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水底机器人探测了水底的鱼

编辑:博阳新科技 发表时间:2017-7-12

在世界海洋中,动物聚集在一定的深度,形成数百米厚的层,并且可以水平延伸几十甚至几百公里。由于这些致密的动物层反映声波,所以它们有时被称为声散射层或深散射层尽管它们可能发生在海面附近。

一个新的湖沼与海洋学论文表明,这些层不包含动物的随机混合物,而是包含鱿鱼,鱼类和甲壳类动物的离散群体或学校。第二次世界大战期间,首先认识到深层散射层,当声纳技术人员观察到他们的声音脉冲反弹,实际上由数以百万计的小鱼或其他动物组成的假海底。

水底机器人探测鱼类
图:水底机器人探测的鱼

在接下来的几十年里,海洋生物学家们通过层层拖网,使用船载声纳系统反弹,甚至使用小型潜艇观察。这项研究表明,这些层有时由一种主要类型的动物组成,但更经常由不同动物的混合物组成。海洋声学家是最近一篇论文的主要作者,将这项研究带入了21世纪,利用深潜机器人仔细观察了声散射层内的动物。

在2013年秋季,她的研究团队配备了一个自主的水下航行器,其具有先进的声纳系统,像一个非常漂亮的鱼类发现器。通过编程游泳上方并通过几个散射层,该团队收集了声纳数据,允许识别这些层内的各种动物,并跟踪捕食者进入各层次的捕食者。当在声音散射层内进行声纳测量时,和她的合作者通过这些相同的层来拖网。将网回到甲板上后,他们计数并确定网中每只长度在1至35厘米04至14英寸之间的动物。

该小组还通过比较上两个不同频率声纳的数据对动物进行分类。例如,鱿鱼以120千赫兹的声音比每秒38000个周期38千赫兹的频率反射声音声呐声,但鱼类在两个频率上的声音同样好。通过分析声纳脉冲的强度和时机反射回,伯努瓦伯德能够估计每个动物个体大小层和相隔多远他们是从他们的邻居。将所有这些数据放在一起,研究人员创建了一个索引,显示每个动物与其邻居的相似或不同。这个分析的结果令人惊讶。事实证明,不同类型的动物不是随机分布在每层内,而是形成具有不同边界的群体。

这些群体由相同物种和相似大小的动物组成。例如,小型的磷虾全都聚集在一起,可能会有八米。在相同的深层散射层,就在磷虾群旁边,可能是15公尺的灯笼鱼学校,两组之间很少或没有混合。研究人员还发现,这些群体的物理范围因生物体的大小而异。较小的动物通常靠近邻居,形成较小的群体。

大多数群体在水平方面大约有100只动物,无论它们是由鱼,鱿鱼还是虾组成。每组动物之间的距离也非常一致,每只动物距离最近的邻居至少保持一个体长。研究人员推测,由许多类似的动物组成的这些群体相互隔开,可能会混淆视觉捕食者,如一次瞄准一只动物的海豚。以前已经观察到这样的影响,在海面附近的开放水域包围的鱼类学校,但从未见过在深层散射层内的动物,学校被其他学校所包围,而且几乎没有或没有阳光。正如指出的,以前认为学校教育主要发生在地表水域,但这只是因为我们的观点有限,从表面上看。在他们的几次调查中,研究人员观察到的海豚在其研究船附近游泳。

使用来自研究船和的声纳数据,该团队能够通过声散射层搜索猎物主要是鱿鱼来追踪这些海豚。当海豚接近一群鱿鱼时,声呐显示个别的鱿鱼移动更紧密,直到它们只有不受干扰的群体一半的距离。鱿鱼也更精确地分开,使得每只动物与其所有邻居的距离完全相同。因为当海豚在周围时,鱿鱼一起游泳,他们的群体变小了。同时,鱿鱼的任一侧的动物群扩大,防止在同一层中相邻组之间形成间隙。单层动物之间的这种合作表明,在维持连续的水平层以及在层内维持不同群体方面必须有很强的生存效益。

以前的研究人员已经提出,动物可能刚刚发生聚集在深层散射层,因为它们正在寻找类似的食物或其他资源。但是正如指出的那样,这项研究表明,散射层不仅仅是偶然的聚集,而是由个别动物和动物群体的故意努力的结果。

她尽管我们目前只研究了南加州的声散层的特点,但我们知道它们遍布世界各地。而且,当我们正在学习这些层面中生物量的含量时,我们也在学习如何通过捕食者如海豚和金枪鱼来掠夺动物,了解这些层如何形成以及如何维护捕食将有助于我们了解表面和深水食物网之间的基本联系。

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