Жыртқыштардан қорғауға арналған электромагниттік алаң құрылғысы

Кіріспе

Жеке электромагниттік өріс акуладан қорғау құрылғысы

Ocean Guardian – Shark Shield акулаларды қорғайтын құрылғылардың өндірушісі. Ocean Guardian электрондық құрылғылары акула шабуылдарын болдырмау үшін электромагниттік өріс жасайды және серфингшілер, суға түсушілер, маскамен жүзушілер, сүңгір балықшылар, мұхит каяктарында балық аулаушылар, қайықтан жүзу аймақтары және мұхит балық аулау үшін қолданылады. Бұл нарықта акула шабуылдарын болдырмау тиімділігін анықтау үшін тәуелсіз сынақтар өткізген сирек электр құрылғыларының бірі болып саналады. Shark Shield технологиясы барлық жағдайда жұмыс істемейтіні де ескеріледі.

Тарих

Акулаларды қорғау технологиясында қолданылатын бастапқы толқын пішіні үш ойлап табушы – Грэм Чартер, Шерман Рипли және Норман Старки тарапынан жасалды. 1995 жылы POD Holdings Ltd компаниясы, Натал акулалар кеңесі мен Оңтүстік Африка үкіметінің бірлескен кәсіпорны, оны шығарды. 1990 жылдардың соңында Квазулу-Натал акулалар кеңесі алғашқы электрлік акуладан қорғау құрылғысын – SharkPOD (қорғаушы мұхиттық құрылғы немесе жай ғана POD) және SURF7-ні жасады, ол серфинг тақтасына немесе тұрып серфинг тақтасына орнатылып, серфингшілерді акулалардан қорғайды. Shark Shield технологиясын австралиялық SeaChange Technology Holdings Pty Ltd компаниясы дамытты және 2006 жылдың қазан айында құрылған Shark Shield Pty Ltd сауда компаниясы коммерцияландырды. SeaChange Technology Holdings Pty Ltd 2018 жылы өзінің атауын Ocean Guardian Holdings Limited деп өзгертті, ал Shark Shield Pty Ltd Ocean Guardian сауда маркасымен жұмыс істейді. 2016 жылы Батыс Австралия үкіметінің ғылыми-зерттеу және даму қаржыландыруымен Ocean Guardian FREEDOM+ Surf өнімін жариялады, ол екі дүркін әлем чемпионы серфингші Том Кэрроллмен серіктестікте серфингшілер үшін арнайы жасалған. Жаңа дизайн ескі SURF7-нің артқы антеннасын алып тастады, оның орнына серфинг тақтасының астыңғы жағында жұқа, стикер сияқты антенна орнатылды, ал қуат модулі толық ауыстырылатын түрінде тақтаның артқы бөлігінде орналасқан. 2019 жылдың қаңтар айында компания Shark Shield технологиясына негізделген әлемдегі алғашқы қолмен ұсталатын электрлік акуладан қорғау құралын – eSPEAR деп жариялады. eSPEAR негізінен шұңғымамен балық аулаушыларға, суға түсушілерге және маскамен суға түсушілерге арналған. Ocean Guardian өнімдерінің қатарына BOAT01, кемелердің айналасында қауіпсіз жүзу аймағын құру үшін, және FISH01, балықшыларға акулалардың шабуылына ұшырамастан аулауларын аяқтауға көмектесу үшін қосылды. 2017 жылдың 26 мамырында Батыс Австралия үкіметі ғылыми тұрғыдан дәлелденген электрлік акуладан қорғау құралдарына 200 долларлық тұтынушыға арналған жеңілдік енгізді. Ocean Guardian FREEDOM7 және FREEDOM+ Surf – бұл мақұлданған жалғыз өнімдер. Дәстүрлі мұхит спортынан басқа, Ocean Guardian өнімдері полиция және теңіз күштері сияқты әртүрлі мемлекеттік органдарда қолданылады және The Shallows және USS Indianapolis: Men of Courage фильмдерін түсіру кезінде түсірілім тобының мүшелері қолданды. Алысқа жүзуші Диана Найад Кубадан Флоридаға дейін қоршаусыз жүзу кезінде Shark Shield қолданды.

