海洋學(xué)家制作了整個鱈魚海灘的第一張圖片

在大多數(shù)情況下，成熟的大西洋鱈魚是一種孤獨的生物，它大部分時間都遠離海洋表面，以堅硬的魚類、魷魚、螃蟹、蝦和龍蝦為食——除非是產(chǎn)卵季節(jié)，此時魚類會成群結(jié)隊地前往數(shù)百萬個淺灘，這些淺灘彼此形成巨大的淺灘，類似于海洋中瘋狂而繁榮的島嶼。

這些大規(guī)模的產(chǎn)卵魚群可能會為整個鱈魚種群的健康狀況提供線索——這是追蹤物種恢復(fù)情況的重要指標，特別是在新英格蘭和加拿大，那里的鱈魚已經(jīng)因幾十年的過度捕撈而嚴重枯竭。

但是，海洋是一個黑暗的地方，魚天生具有高度的流動性，因此很難對它們進行繪制和計數(shù)?，F(xiàn)在，一個來自麻省理工學(xué)院的海洋學(xué)家團隊已經(jīng)去了挪威——世界上最后幾個鱈魚仍然繁盛的地區(qū)之一——并首次使用了天氣聲學(xué)系統(tǒng)，幾乎瞬間照亮了整個鱈魚群。產(chǎn)卵季節(jié)的高度。

該團隊由機械工程教授、海洋工程中心主任尼古拉斯馬克里斯(Nicholas Makris)和挪威海洋研究所的OlavRuneGod領(lǐng)導(dǎo)，能夠?qū)讉€最大跨度為50公里或約30公里的鱈魚群進行成像。邁爾斯。根據(jù)他們拍攝的圖像，研究人員估計平均鱈魚數(shù)量約為1000萬條。

他們還發(fā)現(xiàn)，當鱈魚總數(shù)低于平均魚群規(guī)模時，該物種數(shù)十年來一直在減少。

“這種平均魚群規(guī)模幾乎就像一個下限，”馬克里斯說?！翱杀氖?，鱈魚似乎幾乎無處不在?！?

馬克里斯和他的同事在《魚類和漁業(yè)》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

深處的回聲

多年來，研究人員一直試圖用高頻船體安裝聲納儀器對鱈魚和鯡魚群進行成像，這些儀器可以在移動的研究船下引導(dǎo)窄波束。這些船以類似割草機的模式穿過一個海域，通過發(fā)射高頻聲波對淺灘的切片進行成像，并測量信號從魚反彈到船上所需的時間。但是，這種方法需要船在水中緩慢移動才能得到計數(shù)；一項調(diào)查可能需要幾個星期才能完成。通常，任何特定的膨脹淺灘只有一小部分被取樣。通常情況下，淺灘在測量軌跡之間完全消失，淺灘動力從未被捕獲。

該團隊使用海洋聲波導(dǎo)遙感或OAWRS系統(tǒng)，這是麻省理工學(xué)院開發(fā)的成像技術(shù)，由Makris和合著者Purnima Ratilal發(fā)射，其發(fā)射的低頻聲波可以在比高頻更寬的范圍內(nèi)傳播聲納。聲波基本上被調(diào)整以從魚身上反彈回來，尤其是從它們的魚鰾上反彈回來，魚鰾是一種充滿氣體的器官，可以反射聲波，就像鈴鼓上的回聲一樣。當這些回聲返回到船上時，研究人員可以將它們聚集在一起，生成廣闊區(qū)域內(nèi)數(shù)百萬條魚的即時圖像。

及格

2014年2月和3月，Makris和一群學(xué)生及研究人員前往挪威，在產(chǎn)卵旺季統(tǒng)計鱈魚、鯡魚和帶魚的數(shù)量。他們把OAWRS拖上了美國海軍科考船克諾爾號，該船由伍茲霍爾海洋研究所運營。最著名的是船上的那艘船。研究人員發(fā)現(xiàn)了泰坦尼克號的殘骸。

