास विशेषताओं को समझने के लिए लागू किया जा सकता है।

मूल सिद्धांत
बायोमास (पारिस्थितिकी) आकलन सोनार तकनीक का उपयोग करके मछली और अन्य समुद्री जीवों का पता लगाने और उनकी मात्रा निर्धारित करने की एक विधि है। एक ध्वनिक ट्रांसड्यूसर पानी में ध्वनि की एक संक्षिप्त, केंद्रित नाड़ी का उत्सर्जन करता है। यदि ध्वनि का सामना ऐसी वस्तुओं से होता है जो आसपास के माध्यम से भिन्न घनत्व की होती हैं, जैसे कि मछली, तो वे कुछ ध्वनि को वापस स्रोत की ओर दर्शाती हैं। ये गूँज मछली के आकार, स्थान और बहुतायत (पारिस्थितिकी) के बारे में जानकारी प्रदान करती हैं। वैज्ञानिक सोनार  के मूल घटक इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेयर फ़ंक्शन ध्वनि को प्रसारित करना, प्राप्त करना, फ़िल्टर करना और बढ़ाना, रिकॉर्ड करना और गूँज का विश्लेषण करना है। जबकि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध फिश-फाइंडर के कई निर्माता हैं, मात्रात्मक विश्लेषण के लिए आवश्यक है कि अंशांकन इको साउंडर उपकरण के साथ माप किया जाए, जिसमें उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात हो।

इतिहास
प्रथम विश्व युद्ध के बाद, जब पहली बार पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए सोनार का इस्तेमाल किया गया था, तो इको साउंडर्स ने सेना के बाहर उपयोग करना शुरू कर दिया था। फ्रांसीसी अन्वेषक रेमंड रैलियर डू बैटी ने 1927 में अप्रत्याशित मिडवाटर गूँज की सूचना दी, जिसका श्रेय उन्होंने मछली स्कूलों को दिया। 1929 में, जापानी वैज्ञानिक किमुरा ने एक जलीय कृषि तालाब में लाल समुद्री ब्रीम तैराकी द्वारा एक निरंतर ध्वनिक किरण में व्यवधान की सूचना दी। 1930 के दशक की शुरुआत में, दो वाणिज्यिक मछुआरे, रोनाल्ड बॉल्स, एक अंग्रेज और नार्वे के रेइनर्ट बोकन ने मछली का पता लगाने के साधन के रूप में इकोसाउंडर्स के साथ स्वतंत्र रूप से प्रयोग करना शुरू किया। फ़्राफजॉर्ड, नॉर्वे में बोकन द्वारा रिकॉर्ड किए गए यूरोपीय स्प्रैट स्कूलों के ध्वनिक निशान प्रकाशित होने वाली मछली का पहला ईकोग्राम था। 1935 में, नार्वे के वैज्ञानिक ऑस्कर सुंदर ने अनुसंधान पोत जोहान हजोर्ट से अटलांटिक कॉड स्कूलों की टिप्पणियों की सूचना दी, मात्स्यिकी अनुसंधान के लिए इकोसाउंडिंग का पहला उपयोग चिह्नित करना।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सोनार प्रौद्योगिकियां तेजी से विकसित हुईं, और शत्रुता समाप्त होने के तुरंत बाद वाणिज्यिक मछुआरों और वैज्ञानिकों द्वारा सैन्य अधिशेष उपकरण को अपनाया गया। इस अवधि में विशेष रूप से मछली का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों का पहला विकास देखा गया। ध्वनिक सर्वेक्षणों की व्याख्या में बड़ी अनिश्चितताएँ बनी रहीं, हालाँकि: उपकरणों का अंशांकन अनियमित और सटीक था, और मछली और अन्य जीवों के ध्वनि-प्रकीर्णन गुणों को खराब तरीके से समझा गया था। 1970 और 80 के दशक की शुरुआत में, इन सीमाओं को पार करने के लिए व्यावहारिक और सैद्धांतिक जांच की एक श्रृंखला शुरू हुई। इस अवधि में स्प्लिट-बीम इकोसाउंडर्स, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग और इलेक्ट्रॉनिक डिस्प्ले जैसे तकनीकी विकास भी दिखाई दिए।

वर्तमान में, दुनिया भर में कई मत्स्य पालन के मूल्यांकन और प्रबंधन में ध्वनिक सर्वेक्षण का उपयोग किया जाता है। कैलिब्रेटेड, स्प्लिट-बीम इकोसाउंडर्स मानक उपकरण हैं। कई ध्वनिक आवृत्तियों का अक्सर एक साथ उपयोग किया जाता है, जिससे विभिन्न प्रकार के जानवरों में कुछ भेदभाव हो सकता है। मल्टीबीम, ब्रॉडबैंड और पैरामीट्रिक सोनार में अनुसंधान सहित तकनीकी विकास जारी है।