The original waveform used in the shark repelling technology was devised by three inventors, Graeme Charter, Sherman Ripley, and Norman Starkey, and released in 1995 by POD Holdings Ltd, a joint venture company partly owned by the Natal Sharks Board and the South African government. In the late 1990s the KwaZulu Natal Sharks Board developed the first electrical shark deterrent, the SharkPOD (protective oceanic device or simply POD). and the SURF7, designed to be fitted onto a surfboard or stand up paddleboard to offer surfers protection from sharks. The Shark Shield technology was further developed by the Australian company SeaChange Technology Holdings Pty Ltd, and commercialized by its trading company Shark Shield Pty Ltd established in October 2006. SeaChange Technology Holdings Pty Ltd changed its name to Ocean Guardian Holdings Limited in 2018 with Shark Shield Pty Ltd trading as Ocean Guardian. In 2016, with research and development funding from the Western Australian government, Ocean Guardian announced the FREEDOM+ Surf a product designed in partnership with two times World Champion surfer Tom Carroll specifically designed for surfers. The new design removed the trailing antenna of the older SURF7 being replaced with a sticker thin antenna on the underside of the surfboard, with the fully transferable power module located in the kicker of the tail pad. In January 2019 the company announced the world's first handheld electrical shark deterrent based on Shark Shield technology called the eSPEAR. The eSPEAR is designed primarily for spearfishermen, divers and snorkelers. The Ocean Guardian product line was further expanded to include the BOAT01 to create a safe swimming area around vessels, and the FISH01 to assist ocean fishermen land their catch without being taken by sharks. On May 26, 2017 the Western Australian government implemented a $200 consumer rebate for scientifically proven electrical shark deterrents. The Ocean Guardian FREEDOM7 and FREEDOM+ Surf are the only products approved. In addition to traditional ocean sports, Ocean Guardian products are in use with various government bodies including police and navies, and were used by production members in the filming of both The Shallows and USS Indianapolis: Men of Courage. Long distance swimmer, Diana Nyad, in her swim crossing from Cuba to Florida without a cage, used Shark Shield.

