中东大西洋中部海域小型中上层鱼类集群形态与时空分布特征

张吉昌，李显森，赵宪勇，2，应一平

（1.中国水产科学研究院黄海水产研究所，农业部海洋渔业可持续发展重点实验室，青岛 266071；2.青岛海洋科学与技术国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室，青岛 266237）

中东大西洋中部海域小型中上层鱼类集群形态与时空分布特征

张吉昌1，李显森1，赵宪勇1，2，应一平1

（1.中国水产科学研究院黄海水产研究所，农业部海洋渔业可持续发展重点实验室，青岛 266071；2.青岛海洋科学与技术国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室，青岛 266237）

利用2014年11月17日～12月2日我国拖网渔船在中东大西洋部分区域（塞内加尔共和国专属经济区）作业时获取的FURUNO FCV-292型船载探鱼仪声学映像资料，结合渔业声学原理与水文环境数据，分析了该海域小型中上层鱼类的集群分布特征。结果显示：调查期间该海域底拖网渔船捕获主要小型中上层渔业资源为北梭鱼（Albula vulpes）、斑鳍圆鰺（Decapterus rhonchus）与黑斑十指马鲅（Galeoides decadactylus）等鱼类，分别占总渔获量的11.23%、11.34%，5.78%，其它捕捞种基本为底栖鱼类；将鱼群集群类型分为散点状、短带状、散带状、块状与带状等5种集群类型，统计了每种集群类型出现的站位地理信息，5种集群类型占比依次为22.4%、15.3%、27.6%、22.4%与12.2%；在水平尺度上，鱼群集中分布于海表温度为27℃与28℃等温线之间的水域，且集中现象明显，两个集中区域分别位于近岸海域中部与南部；鱼群主要栖息水层深度为10～30 m，占整个水层的90%以上；受水温垂直梯度变化影响较小，对盐度的垂直变化有一定的应激行为；鱼群的形态在夜间分散日间聚集，夜间多表现为散点状集群，日间多表现为短带状、块状与带状等聚集程度高的集群类型；集群数量表现出明显的日间多夜间低的变化趋势。结合历史研究讨论了该海域主要中上层鱼类资源情况；分析了鱼群集群类型与生物量的内在关系，发现在生物量上表现出较高水平的集群类型为散带状与带状，此结论可在一定程度上指导渔船的瞄准捕捞。

中东大西洋；中上层鱼类；时空分布；渔业声学

中东大西洋中部海域是我国重要的过洋性渔业作业渔场区域，早在1985年，我国第一支由12艘生产渔船和一艘冷藏运输船组成的生产加工船队，前往西非塞内加尔、几内亚比绍与塞拉利昂等国开展渔业合作，开启了我国远洋渔业的篇章［1］。位于塞内加尔专属经济区等中东大西洋海域是我国渔船在西非作业的主要渔场之一，虽然近几年渔业资源呈现出下降的态势，但根据FAO报告［2－3］，截至 2012年其渔业捕捞总量仍达46×104t以上。

由于资源量的下降与捕捞努力量的增加，传统的作业渔场渔情有所变化，加之沿岸国入渔政策的频繁变化，都制约着我国渔船在该海域的生产。虽然在20世纪80年代先后有过ORCDT（达喀尔-加罗伊海洋研究中心，Oceanographic Research Centre of Dakar-Thiaroye）与 ORSTOM（法国科学发展研究所，French Institute of Scientific Research for Development）等组织对中东大西洋中部海域进行了中上层渔业资源声学调查［4－6］，但国内少见学者对该海域渔业资源进行研究，对渔场分布的时空变化和鱼类集群行为不甚了解。导致我国渔船入渔后在当地过洋性渔场还处于“找鱼 下网”这种盲目的捕捞生产阶段。

随着水声学技术的迅速发展，采用水声技术对鱼类集群和洄游等活动进行监测和资源评估得到广泛应用。通过水声学手段，可以直观地监测到水体中鱼群的集群形态，而鱼类集群的研究，有助于进一步阐明鱼类集群行为、侦查鱼群和渔情预报［7］。本文基于2014年11月17日～12月2日随中国水产集团总公司“太阳51”号拖网渔船在中东大西洋中部海域进行渔业资源调查时，利用船载的FURUNO FCV-292型商用探鱼仪获取的声学映像资料，在借鉴国外学者调查基础上，从渔业声学的角度对该海域内我国渔船主要作业区域的中上层鱼类资源状况进行分析，以期为开展相关的渔业资源研究及我国渔船的生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查海域与时间

