Modern methods and general optical schemes for studying plankton in situ

D.E. Levashov, N.P. Bulanova

Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography – FSBSI (VNIRO),

Russia, Moscow, V. Krasnoselskaya, 17

E-mail: levashov@vniro.ru, nata@vniro.ru

UDC 574.586:681.7

Abstract:

   The analysis of modern optoelectronic devices for studying plankton in situ was carried out. Their classification is given based on the optical schemes and methods of processing for four general variants in their design. Technical characteristics and features of the typical models of each class are considered and the advantages and disadvantages of the devices are shown as well. The most promising models of the devices are presented on the basis of their choice as standard ship equipment for R/V entered into service during the last five years.

Keywords: plankton, particle, counter, sensor, probe, laser, photoreceiver, TRAP, R/V.

Full text in PDF(RUS)

LIST OF REFERENCES

  1. Левашов Д.Е. Инструментальные методы оценки кормовой базы рыбных скоплений на основе оптических принципов измерений // Труды ВНИРО. 2014. Т. 152. С. 57–72.
  2. Левашов Д.Е., Ерофеев П.Н. Зондирование мезо- и макропланктона // Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. М.: Наука. 1983. С. 28–41.
  3. Levashov D.E., Zhavoronkov A.I. Instrumental Assessment of Concentration and Sises of Mezoplankton Particles «in Рис. 7. Планктономер LOPC, установленный во входном отверстии одной из сетей Бонго (слева) и смонтированный в верхней части ондулятора TRIAXUS (справа) situ» // Proc. Oceanology International `94.1994. Vol. 2. Brighton: UK. 15 p.
  4. Levashov D.E., Zhavoronkov A.I. Optronic Sensors for Mezoplankton Studying in the Sea Water // Proc. OCEANS’95 MTS/IEEE. 1995. Vol. 1. San Diego. P. 202–208.
  5. Левашов Д.Е. Инструментальный метод оценки размерно-количественных характеристик мезопланктона «in situ» // Рыбохозяйственные исследования планктона. М.: ВНИРО. 1991. С. 154–159. (Труды ВНИРО; Ч. 1)
  6. Herman A.W. Simultaneous measurements of zooplankton and light attenuance with a new optical plankton counter // Continental Shelf Res. 1988. Vol. 8. P. 205–221.
  7. Herman A.W. Design and calibration of new optical plankton counter capable of sizing small zooplankton // Deep-Sea Res. 1992. Vol. 39. N3/4. P. 395–415.
  8. Herman A.W., Cochrane N.A., Sameoto D.D. Detection and abundanceestimation of euphausiids using an Optical Plankton Counter // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1993. Vol. 94. P. 165–173.
  9. The Moving Vessel Profiler (MVP):in-situ Sampling of Plankton and Physical Parameters at 12 kts and the Integration of a New Laser/Optical Plankton Counter / A.W. Herman, B. Beandlands, M. ChinYee [et al.] // Proc. Oceanology’98. 1998. Vol. 102. P. 123–135.
  10. Herman A.W. In situ clorophyll and plankton measurements with «Batfish» vehicle // Proc. OCEANS’77. IEEE. Los Angeles. 1977. P. 39d1-39d5.
  11. Herman A.W., Dauphinee T.M. Continuous and rapid profiling of zooplankton with an electronic counter mounted on a«Batfish» vehicle // Deep-Sea Res. 1980.
    Vol. 27A. P. 79–96.
  12. Herman A.W., Sameoto D.D., Longhurst A.R. Vertical and horisontal distribution patterns of copepods near shelf break south of Nova Scotia // Canad. J. Fish. Acquat. Sci. 1981. Vol. 38, N 9. P.1065–1076.
  13. Herman A.W., Michell M.R., Young S.W. A continuous pump sampler for profiling copepods and chlorophyll in the upper oceanic layers // Deep-Sea Res. 1984. Vol. 31, N4. P. 439–450.
  14. Near Vertical Water Column InSitu Profiling With a Moving Vessel Profiler (MVP) / A. Furlong, G. Bugden, B. Beanlands [et al.] // Proc. Oceanology International. 2000. Brighton: UK. P. 415–424.
