水听器布设对石斑鱼产卵场声信号检测的高变异性影响研究

这篇综述通过被动声学监测(PAM)技术，研究了Nassau石斑鱼(Epinephelus striatus)在开曼群岛产卵场的聚集相关声信号(AAS)时空变异特征。研究采用六通道水听器阵列和贝叶斯混合效应模型，揭示了水听器布设位置对AAS检测率的显著影响，发现350米间距是声信号相关性转折阈值，为鱼类声学监测提供了重要方法学依据。

　　

水听器布设对石斑鱼产卵场声信号检测的高变异性影响研究

引言

海洋渔业在全球经济和社会发展中具有重要地位，而聚集性产卵鱼类(FSAs)的监测对资源保护至关重要。被动声学监测(PAM)作为一种非侵入性技术，被广泛应用于研究发声鱼类行为。Nassau石斑鱼(Epinephelus striatus)作为加勒比海地区关键物种，其聚集相关声信号(AAS)的检测受到水听器布设位置的显著影响。

方法

研究团队在开曼群岛小开曼岛西侧的产卵场部署了六台水听器组成的线性阵列，包括三台Loggerhead Instruments LS1和三台Ocean Instruments SoundTrap 300HF。通过自动分类器FADAR提取声信号，并结合潜水员观测和GoPro视频记录，建立了鱼类空间分布与声信号检测的关系模型。

数据分析

采用贝叶斯混合效应模型分析时空变异特征：

1. 时间因素：包含24小时周期和产卵期天数(DAFS)

2. 空间因素：通过鱼类接近度分类(0=未观测到，1=100米内，2=20米内)

3. 随机效应：考虑水听器间的声信号相关性

结果

1. FADAR分类器性能：总体准确率76%，Cohen's Kappa 51.4。在无硬件故障的水听器(LS1/LS5/ST6)表现更优(准确率85.6%)。

2. 时空变异特征：

   • 昼夜节律：日出(06:00-08:00)和日落(18:00-20:00)时段AAS检测率最高

   • 产卵期变化：产卵日(0-2 DAFS)的AAS检测率显著高于前期

   • 空间相关性：相邻水听器(<350米)呈正相关(r=0.87)，超过350米转为负相关

3. 鱼类接近度影响：

   • 20米内的AAS检测率是100米外的3倍

   • 产卵核心区水听器(ST4/LS5/ST6)在产卵日记录到最高AAS

讨论

1. 技术应用：FADAR自动分类显著提高了大数据处理效率，但低频噪声干扰会影响其性能。建议部署前进行设备测试。

2. 生态学意义：

   • 晨昏时段AAS增加可能与求偶行为相关

   • 产卵日前AAS逐渐增加，反映种群聚集过程

   • 600米间距的水听器检测模式呈现"镜像"关系

3. 保护建议：

   • 监测网络应覆盖整个产卵场(建议200米间隔)

   • 需结合视觉观测校正空间偏差

   • 多物种声信号干扰需要考虑

结论

本研究证实水听器布设位置会显著影响Nassau石斑鱼AAS检测结果，350米是空间相关性的关键阈值。研究结果为优化被动声学监测方案提供了重要依据，对濒危石斑鱼种群的长期监测具有重要实践意义。未来研究应关注自动分类算法改进和多源数据融合技术的开发。