Автономная световая ловушка для сбора гидробионтов
AUTONOMOUS LIGHT TRAP FOR COLLECTING HYDROBIONTS

Изобретение относится к сфере научных орудий лова для гидробиологических фаунистических исследований, а именно к орудиям лова для сбора планктонных организмов, для которых характерен положительный фототаксис, в условиях пониженной освещенности (темное время суток, афотическая зона водной толщи).
В литературе к настоящему времени описано множество разновидностей конструкции световых ловушек для сбора гидробионтов. Данный способ лова обеспечивает хорошие результаты при проведении фаунистических исследований в местах не доступных для тралящих орудий лова (планктонных сетей, мальковых тралов, подхватов и прочих): на мелководьях в зарослях водной растительности, на рифах, у дна со сложным рельефом [1]. Хотя, световые ловушки, как правило, облавливают более крупные, поздние личинки рыб, чем планктонные сети [2, 3, 4], но по видовому разнообразию мало в чем уступают последним. Они также способны с минимальными затратами облавливать на открытых акваториях объекты, для поимки которых, как альтернатива, могут быть использованы лишь мощные суда, оснащенные специальными мальковыми тралами. Например, в случае постличинок и мальков тунцов [5]. Кроме того, данные ловушки способны собирать качественный, жизнеспособный материал, что особенно ценно для таксономических работ, а так же для целей мечения или дальнейшего выращивания. Световые ловушки были впервые использованы для сбора личиночных стадий рыб в начале 80-х годов XX века [6].
Известна световая ловушка конструкции Стобуцких [7]. Она представляет из себя прозрачный акриловый короб с прямоугольными входными воронками. В ловушке Стобуцких одна камера, и в качестве светового элемента используется флуоресцентная лампа мощностью 8 Вт. Снизу к акриловому коробу крепится съемный короб для сбора образцов со стенками, затянутыми сеткой в верхней части. Над акриловым коробом находится бокс аккумуляторов для флюоресцентной лампы. Форму и крепление конструкции обеспечивает алюминиевая рама, к которой так же крепятся буи, для поддержания ее плавучести.
Однако расположенный в верхней части ловушки бокс с тяжелыми аккумуляторами делает ее не устойчивой к опрокидыванию без дополнительного снабжения элементами плавучести. В то же время жесткая алюминиевая рама и неразборный короб для сбора образцов делают ее достаточно громоздкой и не удобной для транспортировки. Другим недостатком данной световой ловушки является возможность её использования для облова личинок рыб только в верхнем метровом слое водной толщи.
Известна световая ловушка конструкции Спонаугля [8] которая представляет собой относительно недорогую однокамерную световую ловушку, изготовленную из цилиндрической планктонной сетки длиной 1 м и диаметром 0,5 м с несколькими прозрачными входными воронками, вырезанными из бутылок содовой, вшитых по сторонам сетного цилиндра. Снизу ловушка заканчивается пластиковым стаканом для сбора пробы объемом 1 л. Люминесцентная лампа мощностью 6 Вт, размещенная внутри сетного цилиндра, включается во время развертывания с помощью магнитного переключателя.
Изготовление этой ловушки, в основном, из ткани следует отнести к недостатку данной конструкции, поскольку при использовании в ней скапливается ил и мусор, которые забивают планктонную сетку. Для удаления скопления ила и мусора перед повторным развертыванием каждую ловушку необходимо промыть и высушить на воздухе. Вследствие чего, уловистость ловушки незначительна. Кроме того, потенциальное влияние накопления ила или мусора в ловушке Спонаугля поднимает так же вопросы, касающиеся уровня постоянного освещения, обеспечиваемого ловушкой в течение застоя.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению по количеству существенных признаков и достигаемому результату является световая ловушка для сбора гидробионтов, конструкции  Л. Чичаро с соавторами [9], которая состоит из прозрачной акриловой трубы и конуса из сита, который внизу заканчивается стаканом для сбора проб из полихлорвинила и имеет диаметр 4 см. Входные отверстия у данной ловушки представляют собой простые прямоугольные прорези, смещенные в верхнюю часть акриловой трубы. В качестве источника света используется трубчатая люминесцентная лампа, которая расположена внутри прозрачной акриловой трубы по центру вдоль её вертикальной оси.
