利用延时摄影相机监测鲑鱼与海参混养中刺参(Apostichopus japonicus)的时序生长:为综合多营养层次水产养殖(IMTA)提供新视角

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Aquacultural Engineering 3.6

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  在综合多营养层次水产养殖(IMTA)备受关注的当下,研究人员针对鲑鱼(Oncorhynchus kisutch)与日本刺参(Apostichopus japonicus)混养展开研究。他们利用水下延时摄影相机监测海参生长,结果表明该方法可大致估算海参生长,有助于了解混养海参情况。

  在水产养殖领域,综合多营养层次水产养殖(Integrated Multi-Trophic Aquaculture,IMTA)近年来成为热门研究方向。它就像是一个巧妙构建的 “海洋小社会”,不同种类的生物在其中相互协作。一些生物能够消耗养殖鱼类产生的粪便和剩余食物,这不仅能改善海底环境,还能让养殖生物顺利成长并带来经济效益。其中,海参因其能摄取海底淤泥中的有机物,具有经济价值和食用、药用潜力,在 IMTA 中备受瞩目。
然而,在鲑鱼养殖中,与海参的混养模式还存在诸多未知。海参生长缓慢,往往需要数年才能达到可售卖的规格,而且目前缺乏高效的方法来监测其生长情况。这就好比在黑暗中摸索,养殖者很难精准掌握海参的生长动态,难以制定科学的养殖策略。为了解决这些问题,来自日本的研究人员开展了一项别具一格的研究。他们在日本岩手县久慈湾的鲑鱼养殖场,将海参单独放置在鲑鱼养殖笼下方的箱式笼子里,利用水下延时摄影相机,从 2022 年 12 月到 2023 年 5 月对海参生长进行监测。

研究人员在实验过程中用到了几个关键技术方法。首先是水下延时摄影相机,它就像一位不知疲倦的 “海洋观察者”,持续记录海参的生长过程。其次,运用了基于 Segment Anything Model(SAM)的语义分割技术。该技术能够从拍摄的图像中精准分离出海参和背景,进而根据海参在图像中的面积换算出体重。

研究结果如下:

  • 海参图像分割:使用 SAM 技术,研究人员手动选择背景清晰可见的海参进行分割。从对比图像可以看出,该技术能够有效将海参从背景中分离出来。
  • 海参体重估算:研究人员绘制了估算体重随时间变化的曲线。通过这种方式,能够大致了解海参在不同时间点的生长情况。

研究结论表明,利用延时摄影相机和基于 SAM 的图像分析,可以大致确定幼年海参的时序生长。这一成果意义重大,为 IMTA 中混养海参的栖息地研究和养殖条件优化提供了有力支持。在讨论部分,研究人员指出,SAM 无需预先训练就能进行语义分割,在实验条件下具有较强的鲁棒性,即使背景有轻微变化也能准确检测出海参。不过,该研究也存在一定的局限性,比如在复杂的海洋环境中,可能还会面临一些挑战。但总体而言,这项研究为水产养殖领域的 IMTA 模式提供了新的研究思路和方法,有助于推动该领域的进一步发展,为可持续水产养殖贡献了重要力量,其成果发表在《Aquacultural Engineering》上。

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