СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ МОРСКИХ ЖИВОТНЫХ В ПРОЦЕССЕ ПРОМЫСЛА РЫБЫ Российский патент 2003 года по МПК G01S15/96 A01K79/00 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в рыбной промышленности для "отвлечения" морских животных от орудий лова с рыбой.

Задача, которая решается изобретением, заключается в формировании, усилении и излучении гидроакустических информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" для эффективного и длительного управления поведением морских животных в процессе промысла рыбы в диапазоне частот, ограниченном снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - объекта промысла. (С.п., 4 илл.).

Способ реализуется следующим образом.

В "N-блоках" (N=4, 6...) формирования сигналов осуществляется последовательное формирование информационных сигналов "конкурента" и "жертвы". Усиление информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" до заданного уровня осуществляется при помощи "N-блоков" (N=4, 6...) усиления, а излучение информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" осуществляется при помощи "N-излучателей" (N=4, 6...), распределенных в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом. Последовательное включение информационных сигналов (сигнал "конкурента", пауза, сигнал "жертвы", пауза, сигнал "конкурента" и т.д.) автоматически регулируется при помощи "N-(N=4,6... ) таймеров", подключенных к выходам соответствующих блоков усиления параллельно соответствующим блокам излучения. При этом с помощью "N-2,3... - излучателей" осуществляется излучение информационных сигналов "конкурента", а при помощи "N-2,3... - излучателей" осуществляется излучение информационных сигналов "жертвы". Информационные сигналы "конкурента" и "жертвы" воздействуют на морских животных (дезориентируют их в обстановке) и изменяют (отвлекают от орудий лова с рыбой на "ложные" направления) их поведенческие характеристики в интересах промысла.

Известен способ управления поведением скоплений рыб, основанный на формировании, усилении и излучении в сторону промыслового скопления рыб информационных сигналов "хищника" в широком диапазоне частот /1/.

Основным недостаткам данного способа является невозможность управления поведением морских животных.

Известен способ управления поведением морских животных, основанный на формировании, усилении и излучении энергетических сигналов /2/.

Основными недостатками данного способа являются:
1. Недостаточная эффективность управления поведением морских животных.

2. Невозможность управления поведением морских животных в процессе промысла рыб из-за их возможного "отпугивания" от орудий лова.

3. Недостаточная эффективность процесса управления поведением морских животных из-за относительно быстрой их адаптации к излучаемым сигналам.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому относится способ (выбранный в качестве прототипа) управления поведением морских животных, основанный на формировании, усилении и излучении информационных сигналов, воздействии сигналов на морских животных и изменении их поведенческих характеристик /3/.

К недостаткам способа-прототипа относятся:
1. Невозможность управления поведением морских животных в процессе промысла рыб.

2. Недостаточная эффективность процесса управления из-за невозможности управления поведением всех морских животных (например, малых китов-косаток), не имеющих в природе естественных "хищников".

3. Недостаточная эффективность процесса управления поведением морских животных из-за быстрой их адаптации к излучаемым сигналам "хищника".

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления поведением морских животных, основанном на формировании, усилении и излучении информационных сигналов, воздействии информационных сигналов на морских животных и изменении их поведенческих характеристик, частотный диапазон информационных сигналов ограничен снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - объекта промысла, в качестве информационных используются сигналы "конкурента" и сигналы "жертвы", информационные сигналы модулированы доплеровскими сигналами, имитирующими движение "конкурента" и "жертвы", излучение информационных сигналов "конкурента и жертвы" осуществляется последовательно в течение определенных интервалов времени, чередуясь с определенными временными интервалами, когда информационные сигналы не излучаются, излучение информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" осуществляется при помощи "N-излучателей" (N=4, 6,...), распределенных в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом, при этом информационные сигналы "конкурента" излучаются при помощи "N-2,3. . . - излучателей", а информационные сигналы "жертвы" излучаются при помощи "N-2,3... - излучателей".