К недостаткам данной ловушки следует отнести:
- небольшие размеры входных отверстий в сравнении с площадью прозрачной поверхности ловушки, что затрудняет их поиск гидробионтами; поскольку эти входные отверстия идут вровень со стенками акриловой трубы и не снабжены воронками, то попадающие через них в ловушку гидробионты также легко могут выходить их нее, и, как следствие,  уловистость данного орудия лова уменьшается;
- сложность изготовления цилиндрического акрилового элемента ловушки;
- использование в качестве источника света трубчатой люминесцентной лампы ориентирует гидробионты на всю поверхность ловушки, не направляя их непосредственно к входным отверстиям;
- размещение люминесцентной лампы внутри ловушки без дополнительной защиты от давления не позволяет использовать ловушки на глубине более 20 м;
- использование люминесцентных ламп требует источника энергии большого напряжения и емкости, что приводит к повышению стоимости данной конструкции.
Технической проблемой, поставленной перед изобретением, является повышение уловистости, упрощение и удешевление конструкции.
Техническая проблема решается тем, что в известной световой ловушке для сбора гидробионтов, содержащей акриловый элемент, снабженный прямоугольными входными отверстиями, автономным источником света и сетчатым конусом, заканчивающимся стаканом для сбора проб, согласно изобретению, акриловый элемент выполнен в виде акрилового короба, верхняя поверхность которого оклеена алюминиевой фольгой, заходящей на боковые поверхности, и дополнительно снабжена отверстиями, затянутыми мельничным ситом; прямоугольные входные отверстия выполнены, по меньшей мере, на двух боковых поверхностях акрилового короба, при этом они смещены к низу акрилового короба и снабжены шторками; сетчатый конус, закреплен через промежуточный брезентовый элемент к акриловому коробу через бортик, расположенный по нижнему краю его боковых поверхностей; в верхней части боковых ребер акрилового короба размещены проушины; стакан для сбора проб в верхней своей части снабжен хомутом; через проушины  пропущены фалы, при этом они верхним концом закреплены на кольце, а нижним концом закреплены на хомуте; к стакану для отбора проб также через хомут прикреплен груз; автономный источник света размещен в герметичном боксе из пластика, расположенным на верхней поверхности акрилового короба.
Выполнение акрилового элемента в виде короба из листового акрила толщиной от 0.5 см  обеспечивает простоту и низкую стоимость изготовления световой ловушки.
Оклейка верхней поверхности акрилового короба и верхней части боковых его поверхностей алюминиевой фольгой позволяет получить эффект рефлектора и направить свет в горизонтальном направлении, в слое размещения ловушки, способствуя тем самым повышению уловистости ловушки.
3
Выполнение прямоугольных входных отверстий, по меньшей мере, на двух боковых поверхностях акрилового короба, смещенными к низу акрилового короба и снабжение их шторками предотвращает уход обловленных гидробионтов при подъеме ловушки. Этому также способствует выполнение шторок из листового пластика с плотностью меньшей, чем у воды,  например из полихлорвинила или полиэтилена толщиной от 0.5 мм, имеющих плотность менее 1 (около 0,95 г/см). К тому же смещение входных отверстий к низу коробчатой камеры, уменьшает шансы гидробионтов, концентрирующихся под источником света, выйти через них наружу во время застоя ловушки.
Закрепление сетчатого конуса через промежуточный брезентовый элемент к акриловому коробу через бортик, расположенный по нижнему краю его боковых поверхностей, позволяет  обеспечить гибкое, надежное соединение конструкции, что, в конечном результате, ведет к упрощению и удешевлению конструкции ловушки.
Оснащение световой ловушки проушинами, размещенными в верхней части боковых ребер акрилового короба и верхней части стакана для сбора проб хомутом позволяет надежно закрепить на ловушке фал, и обеспечить стабильную работу ловушки в толще воды.
