音響タグ

音響タグは、水生生態系の生物の検出や遠隔追跡を可能にする小型の音発生装置です。音響タグは、魚の行動を監視するためによく使用されます。研究は、湖、川、支流、河口、または海で実施できます。音響タグ技術により、研究者はタグを付けられた魚の位置データを取得できます。タグと受信機アレイの構成に応じて、研究者は単純な存在/不在データ、2D 位置データ、さらには 3D 魚跡を、1 メートル未満の解像度でリアルタイムで受信できます。

音響タグを使用すると、研究者は次のことが可能になります。

• 生存研究を実施する
• 移動/経路/軌跡を監視する
• 2次元または3次元（2Dまたは3D）での動作を追跡する
• ダムやその他の通路のバイパス効果を測定
• 捕食者と被捕食者の関係を観察する
• サーベイルの動きと活動

音響タグは、音響パルスまたは「ピン」で構成される信号を送信し、タグを付けられた生物の位置情報を水中聴音受信機に送信します。受信した音響シグネチャを既知のタイプのプログラムされた信号コードに結び付けることにより、特定のタグを付けられた個体が識別されます。送信された信号は、最大 1 km (淡水) まで伝播できます^[要出典]。受信機は、研究者が能動的に保持することも (「アクティブ トラッキング」)、特定の場所に取り付けることもできます (「パッシブ トラッキング」)。^[1]受信機のアレイにより、数キロメートルにわたってタグを付けられた個体の三角測量が可能になります。音響タグのバッテリー寿命は非常に長く、一部のタグは最大 4 年間持続します^[要出典]。

音響タグは、研究対象となる生物種の種類や研究が行われる環境の種類に応じて、さまざまな形やサイズで製造されます。周波数や変調方式などの音響パラメータは、最適な検出可能性と信号レベルを考慮して選択されます。海洋環境では、 100 kHz 未満の周波数がよく使用されます^{[引用が必要]}が、河川や湖沼での研究では、数百キロヘルツの周波数がより一般的です^{[引用が必要]}。

一般的な音響タグは、圧電セラミックトランスデューサー、駆動/タイミング エレクトロニクス、およびバッテリー電源^[要出典]で構成されています。円筒形または「チューブ」トランスデューサーがよく使用され、構造の内壁と外壁に金属化が施されています。通常の動作では、駆動/タイミング エレクトロニクスによって生成された交流 (AC) 電気信号が 2 つの金属化層に印加されます。この電圧によって材料に応力が生じ、トランスデューサーが音響信号または「ピン」を発し、チューブの表面から外側に放射されます。音響「ピン」は専用の受信機で検出され、高度な信号処理技術を使用して処理され、受信エリアに泳いでくる魚が特定の音響タグを持っているかどうかを判断します。

音響タグは、無線タグやパッシブ誘導トランスポンダー (PIT) タグなどの他の種類のデバイスとは異なり、海水でも淡水でも動作し (RF タグと PIT タグは海水中ではあまり機能しません)、魚を特定の経路に誘導する必要がありません (PIT タグでは、魚を制限された感知領域に誘導する必要があります)。

タグを生物に取り付けるには、いくつかの異なるタイプの方法が使用されています。魚の場合、タグは、魚の腹腔に小さな切開を加えて個体に埋め込まれることが多い（外科的埋め込み）か、食道に差し込んで胃の中に音響タグを埋め込む（胃埋め込み）^{[引用が必要]}。魚の場合、鱗液では鱗組織にうまく取り付けられないため、接着化合物を使用した外部取り付けは通常使用されません。他の生物では、タグは強力な接着剤で取り付けられます^{[引用が必要]}。

各ハイドロフォンへの音の到達時間を決定することで、魚の3D位置を計算できます。ハイドロフォン受信機は音信号を拾い、それをデータに変換します。研究者はそれを使用して、タグの位置を3次元でリアルタイムにプロットします。^[2] MarkTags などの後処理ソフトウェアを使用して、そのデータを取得し、結果である3Dトラックを提供します。

現在、音響タグは、水力発電ダムの分流構造物や誘導構造物に近づく魚を監視するために最も一般的に使用されています。これにより、水力発電ダム施設、公益事業地区、および自治体は、魚（ほとんどの場合、サケのスモルト）が使用する特定の回遊経路を評価し、魚の死亡が発生する場所を特定し、流体力学的条件やその他の環境パラメータに関連して魚の行動を評価することができます。最終的には、バイパスの有効性を改善し、魚の個体群を保護するために機能する音響タグ追跡システムは、回遊するサケの個体群の保護における大きな進歩です。コロンビア川で稼働している音響タグ追跡システムの例については、グラント郡の最新のアプリケーションまたはシェラン郡の最新のアプリケーションを参照してください。

音響タグは、公益事業機関、民間企業、州および連邦機関が、FERC として知られる連邦エネルギー規制監督庁によって定義された漁業規制を満たすのを支援するために採用されてきました。

• 動物の移動追跡
• データ保存タグ
• GISと水生科学
• ポップアップ衛星アーカイブタグ