Для предотвращения возможного "отпугивания" рыбы от орудий лова информационными сигналами "конкурента" и "жертвы", частотный диапазон информационных сигналов ограничен снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб.

Для повышения эффективности воздействия информационных сигналов на морских животных информационные сигналы модулированы доплеровскими сигналами, имитирующими движение "конкурента" и "жертвы".

Для повышения эффективности воздействия информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" на морских животных, блоки излучения информационных сигналов распределены в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом.

Для исключения возможного "привыкания" морских животных к информационным сигналам "конкурента" и "жертвы" излучение информационных сигналов осуществляется последовательно в течение определенных интервалов времени, чередуясь с определенными временными интервалами, когда информационные сигналы "конкурента и жертвы" не излучаются.

Для исключения возможного "привыкания" (определение местоположения источника) морских животных к информационным сигналам "конкурента" и "жертвы" излучение информационных сигналов "конкурента" осуществляется при помощи "N-2,3. . . - блоков излучения" и излучение "жертвы" при помощи "N-2,3... - блоков излучения".

Отличительными признаками заявляемого способа являются:
1. Частотный диапазон информационных сигналов ограничен снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - объекта промысла.

2. В качестве информационных сигналов используются сигналы "конкурента" и сигналы "жертвы".

3. Информационные сигналы модулированы доплеровскими сигналами, имитирующими движение "конкурента" и "жертвы".

4. Излучение информационных сигналов "конкурента и жертвы" осуществляется последовательно в течение определенных интервалов времени, чередуясь с определенными временными интервалами, когда информационные сигналы не излучаются.

5. Излучение информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" осуществляется при помощи "N-излучателей" (N=4, 6...), распределенных в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом, при этом, информационные сигналы "конкурента" излучаются при помощи "N-2,3... - излучателей", а информационные сигналы "жертвы" излучаются при помощи "N-2,3... - излучателей".

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков показал следующее.

Признаки 1, 4, 5 являются новыми и неизвестно их использование для управления поведением морских животных в процессе промысла рыбы. В то же время в гидроакустике данные признаки используются при комплексном применении нескольких гидроакустических средств.

Признак 2 является новым и неизвестно его использование для управления поведением морских животных в процессе промысла рыбы. В то же время информационные сигналы "жертва" используются в промысловой гидроакустике для привлечения рыб к орудиям лова.

Признак 3 хорошо известен в гидроакустике. В то же время и неизвестно его использование для управления поведением морских животных в процессе промысла рыбы.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - в течение заданного интервала времени эффективно управлять поведением морских животных в процессе промысла рыбы путем формирования, усиления и излучения гидроакустических информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" в диапазоне частот, ограниченном снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - объекта промысла.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных в гидроакустике, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту.

Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, с помощью которого реализуется разработанный способ. Устройство состоит из "N-блоков" (N=4, 6.. .), каждый из которых содержит последовательно электрически соединенные блоки формирования сигналов (1-1,2-1...N-1), в которых осуществляется формирование информационных сигналов "конкурента" и "жертвы", блоки усиления информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" (1-2,2-2...N-2) и блоки излучения информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" (1-3,2-3...N-3). Последовательное включение информационных сигналов автоматически регулируется при помощи таймеров (1-4,2-4...N-4), подключенных к выходам соответствующих блоков усиления параллельно соответствующим блокам излучения.

Устройство функционирует следующим образом.

В блоках формирования сигналов (1-1...N-1) осуществляется последовательное формирование информационных сигналов "конкурента" и "жертвы", а в блоках усиления (2-1. . . N-2) происходит усиление информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" до заданного уровня. Излучение информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" осуществляется при помощи блоков излучения (3-1. . .N-3), распределенных в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом. Последовательность включения информационных сигналов (сигнал "конкурента", пауза, сигнал "жертвы", пауза, сигнал "конкурента" и т.д.) автоматически регулируется при помощи таймеров (1-4...N-4), подключенных к выходам соответствующих блоков усиления параллельно соответствующим блокам излучения. С помощью "N-2,3... - блоков излучения" осуществляется излучение информационных сигналов "конкурента", а при помощи "N-2,3... - блоков излучения" осуществляется излучение информационных сигналов "жертвы". Информационные сигналы "конкурента" и "жертвы" воздействуют на морских животных (дезориентируют их в обстановке) и изменяют (отвлекают от орудий лова с рыбой на "ложные" направления) их поведенческие характеристики.