调查海域为中东大西洋中部海域，12°25′N～14°05′N、17°05′W ～17°34′W（塞内加尔外海除去海域中部的冈比亚外海，图1），由于渔船生产需要以及海区情况的复杂性，调查区域并没有分布在整个生产海域区内，主要分布在该海区南部。调查时间为当地时间2014年11月17日～2014年12月2日。

图1 调查海域生产渔船作业区域及探鱼仪映像照片拍摄位置Fig.1 Location of taking pictures注：虚线内区域为调查用渔船作业范围，红色标识为照片拍摄时船位，以每个标识作为一个站位Note：Operation area is surrounded by dotted line.The red signs are the GPSwhen taking pictures as survey sites

1.2 调查船只

调查渔船为中水集团远洋股份有限公司（以下简称中水）驻达喀尔代表处所提供的“太阳51”号尾滑道拖网渔船（主机功率：735 kW、吨位：298 t），作业方式为单船式有翼单囊型底拖网（00·ydn·T），俗称单船底拖网，（渔具主尺度：网口周长60.5 m×网衣拉直长度45.18 m、上纲长度37.2 m）。渔船搭载有一台无数据存储功能的商用探鱼仪FURUNO FCV-292，此设备用于渔船对生物目标进行集群位置与集群密度的探测，探测频率为30 kHz。

1.3 数据采集

调查过程中，每日抽样2～3网次记录该网次主要渔获物结构，根据加工平板数折算该鱼种捕捞量。使用温盐深测量仪（CTD，Seabird－37）测定作业船位处的表层至底层水温与盐度数据。海面温度（SST）使用美国国家航空航天局（NASA）所提供2014年11月月平均海表温度值（空间分辨率9 km）。

渔业声学调查由科研人员利用SONYɑ550数码单反相机参照张吉昌等［7］的方法随机拍摄船载商用探鱼仪鱼群映像，并记录拍摄时间与地理位置信息，返航时将照片带回国内。

鱼群集群出现时间：探鱼仪映像中出现鱼群时的拍照时间，以1 h为间隔，将一天划分为24个时间段。记录鱼群每次出现的时间。

鱼群集群水层：探鱼仪映像中鱼群所在的水深范围（鱼群上边缘到鱼群下边缘深度差的中值与上边缘水深之和），将整个水层以5 m为单位分为若干子水层。

鱼群集群出现位置：探鱼仪映像中鱼群出现时经纬度，按拍照时刻经纬度为准。

鱼群集群形状：根据探鱼仪显示鱼群集群形态，将所观察到的鱼群进行归类统计。

1.4 图像与数据分析方法

鱼群映像的数码照片在拍摄时由于受到显示器跳帧、外界光线以及显示器反射光线干扰而严重映像对图像的数值化处理，为了得到图像中的鱼群分布信息，笔者对每幅图像包含的鱼群分布信息逐一记录。所记录信息包括照片拍摄时船位信息、拍摄时间、鱼群形态与鱼群上下边界水深等。

1.4.1 探鱼仪映像判读

对探鱼仪映像的判读是一个复杂细致的过程，通常是针对科研用探鱼仪。对于大部分商用探鱼仪，由于其无法存储回波映像的缺陷，则只能简单的根据渔获物以及探测频率来判断映像所对应探测目标的情况。

对鱼类的探测频率主要集中在30～200 kHz。中水公司多数高龄渔船搭载商用探鱼仪所使用的工作频率为30 kHz，本研究所使用船只搭载探鱼仪工作频率即为30 kHz。根据声波波长、声速与声波频率三者的关系［9］，30 kHz所对应发射声波波长为5 cm左右，故在该频率下尺寸接近或大于5 cm的目标回波映像会相对清晰的呈现在探鱼仪显示器中。作业过程中并未发现大型浮游生物集群，可判断探鱼仪中映像所对应目标为鱼类。

1.4.2 鱼群水平分布分析

统计照片中鱼群集群形态，按照鱼群集群形态分为散点状、短带状、块状、散带状与带状等5组，根据每组照片拍摄时的船位信息，结合海水表面温度来说明不同集群类型在该海域分布情况。

1.4.3 鱼群垂直分布分析

将整个水层以5 m为间隔，分为若干水层，统计分析鱼群在各水层分布比例、同一水层不同集群类型鱼群所占比例以及同一类型鱼群出现在不同水层的分布比例，结合温盐垂直剖面说明此区域鱼群的垂直分布情况。

