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基于网箱控制法和模型法的长江种淡水鱼目标强(4)
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摘要:3 讨论 3.1 网箱控制法与基尔霍夫近似模型法结果的比较 本研究在自然水体采用网箱控制法对具有代表性的4种长江鱼类TS值进行现场测定, 鱼体能自由游动
3 讨论
3.1 网箱控制法与基尔霍夫近似模型法结果的比较
本研究在自然水体采用网箱控制法对具有代表性的4种长江鱼类TS值进行现场测定, 鱼体能自由游动, 接近于自然环境。基尔霍夫近似模型能够很好地反映鱼的目标强度特征, 且不受实验场地条件的限制, 越来越受到重视[43]。对淡水鱼类而言, 同时采用网箱控制法和基尔霍夫近似模型法测定鱼类目标强度的研究较少。本研究结果中, 网箱控制法测定较大个体的鲇和鳊的TS值要明显大于模型法计算的结果, 产生的原因可能是在网箱控制法实验条件下, 换能器产生的波束覆盖水体体积小, 鱼体不完全处于声波束内而造成较小的TS值。此外, 相对于鲢, 在进行背腹向X光拍摄时, 鲇和鳊腹部柔软, 其鳔更容易受挤压造成更大的表面积, 致使模型法计算时产生较大的TS值。总体上, 基尔霍夫近似模型所测结果与网箱实测结果间无显著性差异, 表明两种方法相结合适合于长江淡水鱼类目标强度的标定。
3.2 鱼体构造对目标强度的影响
目标强度主要受作为声散射体的鱼体各组织、器官的声学特性及影响鱼体反向散射特征的鱼类行为的影响。前者主要包括鱼体的骨骼、肌肉、内脏及有鳔鱼类的鳔, 后者主要包括鱼类的倾角分布[1]。对有鳔鱼类而言, 鳔是鱼类反射声波的主要器官, 90%~95%的反射声能来自鳔的贡献[40]。根据本研究4种鱼类TS值的实测结果, 比较相同体长实验鱼对应TS值大小顺序为: 长江鲟>鲢>鳊>鲇(表2)。有研究表明, 对于体长相近的单鳔室鱼类与两鳔室鱼类, 单鳔室鱼类的TS值均小于两鳔室鱼类[32], 与本研究中相同体长条件下鲇(单鳔室)平均TS值小于鲢(两鳔室)相一致。然而, 另一方面, 同为单鳔室的长江鲟TS值要大于两鳔室的鲢, 其原因可能是长江鲟较大的鳔体积或者其具有骨板这一特殊的构造, 能反射更多的声波能量。甚至, 同为单鳔室的长江鲟和鲇的TS值相差最大, 其原因值得深入研究。
目标强度测定的模型法结果(图5)中可知, TSs(鱼鳔TS值)与TSt(鱼鳔与鱼体叠加的TS值)两根曲线几近重叠, 鱼鳔TS值在鱼常态分布的倾角范围内明显大于鱼体TS值(TSb), 验证了鱼鳔是鱼的声散射主体, 是鱼声散射能量的最主要的贡献因子。鱼类TS值受鱼体相对于入射声波的姿态倾角所影响, 由姿态倾角变化造成的TS值的差异达30 dB[44], 本研究模型法的结果支持该结论(图5)。鱼类TS值与鱼体体型有关。本研究中鳊和鲇两种有鳔鱼类的目标强度标准方程中b20值均小于?68 dB, 类似的结果也存在于许氏平鲉(Sebastes schlegeli)和真鲷(Pagrus major)[45]。鳊和鲇较低的b20值可能与其体型有关, 有研究发现, 与鞭尾型(whiptail, 跟本研究鲇的体型相似)及侧扁型(oreo-type forms, 跟本研究鳊的体型相似)鱼类相比, 相同体长的圆筒型鱼类TS值较 大[46]。此外, 有研究表明鱼类TS值与姿态倾角分布也存在密切关系[47]。在低频率38 kHz条件下, 基于基尔霍夫近似模型对相近体长的鳊、鲢、鲇及长江鲟TS值随姿态倾角的变化关系发现, 鳊、鲇及长江鲟目标强度最大值主要位于?10°~0°, 而鲢目标强度最大值主要位于?20°~?10°, 且不同种类的鱼TS值最大值所对应的姿态倾角的位置各不相同, 这可能与不同种鱼类表现出不同的行为活动有关。
3.3 本研究的不足和展望
受限于实验时间与实验鱼来源, 本研究测定的鱼类品种(4种, 鳊、鲢、鲇及长江鲟)及每种鱼不同规格个体数量(6~10尾)偏少。本实验使用仪器的波束角为6.7°×6.7°, 在网箱内声波束仅占很小的体积, 实验鱼在网箱内自由游动被探测到的概率低。为获取足够数量的目标信号, 单尾鱼需测定的时间较长(24~72 h), 后续需优化网箱结构以缩短实验时间并获取大量信号。本实验中, 所测定的养殖鲇(实验组)与野生鲇(对照组)在生长特性及肥满度两方面表现出无显著性差异, 故实验组在形态学特征上具有代表性。受限于缺乏足够野生长江鲟生物学数据, 无法判定本实验中长江鲟体型是否同样具有代表性。不同频率的换能器对于目标强度测定结果会有一定的影响[27]。本实验受硬件条件限制, 仅使用199 kHz频率的换能器对实验鱼进行测定, 在后续研究中, 考虑增加其他内陆水体常用频率(如70 kHz和120 kHz)。
致谢:感谢中国水产科学研究院淡水渔业研究中心蔺丹清博士在模型使用和数据分析过程中提供的帮助。感谢韩国姜尚国立大学Myounghee Kang博士在网箱实验平台搭建方面提供的宝贵建议。感谢郭威在网箱实验过程中给予的协助。感谢王祖飞先生、张良先生和王耀武先生在实验鱼的获取及生活方面提供的便利。感谢中国水产科学研究院长江水产研究所濒危鱼类保护学科组成员对本研究的支持和帮助。
文章来源:《长江丛刊》 网址: http://www.cjckzzs.cn/qikandaodu/2021/0722/1402.html