基于视频量化分析的巴伦支海鱼类分选栅行为研究：揭示尺寸选择性不足的行为机制

本研究针对巴伦支海底拖网渔业中强制使用的Sort-V分选栅尺寸选择性不佳的问题，通过水下视频系统量化分析了鳕鱼(Gadus morhua)、黑线鳕(Melanogrammus aeglefinus)、绿青鳕(Pollachius virens)和红鱼(Sebastes spp.)与分选栅的交互行为。研究发现鱼类主要通过背侧优先(模式3)和头先式(模式1)接触栅条，但合计仅占30%-36%的有效接触事件；约35%的接触为无效模式(模式7)；所有物种均存在挤压逃逸行为(42%鳕鱼、6%黑线鳕、53%绿青鳕、17%红鱼)；逃逸平均需2-3次尝试。该研究首次通过直接观测揭示了分选栅选择性不足的行为学机制，为优化渔具设计提供了关键依据。

　　

在巴伦支海底拖网渔业中，Sort-V分选栅是法定的三种分选装置之一，其设计初衷是通过固定栅条间距实现严格的尺寸选择——让低于最小法定尺寸(Minimum Legal Size, MLS)的幼鱼逃逸，而保留经济尺寸的个体。然而多年实践表明，这种栅栏式分选器存在明显缺陷：不仅会误留大量幼鱼，还会丢失本应捕获的目标尺寸鱼群。这种选择性不足不仅威胁鱼类种群资源恢复，还因额外捕捞努力增加导致温室气体排放和海底扰动加剧。

为何理论上精准的物理筛选在实际中会失效？传统研究多通过间接方法（如拟合选择性曲线参数）推测原因，但始终缺乏对鱼类与分选栅交互行为的直接观测证据。为此，挪威北极大学等机构的研究团队在2022年2-3月期间，利用搭载水下摄像系统的科研船"Helmer Hanssen"号，在巴伦支海南部海域开展了突破性的现场实验。他们通过高清视频记录了鳕鱼、黑线鳕、绿青鳕和红鱼四种经济鱼种与Sort-V分选栅的交互过程，首次实现了对分选过程中鱼类行为的系统量化。相关研究成果发表在《Reviews in Fish Biology and Fisheries》上。

研究人员采用GoPro Hero 8黑色运动相机搭配定制钢架保护壳，安装于分选栅上部网片区域，可完整覆盖栅格区域视野。配合两台Brinyte DIV01V白光潜水灯（峰值波长443nm和547nm，辐照度分别达180mW/m2和60mW/m2）提供照明。尽管白光可能对鱼类行为产生影响，但为确保影像清晰度仍被采用。视频数据通过BORIS行为记录软件进行分析，共从10个有效网次中提取了1,314条鳕鱼、1,121条黑线鳕、1,800条绿青鳕和189条红鱼的观测数据。每个个体被记录的行为参数包括：物种类型、尺寸分级（以栅间距55.05±0.84mm为参照分为小、中、大三类）、进入视野时间、离开视野时间、进入方式、最终命运（挤压逃逸/非挤压逃逸/逃逸不确定/被保留/未知）以及所有与栅格的接触事件。

关键技术创新在于建立了双重数据对象结构："鱼类观测对象"关联多个"栅格接触事件对象"。每个接触事件记录七种接触模式：模式1（头先式垂直接触）、模式2（头先式90°旋转接触）、模式3（背侧接触）、模式4（侧向接触）、模式5（腹侧接触）、模式6（尾鳍优先接触）和模式7（无效接触）。通过非参数自助法(bootstrapping)计算各行为参数的95%置信区间，并采用Δ值统计比较不同物种、尺寸和模式间的差异显著性。

研究结果

鱼类与栅格的接触模式分析

研究发现有效接触模式（模式1-6）在总接触事件中占比分别为：鳕鱼68%、黑线鳕61%、绿青鳕86%、红鱼62%。但理论上最理想的头先式接触（模式1）发生率极低（鳕鱼2%、黑线鳕8%、绿青鳕1%、红鱼9%），而背侧接触（模式3）成为最主要有效模式（各物种占23-28%）。无效接触（模式7）发生率高达鳕鱼32%、黑线鳕39%、红鱼38%，这直接解释了为何大量本应逃逸的小尺寸个体被保留。

接触模式与逃逸成功率的关系

中等尺寸鱼类使用模式1接触时逃逸概率最高（黑线鳕39%、红鱼33%），而小尺寸个体通过背侧接触（模式3）也获得显著逃逸机会（鳕鱼23%、黑线鳕35%）。值得注意的是，黑线鳕小尺寸个体几乎通过所有接触模式都能成功逃逸（模式1达73%），显示其极强的适应能力。

逃逸成功者的行为特征

成功逃逸个体中，红鱼70%采用头先式接触，而鳕鱼、黑线鳕和绿青鳕分别有53%、44%和52%通过背侧接触实现逃逸。这两种模式合计占所有成功逃逸事件的69-93%，证实它们是最高效的逃逸方式。

逃逸尝试次数与挤压行为

平均逃逸所需尝试次数为：鳕鱼3次、其他物种2次。挤压逃逸在所有物种中普遍存在，发生率为：鳕鱼42%、黑线鳕6%、绿青鳕53%、红鱼17%。中等尺寸个体挤压比例最高，而小尺寸个体多无需挤压即可逃逸。

时间平均接触频率分析

通过建立六种数学模型拟合发现，鳕鱼、黑线鳕和红鱼的栅格接触频率符合幂函数模型，而绿青鳕符合指数衰减模型。所有物种在进入栅格区域前10秒接触频率最高，随后逐渐下降。黑线鳕表现最活跃，其次为鳕鱼、红鱼和绿青鳕。

讨论与结论

本研究通过直接观测证实了Jacques等先前通过间接方法推测的多种接触模式确实存在，但发现腹侧接触（模式5）几乎不存在，这与实验室研究结果存在差异。研究揭示了分选栅选择性不足的三重行为学机制：首先，理想的头先式接触发生率极低（<10%）；其次，无效接触模式占比过高（约35%）；第三，挤压行为使本应保留的大尺寸个体逃逸。

特别值得注意的是，不同物种表现出显著的行为差异：黑线鳕小尺寸个体表现出极高的栅格接触活跃度和逃逸灵活性；绿青鳕因集群行为和沙云干扰导致观测困难；红鱼则表现出快速定向逃逸的特性。这些种间差异说明单一的分选栅设计难以满足多鱼种渔业的选择性需求。

研究发现的时间相关接触频率衰减现象表明，鱼类在栅格区域内会逐渐降低活动水平，这提示缩短分选过程时间可能提高选择效率。此外，白光照明可能对黑线鳕、绿青鳕和红鱼的行为产生干扰，建议未来研究采用对行为影响更小的红光照明。

该研究为渔具选择性研究提供了从间接推测到直接观测的方法学突破，建立的七模式行为分类体系和双重数据对象结构为后续研究提供了标准化框架。研究结果直接指出：当前分选栅设计未能充分考虑鱼类的自然行为特征，未来优化设计需针对不同鱼种的行为特性采用差异化解决方案，如增加引导装置、优化栅格角度、引入行为刺激因子等，最终实现真正意义上的生态可持续捕捞。