气泡幕对大泷六线鱼的阻拦效果

马丁一，邢彬彬、2，齐雨琨，周景宇，庄鑫，张国胜、2

（1.大连海洋大学海洋科技与环境学院，辽宁大连116023；2.大连海洋大学辽宁省海洋牧场工程技术研究中心，辽宁大连116023）



气泡幕对大泷六线鱼的阻拦效果

马丁一1，邢彬彬1、2，齐雨琨1，周景宇1，庄鑫1，张国胜1、2

（1.大连海洋大学海洋科技与环境学院，辽宁大连116023；2.大连海洋大学辽宁省海洋牧场工程技术研究中心，辽宁大连116023）

摘要：为研究气泡幕在驱赶、聚集和阻拦大泷六线鱼Hexagrammos otakii中的作用，在室内水槽中进行了压缩空气压力为0.04 MPa，孔径为1.0、2.0 mm，孔距为2.5、5.0 cm交互组合的4种不同密集程度的固定气泡幕对大泷六线鱼的阻拦效果试验。结果表明，4种气泡幕对大泷六线鱼均具有较为明显的阻拦作用，其中孔径为1.0 mm与孔距为2.5 cm组合的气泡幕阻拦效果最好，平均阻拦率为53.2%，试验鱼第一次穿越气泡幕所需要的平均时间为202.25 s。研究表明，气泡幕对大泷六线鱼的阻拦效果较为明显。

关键词：气泡幕；气泡幕密度；大泷六线鱼；阻拦效果

长期的海上渔业生产实践表明，气泡幕可以用于驱赶、聚集和阻拦鱼群。20世纪中后期，有学者研究表明，由管子内通出的压缩气泡墙能阻止鱼群的游动［1-6］，利用气泡上升的振动发声将鱼群驱赶在一处，以达到聚集鱼群的目的。Леκсуκин等［3］的研究表明，适宜孔距产生的气泡幕具有较好的拦截作用，Κузнсцοв［4］的研究进一步证实了气泡幕对鱼类行为有着一定的影响。

国内有关气泡幕对鱼类阻拦效果的研究起步相对较晚。刘理东等［6］研究了气泡幕对某些淡水鱼的阻拦效果。赵锡光等［5，7］从影响气泡幕密度的孔径、孔距和压缩空气压力等方面研究了对黑鲷的阻拦作用。陈勇等［8］研究了不同密度的固定气泡幕对红鳍东方鲀的阻拦效果。对大泷六线鱼Hexagrammos otakii的气泡幕阻拦试验尚未见报道。

大泷六线鱼为中国北方重要的经济鱼种，属于近海冷温性底层鱼类［9］，习惯在自然海区礁石多的地方栖息。目前，对大泷六线鱼的捕捞主要用鱼笼诱捕和底拖网方式，这对岩礁性鱼类无法进行非常有效的捕捞，并且对海洋生境的破坏较大，如果能通过气泡幕的驱赶作用聚集并捕捞岩礁性鱼类，既可提高捕捞效率又可保护环境。为此，本研究中进行了气泡幕对大泷六线鱼阻拦效果的研究，旨在为海洋牧场驯化、驱赶和捕捞大泷六线鱼提供一种可行的方法。

1　材料与方法

1.1材料

试验鱼为捕获于大连市黑石礁海域的大泷六线鱼，体长为15～25 cm，于室内水槽中暂养3 d。

1.2方法

1.2.1试验设计 随机取暂养3 d的正常个体80尾，分成4组，每组设4个重复，每个重复放5尾鱼。4个试验组鱼的体长范围和平均体长见表1，各组体长无显著性差异 （P＞0.05）。分别用4种气泡幕对4组试验鱼进行阻拦效果的试验。

试验均在水深为0.6 m的水槽 （长、宽、高分别为1.4 m×0.5 m×1.0 m）中进行，上方用日光灯照明。试验期间，水温为14～21℃。将气泡幕管 （内径为15 mm的白色硬质塑料管）固定放置在试验水槽的中间底部，根据试验要求，在其上设置不同的孔径、孔距，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ种气泡幕的孔径/孔距分别为1.0 mm/2.5 cm、2.0 mm/2.5 cm、1.0 mm/5.0 cm、2.0 mm/5.0 cm。在水槽上方设置摄像机，用于记录试验过程中的鱼类行为。