這艘船離開伍茲霍爾，在兩周內(nèi)橫渡了大西洋。在此期間，船員們不斷與冬天的風暴和洶涌的大海作斗爭。當他們最終到達挪威南部海岸時，他們對整個挪威海岸的鯡魚、鱈魚和帶魚進行了成像，在接下來的三周內(nèi)，從北部城鎮(zhèn)阿勒松德到俄羅斯邊境。

“水下地形和陸地一樣危險，有海床、山脊和峽灣，”馬克里斯回憶道?！皵?shù)十億條鯡魚實際上藏在阿勒松德附近的一個水下峽灣里，白天大約300米，晚上上升到大約100米深的架子上。我們的任務(wù)是立即對它們的整個魚群進行成像，將其延伸至數(shù)公里，并闡明它們的行為。”

透過颶風窗口

當他們搬到挪威海岸時，研究人員拖著一個長度為0.5公里的無源水下麥克風陣列和一個發(fā)射低頻聲波的設(shè)備。在對挪威南部的鯡魚群進行成像后，該團隊向北移動到了洛弗敦群島，這是一個布滿陡峭懸崖和山脈的群島，描繪了埃德加艾倫坡的《墜入大漩渦》，詩人在其中記錄了這一地區(qū)豐富的鱈魚。

直到今天，洛弗東仍然是鱈魚的主要產(chǎn)卵場，在那里，麥克里斯的團隊能夠制作出橫跨50公里的整個鱈魚群的第一張圖像。

在旅程的最后，研究人員計劃對最后一個鱈魚區(qū)進行成像，就像颶風一樣。該團隊意識到，只有兩個相對平靜的風窗可以操作他們的成像設(shè)備。

“所以我們?nèi)チ四抢?，獲得了良好的數(shù)據(jù)，并在眼墻的影響下逃到了附近的峽灣，”馬克里斯回憶道?！拔覀冊诶杳鲿r分用30英尺的海面結(jié)束了挪威海岸警衛(wèi)隊，用一種奇怪而舒緩的年輕聲音敦促我們撤離該地區(qū)?！痹谕瓿商诫U之前，探險隊在那里拍攝了一個略小的淺灘，大約10公里。

邊緣上

回到陸地上，研究人員分析了他們的圖像，估計平均魚群規(guī)模約為1000萬條魚。他們還研究了挪威、新英格蘭、北海和加拿大的鱈魚歷史記錄，發(fā)現(xiàn)了一個有趣的趨勢：那些地區(qū)——比如新英格蘭——經(jīng)歷了鱈魚數(shù)量的長期下降。

。鱈魚種群數(shù)量下降到大約1000萬 - 與平均淺灘數(shù)量相同。當鱈魚降到這個閾值以下時，人口需要幾十年才能恢復(fù)，如果它完全恢復(fù)的話。

在挪威，鱈魚種群總是保持在1000萬以上，并且能夠恢復(fù)，多年來恢復(fù)到工業(yè)化前的水平，即使在20世紀中期顯著下降之后。該團隊還對鯡魚群進行了成像，并發(fā)現(xiàn)了歷史上類似的趨勢：當總?cè)丝跀?shù)量低于平均鯡魚產(chǎn)卵群時，魚類需要數(shù)十年的時間才能恢復(fù)。

Makris和Godø希望該團隊的成果將成為各種衡量標準，幫助研究人員跟蹤魚類種群并識別物種何時瀕臨崩潰。

“海洋是一個黑暗的地方，你看著那里，看不到發(fā)生了什么，”馬克里斯說。“這是一個免費的所有人，直到你開始照亮它并看到正在發(fā)生的事情。然后你就可以正確地欣賞，理解和管理。”他補充說：“即使現(xiàn)場工作既困難，耗時又昂貴，確認和啟發(fā)理論，模型和模擬至關(guān)重要。”

這項研究部分得到了挪威海洋研究所，海軍研究辦公室和國家科學(xué)基金會的支持。