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Etiqueta acústica

Las etiquetas acústicas , también conocidas como transmisores acústicos , son pequeños dispositivos emisores de sonido que permiten la detección y/o el seguimiento remoto de org...

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Las etiquetas acústicas , también conocidas como transmisores acústicos , son pequeños dispositivos emisores de sonido que permiten la detección y/o el seguimiento remoto de organismos en ecosistemas acuáticos como lagos , ríos , afluentes , estuarios o el mar . Se utilizan comúnmente para monitorear el comportamiento y los movimientos de los peces mediante el envío de información a computadoras de registro de datos, conocidas como receptores acústicos . Estas etiquetas permiten a los investigadores obtener datos de ubicación de los peces marcados a través de la telemetría acústica . Dependiendo de la configuración de la etiqueta y del conjunto de receptores, los investigadores pueden recibir datos simples de presencia/ausencia, datos de posición en 2D o incluso trayectorias de peces en 3D en tiempo real con resoluciones submétricas.

Las etiquetas acústicas se han utilizado para:

Muestreo

Las etiquetas acústicas transmiten una señal compuesta por pulsos acústicos o "pings" que envían información de posición del organismo etiquetado a un receptor hidrófono . Al vincular la frecuencia acústica recibida a un código de señal predeterminado y único, los animales etiquetados pueden identificarse a nivel individual. Las señales transmitidas pueden propagarse hasta 1  km (en agua dulce) dependiendo del modelo de etiqueta y las condiciones ambientales. [ 13 ] Los receptores pueden ser sostenidos activamente por un investigador ("Seguimiento activo") o fijados en ubicaciones específicas ("Seguimiento pasivo"). [ 14 ] Los conjuntos de receptores pueden permitir la triangulación de individuos etiquetados a lo largo de muchos kilómetros.

Etiquetas

Ejemplos de diferentes tamaños de etiquetas acústicas

Las etiquetas acústicas se fabrican en diversas formas y tamaños, según el organismo o el entorno de estudio. La duración de la batería varía según el tamaño, y algunas etiquetas más grandes duran más de cuatro años. [ 15 ] [ 16 ] Se eligen parámetros de sonido como la frecuencia y el método de modulación para lograr una detectabilidad y un nivel de señal óptimos. En entornos oceánicos, se suelen utilizar frecuencias inferiores a 100  kHz, mientras que en estudios en ríos y lagos son más comunes frecuencias de varios cientos de kilohercios .

Una etiqueta acústica típica consta de un transductor piezocerámico , electrónica de control y sincronización, y una fuente de alimentación por batería. Se suelen utilizar transductores cilíndricos o tubulares, que presentan metalización en las paredes interna y externa de la estructura. En funcionamiento normal, una señal eléctrica de corriente alterna (CA), generada por la electrónica de control y sincronización, se aplica a través de las dos capas de metalización. Este voltaje crea tensión en el material, lo que a su vez provoca que el transductor emita una señal acústica o "ping", que emana de la superficie del tubo. Un receptor especializado puede detectar este "ping" acústico y procesarlo mediante técnicas avanzadas de procesamiento de señales para determinar si un pez que entra en la zona de recepción lleva una etiqueta acústica específica.

Las etiquetas acústicas se distinguen de otros tipos de dispositivos, como las etiquetas de radio o las etiquetas de transpondedor inductivo pasivo (PIT), en que pueden funcionar tanto en agua salada como dulce ( por ejemplo , las etiquetas de radio y PIT tienen un rendimiento deficiente en agua salada) y no dependen de guiar al pez por una ruta específica ( por ejemplo , las etiquetas PIT requieren que el pez sea conducido a través de un área de detección restringida).

Se utilizan varios métodos diferentes para fijar la etiqueta a un organismo. En los peces, las etiquetas se implantan frecuentemente mediante cirugía en la cavidad abdominal. [ 17 ] [ 18 ] La implantación quirúrgica generalmente resulta en una alta retención de la etiqueta, por lo que se utiliza con regularidad. [ 19 ] [ 20 ] La electroinmovilización con una unidad TENS y la inmovilización química con compuestos como el eugenol se utilizan comúnmente para restringir el movimiento del pez durante la cirugía. [ 21 ] En algunos casos, las etiquetas se implantan endogástricamente introduciéndolas a la fuerza por el esófago. [ 22 ] Las etiquetas acústicas también pueden fijarse externamente mediante soportes o tipos de etiquetas adicionales. [ 23 ] [ 24 ]

Receptores

Ilustración de un salmónido juvenil que se desplaza a través de una toma de agua de derivación para peces.
Pantalla del software de seguimiento de etiquetas acústicas que muestra a los peces desplazándose hacia una toma de agua de derivación para peces (vista lateral).