1.4.4 集群时间分析

集群时间以照片拍摄时间为准，随时间分布特征分析利用统计软件 SYSTAT（Version 13.1）完成，采用距离加权最小二乘法（DWLS）平滑算法进行变化规律分析，所用趋势线张力参数为0.5［8］，即当计算某时刻趋势时，该时刻周围占总样本50%的数据参与该时刻趋势的预测。

2 结果与分析

2.1 渔获物组成和鱼群集群形状特征

本次调查的主要渔获物种类如表1所示。

根据所观察到的鱼群形状特点，将集群形状特征分为散点状、短带状、块状、散带状与带状等5种具有代表性的集群类型，如图2所示。

图2 调查海域鱼群集群形态Fig.2 Echo type of pelagic aggregation in investigate zone注：A：散点状鱼群；B：短带状鱼群；C：块状鱼群；D：散带状鱼群；E：带状鱼群Note：A：scattered；B：short belted；C：patched；D：scatter belted；E：belted

2.3 集群的水平分布

调查期间共拍摄106张探鱼仪鱼群映像照片，以每张照片的对应位置作为一个调查站位，其中8张照片中未发现鱼群，其余98张照片均有鱼群出现。鱼群的集群类型统计数据显示，该海域中上层鱼类主要集群类型为散点状、块状与散带状，其中块状鱼群占比最高（表2）。各集群类型均主要分布于调查海区的南端，少量短带状、块状与带状鱼群分布于海区中部，海区北部则没有出现集群；结合海表温度分布图分析得知，该海区中上层鱼类集群集中分布于海水表温27℃与28℃等温线之间（图3）。

2.4 鱼群的垂直分布

图4展示了该海域中上层鱼类集群水深分布特征，鱼类集群主要分布于30 m以浅10 m以深水层内，其中10～20 m水层是集群分布比例最高水层，占比56.1%（图4）。

从同一集群类型在不同水层的分布情况来看（表3），随着水深的增加，5种集群类型在各水层的分布比例均呈现出先增后减的趋势。在10～20 m水深范围内，除短带状鱼群之外的其它集群类型鱼群的分布均达到最大值，短带状鱼群分布较集中于25～30 m水层。

图4 鱼群集群深度分布Fig.4 Distribution of aggregation depth of small pelagic fish

从各水层所分布的鱼群集群类型比例来看（表3），在30 m以浅水层，各集群类型均占有一定比例，散点状与块状鱼群在0～10 m水层中的分布占优势，散带状鱼群所占比例次之；在10～20 m水层，散点状与散带状鱼群分布占优势，其次是块状鱼群；在20～30 m深水层，块状鱼群分布比例占绝对优势，散带状鱼群次之。30 m以深水层集群类型较简单，短带状鱼群与块状鱼群在30～40m深水层中分布比例各占50%，未发现其它类型鱼群；到达40 m以深水层，则只有短带状鱼群出现。

表1 拖网渔获物组成Tab.1 Percentage frequency of each species in catch

表2 各集群类型数据统计Tab.2 Statistics of all types of aggregations

图3 各集群类型关于等温线的水平分布图Fig.3 Horizontal distribution of each aggregation type referred to isotherm注：A：散点状鱼群；B：短带状鱼群；C：块状鱼群；D：散带状鱼群；E：带状鱼群。图例表示海表温度Note：A：scattered；B：short belted；C：patched；D：scatter belted；E：belted.Colorbar：SST（sea surface temperature）

图5 调查水域海水温度、盐度垂直剖面图Fig.5 Vertical cross-section of sea temperature and salinity注：A：温度剖面；B：盐度剖面Note：A：temperature；B：salinity

表3 同一集群类型各水层分布比例Tab.3 Proportion of all aggregation types in different water layers （%）

表4 同一水层各集群类型分布比例Tab.4 Proportion of different aggregation types by water layer （%）

结合温度与盐度跃层分析（图5），该水域自表层至底层温度变化小，无温跃层出现，水温呈递减趋势，温度垂直变化对鱼群的垂直分布影响有限；盐度在20 m以浅与30 m以深水层随深度增加而增加，30 m以深水层增加幅度更为明显，却在20m到30 m深度之间呈现出随深度增加而减小的趋势，鱼类集群则主要出现于30 m以浅水层（表 4）。

2.5 集群时间分布特征

图6展示了该海域中上层鱼类集群深度的昼夜分布及变化趋势。根据6∶00～22∶00之间所收集的探鱼仪数码照片分析结果，该海域中上层鱼类集群呈现出了明显的昼夜变化趋势，自6∶00开始，集群所处深度即逐渐增加，在9∶00达到第一个集群深度峰值，接近40 m；11∶00至13∶00之间集群深度较稳定；14∶00集群深度再次增加，17∶00达到第二个峰值，之后迅速下降（图6）。

