流速和光色對人工魚礁誘集條石鯛效果的影響

鄧雅敏，劉 威，何嬌嬌，馮德軍，潘 昀，桂福坤

(浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，浙江舟山 316022)

人工魚礁是為了誘集、保護(hù)魚類等水產(chǎn)資源，構(gòu)造生態(tài)和諧的海洋環(huán)境，創(chuàng)造集環(huán)境保護(hù)、資源養(yǎng)護(hù)、高效生產(chǎn)以及休閑漁業(yè)為一體的海洋經(jīng)濟(jì)新形態(tài)，而設(shè)置于特定海域的工程構(gòu)造物[1]。

條石鯛Oplegnathus fasciatus屬暖溫性中下層巖礁魚類，大部分棲息在溫帶、亞熱帶水域巖礁海區(qū)。在我國黃海、東海和臺灣海峽均有分布，是重要的網(wǎng)箱養(yǎng)殖、人工魚礁增殖放流所選用魚種。然而，隨著近年來的大量捕撈，漁業(yè)生態(tài)遭受破壞，資源量急劇下降。因此，投放人工魚礁為典型經(jīng)濟(jì)魚類營造適宜的棲息地，改善其生活環(huán)境顯得尤為重要[2-3]。

目前，國內(nèi)對人工魚礁誘魚效果的研究，主要是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)比較不同結(jié)構(gòu)的模型礁對魚類的誘集效果[4]，流速和光色對人工魚礁誘集魚群效果影響的報道相對較少。資料顯示，光誘是一種非常有效的聚集魚群的方法[5-6]，同時魚礁區(qū)的環(huán)境條件(水流、水溫、光照強(qiáng)度、餌料的質(zhì)和量以及敵害生物的密度等)也嚴(yán)重影響周邊魚群的移入或遷出[7]。因此，研究流速和光色對人工魚礁誘集魚類的影響具有重要意義。

本研究，利用放置有魚礁模型的實(shí)驗(yàn)室水池，采用魚類行為學(xué)的方法，觀察不同環(huán)境因子下條石鯛的分布規(guī)律，分析流速和光色對人工魚礁誘集條石鯛效果的影響，以期為人工魚礁設(shè)計投放和實(shí)際集魚效果的評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用條石鯛取自浙江省舟山市嵊泗養(yǎng)殖基地，平均體長（7.0±1.0）cm，平均體重（15.0±2.0）g，共42尾。在魚類行為水槽中暫養(yǎng)72 h，暫養(yǎng)期間，水溫保持21～24℃，鹽度為27～33，pH為8.0～8.3，溶氧量約6.5 mg/L。每天投喂2次人工配合飼料，1.5 h后吸出殘餌和糞便。

1.2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)在浙江海洋大學(xué)國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心的多功能魚類群體行為水池中進(jìn)行。如圖1所示，在水池底部中心位置，用PVC管和PE網(wǎng)搭建一個3 m×3 m×0.8 m（長×寬×高）的試驗(yàn)區(qū)域。將試驗(yàn)區(qū)平均分成9個區(qū)域，如圖2所示，編號1～9。試驗(yàn)時，魚礁布置在試驗(yàn)區(qū)域中心即5號區(qū)域，水深為0.6 m。攝像頭布置在試驗(yàn)區(qū)域正上方，距離水池2.0 m，監(jiān)測記錄魚類的分布情況。

圖1 多功能魚類群體行為水池示意圖（單位：cm）Fig.1 Sketch of multi-functional fish behavior pool(unit：cm)

圖2 正方形試驗(yàn)區(qū)域分區(qū)示意圖Fig.2 Sketch of square test area

1.3 魚礁模型

試驗(yàn)所用魚礁模型結(jié)構(gòu)如圖3所示，該模型礁由45塊0.2 m×0.1 m×0.05 m（長×寬×高）的水泥磚有間隔地搭建而成，2塊磚之間留有空隙，便于條石鯛游入游出。魚礁模型整體高0.45 m，外徑為0.28 m。

