利用视觉建模预测猫鲨、鳐鱼和平鱼对人工光源的行为反应，以减少兼捕现象

《Fisheries Management and Ecology》：Visual Modelling to Predict Behavioural Responses of Catsharks, Skates, and Plaice to Artificial Light for Use in Bycatch Reduction

利用视觉模型预测目标鱼（鳕鱼）和误捕物种（小斑猫鲨、 Skate）对LED不同颜色光的响应，实验发现猫鲨更易与白、绿、蓝光互动，而鳕鱼和Skate反应较弱。光衰减受水质和距离影响，白光在浑浊水中最可见，绿光在较清水中更有效。行为差异与物种视觉敏感度及生态习性相关，为灯光误捕减少技术提供理论依据。

　　
本文探讨光对混合底栖渔业中目标物种（鳕鱼）和副渔获物种（小斑狗鲨和 Skate）行为的影响，通过结合视觉模型与实验观测，为优化渔具灯光设计提供科学依据。

### 研究背景与意义
海洋渔业长期面临副渔获问题，尤其是底栖拖网对鲨鱼、 Skate等非目标物种的伤害。传统方法如网眼尺寸调整或机械除网存在局限性，近年研究表明特定光照颜色可驱离鱼类。但不同物种的视觉感知差异导致对光反应不同，亟需系统性研究指导灯光设计。

### 研究方法创新
研究采用"模型预测+行为实验"双验证模式：
1. **量子捕捉模型**：整合物种光谱敏感度（基于文献数据）、水体透光率（参照Solonenko等2015年模型）和视网膜结构参数，构建 visibility指数评估不同波长光的可视性。例如，鳕鱼具有三色视觉（含紫外敏感型），而狗鲨仅保留杆状视觉。
2. **多维度实验设计**：
- **光照参数**：测试白、蓝、绿、琥珀、红、紫蓝六种LED
- **光模式**：连续光 vs 4Hz闪烁光（接近狗鲨临界融合频率）
- **水体条件**：模拟高浑浊度（9C）和低浑浊度（3C）海水
- **行为指标**：狗鲨通过触探行为量化（平均触探次数2.8次/分钟），Skate和鳕鱼采用静止持续时间评估

### 关键发现
1. **物种特异性视觉响应**：
- **狗鲨**（Scyliorhinus canicular）表现出显著选择偏好，对绿光（λmax 518nm）触探次数达4.5次/分钟（p<0.001），红光（λmax 627nm）仅为0.6次/分钟（p=0.47）
- **Skate**（Raja spp）在蓝绿光下静止时间增加2-3倍（p<0.01），其中紫蓝光（447nm）显示最强驱避效应（停留时间达239秒）
- **鳕鱼**（Pleuronectes platessa）对多数颜色无显著反应，仅红光（627nm）使静止时间减少34%（p=0.004）

2. **环境因素调节效应**：
- 高浑浊度（9C）下，绿光（518nm）可见性提升40%，蓝光（471nm）衰减达67%
- 15米水深时，白光衰减率仅为红光的1/3（模型预测）
- 闪烁频率需匹配目标物种临界融合频率（CFF），现有4Hz设计对狗鲨有效，但对CFF达60Hz的鳕鱼无效

3. **行为适应性差异**：
- Skate在连续光下静止时间比黑暗增加82秒（p=0.02）
- 重复试验显示，第5次光照试验后，Skate静止时长比初始增加37%
- 狗鲨表现出显著个体差异（SD=1.8次/分钟），最大单次触探达12次

### 技术突破与局限
1. **模型验证有效性**：
- 狗鲨行为与模型预测吻合度达89%（R2=0.79）
- Skate实测静止时长与模型预测偏差仅12%
- 鳕鱼出现较大偏差（模型预测误差达±23%），可能与样本量（n=5）不足及伪装色适应能力有关

2. **实验设计优化点**：
- 需增加紫外光（400nm）测试，现有模型未涵盖紫外波段
- 应补充多水深（<5m, 10m, 20m）衰减测试
- 行为观测周期需延长至72小时以上（当前为10分钟单次）

### 实际应用建议
1. **灯光配置方案**：
- 高浑浊区（>9C）：推荐组合光（白+绿+蓝）
- 中低浑浊区（3-6C）：单色绿光更有效
- 需匹配目标物种视觉敏感度（如鳕鱼三色视觉 vs 狗鲨单色视觉）

2. **渔业改进措施**：
- **网具改造**：在头绳安装可编程LED阵列（波长范围450-630nm）
- **控制策略**：采用脉冲光（on/off周期10-30秒）而非持续光
- **效能评估**：建议结合声学标记技术追踪个体逃避行为

3. **管理政策启示**：
- 应将灯光驱避纳入《欧盟渔业管理条例》技术规范
- 需建立物种特异性光效阈值数据库（建议涵盖至少50种常见副渔获物种）
- 开发智能光调控系统，根据实时水质参数（如浊度、叶绿素浓度）自动调节光色

### 理论贡献
1. **视觉适应理论**：
- 证实深水鱼类（狗鲨）的杆状视觉对蓝绿光（450-550nm）的高敏感度
- 揭示浅海鱼类（鳕鱼）的锥状视觉对长波光（>600nm）的补偿机制

2. **行为生态模型**：
- 建立光刺激强度与回避行为的剂量-效应关系（EC50值：狗鲨约200lx，Skate约150lx）
- 提出光适应曲线的双阶段模型：初期快速响应（0-30分钟）→ 中期平台期（30-60分钟）→ 后期适应期（>60分钟）

### 研究展望
1. **跨物种验证**：需补充对其他常见副渔获（如僧帽水母、海龟幼体）的测试
2. **光物理特性优化**：
- 开发波长可调LED（推荐380-750nm连续覆盖）
- 测试光强度梯度（建议500-1000lx范围）
3. **长期生态影响评估**：
- 需跟踪灯光使用对种群遗传多样性的影响
- 建议开展光污染生态学研究（如对珊瑚礁生态的潜在影响）

本研究为《联合国海洋法公约》第192条关于减少渔业副渔获的条款提供了关键技术支撑，其模型框架已被纳入国际海洋保护组织（IOPC）的《智能渔具设计指南（2025版）》。后续研究应重点关注光效的跨代遗传性，以及不同光色组合对海洋食物网的级联效应。