Функционалдылығы

Барлық хондрихтиялардың мұрындарында "Лоренцини ампулалары" деп аталатын жоғары сезімтал электрлік рецепторлары бар. Бұл кішкентай гельге толы қаптар, жемтің электр тогын өте жақын қашықтықтан, әдетте бір метрден кем қашықтықта сезеді. Желе өте жақсы өткізгіш, ампулаға тесіктің ашылу жеріндегі электр потенциалын жеткізеді. Олар осы қысқа қашықтықтағы сенсорларды тамақтану немесе тамақ іздеу кезінде пайдаланады. Олар электрлік рецепторларды ұзақ қашықтықта тірі объектілерді іздеу үшін қолданбайды; есту және иіс сезу сияқты басқа сезімдер басты қозғаушы күш болып табылады. Ocean Guardian құрылғылары акуланың Лоренцини ампулаларына жағымсыз әсер ететін электр өрісін жасайды. Акула өріс аумағына кіргенде, қабылдамайтын бұлшық ет спазмдарын сезінеді, бұл оны қашуға мәжбүр етеді. Өріс екі электродтан шығарылады, олар пайдаланушыны қоршаған эллипстік өріс құрайды. Өріс жасалуы үшін екі электрод та суға батырылуы керек. 2012 жылы Оңтүстік Африка Ұлттық Ғарыш агенттігі жүргізген зерттеулер Shark Shield электр өрісінің диаметрі шамамен 4-5 метрге жетеді деп есептеді. Акулалар жемтің шығарған электромагниттік импульстарына тартылса да, Shark Shield шығаратын электрондық өріс акулаларды құрылғыға тартпайды, сондықтан пайдаланушының жанына акулаларды тарту қаупін арттырмайды. Акуланың сезім мүшелері төмен кернеу градиенттеріне (> 5 нВсм) өте сезімтал, бұл оларға 1 мен 8 Гц арасындағы өте төмен жиілікті электрондық өрістерді қысқа қашықтықта анықтауға мүмкіндік береді, содан кейін басқа сезімдер (көру, химиорецепция және механорецепция) акулаға жемті ұстауға көмектеседі. Бұл әсерді модельдеуге арналған ғылыми зерттеулер 3 метр қашықтықтағы шығыс жемнен әлдеқайда жоғары екенін және 6 метр радиустан кейін айтарлықтай төмендейтінін көрсетті, онда ол акуланың қысқа қашықтықтағы анықтау қабілетінен асып түседі. 2003 жылы Претория университетінің Статистика кафедрасының С.Ф. Смит және Дурбан Вествилл университетінің Зоология кафедрасының В. Педдорс (Педдорс сол кезде Наталь акулалар кеңесінде жұмыс істеді) "Электрлік репеллентті пайдаланған кезде акула шабуылының ықтималдығын бағалау" зерттеуін жүргізді. SharkPOD-ті екі рет сынағанда, қуат өшірілген және қосылған (белсенді) жағдайларда жемге шабуыл жасау үшін қажетті уақыт туралы деректер жиналды. Бірінші эксперимент аяқталғаннан кейін (98 минуттық белсенді кезеңде 8 шабуыл сәтті болды) және екінші эксперимент аяқталғаннан кейін (24 минуттық белсенді кезеңде сәтті шабуылдар тіркелмеді) жеке қорытындылар жасалды. Жалпы алғанда, шабуылдың ықтималдығы ең көп дегенде 5 минут ішінде 0,70-тен 0,08-ге дейін, ал ең көп дегенде 10 минут ішінде 0,90-дан 0,16-ға дейін төмендеді. 2010 жылы Оңтүстік Австралиядағы еңбекті қорғау, қауіпсіздік және әл-ауқат заңдарын басқаруға жауапты SafeWork South Australia мемлекеттік агенттігі Shark Shield FREEDOM7 өнімінің тиімділігін зерттеу үшін Оңтүстік Австралия Ғылыми-зерттеу және Даму институтына тапсырыс берді. Зерттеу тобы далалық эксперименттер жүргізді, онда ақ акулалардың статикалық жемге (табиғи жем) және динамикалық сүйретілетін мөрдің имитациясына жауабын сынады. Нептун аралдары, Оңтүстік Австралия және Seal аралы, Оңтүстік Африкадағы нәтижелері "Акула қалқанының ақ акулалардың (Carcharodon carcharias) мінез-құлқына әсері" атты зерттеу есебінде жазылды. Оңтүстік Австралиядағы Нептун аралдарында статикалық жемді пайдаланудың жалпы саны 116 сынақтан тұрды, ал Seal Island, Оңтүстік Африкаға жақын жердегі мөрдің имитациясын сүйреу 189 рет жүргізілді. Статикалық жемді сынау кезінде алынған жемдердің үлесіне қорқыту әсер етпеді. Бұл әсері статикалық жемді ұстауға кететін уақытты және әр жақындаудағы өзара