1.2.2气泡幕的阻拦效果试验 将试验鱼放入水槽适应24 h后开始试验。试验前30 min不通气作为对照组，然后通气30 min，并记录试验数据。试

其中：PR为试验鱼穿越气泡幕的通过率；NPA为通气30 min内通过气泡幕的尾次数；NPC为通气前30 min内通过气泡幕管上方的尾次数。

1.3数据处理

采用SPSS 17软件对试验数据进行双因素方差分析。

表1　各组体长统计表Tab.1 Body length of fish in the experimental groups　cm

2　结果与分析

2.1试验鱼行为的变化

气泡幕形成前，大泷六线鱼较为慵懒的在水槽底部随机聚集，偶尔穿越水槽中线，未发现通气管对鱼类的行为有明显影响。气泡幕形成时，试验鱼的行为发生明显变化，靠近气泡幕区域的鱼受到惊吓窜到池壁角落附近静止不动，无意接近气泡幕。当试验鱼游到气泡幕附近时，会改变游动方向或在气泡幕前静止不动，不穿越气泡幕。随着通气时间的延长，开始有鱼穿越气泡幕，穿越时没有固定位置。当穿越气泡幕成常态后，聚集在气泡幕附近的试验鱼多于两侧。

2.2气泡幕的阻拦效果

表2为气泡幕形成前后试验鱼通过水槽中间线每10 min的平均尾次数。由表2可见，4种不同密度的气泡幕形成前后，试验鱼通过水槽中线（气泡幕）的尾次数不同，即气泡幕形成后鱼通过中心线的尾次数小于形成前的尾次数，表明4种不同密度的气泡幕对试验鱼均有阻拦作用，阻拦率见表3。

4种气泡幕的平均阻拦率经双因素方差分析得出，F孔径=7.13＞F0.01（3，24），F孔距＜F0.05（1，24），F交互＞F0.01（3，24），表明孔径及孔径与孔距的交互组合对大泷六线鱼的阻拦作用有极显著性影响 （P＜0.01），而孔距对大泷六线鱼的阻拦作用无显著性影响 （P＞0.05）。从表3可见，孔径为1.0 mm、孔距为2.5 cm的气泡幕Ⅰ对大泷六线鱼的阻拦率高于其他3种气泡幕。

表2　气泡幕形成前后试验鱼通过气泡幕 （或中线）的平均尾次数Tab.2 Average number of fat greenling Hexagrammos otakii across the bubble curtains（middle line）before and after formation of bubble curtains　次

表3　不同密度气泡幕对大泷六线鱼的平均阻拦率以及试验鱼第一次穿越气泡幕平均时间的影响Tab.3 Effects of different density bubble curtains on blocking rate and on average first time through in greenling Hexagrammos otakii

本试验观察表明，大泷六线鱼在气泡幕形成的最初阶段，不敢穿过气泡幕，此时，4种气泡幕对其均具有一定的阻拦作用。但这一阻拦作用的时间较短，从开始通气到试验鱼第一次穿越气泡幕的时间间隔因气泡幕密度的不同而有所差异 （表3）。当大泷六线鱼逐渐适应了气泡幕的存在后，阻拦效果就会减弱。通常认为，鱼类对气泡幕适应越快，第一次穿越时间就会发生越早，同时阻拦率也相应越低，第一次穿越时间与阻拦率成正比。从鱼第一次穿越时间看，第Ⅱ种气泡幕的效果最不稳定。

本试验中，第Ⅰ种气泡幕的孔距、孔径最小，第Ⅳ种气泡幕的孔距、孔径最大。在同等的空气压力下，孔径越小，气泡幕产生的速率越快，流场扰动越大；孔距越小，产生的气泡幕越密集，视觉遮蔽扰乱效果越明显；同等出气量的情况下，孔径小、孔距大时，气泵造成的噪声振动就大，反之振动就小。