Оснащение ловушки грузом, закрепленным на стакане для сбора проб с помощью хомута в сочетании с герметичным боксом из пластика для размещения автономного источника света, закрепленным на верхней поверхности акрилового коробчатого элемента, придают конструкции положительную плавучесть, что  позволяет ловушке сохранять вертикальное положение в водной толще и минимизировать ее отклонение от вертикальной оси под влиянием течений и волнения. Вследствие чего, достигается повышение уловистости ловушки и упрощение конструкции.
В качестве автономного источника света целесообразно устанавливать  светодиодную панель. В этом случае можно использовать единичные светодиоды большой выходной мощности, что  позволит создать достаточно большое световое поле для привлечения гидробионтов на нужное время лова при низкой стоимости, компактности и относительно небольшой емкости автономного источника питания.
Оснащение герметичного бокса из пластика для размещения автономного источника света клапаном типа ниппель позволяет с помощью подкачки воздухом увеличить глубину погружения ловушки примерно двукратно, не прибегая к увеличению толщины верхней поверхности акрилового короба.  Более того, расположение источника света не непосредственно в камере ловушки, а над ней с эффектом рефлектора за счет оклейки верхней части акрилового короба алюминиевой фольгой, позволяет привлекать водные организмы в основном из слоя облова со стороны боковых поверхностей коробчатой акриловой камеры, где расположены прямоугольные входные отверстия. В результате чего, уловистость заявляемой ловушки значительно повышается.
Изготовление стакана для сбора проб с разъемным дном, в виде закрывающейся резьбовой крышки, обеспечивает удобство взятия проб и упрощение эксплуатации устройства.
Изобретение иллюстрируется следующими фигурами:  на фиг.1 – представлена общая схема конструкции световой ловушки; на фиг. 2 – представлено фото автономного источника света.
Световая ловушка для сбора гидробионтов выполнена в виде акрилового короба 1, верхняя поверхность которого оклеена алюминиевой 2 фольгой, заходящей на боковые 3 поверхности, и снабжена 4 отверстиями, затянутыми мельничным ситом (на чертеже не обозначено), на боковых 3 поверхностях акрилового короба 1 выполнены прямоугольные входные 5 отверстия, при этом они смещены к низу акрилового короба 1 и снабжены шторками 6, в верхней части боковых ребер (на чертеже не обозначены) акрилового короба 1 элемента размещены проушины 7, а нижний край боковых 3 поверхностей акрилового короба 1 снабжен акриловым бортиком 8, к которому прикреплен промежуточный брезентовый 9 элемент; в свою очередь к нему прикреплен сетчатый конус 10 из мельничного сита, заканчивающийся стаканом 11 для отбора проб. В верхней части стакана 11 для отбора проб закреплен хомут 12, при этом через хомут 12 и проушины 7 пропущены фалы 13. Фалы 13 верхним концом закреплены на кольце 14, а нижним концом на хомуте 12. К стакану 11 для отбора проб через хомут 12 прикреплен груз 15. На верхней поверхности  акрилового короба 1 закреплен герметичный бокс 16 из пластика, снабженный клапаном 17 типа  ниппель, внутри герметичного бокса размешен автономный источник света 18.
Автономный источник света 18, состоит из единого блока освещения, включающего светодиодную панель из единичного светодиода белого теплого света большой светимости, аккумуляторы, зарядный адаптером и тумблер выключателя на чертеже не обозначены), который размещен внутри герметичного бокса 16, закрепленного на верхней поверхности прозрачной акриловой ловушки. В верхней части герметичного бокса 16 имеется отверстие с крышкой 19 на резьбовом соединении, с прокладкой из резины (на чертеже не обозначена), через которое возможна оперативная замена автономного источника света 18 или подключение к зарядному устройству от сети (5V), либо от панели солнечной батареи.  В боковую стенку герметичного бокса 16 вмонтирован ниппель 17.
Устройство работает следующим образом.
