关于超声波诱捕大黄鱼的可行性分析①

孙赫宸

（大连海洋大学 辽宁 大连 116023）

1 大黄鱼的主要养殖方式

以发声而闻名的大黄鱼，是中国近海主要经济鱼类。由于人类大肆捕捞，1990 年以后，中国沿海大黄鱼渔场再没有形成渔汛。目前主要养殖大黄鱼的方式有普通网箱养殖、大型深水网箱养殖、增殖放流等。

1.1 普通网箱养殖

普通网箱养殖侧重于在极短时间内提高产量，由此引发包括鱼腥味较重、药物在鱼体内的残留、饵料沉降浪费、水生环境污染等问题，严重威胁人们的生命健康安全。为了创造更大的经济效益而扩大大黄鱼普通网箱养殖的规模，需要关注污染生态系统带来的危险。

1.2 大型深水网箱养殖

在较深水域进行的海区放养或放置大型网箱，其优点是鱼类活动范围大且位置较深，还原了大黄鱼野生环境。深水网箱养殖的大黄鱼比普通网箱的粗蛋白减少了三分之一，氨基酸均衡性、微量元素含量、脯氨酸含量均比普通网箱高［1］，这说明深水养殖的鱼从营养含量到口感都全面超过普通网箱养殖的鱼。深水网箱缺点是监控管理困难、养殖成本高、海上人工管理操作风险高等。

1.3 增殖放流

中国大黄鱼增殖放流工作始于1987 年，大黄鱼规模化育苗技术在1990 年取得重大突破，通过捕捉野生成鱼并进行人工授精和催产成功育苗，几年后，研究人员又掌握了亲鱼的培育技术，从此大黄鱼在我国海养品种中占据了一席之地。在复杂的开放海域，环境噪声对大黄鱼的影响较大。评价放流效果更是因标志放流回捕率低增加了难度［2］，从而阻碍了放流种群的数据量收集。

声音在自然水体中有传播速度快和距离远等特性，对于大部分海洋动物来说声音是非常关键的影响因素。现有的脊椎动物几乎都依靠声音完成各类生物学行为。为了对鱼群行为监管，可以利用生物噪声对声诱集定点投饵进行研究，开发选择捕捞渔具，间接保护各种听觉敏感的鱼类。

2 鱼类听觉的研究现状

2.1 鱼类听觉历史研究

鱼类听觉器官包括：内耳、鳔、侧线、气囊等，声波振动由各器官综合感受。1938年FRISCH首次提出鱼类听觉读值和信号辨别能力的测量方法。1971 年JEWETT 首次使用非侵入性方法，从人头皮记录到听性脑干反应（ABR）。1981 年BULLOCK提出这种方法同样可以使鱼类的听觉诱发电位被记录。1998 年KENYON 首次利用听性脑干反应测得鱼类的听觉阈值，通过鱼类听觉敏感曲线和特异性发声特征的比较，分析鱼类听觉系统对不同频率的感知能力。与传统的实验方法相比，ABR 技术是一种测量迅速、无需驯化、非侵入性的高效手段。

2.2 大黄鱼听觉特性研究

听觉敏感性是生物生存的重要能力。声音由听觉细胞接收，转变为神经脉冲并由神经传导到脑干汇集。虽然讯号强度极弱，但通过放大器和滤波器，仍可以观察到稳定的波形。

研究大黄鱼的听觉阈值，对了解其野外生存能力具有重要意义。伍汉霖［3］经解剖大黄鱼的内耳，发现大黄鱼发声机能与其发达的听觉系统息息相关，其球囊比椭圆囊甚至还大几十倍，耳石和听斑较其它鱼明显更加发达。

刘贞文等［4］采用多种频率的脉冲进行试验，分别测量了不同年龄的大黄鱼的行为反应声压阈值和致死声压阈值。根据其敏感频率和听觉阈值，用不同频率的脉冲和不同波形的脉冲对各年龄段鱼分别进行声刺激实验，这可以对生物噪声诱集大黄鱼的可行性进一步验证。这种研究，一方面为养殖业中“利用生物噪声诱集定点投饵的猜想”提供了数据支持；另一方面也为研发新型声诱导渔具提供参考。

3 大黄鱼超声波诱捕可行性分析

目前，关于研究生物噪声的内容主要有定位鱼群并判断鱼类的生存状况，对大黄鱼听觉特性及不同声音诱集效果的比较等研究缺乏。为此，提出以下设想。大黄鱼发出的某些特殊噪音代表了该鱼类现阶段生存状态。

