采用数据驱动的方法，比较暴露于船舶噪音回放环境中的银鲷鱼与对照组在行为和生理指标上的差异

《Ecological Informatics》：A data-driven approach to compare behavioral and physiological metrics of gilthead sea bream exposed to playback ship noise to a control group

本研究提出一种结合移动端神经网络（MobileNetV2）和DeepSORT的多模态数据分析方法，通过比较播放船舶噪音的测试组和对照组吉他鱼的行为轨迹（3百万条）及代谢组学指标（238种代谢物），发现噪音暴露组鱼类的运动速度、加速度和曲率分布存在显著差异，且生长率较低，同时5种代谢物（如3-甲基-2-酮丁酸、α-酮戊二酸等）在噪音处理后出现显著变化，表明可能存在系统性应激反应。研究验证了该方法在长期噪音效应评估中的潜力，但需进一步实验验证。

　　在本研究中，科学家们通过一种数据处理方法，对一组受船舶噪音播放影响的鱼类（gilthead sea bream，即“石斑鱼”）与对照组的运动和生理指标进行了比较分析。这项研究的目的是探讨长期噪音暴露对鱼类行为模式和生理状态的潜在影响，并尝试建立一种能够有效评估这些影响的多模式方法。研究中使用的鱼类是一种在地中海和东大西洋广泛分布的经济鱼类，同时也是水产养殖中的重要物种，因此其行为变化可能对生态系统的健康和渔业管理具有重要意义。

为了进行分析，研究人员对实验组和对照组的鱼类进行了为期一个月的观察。实验组的水箱中播放了船舶噪音，而对照组则没有播放任何噪音。他们使用了MobileNetV2与DeepSORT的组合，对水箱中的视频进行处理，从而收集了数百万条鱼的轨迹数据。这些数据可用于分析鱼类的运动行为，包括速度、加速度、轨迹曲率和分散度等指标。通过观察这些指标的变化，研究团队希望发现实验组和对照组在行为模式上的非线性差异。

研究结果显示，实验组的鱼类在噪音暴露后表现出某些生理变化，例如体重增长趋势减弱，以及某些有益代谢物水平下降，同时两种可能有害的代谢物水平上升。这些变化可能与噪音暴露引起的应激反应有关，但并未达到显著的统计学水平。因此，这些结果可以视为潜在的应激反应迹象，而非明确的生理应激证据。研究团队指出，这种研究结果属于初步证据，需要进一步的实验来确认其因果关系。

研究还表明，船舶噪音对鱼类的长期影响可以通过非线性行为模式变化来观察。例如，实验组的鱼类在噪音暴露后，其运动轨迹的分布发生了显著变化，而对照组则没有类似的变化。这种变化在实验后持续了数周，且可能反映了鱼类对噪音的适应过程。此外，鱼的分散度在噪音暴露期间有所变化，表明它们可能在某些区域聚集或分散，这可能是应激反应的迹象。

这些结果表明，即使在噪音水平仅比水箱环境噪音高出10 dB的情况下，船舶噪音仍然可能对鱼类产生影响。这种影响包括行为模式的改变和生理指标的变化。研究团队还强调，这种多模式方法在生态学研究中具有重要意义，因为它结合了行为和生理指标，能够更全面地评估鱼类对环境压力的反应。此外，这种方法还可以应用于水产养殖行业，帮助监测鱼类健康状况，从而支持可持续的渔业管理。

在实验设计方面，研究人员采用了两个小水箱，分别用于实验组和对照组。每个水箱中放置了10条鱼，它们在实验开始前被随机分配。水箱的环境条件（如温度、pH值、盐度和溶解氧水平）被严格控制，以确保实验的可重复性和数据的可靠性。船舶噪音的播放时间设定为每天早上6点至下午2点，持续7天，随后的21天内没有播放噪音。研究人员对鱼类的体重进行了定期测量，并采集了血液样本以进行代谢分析。

研究团队还探讨了鱼类在噪音暴露后的行为变化。通过视频分析，他们观察到实验组的鱼类在噪音暴露期间表现出不同的运动特征，例如更高的速度和加速度，以及更复杂的轨迹变化。这些行为特征可能与鱼类在噪音环境下的应激反应有关。然而，由于实验仅进行了一次，因此这些结果仍需进一步验证。研究团队建议未来进行重复实验，以提高统计效力并确认这些行为和生理变化是否由船舶噪音引起。

此外，研究还分析了鱼类的血液代谢物水平。他们发现，实验组的鱼类在某些代谢物上表现出与对照组的显著差异。例如，实验组的鱼类在某些应激相关代谢物水平上升高，而在一些有益代谢物水平上降低。这些变化可能表明，船舶噪音暴露对鱼类的代谢过程产生了影响，但需要进一步研究以确定其具体机制。

总的来说，这项研究提供了一种多模式方法，结合了行为分析和生理指标，用于评估船舶噪音对鱼类的潜在影响。尽管结果表明可能存在应激反应，但这些结果仍需进一步的实验验证。研究团队希望未来能够通过扩大样本量和重复实验，更准确地评估船舶噪音对鱼类的影响，并为制定相应的环境保护政策提供科学依据。