Assessment of fish migration in rivers by horizontal echo sounding : problems concerning side-aspect target strength

Abstract

Liljan tutkimus osoittaa, että sivuttaissuuntaisella kaikuluotauksella pystytään hyvin havaitsemaan vastavirtaan uivat kalat. Kalan koon määrittäminen sekä lajien erottaminen toisistaan monilajisessa kalayhteisössä ei ole kuitenkaan mahdollista tarkastelemalla pelkästään heijastunutta kaikua. Liljan mukaan kaikuluotaustutkimuksiin onkin syytä yhdistää koekalastukset aina, kun läsnä on tutkittavan lajin lisäksi muita kalalajeja.Kiinteästi paikalleen asetettuja lohkokeilakaikuluotaimia on käytetty jokeen nousevien emolohien lukumäärän arvioinnissa 1990-luvun vaihteesta lähtien. Menetelmässä kalat läpäisevät kaikuluotaimen lähettämän äänikeilan aktiivisesti uimalla ja tulevat näin rekisteröidyksi luotaimelle. Jokeen kudulle nousevien kalojen laskennassa kaikuluotaus on valikoimaton ja sillä pystytään keräämään aineistoa reaaliajassa. Kaloja ei tarvitse myöskään pyydystää, jolloin vältytään niiden mahdolliselta fyysiseltä vahingoittamiselta sekä niiden luontaisen nousuvietin häirinnältä.Liljan tutkimuksessa havaittiin kalan koon ja sivuaspektikohdevoimakkuuden välillä positiivinen riippuvuus eli kalan koon kasvaessa myös kohdevoimakkuus kasvoi. Toisaalta tämä riippuvuus sisältää paljon vaihtelua ja eri lajien regressiosuorat poikkesivat merkittävästi toisistaan. Kalan sivuaspektikohdevoimakkuus on yleensä suurin, kun kalan kylki on kohtisuorassa äänikeilan akustiseen akseliin nähden. Kulmapoikkeaman kasvaessa kohdevoimakkuus heikkenee ja se on pienimmillään kalan pyrstön tai kuonon osoittaessa kohti luotainta.

The main objective of this thesis was measurement of fish side-aspect target strength, which was determined with simulations and under experimental conditions with both immobilized and swimming fish. In addition, target strength was measured in the natural environment of the fish. Furthermore, horizontal hydroacoustics was utilized to establish the effects of environmental factors on fish migration.Target-strength simulations with a swimbladder model demonstrated that the relationship between target strength and swimbladder length was not linear. Furthermore, with the concave bending of the swimbladder model, the interference between wavelets caused fluctuation in target strength, which could be over 15 dB. A single log-linear regression for target strength as a function of fish length was fitted. The ex situ measurements of immobilized Atlantic salmon (Salmo salar L.) and other species showed that the linear relationship between mean target strength and the logarithm length of fish increases with a slope larger than 20. In addition, whitefish (Coregonus lavaretus (L) s.l.) has a target strength that is about 5 dB higher than salmon of the same size. The variation in target strength with the side-aspect angle was very large. The best fit of the all-side-aspect models between mean target strength and side-aspect angle (α) was obtained using the cos3(2α) function.A statistical approach was utilized to predict target-strength distributions of salmon as they ascended a river. With a large number of fish, the large value for standard error of the estimate (S.E.E) in a log-linear regression for target strength and fish length smoothed out these distributions. The probability of detection of salmon with threshold target strength (-29 dB) increased as length of the fish increased.Few statistically significant correlations were observed between entry of salmon into the river and six environmental factors measured in the Tornionjoki River. In Äijälänsalmi Channel, migration of cyprinids and percids through the channel was triggered by the temperature difference between lakes, and migration occurred around dawn and dusk