La hidroacústica horizontal utilizada en la gestión de las comunidades de peces: en busca de la firma acústica de barbos y carpas

Pág. 032 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. La hid oacús ica ho izon al u ilizada en la ges ión de las comunidades de peces: en busca de la i ma acús ica de ba bos y ca pas. RESUMEN La hid oacús ica es una de las me odologías más ecomendadas en el es udio de la densidad, biomasa y compo amien o de los peces en los ecosis emas de agua dulce. La aplicación ho izon al en aguas poco p o undas p esen a algunas ince idumb es elacionadas con la señal acús ica ecibida (TSc) en elación al aspec o del pez (o ien ación del eje del cue po del pez con espec o al haz acús ico). En es e sen ido, es necesa io con inua abajando pa a esol e algunas de las di icul ades encon adas en las es imas ho izon ales median e expe imen os en medios con olados. Se p esen an en es e es udio los p ime os esul ados de las g abaciones hid oacús icas con peces en libe ad, ealizados sob e indi iduos pe enecien es a las especies ca pa y ba bo. Pa a las g abaciones se ha u ilizado una ecosonda de 200 kHz SIMRAD EK60. Se ha es udiado el e ec o de la o ien ación sob e el TSc (máximo, mínimo y medio) y po an o, sob e las es imas de longi ud o al del pez y peso o al. El obje i o de es e p oyec o es desa olla ecuaciones que mejo en las con e siones de la señal acús ica ecibida (TSc), en longi ud y peso eal pa a la hid oacús ica ho izon al u ilizada en aguas some as. Palab as cla e: señal acús ica (TS), hid oacús ica ho izon al, peces, agua dulce. INTRODUCCIÓN En los úl imos años, ic iólogos de oda Eu opa abajan pa a la no malización de los mé odos de mues eo u ilizados pa a el es udio, ges ión y conse ación de las comu- nidades de peces, an o en sis emas de agua dulce como en sis emas ma inos. Según las úl imas publicaciones, la combinación de dos o más mé odos de mues eo a o ece la ob ención de una imagen más eal de la si uación del ecosis ema es udiado en un momen o de e minado (Edi o ial, 2009). En e las me odologías más u ilizadas pa a el es udio de la densidad, biomasa y compo amien o de los peces se encuen a la hid o- acús ica, de hecho el alo de la hid oacús ica pa a la in es igación de peces con inen ales ha sido econocido po el Comi é Eu opeo de No malización (CEN) como un mé odo o malmen e ap obado pa a el mues eo de peces, p esen ando una g an idoneidad en la p opo ción de es imas de abundancia de peces en las aguas medias de g andes íos, en aguas de ansición, y en las zonas pelágicas y p o undas de los lagos (CEN, 2006). Aunque po aho a, es a écnica debe combina se con el uso de edes agalle as (CEN, 2005) pa a la iden i icación de especies. Rod íguez-Sánchez, V.1; Encina, L.1; Rod íguez-Ruiz, A.1; Sánchez-Ca mona, R.1; Mon eoli a He e as, A.2; Alonso de San ocildes, G.2 y Monnà Cano, A.2 1 Dp o. Biología Vege al y Ecología. Facul ad de Biología Vege al y Ecología. Uni e sidad de Se illa. Apdo. 1095. 41080 Se illa. 2 Ecohyd os S.L. Polígono Indus ial de C os, Edi icio 5- Na e 8. 39600- Maliaño (Can ab ia). A ículos Pág. 033 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. La hid oacús ica es una écnica que aplica el sonido y sus p opiedades en el es udio de las masas de agua. Pa a consegui la in o mación u iliza un apa a o llamado ecosonda, que unciona como ansmiso y ecep o de señales sono as. Es e apa a o, emi e ondas sono as que iajan en el agua chocando con odos los o ganismos y pa ículas que encuen a a su paso (Figu a 1). Cada uno de los obs áculos con que opiezan las ondas sono as emi e a su ez un eco de uel a. Es os ecos son ecibidos po el ecep o , y el p og ama de adquisición de da os, lo aduce en una imagen (ecog ama) que ep esen a el ecosis ema subacuá ico. A ículos Al p opo ciona in o mación de los dis in os compa imen os del ecosis ema acuá ico, no es de ex aña que sus aplicaciones se es én ex endiendo ápidamen