利用声学遥测(acoustic telemetry)评估离岸海洋环境中地震调查对美国鲽(Hippoglossoides platessoides)运动的影响

《Marine Policy》:Evaluating the impact of seismic surveying on American plaice (Hippoglossoides platessoides) movement using acoustic telemetry in an offshore marine environment

【字体: 时间:2026年07月21日 来源:Marine Policy 3.9

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  研究人员评估了工业级地震调查对离岸海洋环境中美国鲽(Hippoglossoides platessoides)运动的影响。研究人员利用声学遥测(acoustic telemetry)在对照点和影响点同步追踪鱼类运动并结合底拖网(bottom trawl)渔获数

  
研究人员评估了工业级地震调查对离岸海洋环境中美国鲽(Hippoglossoides platessoides)运动的影响。研究人员利用声学遥测(acoustic telemetry)在对照点和影响点同步追踪鱼类运动并结合底拖网(bottom trawl)渔获数据。研究未检测到美国鲽的驱赶(displacement)现象,尽管细微的运动变化与升高的噪声水平相关。运动差异并不代表其从渔场驱赶,且不太可能降低渔获率(catch rates)。
该研究背景指出,地震调查产生重复性高强度低频声波,是海洋环境中人为噪声(anthropogenic noise)的重要来源,石油工业借此定位海底烃类储备时会将海洋生物暴露于水下高强噪声中。由于许多物种依赖声音导航、交流与获取环境信息,人为噪声对海洋生物的影响引发关注。既往研究多聚焦海洋哺乳动物,而地震调查常与商业渔业活动重叠,捕捞从业者担忧地震调查通过改变目标物种分布从而降低渔获率(catch rates)。现有关于地震调查对海洋鱼类及无脊椎动物影响的研究结论高度可变,部分显示渔获率与丰度下降,部分则未发现行为、渔获与丰度的显著改变,且存在物种与渔具特异性差异及警觉、惊飞反应等。在加拿大纽芬兰与拉布拉多近海西北大西洋区域,数十年油气勘探引发了对地震调查对该区海洋分类群物理、生理及行为响应影响的关切,该区域既有研究发现雪蟹(Chionoecetes opilio)渔获率无一致影响且有细微运动差异,底栖相机观测底栖鱼类丰度不受地震影响但大西洋鳕(Gadus morhua)摄食行为与风险感知改变,故需进一步评估地震调查对商业物种行为与运动的影响以明确是否影响特定渔法渔获率。美国鲽(Hippoglossoides platessoides)为西北大西洋广泛分布的底栖鲽类,是该区重要的底拖网(bottom trawling)商业物种,其听觉及对人为噪声响应研究有限,但近缘鲽类具相似听觉生理并能检测与敏感于声暴露,因此研究人员在加拿大纽芬兰与拉布拉多东南近海环境探究地震调查是否影响美国鲽运动,采用声学遥测(acoustic telemetry)与改良的前后对照-控制-影响(Before-After-Control-Impact, BACI)设计,假设地震活动会改变行为导致调查期间空间利用增加与运动距离增大,旨在拓展地震与商业鱼类互作研究并为人为噪声对鱼类运动及底拖网可捕性的影响提供新信息。
研究人员开展研究用到的主要关键技术方法包括:在对照点(Virgin Rocks 生态与生物学显著区(Ecologically and Biologically Significant Area, EBSA))与影响点(Hibernia 作业区)设置约800 km2的声学接收机阵列(VR2-AR, 69 kHz),采用改良前后对照-控制-影响(BACI)设计;利用底拖网(bottom trawl)捕获并标记297尾美国鲽(Hippoglossoides platessoides)并植入V9编码声学发射器进行外部固定释放,含同点释放与移植(transplant)释放;部署自主多通道声记录仪(Autonomous Multichannel Sound Recorders, AMARs)并结合声学实时暴露模型结合环境背景(Acoustic Real-time Exposure Model Incorporating Ambient, ARTEMIA)验证声景(soundscape)建模以获取声压级(Sound Pressure Level, SPL, dB re 1 μPa2);基于检测数据计算活动中心(centres of activity, COAs)与运动距离、方位,并通过网络分析(network analysis)以接收机为节点、鱼运动为边计算平均路径长度、网络直径、网络密度、节点数、边数等度量;采用广义线性混合模型(generalized linear mixed models, GLMMs)与投影正态圆形混合效应广义线性模型(projected normal circular mixed effect GLMs)进行统计检验,并利用Hibernia管理开发公司(Hibernia Management and Development Company, HMDC)环境效应监测(Environmental Effects Monitoring, EEM)底拖网渔获数据进行多年对比。