Al determinar el tiempo de llegada del sonido a cada hidrófono, se puede calcular la posición tridimensional del pez. El receptor del hidrófono capta la señal de sonido y la convierte en datos que los investigadores utilizan para trazar las posiciones de las etiquetas resultantes en tres dimensiones, en tiempo real. Mediante un software de posprocesamiento, como MarkTags , se procesan esos datos y se obtiene el resultado: la trayectoria tridimensional.

Aplicaciones

agua dulce

ríos

Actualmente, las etiquetas acústicas se utilizan con mayor frecuencia para monitorear peces que se aproximan a las estructuras de derivación y guía en represas hidroeléctricas . Esto permite a las instalaciones de represas hidroeléctricas, distritos de servicios públicos y municipios evaluar las rutas migratorias específicas utilizadas por los peces (generalmente alevines de salmón ), identificar dónde ocurre la mortalidad de peces y evaluar el comportamiento de los peces en relación con las condiciones hidrodinámicas y/o cualquier otro parámetro ambiental. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] En última instancia, al trabajar para mejorar la efectividad de derivación y proteger las poblaciones de peces, los sistemas de seguimiento con etiquetas acústicas representan un avance significativo en la preservación de las poblaciones de salmón migratorio.

Se han utilizado etiquetas acústicas para ayudar a las agencias de servicios públicos, empresas privadas y agencias estatales y federales a cumplir con las regulaciones pesqueras definidas por las Regulaciones Federales y la Supervisión de la Energía ( FERC, archivado el 15 de junio de 2020 en Wayback Machine ).

Lagos

En los Grandes Lagos Laurentinos , la telemetría acústica ha abordado diversas preocupaciones de investigación y gestión pesquera a través de la investigación realizada mediante el Sistema de Observación de Telemetría Acústica de los Grandes Lagos ( GLATOS ). [ 28 ] Se han realizado estimaciones de la fidelidad al sitio de desove para la trucha de lago y el lucioperca . [ 10 ] [ 29 ]

La telemetría acústica también se ha utilizado para informar el manejo de especies invasoras mediante el uso de peces Judas , o peces marcados utilizados para "delatar" la ubicación o los comportamientos de otros. [ 30 ] Se utilizaron etiquetas acústicas en la lamprea marina en los Grandes Lagos para determinar la efectividad de las trampas en la eliminación física y para localizar posibles lugares de desove. [ 31 ] [ 32 ] También se han utilizado en la carpa común en toda América del Norte para identificar agregaciones estacionales para su futura explotación y eliminación. [ 30 ] [ 33 ]

Embalses

Océano

Ecosistema costero

Ecosistema marino

Limitaciones

Aunque increíblemente valiosas como herramienta de investigación y gestión, las etiquetas acústicas tienen algunas limitaciones. Principalmente, el equipo necesario para la telemetría acústica ( por ejemplo , etiquetas, receptores, baterías de repuesto para receptores, materiales de montaje y despliegue para receptores) puede ser prohibitivo en cuanto a costos, especialmente en comparación con otras técnicas como la radiotelemetría. Por ejemplo, los receptores acústicos pueden costar más de US$2000 por unidad, mientras que las etiquetas pueden variar entre US$200 y US$1000 por unidad, según el modelo. Además, las etiquetas acústicas tienen un rango de detección variable según el tipo de hábitat, el tamaño de la etiqueta y las condiciones ambientales. [ 34 ] [ 35 ] La variabilidad en la detección o la baja probabilidad de detección podrían influir en las conclusiones obtenidas a partir de los datos y, por lo tanto, es importante tenerla en cuenta mediante pruebas de rango. [ 36 ] Es necesario considerar la escala del proyecto y el plazo antes de implementar la telemetría acústica.

Véase también

Referencias

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