3.1 利用被动声学监测技术获取生物噪声频谱

生物噪声对鱼类有直接生物学意义，对反应无需驯化，这是对声音本能的正常反应。

日本为研究生物噪声诱集效果，曾对多种鱼类进行探索性实验。竹村暘分别对5条鰤和鲤鱼投喂鱼肉与硬颗粒饵料，在1989 年发表了对比二者摄食噪声频谱的研究成果，用原声和经过滤波处理游泳噪声、咀嚼食物噪声分别进行声诱集实验。效率渐次为：原声>咀嚼噪声>游泳噪声，这说明研究产生的摄食噪声是有意义的。

TOWER在1908年研究了石首鱼鳔和发声之间的关系，发现鱼鳔的收缩频率与发声的主频率相接近。齐孟鹗在1979 年使用多种仪器组合成的系统对野生大黄鱼发声频谱进行分析，了解大黄鱼在中国各海区的分布，并记录了不同条件下大黄鱼噪声的频谱级以及出现的规律。任新敏在2007年于大黄鱼觅食及产卵时检测了它们的叫声频率，对比发现，大黄鱼的叫声频谱只与其鱼鳔的结构关系较大，这证明从频率分析其行为是行不通的，但可以从脉冲间隔侧面反映它的状态。2010 年刘贞文等测得了大黄鱼在自由状态下叫声频谱，并在刺激鱼群后研究惊扰状态下的发声机制，研究了两种状态下叫声脉冲串的区别和声压级差异。

在养殖条件下利用被动声学监测技术探索水下声音来源，研究噪声频谱特性，分析环境噪声与生物噪声的联系。通过提取安静环境下大黄鱼在摄食过程中产生的噪声，从而了解养殖条件下大黄鱼的摄食情况是否可以从噪声频谱特征中得到反馈，并且所得的数据可以为声诱集实验提供支持。

3.2 使用听性脑干技术获得大黄鱼听觉特性

利用听性脑干反应技术得到：大黄鱼在100～300 Hz 的区间内听觉范围逐渐降低，灵敏度逐渐增加；在500～800 Hz 内是其听觉最敏感的范围，听觉阈值逐渐增加；1 000～4 000 Hz，这时它的听觉敏感程度大幅度降低，听觉阈值不断升高。这表明，大黄鱼的听觉敏感频率与其发声频率相匹配，对种群声音信息交流具有重要意义。研究大黄鱼的听觉能力所得的数据为选择合理的声刺激频率和声压级强度诱集大黄鱼提供参考。

3.3 以实验手段了解鱼类对生物噪声的诱集反应和效果

日本的海洋牧场中采用生物噪声诱集的方法对牙鲆、真鲷、黑鲪、许氏平鲉等种类的鱼进行了音响驯化，完成了声导鱼这项技术的实验。

中国从淡水鱼类开始进行系统的音响驯化实验。张国胜在2002 年使用连续的400 Hz 正弦波，对鲤鱼和草鱼幼鱼进行了音响驯化实验，经过几天的放声之后，2 种鱼的聚集率几乎全达到了百分之百；而后张沛东在2004 年对鲤鱼和草鱼使用相同频率的声音开始了声诱集和音响驯化实验，经过1 周的测试之后，2 种鱼都能以很高的跟随率跟随声源移动。后来，姜邵阳和邢彬彬［5］把波形和鱼的体长作为变量，测试了矩形波连续音对鲤鱼的诱集效果，实验结果表明两者的测试数据十分接近，可能是因为同属骨鳔类鱼类，且体长越小，矩形波聚集效果越好。

类比推理大黄鱼也有类似的特性，可以通过某频率的生物噪声使幼鱼产生更好的诱集反应效果，而且同为石首科的其它鱼类仍然可能会对相同的声音产生很好的诱集效果。把实验与图像处理相结合，把成鱼和幼鱼作为实验对象分别进行声诱集实验而不投喂鱼饵，通过统计鱼群运动轨迹和数量变化就可以筛选出诱集效果最好的声音种类，若再进行投饵，诱集率和停留时间有可能会进一步提高。

4 未来还需深入研究的方面

张国胜对我国海洋牧场建设提出了几点建议，并使用音响驯化提高了黑鲷的饵料利用率［6］，黑鲷并非骨鳔类，对声音反应相对比较迟钝，但经过一段时间的驯化，仍可以对声音产生正反应，由此推测声诱可以对骨鳔类大黄鱼产生更好的诱集效果。可根据野外实验数据，深入研究噪声在声导鱼中的应用，从而开发声诱导捕捞渔具。同时也可将声导鱼技术、像仿生技术、声音探测、通讯系统等国防技术应用于海洋牧场。