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Laute(r) Fische - Echo-Ortung von Schwärmen

Projekt

Atlantische Makrele (Scomber scombrus) (c) Thünen-Institut/Matthias Schaber
Anders als viele andere Fischarten wie z.B. Hering, Sprotte oder Dorsch haben Makrelen keine Schwimmblase, sind also im Gegensatz zu diesen Fischen mit klassischen hydroakustischen Methoden sehr schwer zu erfassen bzw. zu quantifizieren. Mit modernen Multifrequenz-Echoloten und entsprechenden Auswerte-Prozeduren ist dies allerdings mittlerweile möglich und kann so für eine alternative Erfassung von Bestandsparametern genutzt werden. (© Thünen-Institut/Matthias Schaber)

Anpassung und Weiterentwicklung von Methoden der hydroakustischen Bestandsschätzung

Hydroakustik nutzt Schallwellen unter Wasser, um Fischpopulationen und marine Lebensräume zu erkunden. Mit modernen Echoloten erfassen wir nicht nur Fischbestandsgrößen, sondern auch wie Fische Habitate nutzen, welche Arten vorkommen, und weitere Parameter mariner Ökosysteme.

Hintergrund und Zielsetzung

Durch das hydroakustische Monitoring werden Bestandsparameter und Verbreitungsmuster von (vorwiegend) pelagischen - also im offenen Meer schwimmenden - Fischarten auf direktem Weg bestimmt. Um Bestandsparameter als Grundlage für Vorhersagemodelle und das Abschätzen nachhaltiger Fangmengen zu erhalten, ist es erforderlich, dass untersuchte Meeresgebiet hochauflösend zu erfassen. Nur so lassen sich auch Aussagen über Verbreitungsmuster und Habitatnutzung verschiedener Fischarten treffen. Um den Ökosystemansatz zu implementieren, müssen wir artbasierte Parameter erfassen. Hierzu können wir moderne akustische Methoden anwenden: So gewinnen wir Abundanzindizes, erlangen Erkenntnisse zu Verteilungsmustern verschiedener Organismengruppen und trophischer Ebenen und können schließlich pelagische marine Ökosysteme in-situ bewerten.

Zielgruppe

Politische Entscheidungsträger im Bereich Meeresumweltpolitik und Fischereipolitik (GFP); Meereswissenschaftler; interessierte Öffentlichkeit

Vorgehensweise

Das Projekt gründet auf Daten, die im Rahmen von Standard-Hydroakustiksurveys erhoben und im Rahmen von weiteren Surveys zusätzlich gesammelt wurden. Zusätzlich zu etablierten Methoden, identifizieren wir hydroakustisch Arten und bewerten Daten basierend auf abiotischen Umgebungsvariablen und akustischen/physikalischen Parametern. Indem wir Daten von modernen Multifrequenz-Echoloten mit bekannten akustischen Eigenschaften von Meeresorganismen vergleichen, können wir hochaufgelöste Verteilungsmuster und Habitatnutzungen von verschiedenen Fischarten dokumentieren. Weiterhin können wir zum Beispiel die Präzision von klassischen Schleppnetzsurveys bezüglich der tatsächlichen Verteilungsmuster der Zielfischarten abschätzen. Wir können alternative Survey-Konzepte für wichtige Nutzfischarten erarbeiten und implementieren, indem wir hydroakustisch erfasste Bestandsindizes berechnen. Weiterhin erkunden wir, wie sich die physikalische Umgebung auf Verteilungsmuster von Fischen auswirkt und was sie für das Bestimmen von deren akustischen Eigenschaften bedeutet.

Daten und Methoden

Wir erfassen Daten mit modernen wissenschaftlichen Echoloten verschiedener Arbeitsfrequenzen.

Unsere Forschungsfragen

  • Wie lassen sich hydroakustische Daten für einen Ökosystemsurvey nutzen?
  • Wie können wir mit hydroakustischen Daten vorhandene wissenschaftliche Surveys bewerten oder erweitern?

Vorläufige Ergebnisse

  • Veröffentlichungen in internationalen Fachzeitschriften
  • Vorträge bzw. Arbeitsgruppendokumente im Rahmen verschiedener ICES Arbeitsgruppen (z.B. ICES WGFAST, WGTC etc.)

