por
Norberto O. Oldani
Instituto Nacional de Limnología
José Macía 1933
3016 Santo Tome (SF), Argentina
Resumen
Los métodos acústicos más modernos y sofisticados permiten evaluar la ictiomasa, por clases de tamaño en base a la intensidad de reflección, conectando, a la ecosonda, para el análisis de la información una computadora y un ecointegrador. El método que se describe permite evaluar solamente el número de peces y es el más sencillo de las técnicas acústicas. Puede ser utilizado por cualquier persona que se familiarice con el manejo de una ecosonda.
Abstract
The most up-to-date and sophisticated acoustic methods permit the estimation of icthyomass, by size groups as based on the intensity of sound reflection, and can be connected to a computer or echointegrator for the analysis of the information obtained. The method described here permits only the estimation of the number of fish and is the simplest of the acoustic techniques. It can be used by anyone who familiarizes himself with the operation of an ecoshounder.
1. INTRODUCCION
El desarrollo que ha alcanzado la electrónica en estos últimos años, ha bajado los costos y mejorado notablemente la calidad de los equipos. Actualmente, es posible encontrar en el mercado, una considerable cantidad de marcas y modelos de pequeños ecosondas del tipo que se usan en embarcaciones deportivas, con los que es posible aplicar la metodología que se describe. Los métodos acústicos más modernos y sofisticados, permiten evaluar la ictiomasa por clases de tamaño en base a la intensidad de reflección, conectando a la ecosonda, para el análisis de la información, una computadora y un ecointegrador. El método que se describe, permite evaluar solamente el número de peces y es el más sencillo de las técnicas acústicas. Puede ser utilizado por cualquier persona que se familiarice con el manejo de una ecosonda.
La evaluación de la densidad de peces, a partir del recuento de ecos en los ecogramas, constituye un método directo de medir la abundancia de peces y es eficaz cuando éstos se presentan como blancos individuales. En este sentido, es importante lograr una sincronización entre la velocidad de la embarcación y la velocidad del papel registrador de la ecosonda para producir un ecograma, donde los peces de un cardúmen (no muy denso) aparezcan individualmente. El registro de un pez aparece con la forma de una V invertida si es muestreado en varias transmisiones consecutivas, lo que facilita la tarea del recuento. Existen publicaciones técnicas que aportan datos precisos de los principios de esta metología (Burczynski, 1982; Mathisen, 1980; Shishkova, 1977; Ulltang, 1977) por lo tanto en este trabajo sólo se describen las características básicas y el modo de operar las ecosondas, necesario para la implementación de la metodología.
Esta técnica fue introducida en la República Argentina por el Dr. A.G. Poddubnyi del Instituto de Aguas Interiores de la URSS, para evaluar el número de peces en las probables vías de migración del valle aluvial del río Paraná medio, con motivo de la futura construcción del complejo hidroeléctrico Chapeton “Cierre Sur”; actualmente se emplea en el Instituto Nacional de Limnología.
2. FUNCIONAMIENTO Y CARACTERISTICAS DE LA ECOSONDA
La ecosonda básicamente está formada por un transmisor que por intermedio del transductor emite un pulse de ultrasonido, luego el receptor espera que la señal de los ecos aparezca en los terminales del mismo transductor y los envía al estilo previa amplificación. En este esquema simplificado del funcionamiento de la ecosonda se puede apreciar que el tiempo de transmisión debe ser mucho más corto que el tiempo de recepción. El estilo, es la pluma que realiza los registros, se mueve a una velocidad regulada y transversal a la faja de papel que a su vez, se desplaza a velocidad constante. En los equipos comerciales, la parte de los circuitos electrónicos y la de registración están integradas en una misma unidad.
Para la instalación del transductor es recomendable seguir las instrucciones del fabricante del equipo. También se pueden realizar instalaciones desmontables, tratando de evitar vibraciones en el transductor dado que producen ruido y malogran los registros (Fig. 1).
Las principales características a tener en cuenta en la elección de los equipos, son las que hacen posible discriminar blancos individuales en los ecogramas. Es muy importante tener en cuenta la velocidad de papel, escalas de profundidad, frecuencia, longitud de pulso y ángulo del haz de ultrasonido del transductor.
2.1 Escalas
La ecosonda es un equipo que trabaja con dos escalas independiente: una la velocidad del papel registrador que es proporcional a la distancia recorrida y la otra la de profundidad. Para la aplicación de este método es necesario contar con equipos que tengan altas velocidades de papel del orden de 25 a 30 mm por minuto. Esto permite realizar registros relativamente grandes en ambientes pequeños. La escala de profundidad es graficada por el estilo a lo ancho de la faja de papel. Actualmente hay equipos adecuados a ambientes de escasa profundidad (4 m de profundidad en 10 cm de papel).
