مقالة منهجية

مسوحات الجر البصري لأسماك القاع: مسح فيديو لصيد سمك القد الأطلسي في خليج مين الغربي (Gadus morhua)

387 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/70366

⸱

مارس 20, 2026

في هذه المقالة

ملخص

توفر مسوحات الجر البصري طريقة غير غازية لأخذ عينات من أعداد الأسماك القاعية وتوفر بيانات أدق من المسوحات التقليدية للجر. تقدم هذه المقالة إجراء عاما لمسح بصري بتقنية الجر لأسماك القاع في نيو إنجلاند.

الملخص

توفر مسوحات الجر البصري طريقة غير غازية لقياس أعداد أسماك القاع ويمكن استخدامها لتكمل أو تعزيز بيانات المسح التقليدي للجر القاعي. يصف هذا البروتوكول مسح الجر بالفيديو التابع لمدرسة علوم وتكنولوجيا البحار (SMAST)، وهو نظام بصري للجر تم تطويره بالتعاون مع الصيادين التجاريين لتقييم وفرة وتوزيع الأسماك القاعية في غرب خليج مين. تم تركيب كاميرات وأضواء داخل كود الجر التجاري المعدل لتسجيل الأسماك أثناء مرورها عبر الشبكة المفتوحة. تم دمج حساسات القياس الشبكية، وأجهزة الاستشعار البيئية، ونظام تحديد المواقع لحساب المساحة المسحوبة وتقديرات الكثافة والكتلة الحيوية. اتبع المسح النموذجي تصميما عشوائيا طبقيا، حيث أكمل 47 عملية سحب خلال رحلة استمرت 10 أيام في ربيع 2024. تم تدوين بيانات الفيديو لتعداد الأنواع المستهدفة وتم التحقق منها باستخدام سحب دوري مغلق الترميز، وتم تقديم نتائج تمثيلية لسمك القد الأطلسي. يظهر هذا البروتوكول نهجا قابلا للتكرار وقليل التوغل لإجراء مسوحات الجر البصرية لأسماك القاع، يوفر بيانات مكانية ووفرة عالية الدقة مع تقليل وفيات الصيد. يمكن تكييف هذه الطريقة مع أنواع ومواطن أخرى في القاع لدعم المراقبة المستقلة عن المصايد، وتقييم المخزون، والأبحاث البيئية.

المقدمة

لطالما كان سمك القد الأطلسي (G. morhua) أساسا لصيد الأسماك القاعية في نيو إنجلاند1، لكن مخزون خليج مين الغربي يصنف حاليا على أنه صيد جائر، حيث بلغت عمليات الصيد <2٪ من ذروة التاريخ في عام 19822. انخفاض إجمالي الصيد المسموح به، الذي تم تنفيذه لتعزيز التعافي، يحد من حصاد الأنواع الأكثر وفرة داخل مجمع الأسماك القاعية متعدد الأنواع، مما يخلق تحديات اقتصادية وإدارية. يعمل سمك القد الآن كنوع خنق، مما يحد من عمليات الصيد بمجرد تحقيق حصص السفن الفردية3. من 2010 إلى 2015، تم صيد 32٪ فقط من حد صيد الأسماك القاعية متعددة الأنواع في الشمال الشرقي بمعدل 4.5. منذ عام 2010، لم يتم حصاد حوالي مليون طن متري من أسماك القاع، بقيمة تزيد عن 6 مليارات دولار، ويرجع ذلك جزئيا إلى القيود المفروضة على سمك القد. أدت الفوارق بين معدلات الصيد التجاري المرتفعة ومؤشرات وفرة المسوحات المنخفضة إلى إثارة الجدل حول الحالة الحقيقية للسكان 3,6,7,8,9,10، والتي قد تنبع من قيود المسح11، أو الانحرافات عن الانتقائية المفترضة12,13، أو تجميع السكان داخل مناطق الصيد14,15. تم تطوير مسح الجر المرئي لمدرسة علوم وتكنولوجيا البحار (SMAST) للمساعدة في دعم معلومات المخزون الحالية وتخفيف بعض هذه المشاكل.