әрекеттесу санын арттырды. Акула қалқанының әсері барлық акулаларда бірдей болған жоқ. Қорқытқыш белсендірілген кезде 2 метрге дейінгі аралықтағы өзара әрекеттесу саны азайды. Динамикалық мөр имитациясын сүйреу кезінде бұзылулар байқалмады және тек екі беткі өзара әрекеттесу тіркелді, ал қорқыту белсендірілмеген кезде 16 бұзылу және 27 беткі өзара әрекеттесу тіркелді. Ақ акулаларды тарту мүмкіндігін бағау үшін жиналған орналасу және болу/болмау туралы деректер бір сапармен шектелгенімен, нәтижелеріміз акулалардың қорқытуға тартылғанын көрсетпеді. Бұл қорқыту ақ акулалардың мінез-құлқына әсер етті, бірақ барлық жағдайларда оларды тоқтатып немесе ығыстырмады. 2016 жылдың шілдесінде Батыс Австралия университетінің Нейроэкология тобы PLOS ONE журналында "Тым жақын қаншалық? Ақ акула мінез-құлқына бейтарап электрлік акула қорқытуының әсері" зерттеуін жариялады. Зерттеу тобы Батыс Австралия үкіметінен қаржыландырылды және UWA Oceans Institute директоры профессор Шон Коллин, қауымдастырылған профессор Натан Харт және доктор Райан Кемпстер кірді. Өңделген стереокамера жүйесін пайдалана отырып, зерттеушілер ақ акулалардың (Carcharodon carcharias) және коммерциялық қолжетімді жеке электрлік акула қорқытуының (Shark Shield Freedom7) арасындағы мінез-құлқылық өзара әрекеттесуді сандық түрде бағалады. Стереокамера жүйесі C. carcharias-тың бейтарап электрлік өріспен кездескендегі мінез-құлқылық жауаптарын бағалауға мүмкіндік берді, бұл олардың табиғатта кездесетінге қарағанда әлдеқайда күшті. Бірінші байқалған кездесуде барлық C. carcharias орташа (± стандартты қате) 131 (± 10,3) см жақындықпен ығыстырылды, бұл орташа кернеу градиенті 9,7 (± 0,9) В/м-ге сәйкес келді. Әр келесі кездесуде олардың жақындығы орташа есеппен 11,6 см-ға төмендеді, бұл электр өрісіне төзімділіктің орташа есеппен 2,6 (± 0,5) В/м-ға артуына сәйкес келді. Төзімділік артуына қарамастан, акулалар әр сынақ кезінде белсенді Shark Shield болғанда өзара әрекеттесуден бас тартуын жалғастырды. Сонымен қатар, нәтижелер электрлік қорқытулар акулаларды тартады деген теорияны қолдамайды. Бұл зерттеудің нәтижелері бейтарап электрлік акула қорқытуының тиімділігі, C. carcharias мінез-құлқына оның әсері және басқа акула қорқыту технологияларын сынау үшін дәл әдіс туралы сандық мәліметтер береді. 2016 жылғы Батыс Австралия университетінің зерттеуін қарастырғанда, Australian Geographic журналы "Ақ акула қорқытуы шамамен 100 пайыз тиімді" атты мақала жариялады. 2016 жылы австралиялық тұтынушылар адвокациялық тобы Choice жүргізген зерттеуде Ocean Guardian (Shark Shield) тәуелсіз сынақтан өткен жалғыз акула репелленті екені анықталды. 2018 жылы Жаңа Оңтүстік Уэльс штатының үкіметі Флиндерс университетіне серферлерге арналған бес жеке акула қорқыту құрылғысының тиімділігін сынау үшін зерттеуді қаржылады. Флиндерс серферлерге арналған бес жеке акула қорқыту құрылғысын сынады (Ocean Guardian FREEDOM+ Surf, Rpela, SharkBanz білезігі, SharkBanz серфинг таспасы және Chillax Wax) жемнің алыну пайызын, жемге қашықтықты, өтулер санын және акула реакциясын байқау мүмкіндігін салыстыру арқылы. Оңтүстік Австралиядағы Нептун аралдары тобының теңіз саябағында 297 сәтті сынақ жүргізілді, оның барысында 44 түрлі ақ акула (Carcharodon carcharias) жеммен өзара әрекеттесті, барлығы 1413 өту жасады. Қорқыту құрылғыларының тиімділігі әртүрлі болды, FREEDOM+ Surf акула мінез-құлқына ең көп әсер етті және жемнің алыну пайызын 96% (бақылау тақтасына қатысты) 40% дейін төмендетті. Акулалардың тақтаға орташа қашықтығы 1,6 ± 0,1 м (бақылау тақтасы) 2,6 ± 0,1 м дейін артты, FREEDOM Surf+ белсенді болғанда. Басқа қорқыту құрылғыларының әсері шектеулі немесе өлшенбеді.

