數(shù)數(shù)海洋里有多少魚

彭樂天

海洋里到底有多少魚？——也許有的小孩子會(huì)用這個(gè)問題來考驗(yàn)?zāi)愕哪托?，但誰能知道世界上魚的總數(shù)呢？一位漁業(yè)專家形容清點(diǎn)魚的數(shù)量就像清點(diǎn)森林中的樹木，而且這還是一些看不見而且不停移動(dòng)的樹。事實(shí)上，我們生活的這顆名叫“地球”的星球是個(gè)水球，水域面積達(dá)全球面積的71%，而森林面積只占陸地面積的30%，因此在偌大的水域里數(shù)魚比數(shù)陸地上的樹木難多了，基本上是不可能實(shí)現(xiàn)的。

然而，漁業(yè)界和科學(xué)界在過去幾十年中都堅(jiān)持承擔(dān)著這項(xiàng)似乎不可能完成的任務(wù)——尤其是數(shù)點(diǎn)海洋魚類，因?yàn)樗麄儗?shí)在太需要知道海洋里到底有多少魚了。

圍繞魚類數(shù)量的戰(zhàn)爭(zhēng)

全球數(shù)十億人每年通過食用大量水生動(dòng)物攝取蛋白質(zhì)，而漁民和漁業(yè)公司則通過打漁謀得生計(jì)。但如果人類不加控制地打撈，加上環(huán)境污染和氣候變化，魚的數(shù)量會(huì)越來越少，現(xiàn)在就有許多魚類正瀕臨滅絕或者已經(jīng)滅絕。因此，漁民和科學(xué)家需要知道魚的數(shù)量，了解能打多少魚、留多少魚才能保證魚類的可持續(xù)發(fā)展，不然會(huì)導(dǎo)致殺雞取卵的結(jié)果。如果計(jì)算出的魚的總數(shù)較少，捕撈的限制政策就會(huì)比較嚴(yán)苛，這無疑會(huì)影響當(dāng)下漁民的生計(jì)和漁業(yè)的收益。于是，水域中魚的數(shù)量成為漁業(yè)人士和科學(xué)家之間爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

多年以前，美國新英格蘭就曾爆發(fā)過這樣的矛盾。當(dāng)歐洲人首次抵達(dá)北美新英格蘭時(shí)，當(dāng)?shù)赝林呀?jīng)在這里打了幾千年的魚，這里的鱈魚讓人感覺撈之不盡。新英格蘭最初的繁榮在很大程度上是靠漁業(yè)支撐的。20世紀(jì)，隨著新動(dòng)力的發(fā)明和使用，漁船和漁網(wǎng)越來越大，漁船也行駛得越來越遠(yuǎn)，打撈的效率觸目驚心。事實(shí)證明，魚的數(shù)量并不是無限的。科學(xué)家發(fā)覺新英格蘭周邊的海洋在1個(gè)世紀(jì)里幾乎快被掏空了。

20世紀(jì)70年代，在科學(xué)家的呼吁下，美國政府介入，制定了一系列的捕魚禁令和捕撈噸數(shù)限制。這使得許多漁民無法維持生計(jì)，由此導(dǎo)致了漁民與科學(xué)家之間的對(duì)抗。漁民堅(jiān)持認(rèn)為科學(xué)家完全不清楚海里有多少魚，他們數(shù)魚的位置是錯(cuò)的，而科學(xué)家則捍衛(wèi)自己的方法和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。關(guān)于漁業(yè)科學(xué)和政策的公眾會(huì)議常常演變成雙方激烈的對(duì)罵。

究竟誰正確？沒人知道。研究者們承認(rèn)無論誰都不可能給出像“大西洋中有230萬條還是300萬條鱈魚”這樣確切的數(shù)字。但由于過度捕撈會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，科學(xué)家們還是繼續(xù)努力尋找各種方法來計(jì)算魚的準(zhǔn)確數(shù)量，以期提供維持海洋生態(tài)平衡所需要的數(shù)據(jù)。

兩個(gè)群體，兩種數(shù)據(jù)

最常見的魚量數(shù)據(jù)來自商業(yè)捕魚、水產(chǎn)品銷售和消遣式捕魚的記錄，相當(dāng)于業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)。中國每年也有《漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，記錄水產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、從業(yè)情況等。從這一數(shù)據(jù)可以直觀地看到每年的捕撈情況，然后根據(jù)各地捕撈數(shù)量推算當(dāng)?shù)厮虻聂~種及數(shù)量。然而，這一數(shù)據(jù)最大的問題是只來自于漁民捕撈的地點(diǎn)，漁民會(huì)盡可能去魚多的地方捕撈，即使這類魚的整體數(shù)量很低，漁業(yè)數(shù)據(jù)也可能顯示較高的值。