2.2 Frecuencia
Corresponden a las oscilaciones del transductor durante la transmisión. Las mayores frecuencias (150, 200 o más kHz) discriminan mejor que las bajas (50 kHz) porque la longitud de onda es menor. De esta forma la longitud de onda se hace conmensurable con objetos pequeños lo que permite una mejor reflección del sonido (Shishkova, 1977). Las altas frecuencias en ambientes con poco sedimento en suspensión registran ictioplancton.
2.3 Longitud de pulso
Generalmente en los equipos pequeños no puede ser modificada por el operador y constituye un punto clave en la discriminación de los peces. La duración del pulso es el tiempo que el transductor vibra (durante la transmisión) y puede variar según los equipos entre 0,1 ms (milisegundo) a 0,6 ms y ocasionalmente 1 ms. La velocidad de propagación del sonido en el agua, es de aproximadamente 1 500 m/seg y según la duración del pulso, genera longitudes de pulso entre 0,15 m a 1,5 m. En consecuencia, dos peces que estén a una distancia en profundidad menor o igual a la longitud de pulso, apareceran como uno solo. De esto, se deduce que es preferible disponer de equipos de corta longitud de pulso.
2.4 Angulo del haz de ultrasonido del transductor
Hay que prestar atención a este punto, debido a que en algunos manuales de pequeños ecosondas no se mencionan. Preferentemente el ángulo debe ser pequeño (aproximadamente 10 grados). El área que abarca un pulso a medida que aumenta la profundidad se incrementa y considerando lo mencionado en el punto anterior, se pierde discriminación cuando el diámetro del pulso es mayor, dado que aumenta la probabilidad de encontrar más de un pez a la misma profundidad dentro del haz. El volumen de agua que abarca un pulso, en toda su trayectoria se denomina zona “insonificada” y es comparable con la iluminada por un haz de luz. El diámetro de un haz de ultrasonido a una determinada profundidad, se puede comprobar de acuerdo a la formula que sigue y la profundidad real, a la que se encuentra el pez, es H1 más la profundidad a la que está el transductor (Shishkova, 1977) (Fig. 1 - registro).
La V invertida del registro de un pez, será más evidente cuando el ángulo del haz de ultrasonido del transductor sea mayor.
3. ESTRATEGIA DE MUESTREO
En ríos y pequeños lagos dependiendo de la morfología del sistema, intuitivamente se adopta pasar con la ecosonda en zigzag o bien realizando transecciones perpendiculares al eje principal, abarcando la mayor cantidad posible de ambientes. Estos se pueden establecer en función de las principales características del sistema (profundidad, flujos de velocidades de corriente, temperatura, etc.) o también considerando algunas características biológicas que probablemente estén asociadas a estos parámetros físicos.
La velocidad de desplazamiento de la embarcación (generalmente 2 nudos o menos), como ya se dijo, debe estar ajustada con la velocidad de papel de la ecosonda para obtener un buen registro. Para que un pez pueda ser correctamente registrado, debe haber sido muestreado no menos de 3 veces. La velocidad de desplazamiento de la embarcación, debe permanecer constante respecto del fondo, en consecuencia la cantidad de papel empleado en la transección, es proporcional a la distancia recorrida. El dato de distancia puede ser obtenido a partir de un mapa, descomponiendo la formula de velocidad o por medición directa. La escala de profundidad, se puede ir ajustando de modo tal que utilice la mayor parte del ancho de papel, para toda la columna de agua.
Nuestra experiencia en el río Paraná nos indica que los mejores registros se realizan dejando llevar la embarcación por la corriente y empleando excepcionalmente el motor para corregir el rumbo. Donde la velocidad de la corriente es baja se emplean unos 20 minutos en recorrer 500 m.
4. CALCULO DE DENSIDAD (Fig. 2)
La emisión de un pulso de sonido “insonifica” una figura aproximadamente cónica. Al desplazarce la embarcación, la sucesión de pulsos “insonifica” un prisma cuya base está apoyada en el fondo de la transección. Conociendo el ángulo del haz de ultrasonido, algunas profundidades y la distancia recorrida es posible calcular el volúmen de agua muestreado. En la práctica, una vez realizado el ecograma se reconocen los distintos ambientes y luego a cada ambiente se lo divide de modo tal que a pesar de las rugosidades del fondo, cada porción pueda ser aproximada a un pequeño prisma. La sumatoria de los volúmenes de cada una de esas porciones es el volumen de agua muestreado en cada ambiente y por ende la suma del de los ambientes es el de la transección. El número de ecomarcas dividido por el volúmen calculado es obviamente la densidad.
 | α | : | ángulo del haz de ultrasonido |
| H1 | : | profundidad 1 | |
| H2 | : | profundidad 2 | |
| D | : | distancia | |
| Vi | : | volúmen parcial |
5. ADVERTENCIAS Y RECOMENDACIONES
Los principales inconvenientes de esta metodología, son los propios de la evaluación acústica y los relacionados con la obtención y evaluación manual de los ecogramas.
Con el empleo de una ecosonda, no es posible realizar identificaciones taxonómicas, si bien un operador con experiencia puede asociar algunas ecomarcas a ciertas especies y en caso de ambientes someros, puede ayudarse realizando observaciones directas.