气泡幕单位时间内排出的气体体积 （V气）与孔距、孔径的关系式为

本试验中使用同一台气泵，气泵恒定压力0.04 MPa，可以认为在单位时间内，排除气体的体积一定时，孔距2.5 cm的气孔数量是孔距5 cm的一倍 （实际5 cm孔距气孔数量设为n，则2.5 cm孔距气孔数量应为2n-1，但因气孔较多，近1.5 m长管，近似认定为2n）。4种气泡幕排出气体速率比与排出气体的横截面比分别为

第Ⅰ种气泡幕 （孔径1.0 mm/孔距2.5 cm）气泡产生速度较快，气泡墙密集，造成的流场流速较快，气幕管产生噪声大，对鱼的惊吓强度高，故阻拦率最高 （53.2%），鱼第一次穿越气泡幕所需时间最长 （202.25 s）。

第Ⅱ种气泡幕 （孔径2.0 mm/孔距2.5 cm）气泡产生速度最慢，产生气体截面积最大，气泡体积较大，气泡墙最密集，噪声相对较小，对鱼的惊吓程度较弱，在4种气泡幕里，第Ⅱ种气泡幕在水中视觉遮蔽效果最好，但对鱼的阻拦率 （48.6%）和鱼第一次穿越气泡幕所需时间低于第Ⅰ种气泡幕。

第Ⅲ种气泡幕 （孔径1.0 mm/孔距5.0 cm）气泡产生速度最快，造成流场流速最快，排出气体截面积最小，气幕管噪声最大，气泡体积小，气泡柱的距离长，导致气泡墙疏散，故对鱼的阻拦率最低 （37.1%），鱼第一次穿越气泡幕所需的时间较短。

第Ⅳ种气泡幕 （孔径2.0 mm/孔距5.0 cm）气泡产生速度较慢，气泡墙较为密集，气泡体积较大，气幕管产生的噪声较小，但视觉上造成的气泡墙面积比第Ⅲ种气泡幕大，在短时间内产生的阻拦效果较好。

3　讨论

3.1不同密度气泡幕产生的视觉影响及扰动流场

当塑料管上的孔径较小时，产生气泡时的压力大，气泡上升速度快且密集，产生明显的环流流场，在试验水槽的限定空间内产生的扰动较为明显；当塑料管上的孔径由小变大时，产生的气泡增大，产生气泡时的压力减小，气泡上升速度减慢且变得稀疏，易受到水槽中原有流场左右摇动的影响［6］。如图1所示，气泡幕的产生在其两侧形成环流，水槽内的环流为图1-b中白色环形箭头所示，产生的原因是气泡幕使中间水域产生出空挡，下层水向中间补充，表层水又被气泡推向两侧，从而产生环流。而在开阔的水域，产生的流应该是图1-b中黑色箭头表示的流向。这种环流或是半环流都会被在其中的大泷六线鱼的侧线感知，从而做出相应的反应，逃离或是靠近。这一状态与陈勇等［8］在对红鳍东方鲀的气泡幕试验情况类似。气泡幕产生的截面，会对鱼产生视觉遮蔽，水表面气泡会出现短暂的停留后破裂，当气泡产生的速率不低于气泡破裂的速率时，水表面会出现一小片气泡区域，对水面下一小片区域产生遮蔽，也会对试验鱼的视觉造成影响。

图1　试验水槽内流场及气泡幕视觉阻拦效果示意图Fig.1 Eye-blocking effect picture of fluent field and bubble curtains in the flume

3.2气泡幕对试验鱼行为的影响

本试验过程中，大泷六线鱼的行为变化大致分为4个阶段：第一个阶段，未通气时，试验鱼在试验水槽内随机游动或聚集，其中在光较弱的地方聚集较多；第二个阶段，在通气的瞬间，基于生物趋利避害本能，试验鱼开始向两侧游动，通气时水槽内形成的环流、气泡幕产生的视觉惊吓、气泡幕管的振动和产生的噪音，均对试验鱼产生影响，驱赶试验鱼远离气泡幕；第三个阶段，在通气一段时间后，试验鱼逐渐适应气泡幕的存在，并产生了第一次穿越行为；第四个阶段，试验鱼向气泡幕附近聚集，该行为在此前的研究中并未明显发现。原因是气泡幕产生时，在气泡产生区域供给了充足的空气，其中的氧气成为试验鱼聚集的因素，以及试验水槽比外环境海域浅很多，气泡产生时在水表面产生了一片气泡屏障，由于消光［10］影响，使之成为试验鱼避光的区域，这与试验前大泷六线鱼会向光照较弱的地方聚集的行为相符合。

