Une nouvelle batterie minuscule permet de mieux comprendre le passage des poissons pour l’hydroélectricité

Une nouvelle batterie minuscule permet de mieux comprendre le passage des poissons pour l'hydroélectricité

La nouvelle étiquette acoustique super petite (à gauche) alimentée par une microbatterie de la taille d’un grain de riz (à droite), avec deux fois la puissance d’une pile AAA domestique. Cette étiquette fournit de nouvelles informations sur les espèces sensibles, telles que la lamproie du Pacifique. Crédit : Stéphanie King | Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique

Avec le déclin mondial des populations de lamproies et d’anguilles, le suivi de leurs déplacements et de leur survie est un premier pas vers la conservation. Cependant, certains capteurs de suivi (ou balises) sont trop gros pour les petits poissons.

Les scientifiques ont récemment mis au point une nouvelle batterie et une étiquette minuscules pour suivre les espèces plus jeunes et plus petites, telles que le saumon, l’anguille et la lamproie du Pacifique. Ces nouvelles informations peuvent être utilisées pour développer des moyens de protéger les jeunes poissons et de favoriser leur survie pendant la dévalaison.

Dans une étude publiée dans Rapports cellulaires Sciences physiques, des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) décrivent une étiquette acoustique injectable, appelée Eel/Lamprey Acoustic Tag (ELAT), qui a à peu près la taille d’un grain de riz et contient deux fois l’énergie d’une pile AAA.

“Cette étiquette ouvre des possibilités de suivre le mouvement d’une variété d’espèces et de stades de vie que nous n’étions pas en mesure d’étudier auparavant”, a déclaré Daniel Deng, chercheur au laboratoire et ingénieur en mécanique qui a dirigé le développement de la batterie et de l’étiquette.

Il donne également encore plus d’informations pour soutenir l’hydroélectricité durable en suivant le passage des poissons dans et autour des installations hydroélectriques pour les espèces sensibles. Le marquage des très jeunes espèces éclaire la conception et les opérations futures de l’hydroélectricité. Ces informations peuvent être utilisées pour développer des technologies et améliorer les performances environnementales, tout en fournissant une énergie propre et fiable.

Une nouvelle batterie minuscule permet de mieux comprendre le passage des poissons pour l'hydroélectricité

L’étiquette acoustique envoie un signal toutes les cinq secondes, qui est capté par des récepteurs qui peuvent être aussi loin qu’un terrain de football est long. Ces récepteurs peuvent être placés sur des barrages pour suivre le passage ou autonomes pour suivre la migration. (Illustration : Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique)

Ralentir les déclins avec les données

Les dernières décennies ont vu un déclin des populations de lamproie du Pacifique et d’anguille d’Amérique, ainsi que de certaines sous-espèces de saumon quinnat. Les déclins sont dus à divers facteurs, notamment la perte d’habitat, les conditions océaniques et, dans certains cas, les obstacles à la migration.

La construction de barrages aux États-Unis a stimulé le développement industriel, une renaissance agricole et une électricité fiable et abordable qui se poursuit à ce jour. Pourtant, de nombreuses installations ont été construites au milieu du siècle dernier alors que l’on savait peu de choses sur le passage de la lamproie ou de l’anguille.

“Les lamproies du Pacifique sont difficiles à rechercher et sont donc peu étudiées. Il y a encore beaucoup de choses que nous ignorons à leur sujet, et cette étiquette ouvre la porte à en apprendre davantage sur leur comportement”, a déclaré Stephanie Liss, une scientifique du PNNL Earth.

En les marquant pour mieux comprendre leur mouvement à toutes les étapes de leur vie, des mesures d’atténuation hydroélectriques, telles que des systèmes de contournement, peuvent être prises pour soutenir leurs migrations.

Une nouvelle batterie minuscule permet de mieux comprendre le passage des poissons pour l'hydroélectricité

La batterie anguille/lamproie (en haut à gauche) et l’étiquette (en haut à droite) par rapport à la technologie existante et disponible dans le commerce. (Photo : Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique)

Petite batterie, gros signal

Les étiquettes plus petites nécessitent des batteries encore plus petites, et la taille de la batterie est le facteur limitant dans la conception des étiquettes de poisson. Bien qu’il existe dans le commerce des micropiles plus petites qu’un cheveu humain, elles ne contiennent pas assez de puissance pour les étiquettes acoustiques.