El reconocimiento de cardúmenes o peces cercanos a la superficie, puede estar subestimadado principalmente por el desplazamiento lateral al rumbo de la embarcación que pueden hacer los peces.
Los peces muy próximos al fondo o apoyados el él, son subestimados a pesar de que la mayoría de los equipos tienen dispositivos especiales (linea blanca) para superar ese inconveniente.
Otro dispositivo importante que no ha sido comentado debido a que la mayoría de los ecosondas lo han incorporado es el T.V.G. (Time Varied Gain) que es un control de ganancia cronovariable. En otras palabras es un amplificador de ecos variable en el tiempo, de ese modo dos peces de igual tamaño ubicados a distintas profundidades son registrados con la misma intensidad independientemente de la profundidad.
El haz de ultrasonido emitido por el transductor, está compuesto por un lóbulo principal (que es el que se toma de referencia para establecer el ángulo y el que alcanza, las mayores profundidades) y lóbulos laterales que en los equipos de uso comercial pueden llegar a ser muy importantes, por lo cual se recomienda tener muy en cuenta este aspecto debido a que el área “insonificada” puede incrementarse considerablemente en superficie.
En cuanto a la obtención de los ecogramas, es condición necesaria que todos se realicen empleando la misma sensibilidad para ser comparables.
Respecto a la estimación del volumen de agua muestreado, está sesgado dado que no siempre es posible mantener constante la velocidad de la embarcación por la acción de las corrientes de agua y el viento. El dato de la distancia recorrida aporta distintos errores de acuerdo al modo de obtenerlo. Además hay que considerar la manera de realizar el cálculo del volumen de agua.
El cómputo de las ecomarcas en algunos casos, puede ser dificultoso cuando los registros no son muy claros.
Cuando las concentraciones de peces son muy densas no es posible estimar la densidad debido a que no se reconocen peces individuales en los registros. Este método es más efectivo cuando los peces se encuentran en la columna de agua, en consecuencia, es importante conocer el período de actividad de los peces del ambiente en estudio para realizar el muestreo y hacerlo coincidir con el mayor período de actividad.
De lo expuesto, surge la necesidad de implementar simultáneamente otra metodología de muestreo, que aporte datos concretos acerca de la estructura de la población. El complemento de esta técnica, es la pesca de control realizada con artes de baja selectividad y alta eficiencia como son las redes de arrastre o de cerco. Es así mismo recomendable, en el caso de ser posible, realizar censos de la pesca comercial.
En muestreos realizados en 1982 por el Instituto Nacional de Limnología, en una laguna del valle de inundación del río Paraná, de 250 ha, combinamos muestreos con ecosonda en el pico de actividad de los peces y pesca de control con redes de espera. El análisis de correlación entre la densidad de peces con la ecosonda y la captura por unidad de esfuerzo, arrojo un alto valor (r = 0,8) con lo que es de esperar que los peces detectados por la ecosonda, correspondan a los de las capturas. Hay que hacer notar que el mayor error lo aportó la batería de redes que no cubría las tallas menores.
Las principales ventajas de esta metodología, están dadas por el gran volúmen de agua muestreado y la rapidez con que se obtienen datos cuantitativos del número de peces de un ambiente. Es especialmente apta para ambientes pequeños y someros y además la implementación es económica.
6. AGRADECIMIENTOS
Al Lic. Leonardo Kaczan por la traducción del texto en Ruso. A los Prof. Elly C. de Yuan y Juan C. Paggi y al Lic. Alejandro Tablado por la revisión crítica del manuscrito.
7. REFERENCIAS
Burczynski, J., 1982 Introducción al uso de sistemas sonar para la estimación de la biomasa de peces. FAO Doc.Téc.Pesca, (191)Rev.1:74 p. Publicado también en inglés y francés. Versión española preparada por D. Bertone
Mathisen, O.A., 1980 Acoustic stock assessment. EIFAC Tech.Pap., (33):115–41
Shishkova, E.V., 1977 Fisicheskie osnovy promyslovoj gidroakustiki (Fundamento físicos de la hidroacústica en pesquerías comerciales). Moscú, Pishchevaya Promyshlennost, 248 p. (en Ruso)
Ulltang, Ø., 1977 Determinación de la abundancia de las poblaciones por métodos que no se basan en los datos sobre capturas comerciales y esfuerzo de pesca. FAO Doc.Téc.Pesca, (176):25 p. Publicado también en inglés y francés
 | Fig. 1. Esquema básico de la detección de peces con ecosonda. |
 | Fig. 2. Registros acústicos. El del río Salado corresponde a una transección transversal al eje principal donde se observan ecomarcas correspondientes a pequeños peces. Las Hi son las profundides necesarias para el calculo del volumen. B: ambiente de pendiente en el borde del talweg. C: ambiente de aguas profundas centro del cauce. El registro del río San Javier está realizado a la deriva sobre el ambiente B donde se detectaron peces de porte mediano y grande. |