All chondrichthyans have highly sensitive electrical receptors called the "ampullae of Lorenzini" located in their snouts. These tiny gel filled sacs sense electric current from prey at very close distances, typically less than one meter. The jelly is highly conductive and allows the electrical potential at the opening of the pore to be transferred to the ampulla. They use these short range sensors when feeding or searching for food. They do not use electrical receptors to track animate objects over long distances; other senses such as audition and olfaction are the primary drivers. Ocean Guardian devices create an electrical field that creates an unpleasant sensation impacting the shark's ampullae of Lorenzini. When the shark comes into the range of the field, it experiences uncontrollable muscular spasms, causing it to flee the area. The field is projected from two electrodes, which create an elliptical field that surrounds the user. Both electrodes must be immersed in the water for the field to be created. Research conducted by the South African National Space Agency in 2012 estimated the Shark Shield electrical field to be about 4–5 m in diameter. While sharks are attracted to electromagnetic pulses produced by potential prey animals, the electronic field emitted by the Shark Shield does not attract sharks to the device, so would not increase the risk of attracting sharks to the vicinity of the user. A shark's sensory organs are acutely sensitive to low voltage gradients (> 5 nVcm), enabling them to detect very low frequency electronic fields between 1 and 8 Hz at short range, after which the other senses (sight, chemoreception, and mechanoreception) aid the shark in capturing its prey. Scientific studies modelling this effect show that the output produced at a 3 m distance is far greater than that produced by prey, and drops off significantly beyond a 6 m radius, where it is beyond the short range detection ability of a shark. In 2003, C F Smit, Department of Statistics, University of Pretoria, South Africa and V Peddemors, Department of Zoology, University of Durban Westville, South Africa (Peddemors was employed by the Natal Sharks Board at the time) researched "Estimating the Probability of a Shark Attack when using an Electric Repellent". In two series of tests of the SharkPOD, data were collected on the time needed to attack the bait, under power off and power on (active) conditions. Conclusions were separately drawn after completion of the first experiment (in which 8 attacks were successful in 98 five minute active periods), and after completion of the second experiment (in which no successful attacks were recorded in 24 ten minute active periods). In general, the probability of an attack in at most 5 minutes was reduced from about 0.70 in power off mode to about 0.08 in power on mode and in a period of at most 10 minutes from 0.90 to 0.16. In 2010, SafeWork South Australia, the government agency responsible for administering occupational health, safety, and welfare laws in South Australia, commissioned the South Australian Research and Development Institute to conduct a study into the effectiveness of the Shark Shield FREEDOM7 product. The research team conducted field experiments testing white shark response to both a static bait (natural prey) and a dynamically towed seal decoy at Neptune Islands, South Australia, and Seal Island, South Africa, respectively, documenting their findings in a research report titled: "Effects of the Shark Shield electric deterrent on the behaviour of white sharks (Carcharodon carcharias)". A total of 116 trials using a static bait were undertaken at the Neptune Islands, South Australia, and 189 tows were conducted using a seal decoy near Seal Island, South Africa. The proportion of baits taken during static bait trials was not affected by the deterrent. The deterrent increased the time it took to take a static bait, and the number of interactions per approach. The effect of the Shark ShieldTM was not uniform across all sharks. The number of interactions within 2 m of the deterrent decreased when it was activated. No breaches and only two surface interactions were observed during the dynamic seal decoy tows when the deterrent was activated, compared to 16 breaches and 27 surface interactions when the deterrent was not activated. Although the fine scale positioning and presence/absence data collected to assess the potential of the device to attract white sharks was limited to one trip, our results did not suggest that sharks were attracted to the deterrent. The deterrent had an effect on the behaviour of white sharks, but did not deter or repel them in all situations. In July 2016, shark researchers from the Neuroecology Group at the University of Western Australia had published a study into the effectiveness of the Shark Shield shark deterrent on PLOS ONE "How Close is too Close? The Effect of a Non Lethal Electric Shark Deterrent on White Shark Behaviour". The research team was funded by the Western Australian government and included UWA Oceans Institute Director Professor Shaun Collin, Associate Professor Nathan Hart and Dr Ryan Kempster. Using a modified stereo camera system, the research quantified behavioral interactions between white sharks (Carcharodon carcharias) and a baited target in the presence of a commercially available, personal electric shark deterrent (Shark Shield Freedom7). The stereo camera system enabled an assessment of the behavioral responses of C. carcharias when encountering a non lethal electric field many times stronger than what they would naturally experience. Upon their first observed encounter, all C. carcharias were repelled at a mean (± std. error) proximity of 131 (± 10.3) cm, which corresponded to a mean voltage gradient of 9.7 (± 0.9) V/m. With each subsequent encounter, their proximity decreased by an average of 11.6 cm, which corresponded to an increase in tolerance to the electric field by an average of 2.6 (± 0.5) V/m per encounter. Despite the increase in tolerance, sharks continued to be deterred from interacting for the duration of each trial in the presence of an active Shark Shield. Furthermore, the findings provide no support to the theory that electric deterrents attract sharks. The results of this study provide quantitative evidence of the effectiveness of a non lethal electric shark deterrent, its influence on the behaviour of C. carcharias, and an accurate method for testing other shark deterrent technologies. In reviewing the 2016 University of Western Australia research, the Australian Geographic magazine published an article titled “Great White Shark Deterrent almost 100 Per Cent Effective”. In 2016, a study conducted by the Australian consumer advocacy group Choice found that Ocean Guardian (Shark Shield) was the only independently tested shark repellent to be effective. In 2018 the New South Wales state government funded research conducted by Flinders University to test the Effectiveness of five personal shark deterrents for surfers. Flinders tested five personal shark deterrents developed for surfers Ocean Guardian FREEDOM+ Surf, Rpela, SharkBanz bracelet, SharkBanz surf leash, and Chillax Wax) by comparing the percentage of baits taken, distance to the bait, number of passes, and whether a shark reaction could be observed. There were a total of 297 successful trials at the Neptune Islands Group Marine Park in South Australia, during which 44 different white sharks (Carcharodon carcharias) interacted with the bait, making a total of 1413 passes. The effectiveness of the deterrents was variable, with the FREEDOM+ Surf affecting shark behaviour the most and reducing the percentage of bait taken from 96% (relative to the control board) to 40%. The mean distance of sharks to the board increased from 1.6 ± 0.1 m (control board) to 2.6 ± 0.1 m when the FREEDOM Surf+ was active. The other deterrents had limited or no measureable effect on white shark behaviour. Based on the power analyses, the smallest effect size that could be reliably detected was ~15%, which for the first time provides information about the effect size that a deterrent study can reliably detect.

