Een raadsel voor visserij akoestici: geheimzinnige laag/A puzzle for fishery acousticians: mystery layer

Deze bijdrage van de blog is wat technischer van aard. Tijdens dit visserijonderzoek zitten we met akoestici en biologen op een schip om een schatting te maken van de hoeveelheid haring en sprot met behulp van de de echo's van ons echolood. Daarnaast proberen we ook te begrijpen wat we zien op het echogram. Wat zijn die echo's die we niet aan haring, sprot of andere vissoorten toekennen? Soms hebben we wel ideeen hierover: bijvoorbeeld als we veel kwallen zien in de vangst of als de gevangen vis veel plankton in hun maag heeft. En soms weten we het gewoon niet. Daarover gaat deze blog-bijdrage.
Op het westelijke uiteinde van het 57.08N transect kwamen we op het scherm van het 38kHz echogram een opvallend dikke en sterk reflecterende laag tegen op ongeveer 70 meter diepte.

This blog contribution is more technical then usual. During this fishery research we are on board a ship with acousticians and biologists to estimate the amount of herring and sprat using the echoes of our echo sounder. In addition, we also try to understand what we see on the echogram. What are those echoes that we do not assign to herring, sprat or other fish? Sometimes we have ideas about this: for example, if we see a lot of jellyfish in the catch or if the fish caught has a lot of plankton in their stomachs. And sometimes we just don't know. This blog entry is about that.
At the western end of the 57.08N transect we saw a strikingly thick and highly reflective layer on the screen with the 38 kHz echogram at a depth of approximately 70 meters.

Dergelijke sterke echo's schrijven we normaal gesproken toe aan vis met zwemblazen (zoals bijvoorbeeld haring en sprot), omdat het geluid van deze frekwentie goed wordt weerkaatst door gasbellen: en een zwemblaas is in feite een gasbel. We weten echter uit ervaring dat dit geen vis is. Dit wordt bevestigd door inspectie van de echogrammen van de andere frekwenties: als deze echo's inderdaad van vis met zwemblazen afkomstig zouden zijn, zou je verwachten dat de echo's van deze laag op onze laagste frekwentie, 18 kHz nòg sterker zou zijn, maar dat is hier juist niet het geval. Hieronder zie je de echogrammen van de verschillende frekwenties van hoog (200 kHz) naar laag (18 kHz).
We usually attribute such strong echoes to fish with swimbladders (such as herring and sprat for example), because the sound of this frequency is well reflected by gas bubbles: and a swim bladder is in fact a gas bubble. However, we know from experience that this is not fish. This is confirmed by inspecting the echograms of the other frequencies: if these echoes were indeed from fish with swimming glasses, you would expect that the echoes of this layer at our lowest frequency, 18 kHz, would be even stronger, but that is here not the case. Below you can see the echograms of the different frequencies from high (200 kHz) to low (18 kHz).

Als je de energie van de echo's van de verschillende frekwenties in een grafiek zet, ziet het er zo uit:

If you put the energy of the echoes of the different frequencies in a graph, it looks like this:

De frekwentie-respons in deze grafiek wijst erop dat de piek wordt veroorzaakt door resonantie van gasbelletjes. Het patroon in de grafiek lijkt opvallend veel op de grafiek die onze collega Benoit Berges heeft gemaakt van resonatie gasbelletjes bij verschillende frekwenties:

The frequency response in this graph indicates that the peak is caused by resonance of gas bubbles. The pattern in the graph is strikingly similar to the graph that our colleague Benoit Berges made of resonant gas bubbles at different frequencies:

De veroorzakers van deze laag zijn dus waarschijnlijk organismen waarin kleine gasbelletjes zitten opgesloten. De afgelopen zijn onderzoekers hier naar op zoek geweest maar het is nog niet gelukt om aan te wijzen om welke soort(en) het hier gaat. Mogelijke candidaten zijn siphonophoren (gelatineuze organismen) en phaeocystis. De laatsten zijn ketenvormende met een slijmlaag waarin mogelijk gasbellen blijven hangen.

The sources of this layer are therefore probably organisms in which small gas bubbles are trapped. Researchers have been looking for this in the past but it has not yet been possible to identify the species (s) involved. Possible candidates are siphonophores (gelatinous organisms) and phaeocystis. The latter are chain-forming with a slime layer in which possibly gas bubbles linger.