基于聲學技術(shù)有效保護近海漁業(yè)資源的探索與建議

文/樂梓予

作者單位：上海海洋大學海洋科學學院

聲學研究對象包括聲音、振動、超聲波、次聲波在內(nèi)的所有固體、液體、氣體振動產(chǎn)生的機械波。聲學研究應(yīng)用領(lǐng)域廣、技術(shù)成熟度高，國內(nèi)外不少學者開始嘗試將其運用到海洋生物領(lǐng)域，對海洋生物的行為、習性進行探索，形成了海洋生物聲學。

海洋生物聲學指利用聲學對海洋動物聽覺能力、發(fā)聲、聲訊交流、覓食行為、方向定位、資源評估等方面進行研究，主要分為被動聲學和主動聲學兩種。主動聲學是指通過探測儀器主動發(fā)射聲波，聲波進入海中觸碰物體發(fā)生反射，再通過反射波長分析海洋生物，可能會對生物正?；顒釉斐筛蓴_。而被動聲學技術(shù)通過水中目標自身產(chǎn)生的輻射噪聲進行目標跟蹤、定位、探測與識別，對生物影響小。針對目前漁業(yè)資源保護缺乏精細化、標準化流程的現(xiàn)狀，被動聲學技術(shù)在漁業(yè)資源保護中進一步發(fā)掘和應(yīng)用具有一定現(xiàn)實意義。

一、被動聲學概述

通過海洋生物聲學，對海洋生物的覓食行為、交流、聲音產(chǎn)生、聽覺能力進行充分了解，繼而根據(jù)其習性可開展針對性保護。如聲音信號在海豹、鯨等哺乳動物之間起語言交流的作用，利用海洋生物聲學對這些聲信號進行分析便可以有效知曉其生態(tài)和生活習性。HIMB/PIFSC Ecological Acoustic Recorder（EAR）和Scripps HARP是進行被動聲學探測的重要工具，包括輸入、存儲、電源、處理器、配件、輸出等子系統(tǒng)，可以收集海洋生物的聲音信號。常用的被動聲學檢測設(shè)備有聲吶浮標、水聲換能器、水聽器陣列等，能測量并錄制被動魚聲目標信號。高質(zhì)量的錄音系統(tǒng)和分析軟件，如Raven Pro1.6聲音分析軟件，可以同時進行視頻和音頻分析。基于以上等設(shè)備，被動聲學在漁業(yè)領(lǐng)域得以運用。

二、被動聲學的優(yōu)勢

（一）對魚群傷害小

主動聲學向魚群發(fā)射聲波的方式和其他一些傳統(tǒng)方法，或多或少會在研究對象魚類的行為健康、魚群的洄游繁殖等方面造成一定程度干擾。而被動聲學主要側(cè)重于研究魚群發(fā)出的聲音，對研究對象沒有傷害性和破壞性，可以用于開展長期探測，監(jiān)測海洋動物生活習性、人類活動影響，以及海洋環(huán)境污染狀況。

（二）數(shù)據(jù)精確度高

傳統(tǒng)監(jiān)測種群數(shù)量多采用捕撈、采樣、標志重捕法，對魚群統(tǒng)計不完整，存在較大誤差。被動聲學調(diào)查范圍廣且用時少，可以通過識別分析魚群聲音信號判斷種群數(shù)量，研究其產(chǎn)卵、攝食、疾病等生理行為以及心理狀況，得出較為精確的數(shù)據(jù)，繼而提出針對性解決方案。

（三）適用環(huán)境廣

受洋流、溫度、鹽度等多種物理因素影響，海洋環(huán)境復雜多變且對大多數(shù)儀器來說較難適應(yīng)。聲波受環(huán)境影響小，在特定限制區(qū)域具有優(yōu)勢。例如，在禁止用網(wǎng)具進行調(diào)查的海洋保護區(qū)、航道等區(qū)域，可選用聲學方法開展資源調(diào)查工作。

（四）聲波在水中穿透力強

光和電波在水中傳播會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，對魚群的探測只能停留在一定深度，對部分底棲生物和游泳生物的探測結(jié)果不太精確，而聲波穿透性較強、傳播距離遠、損耗較小，能夠被儀器完整接收。

三、被動聲學在海洋漁業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用建議

（一）建立聲學檢測系統(tǒng)監(jiān)測魚群漁場動態(tài)

被動聲學作為海洋生物聲學的重要內(nèi)容，能夠?qū)δ骋缓Ｓ虻纳镔Y源量進行評估，健全保護機制，助力合理開發(fā)。舟山群島附近魚群眾多，漁業(yè)資源豐富，建立一個完整的聲學監(jiān)測系統(tǒng)十分有必要。運用聲吶、聲標、聲學攝像儀等設(shè)施設(shè)備和技術(shù)手段，監(jiān)測漁場漁業(yè)資源動向。根據(jù)不同魚種發(fā)聲頻率的不同，利用超聲波探魚器，即魚探儀，找到魚群大致分布，進行資源量評估，進而加快近海常見魚種聲音庫構(gòu)建工作，將多種魚的聲音進行統(tǒng)計并提取特征，形成數(shù)據(jù)準確有效、豐富全面的數(shù)據(jù)庫，為海洋魚類保護工作奠定數(shù)據(jù)支撐。