Для примера на фиг.2 представлены диапазоны наибольшей акустической чувствительности некоторых промысловых рыб Дальневосточного региона /4/. Как видно из фиг.2, диапазон частот информационных сигналов управления поведением морских животных в процессе промысла рыбы должен быть ограничен снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - конкретного объекта промысла. В частности: ~500 Гц - для трески, ~3000 Гц - для сельди и т.д.

На фиг. 3 представлено расположение по глубине и дистанции 4-х блоков излучения информационных сигналов, используемых в процессе проведения морских испытаний разработанного способа. Как видно из фиг.3, один из блоков излучения ( 1 на фиг.3) был установлен в обтекателе на днище судна, второй ( 2 на фиг. 3) - опускался с борта на глубину - 50...100 м, а третий ( 3 на фиг.3) и четвертый (на фиг.3 показан схематично) - крепились с двух сторон к ставному орудию лова. Расстояние между блоками излучения 2 и 3 в момент начала излучения информационных сигналов (начало выборки орудий лова на борт судна) составляло ~200 м, а между блоками излучения 3 и 4 - не менее 2 км. Таким образом в процессе испытаний обеспечивалось излучение информационных сигналов в приповерхностном, глубинном и придонном слоях. При этом в начальный момент времени излучатели 1 и 3 излучали сигнал "конкурента", а излучатели 2 и 4 - "жертвы".

На фиг.4 для примера в диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц представлены спектрограммы сигналов косатки (тип "сирена" и тип "визг"), зарегистрированные на расстоянии ~1 км от блока излучения при помощи измерительного гидрофона и выбранных в качестве информационного сигнала "конкурент". Как видно из фиг.4, уровень сигнала в диапазоне частот ~5 кГц на 16...20 дБ превышал уровень помех в данном географическом районе. При этом в качестве информационного сигнала "жертва" использовались сигналы сивуча. Учитывая, что в качестве объекта промысла была выбрана треска, имеющая верхнюю граничную частоту диапазона максимальной акустической чувствительности ~500 Гц (фиг.2), то нижняя граничная частота информационных сигналов не превышала 1 кГц (1250 и 1675 Гц на фиг.4).

Предотвращение "отпугивания" рыбы от орудий лова информационными сигналами "конкурента" (косатка другого стада) и "жертвы" (сивуч для косатки) достигалось ограничением частотного диапазона снизу на границе верхней частоты диапазона наибольшей акустической чувствительности рыб.

Повышение эффективности воздействия информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" на морских животных информационные сигналы достигалось их модуляцией доплеровскими сигналами, имитирующими движение "конкурента" и "жертвы".

Повышение эффективности воздействия информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" на морских животных достигалось размещением блоков излучения информационных сигналов в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом.

Исключение возможного "привыкания" морских животных к информационным сигналам "конкурента" и "жертвы" достигалось за счет их последовательного излучения в течение определенных интервалов времени, чередуясь с определенными временными интервалами, когда информационные сигналы "конкурента и жертвы" не излучаются.

Исключение "привыкания" (определение местоположения источника) морских животных к информационным сигналам "конкурента" и "жертвы" достигалось излучением информационных сигналов "конкурента" и "жертвы" при помощи "N-2,3... - блоков излучения", соответственно.

Актуальность проблемы. По данным независимых экспертов за последние 15 лет при промысле ставными орудиями лова (например, ярус) от морских животных (например, сивуча) повреждается, в среднем, 20% объема биомассы, что существенно снижает эффективность промысла в целом /5/.

