基于海洋牧场的黑鲷音响驯化技术研究

论文摘要

全国海洋牧场建设大范围推广的背景下，针对海洋牧场目标生物种的有效控制和管理具有重要意义。音响驯化作为鱼类行为控制技术之一，对海洋牧场内的鱼种行为控制有明显的作用。本文以现场驯化实验和驯化实验相配套的理论研究为出发点，现场驯化分水槽音响驯化和网箱音响驯化两部分主要现场实验，并得出与音响驯化相关的现场实验结论；理论研究部分作为音响驯化实验的科学依据，主要工作是水下声场监测设计。将音响驯化过的黑鲷标志放流并放音回捕，总结经验并设计适用于海洋牧场的音响驯化回捕装置。通过研究得到如下结果：（1）水槽中音响驯化采用300Hz和400Hz正弦交替音，交替音对黑鲷的驯化效果经历了适应期、变化期和维稳期3个时间节点；驯化期第1-4d反应时间极显著高于暂养期（P<0.01），而聚集率差异不显著（P>0.05），黑鲷对交替音呈负趋音性；第5-6d开始对声音刺激产生正反馈，聚集率呈现大幅上升；第7-10d鱼群的活动趋于稳定，驯化期与暂养期的反应时间差异不显著（P>0.05），驯化期的第10d出现了整个试验期的最小反应时间，从第6d开始，驯化期聚集率较暂养期显示出极大差别（P<0.01），第8-10d聚集率均达到100%；投饵前和饱食后黑鲷的平均聚集率出现了交集，但无显著差异（P>0.05），饥饿状态下鱼群的兴奋度更高。300Hz和400Hz正弦交替音对黑鲷有明显的驯化作用，音响驯化可以当作集鱼的重要辅助手段存在，但需结合投饵才能发挥出更大效果。（2）网箱中音响驯化采用目标鱼种栖息海域背景噪声作为音源，黑鲷幼苗音响驯化一般经历3个过程，即环境适应，对饵料的需求达到一定量，建立声音与摄食之间的条件反射；黑鲷能识别声音,并维持一定的记忆时间。采用海域背景噪声的音响驯化，配合投饵是一种有效的手段，并可以使黑鲷对声音的短期记忆转化为长期记忆。（3）在放音将黑鲷集聚时，分别点亮红、黄、蓝、绿四色led灯，结果表明无论哪种颜色的光，随着传播距离的变远，光强逐渐变小，离光源越近，光强递变的幅度越大。其中，在同样的位置，红光的光强最强，黄光次之，然后是绿色，蓝色光强最弱。黑鲷排斥有强光的生活环境，不宜使黑鲷生息环境的光强大于1000lx，音响驯化时实验环境光强过大不利于鱼群的有效诱集。（4）定期播放黑鲷音响驯化的音频（不严格结合投饵）能使黄姑鱼靠近音源并作群体性绕圈运动，声波对网箱养殖的黄姑鱼能产生集聚效果。梭鱼幼鱼在音源附近的集聚很大程度上是因为出于觅食的需要，而非声音的刺激。（5）将标志的黑鲷放流并在放流点进行音响驯化，放音5min，未见有黑鲷上浮至设定的观察区域水面。尝试投饵，也未见黑鲷上浮觅食，持续投饵并放音持续20min，未见有黑鲷上浮至观察区域。（6）根据海洋牧场中相对开放式环境的要求进行了声音监测系统设计，重点考虑了鱼类自然声音声压变化情况下水听器的分布式使用和数据采集方法，定义了过强信号作用区域和最远有效作用区域的概念，为设计科学有效的声音监测系统提供参考。利用RHS-15水听器进行检测，获得了幅值和频率变化情况下小信号水下声压的有效检测方法。（7）音响驯化回捕系统的设计内容包括音响驯化装置和回捕装置两大部分。根据海洋牧场中鱼类的趋声性和趋光性，以及海洋牧场的特殊环境，将声音、灯光、饵料配合信息素等音响驯化的关键因素整合，实现音响驯化装置无人值守的自动驯化，并且通过现代通讯技术对驯化装置进行远程定位和监控，在有需要的时候进行回捕工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 黑鲷的形态学与生物学特性
• 1.2 音响驯化的国内外研究现状
• 1.2.1 鱼类行为学研究现状
• 1.2.2 音响驯化的研究现状
• 1.3 研究目的与意义
• 1.4 音响驯化技术路线
• 第二章 水槽中正弦交替音对黑鲷幼体音响驯化试验研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验对象
• 2.1.2 声音的选择
• 2.1.3 设备与装置
• 2.1.4 方法
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 驯化前、中、后期黑鲷的行为
• 2.2.2 黑鲷的反应时间及聚集率的变化
• 2.2.3 驯化后的黑鲷对饵料的行为反应
• 2.3 讨论
• 2.3.1 影响黑鲷音响驯化效果相关因子的探析
• 2.3.2 正弦波交替音对黑鲷驯化的效果
• 2.3.3 音响驯化型海洋牧场的应用前景
• 第三章 网箱中黑鲷音响驯化的诱集效果研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验对象
• 3.1.2 声音的选择
• 3.1.3 实验场地与仪器设备
• 3.1.4 实验方法
• 3.1.4.1 现场实验设计
• 3.1.4.2 实验数据量化统计方法
• 3.2 波形解析与音响驯化结果
• 3.2.1 驯化用声波处理与声压解析
• 3.2.2 音响驯化结果
• 3.2.2.1 第一阶段音响驯化
• 3.2.2.2 第二阶段音响驯化
• 3.3 结论
• 3.4 讨论
• 3.4.1 驯化用声音的选择
• 3.4.2 鱼群记忆时间讨论
• 3.4.3 室内水槽与网箱音响驯化效果分析对比
• 第四章 音响驯化过程中得出的其他相关结论
• 4.1 光线对黑鲷活动影响的初步探索
• 4.1.1 材料与方法
• 4.1.2 结果
• 4.1.3 讨论
• 4.2 非目标鱼种对驯化音反馈的初步探究
• 4.2.1 黄姑鱼对放音刺激的反馈
• 4.2.2 杂鱼对放音刺激的反馈
• 第五章 象山港音响驯化黑鲷的放流与回捕
• 5.1 黑鲷的标记
• 5.2 放流后黑鲷的诱集
• 5.2.1 放流黑鲷的诱集实验及效果
• 5.2.2 放流回捕实验效果的讨论与总结
• 第六章 海洋牧场鱼类驯化中的声音监测系统设计
• 6.1 海洋牧场鱼类驯化中声音监测系统设计
• 6.2 水听器灵敏度测试及水下声音声压分贝数计算
• 6.2.1 水听器灵敏度测试
• 6.2.2 水下声音声压分贝数计算
• 6.3 实验结果及分析
• 6.4 结论
• 第七章 音响驯化投饵回捕装置的设计
• 7.1 音响驯化回捕装置的整体功能性
• 7.1.1 音响驯化装置
• 7.1.2 回捕装置
• 7.2 结论与讨论
• 第八章 总结与应用前景展望
• 8.1 总结
• 8.2 音响驯化应用前景
• 8.2.1 音响驯化在现代渔业的应用前景
• 8.2.1.1 音响驯化在休闲渔业中的应用前景
• 8.2.1.2 音响驯化在牧场化渔业中的应用前景
• 8.2.2 音响驯化在水产养殖中的应用前景
• 参考文献
• 致谢