هدف مسح SMAST بالفيديو للجر هو توفير تقييم مستقل وغير غازي لموارد الأسماك القاعية، وبشكل خاص لصيد سمك القد الأطلسي16,17 لمديري موارد المصايد وعلماء البحار وصناعة الصيد. تم تطوير المسح بالتعاون مع الصيادين التجاريين، ويدمج الكاميرات والأضواء في عملية جر تجارية معدلة لتسجيل الأسماك أثناء مرورها عبر الرمز المفتوح13,16. يجمع النظام بين الفيديو عالي الدقة وبيانات القياس الصافي والبيئي والموقع لحساب المساحة المسحبة وتقدير الكثافة والكتلة الحيوية الخاصة بالنوع. يسمح تصميم المسح المفتوح للأسماك بالمرور بحرية عبر المعدات، مما يقلل الوفياتبمقدار 18,19 ويسمح بفترات سحب ممتدة تحسن التغطية المكانية ودقة التقديرات20. بالإضافة إلى تطبيقه على سمك القد، يوفر مسح الجر المرئي من SMAST إطارا عاما لأخذ عينات بصرية من أنواع مختلفة. من خلال تقليل الوفيات والتقاط بيانات توزيع دقيقة النطاق، يمكن لهذا النهج أن يكمل ويعزز برامج المراقبة التقليدية القائمة على الجر الجر. يمكن تكييف الطريقة لتناسب المواطن الطبيعية والأنواع المستهدفة المختلفة، مما يوفر بيانات فيديو عالية الدقة مناسبة لكل من التقييم الكمي للمخزون والبحث البيئي. يعتمد تطبيق هذه الطريقة على الظروف البيئية وتكوينات التروس. في البيئات عالية العكارة، تتطلب تعديلات صافية للحفاظ على رؤية كافية21،22، ويجب إجراء عمليات سحب مغلقة للتحقق من العد لكل نوع مهتم. هنا، يتم وصف إجراء عام لمسح الجر البصري لأسماك القاع باستخدام مسح فيديو SMAST لصيد سمك القد الأطلسي في ربيع 2024 لخليج مين، لتوضيح الإجراء وتقديم نتائج تمثيلية.

البروتوكول

ملاحظة: تم إجراء جميع عمليات العينات البيولوجية ضمن إرشادات وبروتوكولات جامعة ماساتشوستس دارتموث.

1. تصميم المسح

  1. حدد سفينة مسح بحرية مزودة بونش هيدروليكي للجر الجر.
    ملاحظة: يجب أن تكون سفن الجر التجارية البحرية كبيرة بما يكفي للطاقم اللازم ومدة عمليات المسح.
  2. حدد شبكة شباك جر مناسبة للنوع والموائل المستهدفة.
    ملاحظة: بالنسبة للركيزة الصخرية الموجودة في غرب خليج مين، كان من المناسب أن يكون مسح صخور قادوس بطول 27 مترا. بالنسبة للركائز الأكثر ليونة، قد يكون مسح السلسلة أكثر كفاءة. من المهم استشارة الصيادين التجاريين المحليين عند تحديد تكوين الشباك
  3. تعديل الشبكة لاستيعاب المعدات البصرية وإلغاء اضطراب الرواسب.
    1. تتضمن على الأقل مصباحين صمامات ثنائي يصدران الضوء (LED)، وكاميرا قادرة على البث المباشر عبر كابل محوري، وكاميرا حركة عالية الدقة ومعدل إطارات عالية أو كاميرا مجسمة.
      ملاحظة: إذا سمح تكوين الكابل ببث فيديو مباشر عالي الدقة، فقد تكون هناك حاجة لكاميرا واحدة فقط.
    2. ضع الكاميرات والأضواء داخل الشبكة مواجها للكودند، باستخدام أسطوانة بولي إيثيلين صلبة مخيطة في شبكة الجر كقاعدة للتركيب ولتوفير صلابة الشبكة.
    3. قم بتركيب صندوق توصيل في الأسطوانة لنقل الطاقة وتغذية الفيديو بين الأضواء والكاميرات، بالإضافة إلى كابل محوري مخصص.
      ملاحظة: يجب أن يسمح الكابل المحوري بعرض وتسجيل فيديو في الوقت الحقيقي داخل نطاق قيادة السفينة.
    4. عدل الشبكة لإبقاء امتداد الكود بعيدا عن القاع وتقليل تعليق الرواسب داخل رؤية الكاميرات.
      ملاحظة: تشمل التعديلات النموذجية إضافة الطفو إلى الأسطوانة، وإطالة امتداد الكود لإبعاد الكاميرات عن عمود الرواسب، وإضافة أغطية على بطن الشبكة لقمع الرواسب21,22.
    5. أضف بطانة شبكية صغيرة لمنع الهروب أثناء السحب المغلق.
      ملاحظة: يستخدم مسح SMAST بمحرك الجر بالفيديو ببطانة بقطر 50.8 مم.
  4. تصميم مسح إحصائي صارم يوفر عينة كافية ومصمم لتوزيع الأنواع المستهدفة وتغير الركيزة.
    ملاحظة: يستخدم مسح الجر المرئي من SMAST تصميما عشوائيا طبقيا يعتمد على طبقات من مسوحات موجودة، مع عزل مناطق تجمع سمك القد في طبقاتها الخاصة.
    1. حدد العدد الإجمالي للمحطات التي سيتم مسحها.
    2. خصص المحطات بالطريقة التي تحددها منهجية المسح المختارة.
      ملاحظة: يقوم مسح SMAST بتقنية الجر المرئي بتخصيص المحطات للطبقة حسب نسبة مساحة السطح، ويتم اختيار مواقع البداية عشوائيا.
    3. خصص عدة محطات احتياطية في حال حدوث تداخل من الركيزة المعقدة أو معدات الصيد الثابتة.