Следует заметить, что при промысле рыбы донными сетями и ярусами серьезную проблему в настоящее время рыбакам создают малые киты-косатки. Начиная с 2000 г. , их популяция в традиционных районах промысла существенно увеличилась. Собираясь группами в несколько десятков особей возле судна в момент подъема порядка, они выбирают из сетей и снимают с крючков практически весь улов. При этом наносят огромный вред орудиям лова (рвут сети, обрывают крючки, поводцы и т.д.) и сами травмируются ими.

В 2001 г. в пик промысловой путины косатки практически полностью блокировали работу добывающего флота севернее 55^o северной широты и суда были вынуждены уйти на юг в менее продуктивный район, что многим не позволило до конца года выбрать квоты.

Актуальность проблемы возрастает в связи с тем, что взрослые особи косаток уже обучают тактике такого (более легкого для них) "промысла" своих детей, что влечет за собой дальнейшее наращивание напряженности в системе "человек - морское животное" в борьбе за одну и ту же биомассу: кормовую базу - для животных и промысловую рыбу - для человека.

Следует также отметить, что средств хотя бы частичного противодействия и борьбы с косатками на судах до настоящего времени в Мировом рыболовстве нет. Учитывая отсутствие естественных врагов в природе и просто удивительную сообразительность косаток, трудно ожидать в ближайшее время внедрения на рыбопромысловом флоте технических средств их эффективного "отпугивания" от орудий лова. Попытки отстрела ружьями или повреждения взрыв-пакетами этих животных мало эффективны (косатки отходят на безопасное расстояние и продолжают питание) и не гуманны.

По нашему мнению единственное решение данной проблемы в настоящее время - отвлечение косаток на ложные направления и искусственное создание им дискомфортных условий в процессе выборки орудий лова.

Источники информации
1. Богатырев П. Б., Пятницкий И.И., Протасов В.Р. // А.С. 1118382, БИ 38, 1984.

2. Murchison A.E. and Pepper R.L. Escape conditioning in the bottlenosed dolphin/ Cetology, 1972, 8, pp. 1-5.

3. Cummings W.C. and P.O. Thompson, 1971. Gray whales, Eschrichtius robustus, avoid the underwather sounds of killer whales. Fishery Bulletion, v. 69, 3, pp. 525-530.

4. Сорокин М. А. Слуховые способности некоторых дальневосточных рыб // Автореферат диссертации к.б.н. - М.: ИЭМЭЖ, 1984, 28 с.

5. Бахарев С. А. и др. Исследования влияния гидрофизических параметров морской среды на акустическое поле в морской шельфовой зоне. Отчет о НИР "Акватория".- Минрыбхоз. - Владивосток. - Дальрыбвтуз, 1998, 167 с.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в рыбной промышленности для "отвлечения" морских животных от орудий лова с рыбой. Способ заключается в формировании, усилении, излучении и воздействии информационных сигналов на морских животных, при этом в качестве информационных сигналов используются сигналы "конкурента" и сигналы "жертвы", модулированные доплеровскими сигналами, имитирующими движение "конкурента" и "жертвы", информационные сигналы излучаются в течение определенных интервалов времени, а их частотный диапазон ограничен снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - объекта промысла. Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение эффективного и длительного управления поведением морских животных в процессе промысла рыбы. 4 ил.

Способ управления поведением морских животных при промысле рыбы, основанный на формировании, усилении и излучении информационных сигналов, воздействии информационных сигналов на морских животных и изменении их поведенческих характеристик, отличающийся тем, что частотный диапазон информационных сигналов ограничен снизу верхней граничной частотой диапазона частот наибольшей акустической чувствительности рыб - объекта промысла, в качестве информационных используются сигналы "конкурента" и сигналы "жертвы", информационные сигналы модулированы доплеровскими сигналами, имитирующими движение "конкурента" и "жертвы", излучение информационных сигналов "конкурента и жертвы" осуществляется последовательно в течение определенных интервалов времени при помощи излучателей, распределенных в приповерхностном, глубинном и придонных слоях моря определенным образом.