另一種數(shù)據(jù)由獨(dú)立于漁業(yè)界的科學(xué)機(jī)構(gòu)采集整理。在過去幾十年里，科學(xué)家們采用類似于漁民捕撈的方式，對(duì)各個(gè)典型的地球位置進(jìn)行拖網(wǎng)采樣、數(shù)據(jù)收集，并估算可能的數(shù)目。以美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）為例，從20世紀(jì)60年代開始，其前身就啟動(dòng)了拖網(wǎng)采樣系統(tǒng)，在當(dāng)時(shí)來看是非常高效和有用的。設(shè)定航線，每隔一段距離選定一個(gè)采樣點(diǎn)，用完全相同的網(wǎng)，按照完全一致的程序撒網(wǎng)、收網(wǎng)，適當(dāng)計(jì)入拖網(wǎng)的開口大小，就得到了每平方千米海域內(nèi)每種魚的數(shù)量。這樣就不會(huì)因?yàn)椴稉品绞降牟煌蛘吲既挥龅綌?shù)量集中的產(chǎn)卵場(chǎng)地而使統(tǒng)計(jì)數(shù)量受到影響。雖然是通過采樣估算的數(shù)值，但他們每次獲得的數(shù)據(jù)的變化基本上可以反映魚群數(shù)量的增加或萎縮。

這種拖網(wǎng)取樣計(jì)算的方式一直延用到今天，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，科學(xué)家們采樣的方式已經(jīng)取得了一些進(jìn)步，從手工測(cè)量發(fā)展到計(jì)算機(jī)全自動(dòng)測(cè)量，從紙筆記錄和手工錄入數(shù)據(jù)發(fā)展到程序自動(dòng)運(yùn)行、計(jì)算，采樣效率更高，數(shù)據(jù)更精確。

然而，這種捕撈式取樣也存在一些缺陷。高效拖網(wǎng)采樣只有在平坦的海床上才能實(shí)現(xiàn)，而許多重要的商業(yè)魚類都棲息在巖石較多的海底，無法拖網(wǎng)。其次，高度遷徙的物種，如金槍魚，分布范圍太廣，而且有很大一部分聚集在海洋表層，很難用拖網(wǎng)的方式準(zhǔn)確采樣。再次，有的魚類對(duì)水壓比較敏感，拖網(wǎng)捕撈時(shí)它們能馬上感覺到異樣，從而逃離魚網(wǎng)。即便打撈到的這類魚較少，也不能說明其數(shù)量就少。

而對(duì)于以NOAA為代表的科學(xué)機(jī)構(gòu)而言，最大的問題正好也是最大的優(yōu)勢(shì)所導(dǎo)致的。為了使歷史數(shù)據(jù)能進(jìn)行客觀對(duì)比，他們必須采用完全相同的捕撈方式和計(jì)算系統(tǒng)，年復(fù)一年，這導(dǎo)致他們永遠(yuǎn)被鎖定在20世紀(jì)60年代最初設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，然而，誰都知道這系統(tǒng)該升級(jí)了。

清點(diǎn)魚數(shù)放新招

雖然傳統(tǒng)的采樣計(jì)數(shù)系統(tǒng)仍然是科學(xué)界主流的魚類計(jì)數(shù)方式，但越來越多的新技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到收集魚的數(shù)量中來。

讓機(jī)器人來清點(diǎn)魚群

水下自動(dòng)機(jī)器人（AUV）加上新型水下照相機(jī)可以潛入各種地形，為科學(xué)家們帶來海量的海底信息。AUV已經(jīng)被用于各種水下作業(yè)，如水下科考、軍事偵察、援潛救生。設(shè)定相應(yīng)的程序后，AUV會(huì)自動(dòng)執(zhí)行程序，完成工作。經(jīng)改造后的魚群科考AUV在海床以上1.5～3米的水下，以相當(dāng)于人類緩步行走的速度前行，其聲納系統(tǒng)可以幫助它避開巖石和峭壁；它可以探測(cè)水溫、水中的含氧量、有機(jī)物溶解度，而最能帶來信息量的是拍攝照片。

為了清晰地看到魚群的狀態(tài)，AUV會(huì)多次重復(fù)相同的路線，拍攝數(shù)萬張照片。一種名為“棲息地圖攝影系統(tǒng)”的新型拍攝設(shè)備，每秒能拍攝6張交疊的照片，得到細(xì)節(jié)豐富的無損影像，實(shí)時(shí)記錄海底環(huán)境。研究人員還開發(fā)出了一種3D相機(jī)，將拍攝到的照片生成3D影像，并且可以識(shí)別出海床上許多平時(shí)難以發(fā)現(xiàn)的物種，如貝類，即使像比目魚這種在沙地中埋住部分身體的偽裝高手也能被識(shí)別出來。