e hacia muchos campos de es udio. Conc e amen e, cada ez es más u ilizada en los es udios biológicos de los sis emas acuá icos, pudiendo aplica se an o en es udios de pequeños o ganismos (zooplanc on y i oplanc on) como en es udios de o ganismos de mayo amaño (plan as sume gidas o mac ó i as y peces). Po se poco ag esi a con el medio, ob ene una g an can idad de in o mación en poco iempo y po la iabilidad de los esul ados, la hid oacús ica es una de las écnicas más aplicadas y es udiadas de los úl imos años. No obs an e, en el caso conc e o de los peces de agua dulce, las con e siones de los pa áme os acús icos a pa áme os biológicos eales p esen an cie as des iaciones sólo sal ables median e la ealización de expe i- men os con olados donde sean conocidas an o las especies como sus longi udes y pesos (Kubecka, 1994; Kubecka y Duncan, 1998; Lilja e al., 2000; F ouzo a y Kubecka, 2004). El sonido de los peces a ados indi idualmen e depende en gene al de pa áme os mo o- lógicos ales como la longi ud, el peso, el desa ollo gonadal, el con enido g aso, ipo y amaño de la ejiga na a o ia, e c. Pe o además, en la aplicación ho izon al, pa áme os no biológicos como la o ien ación y di ección de na ación del pez con espec o a la uen e sono a es c ucial en la espues a emi ida po el indi iduo en e al sonido. Va iaciones Figu a 1. Rep esen ación esquemá ica del mecanismo aplicado en hid oacús ica: A la izquie da en ojo apa ece la ecosonda que emi e y ecibe el sonido. A la de echa apa ece un g á ico que ep esen a el sonido ecibido y se llama Ecog ama. Pág. 034 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. en la o ien ación de los peces, p o ocan a iaciones en el sonido de uel o, po lo que un mismo indi iduo puede p oduci di e en es sonidos dependiendo de la o ien ación que p esen e espec o al haz acús ico. Po es e hecho, se hace necesa io ealiza es udios que ocalicen sus es ue zos en la de e minación de es a a iabilidad acús ica a in de cons ui ecuaciones que es imen iablemen e la longi ud y peso de los indi iduos p esen es en las p ospecciones acús icas. Igualmen e, en los úl imos años se es á abajando en la de e minación de las especies po análisis de espec o de ecuencia (Ed. aFondo, 2009). Cada especie iene una de e mi- nada e lec i idad pa a cada ecuencia y con es o puede con ecciona se una cu a de la espues a de cada especie a di e en es ecuencias. Si bien, aunque se espe a pode ob ene esul ados a co o plazo, los esul ados del expe imen o no se han expues o en es e abajo. Se p esen an así los esul ados p elimina es del es udio expe imen al hid oacús ico ealizado en las ins alaciones de la Es ación de Ecología Acuá ica P íncipe Albe o I de Mónaco, Se illa, po pa e del g upo de peces de la Uni e sidad de Se illa y la emp esa Ecohyd os SL. El obje i o p incipal del es udio, ha sido la ob ención de ecuaciones pa a con e i los alo es de espues a acús ica (TSc) a pa áme os biológicos eales, ales como la longi ud o al de los indi iduos en dos de las especies más abundan es en nues- os sis emas epicon inen ales. MATERIAL Y MÉTODOS LOS EJEMPLARES ÍCTICOS Se han analizado los egis os sono os de 10 indi iduos de di e en e alla, pe enecien es a dos especies dis in as. La selección de las especies se hizo en base a su ep esen a i idad en los sis emas epicon inen ales ibé icos. De es a o ma, las especies seleccionadas ue on el ba bo sp. (Lucioba bus sp) y la ca pa común (Cyp inus ca pio). Los ejempla es ue on cap u ados median e pesca eléc ica y asladados a los acua ios de cua en ena, donde siguie on un es ic o p o ocolo pa a asegu a su buen es ado de salud y e i a in ecciones gene alizadas en el acua io expe imen al. Cada uno de los ejempla es seleccionados ue medido en longi ud (mm) y peso (g) an es de se in oducido en el acua io. Las e e encias de dichas medidas se p esen an en la Tabla 1. A ículos EJEMPLARES LONGITUD TOTAL (mm) LONGITUD ESTÁNDAR (mm) PESO (g) NÚM. TRAYECTORIAS Ba bo sp. 135 112 27 53 174 142 75 48 256 213 155 99 335 284 350 124 403 343 600 268 Ca pa sp. 140 111 36 265 233 185 181 115 380 310 960 124 420 345 740 53 470 395 1500 251 Tabla 1. Resumen de los ejempla es u ilizados pa a el análisis hid oacús ico. Longi ud o al (mm), longi ud es ánda (mm) peso o al (g), y núme o de ayec o ias analizadas. Pág. 035 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. DISEÑO EXPERIMENTAL La es uc u a pa a albe ga a los peces du an e las g abaciones consis ió en una jaula de dimensiones 1.5mx1.5mx1.5m ealizada en PVC, malla mosqui e a y malla de nylon mono ilamen o de luz de malla 5mm (Figu a 2). En el in e io de la jaula se in oduje on aisladamen e los peces seleccionados du an e 48 ho as. Los egis os acús icos p esen ados en es e es udio pe enecen a una Ecosonda Sim ad EK60 de 200kHz y haz pa ido ci cula (7º), colocada a una dis ancia de 4 me os de la jaula, aunque en el expe imen o se ha u ilizado simul áneamen e una ecosonda Biosonics DTX de 430 kHz y haz pa ido y elíp ico (4º x 8º). Las g abaciones hid oacús- icas se ealiza on u ilizando dos longi udes de pulso di e en es (128µs y 256 µs) y dos iluminaciones di e en es (luz y oscu idad), pa a simula los ciclos dia ios de día y noche (Axen o e al., 2004; Tuse e al., 2009). No obs an e, en el p esen e es udio se p esen an los esul ados ob enidos de las g abaciones ealizadas sob e las especies señaladas con la ecosonda de 200 kHz de ecuencia, iluminación diu na y u ilizando una longi ud de pulso de 128µs. Figu a 2. Imagen de la jaula diseñada pa a albe ga a los ejempla es seleccionados du an e las g abaciones de insoni icación. Fo og a ía: od íguez. DISEÑO DE GRABACIÓN Los pa áme os seleccionados pa a la adquisición de los da os acús icos ue on: longi ud de pulso: 128 µs; asa de pulso: 10 ping/segundo y umb al de de ección (Th eshold): -130dB. P e ias a las g abaciones se ealiza on p uebas de calib ación con es e a de cob e de 13mm a 19ºC. La es e a se colocó delan e de la jaula, en el in e io de la misma y de ás de ella, comp obando en cada caso que la des iación del sonido espe ado no supe aba los ± 3 dB. PROCESADO DE DATOS Los da os acús icos p oceden es de cada uno de los indi iduos insoni icados se p oce- sa on con Sona 5-P o (Balk y Lindem, 2009). Los a chi os b u os (. aw/.d 4), se con i - ie on con 40logR. Los pa áme os seleccionados pa a la con e sión ue on: min. Echo Leng h: 0.8; Max. Echo Leng h: 1.6; min. Th eshold: -70dB. Max. Phase De ia ion: 8; A ículos Pág. 036 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. Gain: 5, simila es a los pa áme os u ilizados en un es udio an e io (F ouzo a e al. 2005). Una ez ob enidos los ecog amas se p ocedió a la clasi icación y egis o de ayec o- ias (conjun o de ecos que dibujan la línea que el pez desc ibe con su mo imien o) de los peces insoni icados, incluyendo en el egis o sólo aquellos ecos que dis a an como máximo 3 g ados del cen o acús ico de inido en las coo denadas (0,0) (Figu a 3). A ículos Figu a 3. T ayec o ia acús ica egis ada pa a un ba bo de 403mm g abado con la ecosonda de 200 kHz. A.- Ecog ama de ecos simples (SED-Echog am). B.-Ecog ama de ecos ampli icados (Amp-Echog am). C.- Rep esen ación g á ica de la ayec o ia seleccionada en los ejes ca esianos del axis acús ico (º). Figu a 4. Posibles o ien aciones del pez con espec o al haz acús ico (0-90º). Aspec os de alo acús ico mínimo espe ado: Cabeza y Cola (0-20º). Aspec os de alo acús ico máximo espe ado: La e al (70-90º). Pos e io men e, las ayec o ias ue on clasi icadas según su o ien ación con espec o al haz acús ico, quedando enomb adas como “aspec o cabeza-cola”, ángulos de 0º a 20º, “aspec os la e ales” con ángulos de 70º a 90º y “aspec os in e medios”, el es o de las o ien aciones. Pág. 037 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. ESTADÍSTICA APLICADA Los análisis es adís icos de los da os se ealiza on u ilizando el so wa e PASW S a is- ics.18. Se es ima on las eg esiones de la señal acús ica compensada (TSc, en adelan e) con espec o a la longi ud o al de los indi iduos: TSc=aLogx + b (Lo e, 1977), donde a y b son cons an es pa a cada una de las especies y x, es la longi ud o al del pez. Pa a es udia la in luencia de los ac o es especie, alla y aspec o, se ealiza on análisis de la a ianza al 95%. En odos los casos una p obabilidad del 0.01 ue u ilizada pa a con as a la signi icación de la hipó esis nula. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Como se ha comp obado en es udios an e io es (F ouzo a e al., 2005; Kubecka e al., 2009) el TSc esul an e de un pez en el plano ho izon al es menos p edecible que el encon ado en el plano e ical, ya que la a iabilidad de las o ien aciones es mayo y el cambio en el TSc depende p incipalmen e del compo amien o del pez (To ge sen y Kaa ed , 2001). En la p ác ica es o signi ica que pa a indi iduos de una especie de e minada, insoni i- cados con una ecuencia especí ica, po ejemplo en nues o expe imen o: pa a un ba bo de 256mm de longi ud, el TSc a ía en el plano ho izon al desde -53 a -33 dB, es deci , 20 dB de di e encia en e el mínimo y el máximo encon ados. En es e es udio, hemos a anzado en complejidad con espec o a in es igaciones an e- io es al in oduci una nue a a iable, el mo imien o na u al del pez. Es a nue a a iable se elaciona di ec amen e con los cambios en la espues a acús ica del pez, ya que las a iaciones en la o ien ación du an e la na ación p o ocan cambios en el TSc. En un p incipio podíamos pensa que el ango de a iación en e el TSc máximo y mínimo se ía mayo que en expe iencias p e ias como la de F ouzo a e al. (2005) con peces inmo- ilizados, pe o los esul ados de nues o expe imen o con peces nadando en libe ad, mos a on g andes coincidencias en la a iación del TSc, lo cuál nos alien a pa a p ose- gui con la in es igación en es os mismos é minos. Po o o lado, si u ilizamos los TSc medios esul an es del cálculo de los aspec os y compa amos los alo es ob enidos pa a el aspec o cabeza-cola (mínimo TSc espe ado) y el aspec o la e al (Máximo TSc espe ado), las di e encias se educen a menos de 10 dB de di e encia en e los TSc medios de los aspec os máximo y mínimo. Es o es debido a que la media encon ada pa a el TSc en cada aspec o sua iza los picos de señal acús ica p oducidos en de e minadas o ien aciones. Po lo que, cuan o mayo sea el núme o de indi iduos insoni icados, más ajus adas esul a án las ecuaciones pe seguidas, si bien, esul ados p elimina es como es e, nos ayudan a plan ea el es udio de los da os. Pa a cada alla se han calculado las eg esiones TSc-Longi ud es ánda esumidas en la Tabla 2. Todas las eg esiones son signi ica i as (p<0,001) y elacionan posi i amen e el aumen o de la señal acús ica con la longi ud. El ajus e de la eg esión es mayo pa a la especie ca pa, aunque p obablemen e la elación del ba bo mejo a á con la inclusión de nue as allas. La dis ibución del TSc medio egis ado pa a cada especie di ie e signi ica i amen e (F1,32= 217,31; p<0,001), aunque las di e encias pa a la media acús ica de cada especie apenas supe a on los dos decibelios, lo que hace po aho a imposible di e encia los ecos ecibidos po es as dos especies de cip ínidos en los es udios hid oacús icos. Como se ha comen ado an e io men e, debe emos es udia más adelan e las espues as de es os mismos indi iduos a di e en es ecuencias y obse a las A ículos Pág. 038 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. a iaciones que puedan p oduci se, ya que cuando las especies son muy pa ecidas, como en nues o caso con dos especies de cip ínidos, la combinación de ecuencias pa ece se la cla e pa a la di e enciación po especies. A ículos Especie R2a b p Ba bo sp. 0,541 -93,252 22,621 <0,001 Ca pa sp. 0,755 -101,732 26,683 <0,001 Tabla 2. Resul ados de la eg esión lineal aplicada sob