图6 集群时间分布特征Fig.6 Tem poral distribution of each aggregation type

3 讨论

3.1 中东大西洋中上层小型鱼类资源

中东大西洋海域良好的海水环境条件，使其成为重要的大洋及过洋渔场，即世界粮农组织规划的34渔区。据 FAO年度报告［2－3］，中东大西洋海域捕获上岸主要中上层小型鱼类资源主要有沙丁鱼、竹筴鱼（Trachurus japonicus）、鲐鱼（Scomber japonicus），3种渔获占中上层鱼类总渔获绝大部分。据 FRÉONF等［10］所做研究，此海区主要中上层集群鱼类共有20种，分属鯷、鲱、鰺、鲭四科。

本航次所用船只作业方式为底部拖网作业，拖曳目标为底层栖息鱼类，且网口张开高度仅2 m，对中上层鱼类的捕捞能力有限，导致了渔获物中优势种为底栖种类。然而由于生产水域水深较浅（最深处为40 m左右），游泳能力较强的中上层鱼类会因为摄食或避险而下潜到海水底层而被捕获，故通过本研究中的渔获物组成可以在一定程度上反映该海域中上层鱼类资源种类组成情况。在渔船所得渔获物中北梭鱼、斑鳍圆鰺与黑斑十指马鲅等中上层鱼类占有较高比例，在底拖网的前提下，占比仍能达到28.38%，可见该海域中上层鱼类资源是很可观的。

3.2 小型中上层鱼类集群类型与生物量的关系

鱼类的集群类型与集群密度有着直接的关系，对于中上层鱼类，一般可根据群体形状、大小、群色和游泳速度来推测鱼群密度［7］。PETITGAS等［11］通过对中东大西洋中部海域历次中上层鱼类资源声学调查资料的研究，将该海域鱼类的集群形态按在探鱼仪中所表现出的特征分为9个类型，并分析了不同集群类型的集群密度。该研究表明集群密度随生物量而变化，且当生物量发生明显变化时LT（thermocline layer school，跃层型鱼群）、SZZ（zigzag school，锯齿型鱼群）与 SCO（compact school，高密集鱼群）3种集群类型集群密度变化明显（图7）。笔者所采集探鱼仪照片由于若干原因，欠缺数值化处理的条件，很难计算照片中鱼群的集群密度等量化特征。然对比PETITGAS等［11］所述鱼类集群类型，可初步判断散带状鱼群（与SZZ相似）与带状鱼群（与LT相似）对该海域中上层鱼类资源生物量有高相关性。

3.3 水文环境对小型中上层鱼类集群分布的影响

中东大西洋非洲沿海水域受南下的加那利流与沿西非南部北上的赤道逆流相汇作用，形成上升流，且在海表面出现北向袋（锋）状延伸等温线（图3）。具有此类特征的等温线水域，鱼群更为密集［6］。塞内加尔外海正处于两股流系作用区域中部，兼受沿岸入海河流的影响。由于水深较浅，多水团的相互作用导致海水混合严重，整个渔区海表最高温与最低温差仅3℃左右，海表与海底温差只有5℃左右，且无温跃层（图5－A）。

图7 调查海域历史调查探鱼仪映像资料［11］Fig.7 Echo types in echogram from survey operation in 1985，1989，1992 and 1993注：A：跃层型鱼群，B：锯齿型鱼群，C：高密集鱼群Note：A：thermocline layer school；B：zigzag school；C：compact school

本研究结果显示该海域中上层鱼群集中区域处于27℃与28℃等温线之间（美国国家航空航天局NASA数据），若根据底表温差计算，对应海底温度则大致为22℃到23℃，整个水层的温度均符合大多数中上层鱼类的适温范围，是中上层鱼类可沉底活动的原因之一。此海区水温环境亦是“太阳51”号使用网口高度为2 m左右网具进行底拖网作业仍可捕获一定数量的中上层鱼类的原因（表1）。另有研究表明，与塞内加尔外海相对的大西洋对岸海域，同样受多股水团共同作用（委内瑞拉近海），该海域中上层鱼类集群分布与此海区具有同质性［12］。