AUV最成功的例子是新英格蘭的扇貝。20世紀(jì)90年代新英格蘭扇貝一度耗盡，AUV技術(shù)的采用使拖網(wǎng)采樣的數(shù)據(jù)得到訂正。幼年扇貝的分布區(qū)域被發(fā)現(xiàn)，漁業(yè)管理機(jī)構(gòu)將幼年扇貝分布區(qū)設(shè)置為捕撈限制區(qū)域。在AUV技術(shù)和其他干預(yù)手段的共同作用下，新英格蘭地區(qū)的扇貝棲息地完全恢復(fù)了。

聲吶和無人機(jī)都派上用場(chǎng)

AUV的缺陷是只能探測(cè)底層魚群，對(duì)于中層魚群，科學(xué)家們采用聲音探測(cè)的方式。將事先采集的聲音樣本載入系統(tǒng)，通過匹配聲音特征，就可以識(shí)別出不同的物種或不同大小的個(gè)體。這項(xiàng)技術(shù)還為觀察魚類行為提供了一種全新的視角，例如，科學(xué)家從前以為小型被捕食魚和大型捕食魚各自分層聚集，而聲音探測(cè)系統(tǒng)告訴他們，所有魚都混雜在各層水域中。

海洋表層魚的觀測(cè)則可以由無人機(jī)來實(shí)施。小巧而強(qiáng)大的直升無人機(jī)，翼展約80厘米，裝上高清相機(jī)，從各個(gè)角度拍攝洋面魚群。雖然無人機(jī)只能在空中飛行15分鐘，但其先進(jìn)的GPS和導(dǎo)航感應(yīng)器，可以準(zhǔn)確計(jì)算拍攝角度并測(cè)算魚的大小。這項(xiàng)技術(shù)在計(jì)算魚的數(shù)量方面還是初次嘗試，目前只用于拍攝金槍魚?？茖W(xué)家將金槍魚的海面數(shù)據(jù)與聲音探測(cè)收集的海洋中層數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，希望可以得出這種大范圍遷徙物種的大致數(shù)量。

搜集魚類DNA

除了針對(duì)各層海洋魚類的觀測(cè)，科學(xué)家還在嘗試使用DNA取樣方式對(duì)魚群進(jìn)行計(jì)數(shù)。與拖網(wǎng)捕撈方式相同，確定航線中的取樣點(diǎn)，但打撈的不是魚，而是收集兩升海水，記錄從魚的粘液、魚鱗或排泄物中脫落的DNA片段，通過測(cè)算這種環(huán)境DNA的數(shù)量找到魚群數(shù)量之間的聯(lián)系，從而計(jì)算魚的數(shù)量。有科學(xué)家通過采樣，再與拖網(wǎng)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，兩種數(shù)據(jù)都顯示數(shù)量最多的單個(gè)魚種是格陵蘭大比目魚，但被DNA分析列為第二大魚種的格陵蘭鯊在拖網(wǎng)中卻只打撈到一條。據(jù)說格陵蘭鯊擅長(zhǎng)逃過漁網(wǎng)，可以看出，DNA數(shù)據(jù)在這方面比拖網(wǎng)采樣更加準(zhǔn)確。

新舊結(jié)合，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確

但無論采取哪種方式，最終的數(shù)值都是估算。就如同拖網(wǎng)采樣計(jì)算不到逃離魚網(wǎng)的魚群數(shù)量一樣，一些技術(shù)的運(yùn)用會(huì)在一定程度上影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，比如相機(jī)照明燈或機(jī)器在水下運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音可能會(huì)對(duì)某些魚群的行為產(chǎn)生干擾?？茖W(xué)家現(xiàn)在想知道的是，這些技術(shù)干擾的程度究竟有多大。

因此，無論是哪種技術(shù)的支持者都不建議用單一的某種技術(shù)從事這項(xiàng)計(jì)數(shù)工作，尤其不能取代傳統(tǒng)的拖網(wǎng)采樣，畢竟它有豐厚的歷史數(shù)據(jù)。研究者們應(yīng)該綜合多種技術(shù)，取其所長(zhǎng)，將獲得的數(shù)據(jù)交叉參考，得出更精確的結(jié)果。

而新技術(shù)除了能提供魚群數(shù)量信息，還能收集到魚類棲息地環(huán)境、行為模式等信息，也許這些信息比數(shù)量更有價(jià)值。