建議政府部門支持科研院所研究魚類發(fā)聲與其特殊行為之間的關(guān)聯(lián)性，判斷個體的生理和心理狀況，研究以魚類游泳姿勢為代表的魚類行為學，或通過測定目標強度來計算魚體長度，更好地對魚群進行監(jiān)測，為后續(xù)開展海洋魚類保護工作提供技術(shù)支持。

（二）確定禁航區(qū)、禁漁期和禁漁區(qū)

舟山漁場石首科魚類眾多，其耳石較大，對聲音敏感度較高，而東海海域交通繁忙、船舶眾多，輪船行駛過程中螺旋槳轉(zhuǎn)動發(fā)出較大噪聲，易使石首魚科魚類耳石與海水中的噪聲發(fā)生共鳴，頭部產(chǎn)生強烈震動，導致其集體昏厥，繼而產(chǎn)生“噪音恐懼”，影響其洄游與產(chǎn)卵。

建議舟山市有關(guān)部門運用被動聲學方法，針對重要魚類的產(chǎn)卵場、索餌場、越冬場、洄游通道（即“三場一通道”）等主要棲息繁衍場所與繁殖期、幼魚生長期等關(guān)鍵生長階段，以及魚類性成熟具體時間，合理設(shè)立禁漁區(qū)、禁漁期和禁航區(qū)，在一定時間內(nèi)對特定水域嚴禁一切捕撈與航行活動，對相關(guān)產(chǎn)卵群體和補充群體實行針對性保護，以期恢復海洋水生生物資源。福建省寧德市政府出臺的類似規(guī)定取得良好成效，也證明此舉是可行的。

（三）識別非法捕撈漁船

眾多非法捕撈作業(yè)中，違規(guī)使用拖網(wǎng)、流刺網(wǎng)等網(wǎng)具或毒魚、電魚等對魚類傷害極大的捕撈方式，都會對原本已經(jīng)較為脆弱的海洋生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)造成破壞，對魚類的正常生長發(fā)育造成干擾。常規(guī)方法檢查漁船，存在不少困難。一是漁船檢查需要耗費大量人力、物力、財力，成本過大；二是非法捕撈作業(yè)的漁船多在檢查人員檢查前后，投機取巧進行違規(guī)作業(yè)。

可利用被動聲學方式取代目測等傳統(tǒng)方法，通過識別不同噸位漁船馬達發(fā)聲的差異，確定漁船噸位，進而識別違法船舶。利用能將水聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的水聲換能器（又稱水聽器），監(jiān)測漁場聲波頻率，分析進行作業(yè)的漁船噸位，了解其作業(yè)狀況，以便有針對性地開展突擊檢查。

（四）判斷增殖放流的時機

增殖放流，這種直接向天然水域投放生物幼苗的方法，是修復漁業(yè)資源的有效措施，通過人工補充海洋生物種群，人為促進海洋生物保持多樣性。但人工放流需要找準時機，魚群整體狀況不佳時進行放流，放流魚苗會因無法適應(yīng)環(huán)境出現(xiàn)大量死亡。

東海地區(qū)部分魚種極度瀕危，且大部分魚群常常混居、集群在一起，魚類在缺氧等惡劣環(huán)境下發(fā)出的聲音有別于正常情況的聲音。重點關(guān)注不同健康狀況下魚類聲音特征之間的顯著區(qū)別，用儀器對魚群發(fā)出的聲音進行檢測、分析，分辨魚群中各種魚的數(shù)量及比例，確定魚群具體生存狀況，找準較為合適的放流時機，從而能有針對性地開展保護工作。

（五）有效管理海洋牧場

近年來，隨著相關(guān)機構(gòu)和人民群眾生態(tài)環(huán)境保護意識的提高，海洋牧場的建設(shè)開始有序推進。有效管理海洋牧場，需要配套的技術(shù)和手段。多數(shù)魚類饑餓或進食時，魚鰾會振動發(fā)出獨特頻率的聲音，較易辨認。通過聲學儀器對魚類發(fā)出的聲音進行監(jiān)測，構(gòu)建動態(tài)給食方案，定時、適度投喂，避免因投喂過量，造成餌料殘留、營養(yǎng)過剩，導致海洋環(huán)境污染。

在中街山列島、馬鞍列島等國家海洋牧場首批示范區(qū)，均采用了由監(jiān)測節(jié)點和數(shù)據(jù)處理模塊兩部分組成的聲學監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測節(jié)點包括用于接收海洋牧場中海洋生物回波信號的換能器、用于獲取海洋牧場環(huán)境信息的傳感器，以此獲取用于分析海洋牧場中海洋生物生存狀況所需的聲波信號，并剔除聲波信號中的噪聲；數(shù)據(jù)處理模塊則是將各個監(jiān)測節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)進行信息處理和融合，并通過統(tǒng)計與分析，得到海洋牧場中海洋生物的實時活動情況、密度和生物資源量信息。該技術(shù)的應(yīng)用，使得舟山市海洋牧場管理水平有了顯著提高。