Dans le cadre d’un effort de dix ans pour réduire la taille des marques acoustiques, les chercheurs du PNNL ont développé une batterie révolutionnaire avec un gros coup de poing pour marquer des poissons minuscules.

La batterie haute énergie dure trente jours et alimente une impulsion acoustique de la longueur d’un terrain de football toutes les cinq secondes. L’étiquette globale coûte à peu près le même prix que les étiquettes acoustiques plus grandes et disponibles dans le commerce, développées à l’origine par le PNNL.

“Le plus gros obstacle était d’équilibrer la taille avec les performances”, a déclaré Deng. “Une technologie plus petite nécessite des compromis entre des paramètres concurrents, tels que la durée de vie de la batterie ou la force acoustique.”

Une nouvelle batterie minuscule permet de mieux comprendre le passage des poissons pour l'hydroélectricité

Jeune anguille d’Amérique à côté d’une balise acoustique anguille/lamproie. (Photo de Stephanie Liss | Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique)

Prenant la balise, petite batterie sur le terrain

Les marques n’ont eu aucun impact sur la capacité de nager et près de 100 pour cent des espèces marquées ont été détectées dans divers milieux fluviaux, tels que les eaux peu profondes ou le canal de fuite des barrages. De tels paramètres peuvent ajouter de la complexité en termes de détection acoustique en raison de défis tels que la turbidité ou l’eau en mouvement rapide.

“Cette nouvelle étiquette est passionnante, car elle signifie de meilleures informations sur les tailles et les âges des poissons auparavant sous-étudiés, en particulier ceux qui sont préoccupants pour la conservation et qui ont une importance culturelle”, a déclaré Liss. Liss a dirigé les travaux sur le saumon quinnat qui ont été récemment mis en évidence dans le Revue canadienne des sciences halieutiques et aquatiques.

Liss et son équipe ont découvert que le saumon quinnat migrant en aval dans le fleuve Columbia peut mesurer jusqu’à deux pouces. En raison de la taille des marques acoustiques existantes, seuls les poissons de plus de 3,7 pouces pourraient être marqués sans affecter la capacité de nager. Maintenant, avec l’ELAT, des poissons aussi petits que 2,3 pouces peuvent être marqués.

La recherche est également une première étape importante dans l’affinement des directives de taille pour le marquage des jeunes saumons. Il comprenait des évaluations en laboratoire qui ont examiné le comportement des poissons à deux températures différentes qu’ils étaient susceptibles de rencontrer dans le nord-ouest du Pacifique. Les chercheurs ont découvert que presque tous les poissons conservaient leurs marques, survivaient et avaient même les mêmes taux de croissance que les poissons non marqués. Sur la base de ces informations, Liss et son équipe ont pu développer une nouvelle recommandation de marquage, montrant que des poissons aussi petits que 2,3 pouces pouvaient être marqués à l’aide de l’ELAT.

“Au PNNL, nous continuons à développer notre technologie dans le but de réduire la taille de la batterie et de l’étiquette et, en fin de compte, la taille des poissons que nous sommes en mesure de suivre”, a déclaré Deng. “Cela nous aidera à mieux comprendre le mouvement des poissons pour devancer tout problème de conservation potentiel, comme le fait d’être répertorié comme une espèce menacée ou en voie de disparition.”

Les applications potentielles s’étendent bien au-delà de l’anguille, de la lamproie et du saumon. Il existe un intérêt à utiliser ELAT pour suivre les espèces envahissantes, telles que la carpe asiatique dans le bassin du fleuve Mississippi ou la lamproie marine dans les Grands Lacs, en plus de mieux comprendre d’autres espèces sous-étudiées, telles que l’éperlan ou la crevette.


Des scientifiques étudient des poissons sous-estimés avec une étiquette spéciale


Plus d’information:
Zhiqun D. Deng et al, Un micro-émetteur acoustique permettant le suivi des espèces aquatiques sensibles dans les environnements riverains et estuariens, Rapports cellulaires Sciences physiques (2021). DOI : 10.1016/j.xcrp.2021.100411

Stephanie A. Liss et al, De 95 à 59 millimètres : une nouvelle directive de taille de balise acoustique active pour le saumon, Revue canadienne des sciences halieutiques et aquatiques (2021). DOI : 10.1139 / cjfas-2020-0222

Fourni par Pacific Northwest National Laboratory

Citation: Une nouvelle petite batterie permet de mieux comprendre le passage des poissons pour l’hydroélectricité (2021, 24 juin) récupéré le 24 juin 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-06-tiny-battery-powers-big-insight.html

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