На месте постановки ловушки вручную включают автономный источник света 18, герметизируют бокс 16 крышкой 19. При необходимости через ниппель 17 подкачивают сжатым воздухом. Устанавливают ловушку на заданную глубину с помощью фала 13 закрепленного к кольцу 14. После погружения в воду на заданную глубину шторки 6 на прямоугольных входных отверстиях 5 поднимаются из-за своей положительной плавучести и остаются в горизонтальном положении в течение всего периода застоя. Ловушка за счет фала 13 и груза 15 принимает в толще воды вертикальное расположение. Устанавливать ловушку целесообразно примерно через 1 час после заката и выдерживать в течение 2-3 часов, поскольку установлено, что именно в это время привлекается наибольшее количество и разнообразие гидробионтов. Далее видовое разнообразие и количество гидробионтов в световом пятне резко сокращается. Постановка ловушек именно в этот период, а не на всю ночь или, тем более, на несколько суток, позволяет лучше контролировать условия проведения лова и избегать потери улова в случае нештатных ситуаций (поломки осветительного оборудования, погодных условий и т.д.). После окончания выдержки световую ловушку поднимают, при подъеме ловушки шторки 6 опускаются под действием нисходящего тока воды через отверстия 4 и закрывают входные прямоугольные отверстия 5. При выемки ловушки вода из акрилового короба элемента 1 отфильтровывается через сетчатый конус 10 и захваченные ловушкой гидробионты собираются в стакан для сбора проб 11. После отвинчивания крышки (на чертеже не обозначена) стакана для сбора проб 11 гидробионты собирают в сосуд для дальнейших исследований.
Заявляемая автономная световая ловушка для сбора гидробионтов отличается от известных конструкций компактностью: в свернутом для транспортировки состоянии ее габариты не превышают размеров акрилового короба.
Предлагаемое изобретение позволяет достигнуть запланированного технического результата: обеспечение низкой стоимости изготовления (порядка 3000 руб.), удобства и надежности в эксплуатации путем упрощения процесса транспортировка (небольшие габариты в сложенном состоянии), сборки (использование простых резьбовых соединений для крепления основных элементов) и постановки (размещение непосредственно на дне, либо в подвешенном состоянии в толще воды на заданной глубине с помощью штатных креплений для фалов на корпусе), увеличения уловистости (за счет использования пластиковых шторок), сохранения их в жизнеспособном состоянии (за счет сбора в стакан с донцем на резьбе).
Список литературы.
1. Doherty P.J. 1987. Light-traps: selective but useful devices for quantifying the distributions and abundances of larval fishes. // Bull. mar. Sci Vol. 41. p. 423-431.
2. Gregory, R. S.. Powles. P. M. Relative selectivities of Miller high-speed samplers and light traps for collecting ichthyoplankton.// Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1988. Vol. 45 p. 993-998
3. Choat, J. H., Doherty, P. J., Kerrigan, B. A., and Leis, J. M. Sampling of larvae and pelagic stages of coral reef fishes: a comparison of towed nets, purse seine, and light-aggregation devices. Fish. Bull. (US) 1993.. Vol. 91. p.195– 201.
4. Hickford M.J.H., Schiel D.R. Evaluation of the performance of light traps for sampling fish larvae in inshore temperate waters // Marine Ecology Progress Series. 1999. vol. 186. p. 293-302.
5. Thorrold S.R. Post-larval and juvenile scombrids captured in light traps: preliminary results from the central Great Barrier Reef lagoon // Bulletin of Marine Science. 1993. Vol. 52. № 2. p. 631-641.
6. Faber, D. J. 1981. A light trap to sample littoral and limnetic regions of lakes. // Verh. int. Verein Limnol. Vol. 21. p. 776– 781.
7. Stobutzki I.C., Bellwood D.R. Sustained swimming abilities of the late pelagic stages of coral reef fishes.// Mar. Ecol. Prog. Ser. 1997. Vol. 149. p. 35–41.
8. Sponaugle S., Paris C., Walter K.D., Kourafalou V., D’Alessandro E. Observed and modeled larval settlement of a reef fish to the Florida Keys // Marine Ecology Progress Series. 2012. Vol. 453. С. 201-212.
9. Chicharo L., Faria A., Morais P., Amaral A., Mendes C., Chicharo M.A. How to sample larval fish for taxonomical and ecophysiological studies in shallower temperate coastal ecosystems? // Cahiers de Biologie Marine. 2009. Vol. 50, № 4. p. 311-318.