मछली की गिनती
जब अलग-अलग लक्ष्यों को इतनी दूरी पर रखा जाता है कि उन्हें एक दूसरे से अलग किया जा सकता है, तो लक्ष्यों की संख्या की गणना करके मछलियों की संख्या का अनुमान लगाना सीधा है। इस प्रकार के विश्लेषण को इको काउंटिंग कहा जाता है, और ऐतिहासिक रूप से बायोमास आकलन के लिए सबसे पहले इस्तेमाल किया गया था।

इको इंटीग्रेशन
यदि एक से अधिक लक्ष्य ध्वनिक बीम में एक ही गहराई पर स्थित हैं, तो आमतौर पर उन्हें अलग-अलग हल करना संभव नहीं होता है। यह अक्सर स्कूली मछली या ज़ोप्लांकटन के एकत्रीकरण के मामले में होता है। इन मामलों में, बायोमास का अनुमान लगाने के लिए इको इंटीग्रेशन का उपयोग किया जाता है। इको इंटीग्रेशन मानता है कि लक्ष्यों के एक समूह द्वारा बिखरी हुई कुल ध्वनिक ऊर्जा प्रत्येक व्यक्तिगत लक्ष्य द्वारा बिखरी हुई ऊर्जा का योग है। यह धारणा ज्यादातर मामलों में ठीक रहती है। स्कूल या एकत्रीकरण द्वारा बैकस्कैटर की गई कुल ध्वनिक ऊर्जा को एक साथ एकीकृत किया जाता है, और कुल संख्या का अनुमान देते हुए, इस कुल को एक ही जानवर के बैकस्कैटरिंग गुणांक (पहले निर्धारित) से विभाजित किया जाता है।

इकोसाउंडर्स
मत्स्य ध्वनिकी में प्राथमिक उपकरण वैज्ञानिक इकोसाउंडर है। यह उपकरण मनोरंजक या वाणिज्यिक मछली खोजक  या  प्रतिध्वनि बज रही है  के समान सिद्धांतों पर काम करता है, लेकिन अधिक सटीकता और सटीकता के लिए इंजीनियर किया गया है, जिससे मात्रात्मक बायोमास अनुमान लगाया जा सकता है। एक इकोसाउंडर में, एक ट्रांसीवर एक छोटी पल्स उत्पन्न करता है जिसे ट्रांसड्यूसर द्वारा पानी में भेजा जाता है,  piezoelectric  तत्वों की एक सरणी ध्वनि की एक केंद्रित किरण उत्पन्न करने के लिए व्यवस्थित होती है। मात्रात्मक कार्य के लिए उपयोग करने के लिए, इकोसाउंडर को उसी कॉन्फ़िगरेशन और वातावरण में कैलिब्रेट किया जाना चाहिए जिसमें इसका उपयोग किया जाएगा; यह आम तौर पर ज्ञात ध्वनिक गुणों वाले धातु क्षेत्र से गूँज की जांच करके किया जाता है।

प्रारंभिक इकोसाउंडर्स केवल ध्वनि की एक किरण प्रसारित करते थे। ध्वनिक बीम पैटर्न के कारण, अलग-अलग दिगंश कोणों पर समान लक्ष्य अलग-अलग प्रतिध्वनि स्तर लौटाएंगे। यदि बीम पैटर्न और लक्ष्य के कोण ज्ञात हैं, तो इस दिशा की भरपाई की जा सकती है। लक्ष्य के कोण को निर्धारित करने की आवश्यकता ने जुड़वां-बीम इकोसाउंडर के विकास को जन्म दिया, जो दो ध्वनिक बीम बनाता है, एक दूसरे के अंदर। आंतरिक और बाहरी बीम में एक ही प्रतिध्वनि के चरण अंतर की तुलना करके, कोण ऑफ-एक्सिस का अनुमान लगाया जा सकता है। इस अवधारणा के एक और परिशोधन में, एक स्प्लिट-बीम इकोसाउंडर ट्रांसड्यूसर चेहरे को चार चतुर्भुजों में विभाजित करता है, जिससे तीन आयामों में लक्ष्यों का स्थान प्राप्त होता है। एकल-आवृत्ति, स्प्लिट-बीम इकोसाउंडर्स अब मात्स्यिकी ध्वनिकी के मानक साधन हैं।