e los alo es de TSc (dB) y longi ud es ánda (mm) egis ados en las ayec o ias clasi icadas pa a cada especie. R2: ajus e de la eg esión. a y b: cons an es; p: signi icación de la eg esión. Como se obse a en la Figu a 5, el sonido de uel o se hace más ue e cuando los indi- iduos pe enecen a allas más g andes, es deci , el TSc co a ía con la longi ud de los indi iduos mues eados, siendo su elación posi i a y signi ica i a pa a las especies es u- diadas. Los alo es más bajos de TSc se ob ienen en las allas de meno longi ud, e le- jando los peces más pequeños sonidos más débiles. Es o coincide con los esul ados de F ouzo a e al., 2005 y demues a una ez más, que las es imaciones de longi ud en los es udios íc icos con hid oacús ica ho izon al, e lejan las a iaciones eales de longi ud. Po odo es o, en es udios de es e ipo, se aconseja u iliza la longi ud de los indi iduos como co a iable una ez comp obada la elación en e TSc y amaño. En el apa ado de Ma e ial y Mé odos se ha de inido el aspec o como las di e en es o ien aciones de na ación de un pez con espec o al plano de emisión sono a, e e enciados en el p ime cuad an e de los ejes ca esianos del haz acús ico (+/+). De al o ma, aspec os de 0º-20º se co esponde ían con o ien aciones p óximas al aspec o de cabeza- cola y aspec os de 70º-90º se co esponde ían con o ien aciones p óximas al aspec o la e al. Figu a 5. Reg esiones lineales aplicadas sob e los alo es de TSc (dB) y el loga i mo de la longi ud es ánda (mm) de los indi iduos es udiados. En e de se ep esen a a la especie ca pa y en azul a la especie ba bo. Ajus es de la eg esión (R2). Pág. 039 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. Como se obse a en la Figu a 6, los alo es más bajos pa a TSc se ob u ie on pa a las o ien aciones de na ación más pe pendicula es al plano dibujado po los ansduc o es, aspec o de cabeza y cola (0-20º). Po lo que podemos deci que a medida que los peces nadan más pa alelos al plano del ansduc o los sonidos de uel os se hacen más ue es, debido p incipalmen e al aumen o en la exposición de la ejiga na a o ia al sonido (Blax e and Ba y, 1990). Es os esul ados coinciden de nue o con los p esen ados po F ouzo a e al., 2005 y Kubecka e al., 2009. A ículos Figu a 6. Rep esen ación g á ica de la a iación del TSc (dB) egis ado pa a cada una de las especies insoni icadas: ba bo sp. (azul) y ca pa sp. ( e de), a a és de las di e en es o ien aciones posibles de cada indi iduo. CONCLUSIONES El diseño expe imen al desa ollado pa a la insoni icación de las especies ba bo y ca pa nadando en libe ad, ha p oducido esul ados álidos y de al a calidad pa a el es udio de la i ma acús ica de es as dos especies. La longi ud de los ejempla es es el ac o más elacionado con las a iaciones en la espues a acús ica, p esen ando un ajus e lineal posi i o y signi ica i o pa a las especies es udiadas. Los aspec os p óximos a la o ien ación pa alela del pez con espec o al plano sono o, aspec os la e ales, p o ocan los alo es más al os de TSc, mien as que los aspec os de cabeza y cola p o ocan los alo es más bajos pa a el TSc en ambas especies. Las di e encias en e especies deben se es udiadas con un mayo núme o de amaños pa a pode ealiza a i maciones concluyen es. El e o u u o de las in es igaciones hid o- acús icas es á en la combinación de ecuencias pa a la disc iminación en e especies. Pág. 040 Ch onica na u ae, 2: 32-40 (2012) V. Rod iguez-Sánchez e al. BIBLIOGRAFÍA – AXENROT, T., DIDRIKAS, T., DANIELSSON, CH., HANSSON, S., 2004. Diel pa e ns in pelagic ish beha io and dis ibu ion obse ed om a s a iona y, bo om- moun ed, and upwa d- acing ansduce . ICES J. Ma . Sci. 61 (7), 1100–1104. – BALK AND LINDEM, 2009. Sona 4 and Sona 5 pos p ocessing sys ems, Ope a o manual e sion 5.9.9, 438p. Lindem Da a Acquisi ion Humle eien 4b. 0870 Oslo No way. – BLAXTER, J.H.S., BATTY, R.S., 1990. 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