1.4 試驗(yàn)分組

試驗(yàn)共分A（有礁、無流速、自然光）、B（有礁、有流速、自然光）、C（有礁、無流速、有色光）3部分。試驗(yàn)工況見表1，其中A為對照組；B設(shè)置兩種流速，平均流速分別為2.56 cm/s和4.65 cm/s，記作B1和B2。B1和B2工況下各區(qū)域中心點(diǎn)流速見表2，B2條件下的各區(qū)域流速均大于B1條件下對應(yīng)區(qū)域的流速；流速沿水流方向基本先減小后增大，在魚礁區(qū)流速最?。籆設(shè)置3組不同光色（紅 光、綠光、藍(lán)光），分別記作C1、C2和C3。每組試驗(yàn)觀測時間為08：00～18：00，每隔30 min拍攝1次。每組試驗(yàn)共計拍攝15次，而后分析照片統(tǒng)計試驗(yàn)魚在水池試驗(yàn)區(qū)域的分布情況。試驗(yàn)期間，盡量保持各項水環(huán)境因子與暫養(yǎng)水槽內(nèi)的一致，水溫為21～24℃，鹽度為27～33，pH為8.0～8.3，平均溶氧量為6.5 mg/L。如圖4所示為對照組、流速組、光色組試驗(yàn)效果圖。

圖3 魚礁模型結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Sketch of artificial reef model structure

表1 試驗(yàn)工況Tab.1 Experimental cases

表2 各試驗(yàn)區(qū)域的流速Tab.2 Flow velocity at each test area

圖4 試驗(yàn)效果圖Fig.4 Photos of the experiment

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2016處理分析并作圖。利用如下公式計算各試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)試驗(yàn)魚的平均聚集率[21]：

其中，Ni為第i次觀察時試驗(yàn)魚在某區(qū)域聚集的尾數(shù)，M為每組試驗(yàn)觀察次數(shù)（M=15），S為試驗(yàn)魚總尾數(shù)（S=42）。

2 結(jié)果

2.1 流速對人工魚礁誘集條石鯛的影響

不同流速下，條石鯛在各區(qū)域的平均聚集率如圖5和表3所示。從圖5可以看出，對照組時，各區(qū)域的平均聚集率波動小，8號區(qū)域的平均聚集率最低（3.02%），5號區(qū)域最高（24.29%）；低流速組時，各區(qū)域的平均聚集率波動不大，在3和9號區(qū)域，其平均聚集率達(dá)到最小值（0），而在5號區(qū)域其平均聚集率較高，為30.16%；高流速組時，各區(qū)域的平均聚集率出現(xiàn)較大波動，2號區(qū)域的平均聚集率為0，9號區(qū)域也接近于0，但在5號區(qū)域，其平均聚集率高達(dá)55.08%。比較對照組、低流速組、高流速組下魚礁區(qū)（5號區(qū)域）的平均聚集率，條石鯛在魚礁區(qū)的平均聚集率隨著流速的增加而增加：高流速組>低流速組>對照組，其余試驗(yàn)區(qū)域無明顯的變化規(guī)律。

圖5 條石鯛在不同流速下的各區(qū)域平均聚集率Fig.5 Average aggregation rate of O.fasciatus at different flow velocities

表3 不同實(shí)驗(yàn)組次下各試驗(yàn)區(qū)域的聚集率Tab.3 Aggregation rate at each test area for different cases

2.2 光色對人工魚礁誘集條石鯛的影響

圖6和表3給出了不同光色下條石鯛在各區(qū)域的平均聚集率。由圖可知，與對照組相比，紅光組時，各區(qū)域的平均聚集率波動不大，在5號區(qū)域達(dá)到最大，為20.79%；綠光組時，其平均聚集率在5號區(qū)域出現(xiàn)較大波動，達(dá)到最小值（5.40%），其余各試驗(yàn)區(qū)域波動變化不明顯；藍(lán)光組時，各區(qū)域平均聚集率的波動最為明顯，其中，1號區(qū)域達(dá)到最大值，為35.08%，5號區(qū)域達(dá)到最小值，為0.95%。比較對照組、紅光組、綠光組和藍(lán)光組下條石鯛在魚礁區(qū)（5號區(qū)域）的平均聚集率，光色組均低于對照組：對照組>紅光組>綠光組>藍(lán)光組。

圖6 條石鯛在不同光色下的各區(qū)域平均聚集率Fig.6 Average aggregation rate of O.fasciatus for different light colors

3 討論

人工魚礁具有陰影效果和遮蓋效果，有利于試驗(yàn)魚的躲避和棲息[8]。對照組試驗(yàn)結(jié)果顯示，在投放魚礁模型之后，條石鯛在魚礁區(qū)的平均聚集率最高，表現(xiàn)出明顯的趨礁性。這與周艷波等[9-12]、田方等[13]、宓慧菁等[14]的研究結(jié)果相一致，魚礁模型對試驗(yàn)魚具有較強(qiáng)的誘集效果。

