基于电阻抗测量的近真实海洋环境下比目鱼检测技术研究

为解决底拖网捕捞对海床生态的破坏问题，荷兰瓦赫宁根大学研究人员开展了一项创新性研究，通过电阻抗测量技术（50 kHz）在30米模拟水槽中成功检测到自然埋藏的欧洲鲽（Pleuronectes platessa）。该技术利用生物组织与沉积物的电特性差异，实现了单欧姆级灵敏度（电极间距1-5 cm），为选择性捕捞装备开发提供了新思路，相关成果发表于《Fisheries》。

　　

底拖网捕捞作为全球23%渔业产量的来源，长期面临生态破坏的争议——每捕获1吨目标鱼类需扰动5.7公顷海床（Watson & Tidd 2018）。比目鱼的特殊生态习性加剧了这一矛盾：它们通过完美拟态和埋藏行为规避声学探测（MacLennan & Simmonds 1992），迫使渔民采用"盲捕"方式持续刮擦海床。虽然电脉冲刺激（Pulse trawling）能减少机械损伤，但其引发的鳕科鱼类脊柱损伤（Soetaert et al. 2016）导致多国禁令（Rijnsdorp et al. 2024）。这种两难境地呼唤既能精准定位目标鱼群、又能最小化环境干扰的新型探测技术。

荷兰瓦赫宁根大学的Lukasz J. Nowak团队在《Fisheries》发表的研究给出了突破性解决方案。研究人员创造性地利用生物组织与海水/沉积物的电导率差异（Grimnes & Martinsen 2014），开发出基于四电极阵列（tetrapolar electrodes）的电阻抗检测系统。在32.8米模拟海槽实验中，该系统成功捕捉到埋藏于30 cm沙层下的欧洲鲽，其电阻（resistance）上升1-5 Ω、电抗（reactance）下降的特征信号与视频记录高度吻合（图4）。

关键技术包含：1）采用50 kHz交流信号的阻抗分析仪（Zurich Instruments MFIA），以100 Hz采样率同步记录电阻/电抗值；2）四视角水下摄像系统（GoPro 10）实现行为学验证；3）模拟自然条件的实验设计——6尾24-32 cm欧洲鲽可自由埋藏于沙层，辅以石块、海藻等干扰物测试特异性。

实验结果
电极配置优化
内电极组（间距25 cm）在1 cm高度时信号最强，但存在"热点效应"——仅当鱼体位于电极正下方时产生响应（图4A）。外电极组成功检测到表层活动的鲽（Platichthys flesus），证实空间覆盖的重要性（图4B）。

探测距离影响
电极距海床5 cm时信号衰减至亚欧姆级（图4C），但2 cm间距仍保持清晰特征峰（图4D），提示实际应用需精确控制离底高度。

干扰物鉴别
石块引发类似鱼类的阻抗变化，而海藻无干扰（图4D）。沉积物扰动形成的白斑（非鱼源性）未产生信号，证实方法对生物组织的特异性。

讨论与展望
该研究首次验证了电阻抗技术在复杂海洋环境中的实用性。相比声学探测，电学方法克服了比目鱼缺乏鱼鳔（swim bladder）导致的声学隐身难题；相较于传统电捕，微安级检测电流（Nowak & Lankheet 2022）完全无害。通过整合多通道电极阵列与触发式刺激系统，未来可开发"侦测-驱赶"一体化装备：仅对确认目标释放脉冲，将电刺激范围从千米级缩减至厘米级（Rijnsdorp et al. 2024）。

研究还揭示了技术升级方向：1）开发宽频测量（multi-harmonic impedance）区分生物组织与矿物；2）优化电极空间排布提升检测一致性；3）结合尺寸判别算法实现选择性捕捞。这项突破为平衡渔业生产与生态保护提供了革命性工具，其技术框架也可拓展至珊瑚礁监测等生态评估领域。