在陈勇等［8］的研究中，红鳍东方鲀会随机穿越气泡幕，当适应气泡幕的存在后穿越也成为常态。而在本次试验中，与红旗东方鲀和黑鲷等［3-6］行为较为活跃的鱼类相比，大泷六线鱼在习惯气泡幕的存在后，在气泡幕管附近聚集较多。

3.3气泡幕的生物视觉遮挡效果

大泷六线鱼属于底层鱼类，在实验室条件下，虽然可以减弱光对鱼类的影响，但是并不能完全消除。在航运通讯等领域对气泡幕的光学遮蔽效果研究较多，而在海洋生物视觉遮蔽上研究较少，这将是以后的研究重点。本试验结果表明，气泡幕对大泷六线鱼的阻拦率，遵循气泡产生速率越快、驱赶效果越明显的基本规律。原因在于气泡产生越快，对周围水环境扰动越大，对鱼产生的视觉冲击力和触感压迫力 （水流对鱼类侧线的压力）越强；气泡产生越快，塑料管产生的噪声振动越强，对试验鱼的惊吓程度就越大。

本试验结果表明，4种气泡幕对大泷六线鱼均具有较为明显的阻拦作用，其中孔径为1.0 mm与孔距为2.5 cm的组合产生的气泡幕阻拦效果最好，平均阻拦率为53.2%。

气泡发生时会对鱼类产生刺激效果，使鱼类产生逃逸行为以达到阻拦效果，而当鱼类适应了气泡幕后，刺激效果减弱，随后才有可能发生第一次穿越行为。故鱼第一次穿越的时间可用于评价阻拦效果。然而气泡幕产生时，刺激源是多方面的，如噪声影响、视觉遮蔽、水质子振动造成的侧线触觉压迫等［11-12］，均能引起鱼类的逃逸反应。究竟哪一种影响作为主导驱赶鱼类的因素，增加哪一种因素能够提高气泡幕对鱼的阻拦和驱赶效果，将是今后的研究内容。

参考文献：

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中图分类号：S973.4

文献标志码：A

DOI：10.16535/j.cnki.dlhyxb.2016.03.015

文章编号：2095-1388（2016）03-0311-04

收稿日期：2015-11-18

基金项目：农业部重点实验室开放课题 （2014-MSENC-KF-13）

作者简介：马丁一 （1989—），男，硕士研究生。E-mail：943916052@qq.com

通信作者：张国胜 （1960—），男，博士，教授。E-mail：hyx-zhang@dlou.edu.cn验完成后，读取摄像记录并统计试验数据。气泡幕的阻拦效果用阻拦率（OR）表示，其计算公式为

Blocking effect of bubble curtains on fat greenling Hexagrammos otakii

MA Ding-yi1，XING Bin-bin1，2，QI Yu-kun1，ZHOU Jing-yu1，ZHUANG Xin1，ZHANG Guo-sheng1，2
（1.College of Marine Science and Environment，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China；2.Center for Marine Ranching Engineering Science Research of Liaoning，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China）

Abstract：The effect of bubble curtains on blocking of fat greenling Hexagrammos otakii was studied under conditions of compressed air pressure of 0.04 MPa in the indoor flume，bore diameter of 1.0 mm and 2.0 mm，hole pitch of 2.5 cm and 5.0 cm，and mutual combination of four crowding level fixed bubble curtains to provide basic data for fishes domestication in Marine Pasture.The results showed that the four bubble curtains had more obvious blocking effect for fat greenling，the best blocking effect under the bubble curtains with the bore diameter of 1.0 mm and the hole pitch of 2.5 cm，with average block rate of 53.2%，and average time needed for the first time through of 202.25 s.The findings indicate that fat greenling is significantly blocked by the bubble curtains.

Key words：bubble curtains；bubble curtains density；Hexagrammos otakii；blocking effect