Links und Downloads

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Zeitraum

1.2001 - 12.2020

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: läuft

Fotostrecke (ziehen Sie das Bild zur Seite)

Verschiedene Meerestiere liefern unterschiedliche Echosignaturen, vor allem, wenn man gleichzeitig Echogramme von Echolotschwingern verschiedener Frequenzen analysiert. Man kann sich hierbei die sogenannte „Frequency response“, also eine typische Echosignatur bei bestimmten Frequenzen, zunutze machen. In der rechten Bildhälfte (120 kHz-Echogramm) sieht man einen dichten Schwarm ab ca. 70 m Tiefe in einer Senke. Das sind Mysidaceen (Schwebgarnelen). Auf beiden Echogrammen (links und rechts) sieht man im Bereich vor der Senke einzelne Signale, die von großen Heringen und auch von Seelachsen stammen. Auf dem linken Echogramm (38 kHz) ist der Mysidaceenschwarm aufgrund seiner Frequency Response nicht sichtbar. Dafür erkennt man Signale einzelner Fische, die im Bereich des Schwebgarnelenschwarms schwimmen. Dies sind räuberische Seelachse (Pollachius virens), die sich von den Mysidaceen ernähren. (© Thünen-Institut/Matthias Schaber) Zur akustischen Identifizierung von Makrelen macht man sich deren „Frequency Response“ bei verschiedenen Frequenzen zunutze. Makrelen haben bei verschiedenen Arbeitsfrequenzen der Echolote verschieden starke, aber typische Echosignaturen. Mittels aufeinander aufbauender Algorithmen, die auf der besagten Frequency Response basieren, können selbst in gemischten Schwärmen (1. und 2. Bild v.l.) „Makrelenkandidaten“ (2. Bild v.r.) identifiziert werden und zur Biomasse- und Abundanzberechnung aus den Echodaten isoliert werden (rechtes Bild). (© Thünen-Institut/Matthias Schaber) Anders als viele andere Fischarten wie z.B. Hering, Sprotte oder Dorsch haben Makrelen keine Schwimmblase, sind also im Gegensatz zu diesen Fischen mit klassischen hydroakustischen Methoden sehr schwer zu erfassen bzw. zu quantifizieren. Mit modernen Multifrequenz-Echoloten und entsprechenden Auswerte-Prozeduren ist dies allerdings mittlerweile möglich und kann so für eine alternative Erfassung von Bestandsparametern genutzt werden. (© Thünen-Institut/Matthias Schaber)

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 8

  1. Gröhsler T, Schaber M (2014) Annex 6: Cruise reports from other acoustic surveys in the area : Annex 6a: Western Baltic acoustic survey ; Survey report for FRV "Solea" ; German Acoustic Autumn Survey (GERAS), 30 September 2013 - 19 October 2013. In: Report of the Working Group of International Pelagic Surveys (WGIPS) ; 20-24 January 2014. Copenhagen: ICES, pp 224-251
  2. Gröhsler T, Schaber M (2014) Survey Report for FRV "Solea" German Acoustic Autumn Survey (GERAS) 30 September 2013 - 19 October 2013. In: Report of the Baltic International Fish Survey Working Group (WGBIFS) : 24-28 March 2014 ; Gdynia, Poland. Copenhagen: ICES, pp 250-258
  3. Planque B, Kristinsson K, Astakhov A, Bernreuther M, Bethke E, Drevetnyak K, Nedreaas K, Reinert J, Rolskiy A, Sigurdsson T, Stransky C (2013) Monitoring beaked redfish (Sebastes mentella) in the North Atlantic, current challenges and future prospects. Aquatic Liv Res 26(4):293-306, doi:10.1051/alr/2013062
  4. Schaber M, Gröhsler T (2013) Survey Report for FRV "Solea" 2-21 October 2012. In: Report of the Baltic International Fish Survey Working Group (WGBIFS) : Annex 8: Cruise reports of acoustic surveys BASS and BIAS in 2012. Copenhagen: ICES, pp 266-289
  5. Bethke E, Götze E, Planque B (2010) Estimation of the catchability of redfish and blue whiting for survey trawls in the Norwegian Sea. J Appl Ichthyol Suppl 26.1:47-53
  6. Schaber M, Hinrichsen HH, Neuenfeldt S, Voss R (2009) Hydroacoustic tracking of individuals in environmental gradients - Baltic cod (Gadus morhua L.) vertical distribution during spawning. Mar Ecol Progr Ser 377:239-253, DOI:10.3354/meps07822
  7. Schaber M, Hinrichsen HH, Neuenfeldt S, Voss R (2007) Hydroacoustic resolution of small-scale vertical distribution of cod (Gadus morhua L.) in the central Baltic Sea at different hydrographic regimes : ICES CM 2007/ G:20. Copenhagen: ICES
  8. Schaber M, Stepputtis D, Hinrichsen HH, Kraus G, Andersen KH (2005) Distribution of adult cod (Gadus morhua L.) in the Central Baltic Sea in relation to hydrographic conditions based on hydro-acoustic single-fish detection : ICES CM 2005/ AA:02 . Copenhagen: ICES