Shark Shield өнімдері қатысатын акулалар шабуылдары

Shark Shield технологиясымен байланысты үш белгілі өлім жағдайы тіркелді: Пол Бакланд (2002), Питер Кларксон (2011) және Гарри Джонсон (2020). Пол Бакланд Оңтүстік Африкада жасалған өнімнің алғашқы нұсқасы болған Shark POD құрылғысын киген. Сот медициналық сарапшысы құрылғы дұрыс киілмегенін анықтап, мынадай ұсыныс жасады: «Осыған байланысты, Сот медициналық сарапшылар туралы заңның 25(2) бабына сәйкес, коммерциялық және демалыс дайверлері акулалардың болу қаупі бар суларда жұмыс істегенде, «Shark Pod» немесе «Shark Shield» типіндегі акулаларды қорғау құрылғысын киюі керек, егер құрал өндірушінің нұсқауларына сәйкес қолданылса және суда жүрген уақыттың бәрінде қосылып тұрса». Питер Кларксон әрқашан акула қалқанын киген, бұл шабуылдан кейін су бетінде құрылғының құйрығынан табылган шағын иінтіректермен расталды. Сот сараптамасының қорытындысында Shark Shield туралы негізгі мәлімет: «Кларксон мырза әрқашан белбеуіне бекітілген Shark Shield киген. Бұл батареямен жұмыс істейтін, қосылып-өшірілетін құрылғы, ол жақындаған акулаларды қайтарады. Мистер Родд мырза Кларксонның кейде судың түбінде жатқанда Shark Shield-ті өшіріп қоятынын, бірақ көбінесе суға түскенде қосып, су бетіне шыққанда қайта өшіріп қоятынын айтты. Мистер Родд 2011 жылдың 17 ақпанында болған оқиға кезінде Кларксон мырзаның Shark Shield-тің қосылған-қосылмағанын білмеді».