मल्टीबीम इकोसाउंडर्स
मल्टीबीम सोनार ध्वनि पुंजों के एक पंखे के आकार के सेट को पानी में बाहर की ओर प्रोजेक्ट करते हैं और प्रत्येक बीम में गूँज रिकॉर्ड करते हैं। इनका व्यापक रूप से बाथमीट्रिक सर्वेक्षणों में उपयोग किया गया है, लेकिन हाल ही में मत्स्य ध्वनिकी में भी इसका उपयोग शुरू हो गया है। उनका प्रमुख लाभ एक इकोसाउंडर द्वारा दिए गए संकीर्ण जल स्तंभ प्रोफ़ाइल में दूसरा आयाम जोड़ना है। इस प्रकार कई पिंग्स को जानवरों के वितरण की त्रि-आयामी तस्वीर देने के लिए जोड़ा जा सकता है।

ध्वनिक कैमरे
ध्वनिक कैमरे ऐसे उपकरण हैं जो पानी की त्रि-आयामी मात्रा को तुरंत चित्रित करते हैं। ये आमतौर पर पारंपरिक इकोसाउंडर्स की तुलना में उच्च-आवृत्ति ध्वनि का उपयोग करते हैं। यह उनके रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाता है ताकि अलग-अलग वस्तुओं को विस्तार से देखा जा सके, लेकिन इसका मतलब है कि उनकी सीमा दसियों मीटर तक सीमित है। वे बंद और/या पानी के धुंधले निकायों में मछली के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए बहुत उपयोगी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए बांधों पर anadromous  मछली के मार्ग की निगरानी करना

मात्स्यिकी ध्वनिकी के लिए प्लेटफार्म
मत्स्य ध्वनिक अनुसंधान विभिन्न प्लेटफार्मों से किया जाता है। सबसे आम एक पारंपरिक अनुसंधान पोत है, जिसमें ईकोसाउंडर्स जहाज के पतवार पर या एक ड्रॉप कील में लगे होते हैं। यदि जहाज में स्थायी रूप से इकोसाउंडर्स स्थापित नहीं होते हैं, तो उन्हें जहाज के किनारे से जुड़े एक पोल माउंट पर तैनात किया जा सकता है, या जहाज के पीछे या उसके साथ खींची गई टोफिश या टोफिश पर तैनात किया जा सकता है। खींचे गए शरीर गहरी जीवित मछलियों के अध्ययन के लिए विशेष रूप से उपयोगी होते हैं, जैसे नारंगी खुरदरा, जो आम तौर पर सतह पर एक ईकोसाउंडर की सीमा के नीचे रहते हैं।

अनुसंधान जहाजों के अलावा, मछली पकड़ने के जहाजों, घाटों और मालवाहक जहाजों जैसे विभिन्न प्रकार के जहाजों से ध्वनिक डेटा एकत्र किया जा सकता है। अवसरों के जहाज बड़े क्षेत्रों में कम लागत वाले डेटा संग्रह की पेशकश कर सकते हैं, हालांकि एक सच्चे सर्वेक्षण डिजाइन की कमी से इन आंकड़ों का विश्लेषण मुश्किल हो सकता है। हाल के वर्षों में, दूरस्थ रूप से संचालित वाहनों और स्वायत्त पानी के नीचे के वाहनों के साथ-साथ महासागर वेधशालाओं में भी ध्वनिक उपकरणों को तैनात किया गया है।

लक्ष्य शक्ति अवलोकन और मॉडलिंग
टारगेट स्ट्रेंथ (TS) इस बात का माप है कि मछली, जन्तुप्लवक, या अन्य लक्ष्य स्कैटर ट्रांसड्यूसर की ओर कितनी अच्छी तरह ध्वनि करते हैं। सामान्य तौर पर, बड़े जानवरों की लक्ष्य शक्ति अधिक होती है, हालांकि अन्य कारक, जैसे कि मछलियों में गैस से भरे स्विमब्लैडर की मौजूदगी या अनुपस्थिति का बहुत बड़ा प्रभाव हो सकता है। मत्स्य पालन ध्वनिकी में लक्ष्य शक्ति महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह ध्वनिक बैकस्कैटर और पशु बायोमास के बीच एक कड़ी प्रदान करती है। टीएस को सैद्धांतिक रूप से सरल लक्ष्य जैसे गोले और सिलेंडर के लिए प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन व्यवहार में, इसे आमतौर पर अनुभवजन्य रूप से मापा जाता है या संख्यात्मक मॉडल के साथ गणना की जाती है।

अनुप्रयोग
सर्वेक्षण, स्टॉक मूल्यांकन, प्रबंधन परिस्थितिकी व्यवहार

यह भी देखें

 * गहरी बिखरने वाली परत

अग्रिम पठन

 * Fish MP and Mowbray WH (1970) Sounds of western North Atlantic fishes; a reference file of biological underwater sounds Johns Hopkins Press.

बाहरी संबंध

 * Census of Marine Life - Acoustic Technology
 * Fisheries Acoustics Research University of Washington.
 * Acoustics Unpacked: A General Guide for Deriving Abundance Estimates from Hydroacoustic Data