與對照組相比，兩組流速組的礁區(qū)平均聚集率都有所升高，條石鯛在本試驗(yàn)中表現(xiàn)出明顯的負(fù)趨流效應(yīng)。這與何大仁等[15]研究的魚有溯流而上的趨流性相悖。引起這種現(xiàn)象，原因可能是：（1）條石鯛長時間在不同流速下游泳，出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，從而聚集在魚礁區(qū)棲息。（2）與流場效應(yīng)[7,16-18]有關(guān)，給定流速后，魚礁的迎流面產(chǎn)生一定程度的上升流，在礁體的背流面產(chǎn)生背渦流。上升流的形成促使礁區(qū)附近水體垂直交換，引起水質(zhì)的改善，從而誘集條石鯛向魚礁區(qū)聚集。從低流速和高流速組的結(jié)果對比看，魚礁模型誘集條石鯛的效果，高流速遠(yuǎn)好于低流速。這可能是由于流速過大，導(dǎo)致條石鯛不適應(yīng)該流速，從而產(chǎn)生避流效應(yīng)。觀察圖5中不同流速下條石鯛在9個區(qū)域的平均聚集率，礁區(qū)以外的區(qū)域并沒有明顯的變化規(guī)律。可能原因是流場不穩(wěn)定，擾亂條石鯛對魚礁位置的判斷，部分條石鯛把周圍的PVC管和PE網(wǎng)當(dāng)成可以依附的礁體，從而影響試驗(yàn)結(jié)果。本流速組試驗(yàn)對實(shí)際情況下人工魚礁對魚類誘集效果的模擬并不充分，如實(shí)際礁區(qū)的水質(zhì)、底質(zhì)、聲音等復(fù)合因素對礁體的集魚效果的影響均未進(jìn)行模擬。因此，在以后的試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)盡可能的充分模擬自然環(huán)境，消除可能產(chǎn)生的誤差。

從圖6可以清晰地發(fā)現(xiàn)不同光色下，條石鯛在礁區(qū)的平均聚集率有明顯的差異。對照組時，條石鯛在魚礁區(qū)的平均聚集率最高，誘魚效果最好，其次是紅光組，再次是綠光組，藍(lán)光組誘魚效果最差。藍(lán)光組中，9個區(qū)域的平均聚集率波動相當(dāng)明顯，其中1號區(qū)域的平均聚集率最高，5號區(qū)域最低。條石鯛在本試驗(yàn)中表現(xiàn)出明顯的負(fù)趨光效應(yīng)。類似現(xiàn)象在魚類研究中已有報道，比如眼斑擬石首魚Sciaemops ocelletus[19]、豹紋鰓棘鱸幼魚Plectropomus leopardus[20]和褐菖鲉Sebastiscus marmoratus[21]。這可能與其長期棲息的生存環(huán)境有關(guān)，產(chǎn)生了適應(yīng)特定環(huán)境下光色的視覺色素細(xì)胞，形成了對特定光色的喜好性，但這種機(jī)理尚不明確[20]。羅會明等[22]報道，在等亮度條件下，具有視錐系統(tǒng)的魚類可以依據(jù)光波長來辨別顏色。何滔等[23]報道，隨著條石鯛視網(wǎng)膜發(fā)育的完善,條石鯛仔魚會呈現(xiàn)出較強(qiáng)的趨光性。由此可以看出，條石鯛對光色有一定的分辨能力。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)探究了流速和光色對人工魚礁誘集條石鯛的影響，通過分析得出以下結(jié)論：（1）條石鯛在魚礁區(qū)的平均聚集率隨著流速的增加而增加。（2）對照組和光色組的魚礁對條石鯛都有誘集效果。其中對照組時，魚礁對條石鯛的誘集效果最好，其次是紅光組，再次是綠光組，藍(lán)光組最差。條石鯛在本試驗(yàn)中表現(xiàn)出明顯的負(fù)趨光效應(yīng)。（3）該試驗(yàn)研究了礁體本身的誘魚效果受流速和光色的影響，后續(xù)還有待于進(jìn)一步研究魚類其他身體機(jī)能（如嗅覺、聽覺和觸覺等）對魚礁誘魚效果的影響。