研究结果部分保留小标题并说明如下:
3.1. Summary of acoustic detections(声学检测概要):经滤除疑似错误检测与疑似死亡/脱标个体后,遥测阵列累计获得230,912次检测(对照组162,560次,影响点68,352次),297尾标记美国鲽中238尾(80%)被检测到。同点释放鱼在对照组检出76/93(82%),影响点91/119(76%);移植释放鱼在对照组45/45(100%)全检出,影响点28/40(70%)。对照组个体平均检测数与追踪天数均高于影响点,同点与移植释放鱼在两地末次检测日无实质差异。
3.2. Network metrics(网络度量):时间周期对各网络度量建模比较具最大效应之一,但各时间周期间网络度量差异幅度小,对照与影响点及各声条件均值相似。网络密度受站点与释放状态交互效应影响,主要由影响点高噪期少数移植鱼驱动。边数变异与释放状态有关但差异细微,其余变量交互均无实质差异。
3.3. Movement distances and bearings(运动距离与方位):连续8小时活动中心(COAs)轨迹的累积运动距离变异最关联于时间周期差异,具统计显著性但差异小,高噪与较低噪期运动略长于震前、间与震后。累积运动距离在对照与影响点及同点与移植鱼间无实质差异。静止COAs数受站点与释放状态交互及时间周期影响,对照组同点释放鱼静止COAs更多,震后最显著。运动方位模型中站点与时间周期、站点与释放状态、时间与释放状态交互改善偏差信息准则(Deviance information criterion, DIC)评分,高噪与较低噪期方位离散更大但无主导方向,影响点同点释放鱼在高噪期略偏南向移动多于对照组同点鱼,同点释放鱼较移植鱼在同条件下略偏南。
3.4. Trawl catch comparison(拖网渔获比较):多年EEM拖网美国鲽渔获在年际间变异大,但在各年内影响点与参照点间无实质差异,广义线性模型(generalized linear mixed models, GLM)显示年份为主效,站点与交互不显著。
讨论部分总结:地震调查声暴露未实质性改变离岸海洋环境中自由活动美国鲽的大尺度运动,不支持地震会增加该鲽类空间利用与运动距离的假设。虽不同声暴露期检测到细微运动变化,但空间利用在对照与影响点间无显著差异,运动差异幅度不大至不致引致从渔场驱赶(displacement)。既往报道渔获率或丰度下降归因于驱赶或改变对渔具响应,但亦有研究未发现差异,结论异质源于野外设置、生活史背景、物种运动模式与渔法差异。本研究区美国鲽渔业自1993年禁渔,原底拖网渔获率或对驱赶敏感,但观测到的细微变化不构成为驱赶证据且不太降低底拖网渔获率,EEM拖网数据亦支持此结论,各年内影响与参照点渔获相似,2024年影响点在拖网采样前已受35天地震暴露。既往批评指出实验设计多未纳入工业级操作下自由动物暴露以在真实生态与噪声条件下评估生物学响应,本研究将部署与持续数周的工业级地震噪声暴露对齐,评估200余尾自由鲽在百台级以上接收机数百平方公里尺度的运动,表明地震暴露或致细微运动差异但幅度不大不影响大尺度空间利用与底拖网渔获率,但阵列设计限制评估细尺度运动行为差异。细尺度改变或影响依赖运动的渔具(刺网)或摄食活动(饵钓长线)之渔获率,此类高成本大尺度工业级暴露与位置生成阵列研究少见但可提供细尺度行为洞察,未来应依物种运动模式与渔具考量阵列设计与尺度。几乎所有美国鲽仅在其释放阵列内被检,仅2尾离开对照点经约160 km与49–55天至影响点,表明其具一定长距离运动能力,其为底栖种近巫鲽(Glyptocephalus cynoglossus),听觉生理信息有限,温度与底质等因素亦或影响运动,需在油气设施周边进一步研究。研究表明地震未致美国鲽运动实质改变且拖网渔获在影响与参照点相似,故不预期地震致其驱赶或降低底拖网渔获率;若细微行为变化因噪声持续发生,则引对更大时空尺度海洋声景改变的普遍关切,人为噪声渗透大部海域引水生分类群多样影响,长期高强度声景或具累积效应与基线偏移问题,未来研究宜跨大时空评估是否属伴随数十年递增累积海洋噪声污染的基线偏移问题一部分。
研究结论部分原文翻译为:地震调查的声暴露未实质性改变离岸海洋环境中自由活动美国鲽(Hippoglossoides platessoides)的大尺度运动。这些结果不支持地震调查会增加该鲽类空间利用或运动距离的假设。尽管研究人员在不同地震声暴露特征的时间周期中检测到一些细微的运动变化,但对照点与影响点间的空间利用无显著差异,且运动差异的幅度并未达到可能导致美国鲽从渔场驱赶(displacement)的程度。研究人员未检测到美国鲽的驱赶现象,尽管细微的运动变化与升高的噪声水平相关。运动差异并不代表其从渔场驱赶,且不太可能降低渔获率(catch rates)。
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