3.4 集群尺度的昼夜变化

鱼群受光线、温度、盐度、捕食与被捕食等各方面因素影响，总是伴随着昼夜垂直迁移与集群尺度的昼夜变化［12］。此海域多水团的混合导致整个海区温度与盐度的空间变化很小，鱼群的垂直迁移主要受光线、避险与摄食制约。本研究数据显示，研究水域内中上层鱼类集群出现率整体上呈现出夜间低白昼多的特点（图6）。有研究表明，小型中上层鱼类有夜间分散白昼聚集这一普遍集群特点，而且这一集群特征是受到索饵、避险等因素决定［13－16］。

3.5 展望

本研究中所使用探鱼仪映像数码照片为随船科研人员使用相机拍摄照片，并非渔业资源声学评估标准声学映像资料，且探鱼仪为商用型，无法进行前期设备校正与后期补偿等工作，使得本研究所得结果存在一定的不确定性。如若条件允许，未来可在作业船只上装备具备声学映像原始数据存储功能的科研探鱼仪（如Simard-EY60），对该海域渔业资源进行标准的声学评估，此项工作有待今后完善。

本研究中渔船生产方式为底拖网，渔获物主要为底层鱼类，中上层鱼类为兼捕渔获，以至本文结果具有一定的局限性，然由于水深较浅，游泳能力较强的中上层鱼类均会出现一定的下沉行为，故而也为本研究提供了一定程度的可行性，后期若能与船方协调，选取变水层拖网作业，则对本文结果的准确性有很大帮助。

由于调查期间，渔船主要在海区南部作业（冈比亚专属经济区以南），在北部只进行了短暂的作业，照片资料获得较少，对于渔场北部中上层鱼类集群分布的认识造成了一定困难。然而不同于科学调查船，渔船以生产效益为目的，故今后应重视与渔业公司的协调工作，在尽量不影响作业渔船生产的前提下，将作业范围尽可能多的覆盖到专属经济区。

致谢：本次调查受到了中水公司驻达喀尔代表处的大力协助，感谢调查期间“太阳51”号船长和各位船员的积极配合。

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M orphology and spatiotem poral distribution characteristics of the pelagic fish aggregation in the eastern central Atlantic

ZHANG Ji-chang1，LIXian-sen1，ZHAO Xian-yong1，2，YING Yi-ping1
（1.Key Laboratory of Sustainable Development of Marine Fisheries，Ministry of Agriculture，Qingdao 266071，China；2.Yellow Sea Fisheries Research Institute，Chiese Academy of Fishery Science，Qingdao 266237，China）

Based on the echogram pictures collected from the commercial echo-sounder FURUNO FCV-292 equipped on the F／V“SUN-51”，which was operating in the eastern central Atlantic（Senegal Exclusive Economic Zone）in winter（17th Nov.to 2nd Dec.，2014），the spatiotemporal distribution patterns of the small pelagic fish aggregation were analyzed in this paper by utilizing fishery acoustic together with hydrology data set.Albula vulpes，Decapterus rhonchus and Galeoides decadactylus were considered to be predominant pelagic species in this area catched by a bottom-trawl vessel，accounting for 11.23%，11.34%and 5.78%respectively in total net catch，while the others were bottom fish.The echos were coded into five different types named scattered，shortbelted，scattered belted，patched and belted according to the echogram pictures，and 22.4%，15.3%，27.6%，22.4%and 12.2%were the percentage of five types respectively in all data set.Then the analysis of habitat’s characteristics showed that the small pelagic fish aggregations were concentrated between the sea surface temperature isotherm at 27℃ and 28℃ horizontally，near the central and the southern parts of the operation area.The optimal habitat depth for the small pelagic fish was 10－30 m，and the ratewasmore than 90%to all depth.Neither obvious thermocline nor halocline was found in this area due to the strongmix ofwatermasses.However the schooling behaviour appeared to bemore correlated to vertical salinity gradient than temperature.The difference of schoolmorphology between day and night was determined by fractal dimension，as different echo types showed in echogram pictures.More dense schools as scattered belted，patched and belted types were found at day time while more scattered types at night.Finally，by discussing the resource condition and the correlation between aggregation type and the biomass，we found that the pelagic fish school behaviour appeared to be more dense in scattered belted and belted types，and thiswas very useful for commercial operation.

eastern central Atlantic；pelagic fish；spatiotemporal distribution；fishery acoustic

S 931

A

1004－2490（2017）06－0601－10

2016－10－09

科技部科技支撑项目（2013BAD13B05）“大洋性渔业捕捞技术与新资源开发”

张吉昌，男，辽宁营口人，助理研究员，主要从事渔业声学研究。E-mail：zhangjc＠ysfri.ac.cn

李显森，研究员。E-mail：lixs＠ysfri.ac.cn