  15. Levashov D.E., Zhavoronkov A.I., Voronkov A.P. Novel mezoplankton sizequantitative characteristics sensor specially adopted to oceanographic probes and towed vehicles // Proc. COSU `97. Singapore. 1997. Vol. 2. P. 355–359.
  16. Воронков А.П., Левашов Д.Е. Новый оптоэлектронный датчик для оценки размерно-количественных характеристик мезопланктона в реальном масштабе времени «in situ», позволяющий формировать измерительный объем без возмущения среды: Материалы VII съезда Гидробиологического общества РАН. Казань, 14–20 окт. 1996 г. Казань: Полиграф. 1996. Т. 1. С.107–109.
  17. Левашов Д.Е. Оптический счетчик планктона ТРАП-7 // Материалы 4-й Российской научно-технической конференции «Современное состояние, проблемы навигации и океанографии» («НО-2001»). 6–9 июня 2001 г. СПб.: Гос.НИНГИ МО РФ. 2001. 2с.
  18. Левашов Д.Е., Тишкова Т.В., Буланова Н.П. Морские суда для рыбопромысловых исследований 2010–2015 гг. М.: Изд-во ВНИРО. 2016. 232 с.
  19. Iwamoto S., Checkley Jr., Trivedi M.M. 2001. REFLICS: Real-time flow imaging and classification system. Machine Vision and Applications 13:1–13.
  20. Video Plancton Recorder/Woods Hole Oceanografic Institution. – электрон. дан. Falmouth, USA. URL: http://www.whoi.edu/main/vpr
  21. Schwamborn R., Nakazaki C., Ayón P. [et al.]. HCS071 – Small-scale patchiness of plankton in Peruvian coastal and shelf habitats as detected by using PELSS(Particle and Environmental Parameter Logging and Sampling System) // Book of extended abstracts, International Conference The Humboldt Current System: climate, ocean dynamics, ecosystem processes, and fisheries, Lima, Peru, November 27 – December 1. 2006. Р. 92–93.
  22. The three-dimensional flow field generated by a feeding calanoid copepod measured using digital holography / E. Malkiel, J. Sheng, J. Katz [et al.] // Journal of Experimental Biology. 2003. V. 206. P. 3657–3666.
  23. Katz J., Sheng J. Application of Holography in Fluid Mechanics and Particle Dynamics // Annu. Rev. Fluid Mechanics. 2010. Vol. 42. P. 531–555.
  24. Development of a free-drifting submersible digital holographic imaging system / D.W. Pfitsch, E. Malkiel, Y. Ronzhes [et al.] // Proc. MTS/IEEE OCEANS. 2005. P. 690–696.
  25. In situ underwater electronic holographic camera for studies of plankton / H. Sun, D.C. Hendry, M.A. Player [et al.] // IEEE J. Ocean. 2007. Vol. 32. P. 373–382.
  26. Underwater digital holography for studies of marine plankton / H. Sun, P.W.Benzie, N. Burns [et al.] // Phil. Trans. R.Soc. A.V. 366. 2008. P. 1789–1806.
  27. Watson J. Submersible digital holographic cameras and their application to marine science // Optical Engineering. 2011. V. 50. № 9. Paper. 091313. P. 1–5.
  28. Cabell Davis, Nick Loomis. Tracking a Trail of Oil Droplets/Woods Hole Oceanographic Institution. – URL: http://www.whoi.edu/oilinocean/page.do?pid=53439&tid=282&cid=82128;
    http://www.whoi.edu/page/live.do?pid=44395&tid=441&cid=112371&ct=61&article=76866; http://www.whoi.edu/oceanus/viewSlideshow.do?clid=46952&aid=82128&mainid=120
    002&p=120008&n=120004.
  29. Цифровая голография планктона/ В.В. Демин, А.С. Ольшуков, Е.Ю. Наумова [и др.] // Оптика атмосферы и океана, 2008. Т. 21. № 12. С. 1089–1095.
  30. In situ quantification and analysis of large jellyfish using a novel video profiler / M. William, Graham1, L. Daniel [etal.] // Marine ecology progress series. 2003. Vol. 254. P. 129–140.
  31. The Underwater Vision Profiler 5: An advanced instrument for high spatial resolution studies of particle size spectra and zooplankton / M. Picheral1, L. Guidi,L. Stemmann [et al.] // Limnol. Oceanogr.: Methods 8. 2010. P. 462–473.
  32. Буланова Н.П. Новый шаг в оснащении современных зарубежных НИС – лазерные планктономеры и видеорегистраторы планктона // Морские
    суда для рыбопромысловых исследований 2010–2015 гг. М.: Изд-во ВНИРО.2016. С. 180–182.