2. جمع البيانات

  1. قم بإجراء معايرة كاميرا مجسمة تحت الماء، إذا كان ذلك مناسبا، قبل المسح لضمان قياسات دقيقة للأسماك.
    ملاحظة: لا تزال معايرة والتحقق المجسم جارية لمسح SMAST للجراب المرئي، والنتائج المعروضة هنا تستخدم أطوال من سحب السحب المغلق.
    1. التقط فيديو أو صورا لشبكة مربعة على مسافات وزوايا مختلفة من الكاميرا.
    2. عزل وقياس صور هذه الشبكة باستخدام برنامج معايرة الكاميرا المجسمة.
    3. شغل برنامج معايرة مجسمة.
  2. حمل المعدات على سفينة المسح.
  3. ضع المعدات على سطح السفينة وفي شبكة الجر الجارية.
    1. رتب شبكة المسح وونش حساس للضغط، مزود بكابل محوري وحلقة انزلاق مثبتة على سطح السفينة.
    2. قم بتثبيت أبواب الجر الاستقصائية على كابلات الونش الخاصة بالسفينة.
    3. استخدم لحام مؤقت لتثبيت الونش الحساس للضغط على السطح.
    4. اربط كابل طاقة الونش الحساس للضغط في صندوق قواطع السفينة.
    5. قم بتثبيت كتلة كابل على إطار السفينة على شكل A (أو هيكل مشابه) ليمر الكابل المحوري عبر مؤخرة القارب بجانب أسطوانة الشبكة.
      ملاحظة: عند ترتيب الكتلة، تأكد من أن الكابل المحوري يمكنه أن يمتد من الونش إلى شفرة الشبكة أثناء وجوده في الماء دون أن يتعرض للاحتكاك بأسلاك الونش في السفينة.
    6. قم بتثبيت صندوق التوصيل بأسطوانة البولي إيثيلين الصلبة (الشكل 1).
    7. قم بتثبيت الكاميرات والأضواء على الأسطوانة (الشكل 1).
    8. قم بتوصيل الكاميرات والأضواء بصندوق التوصيل باستخدام كابلات الكاميرا والإضاءة المثبتة بموصلات مقاومة للماء.
    9. مرر الكابل المحوري عبر كتلة كابل معلقة من إطار السفينة على شكل A وربطها بصندوق التوصيل داخل الأسطوانة.
      1. نسج الكابل عبر شبكة الشبكة عند الخط الأوسط العلوي لمنع التواء الكودند.
      2. ربط جزءا قصيرا من الكابل مباشرة بالأسطوانة فوق الوصلة بصندوق التوصيل لتخفيف التوتر.
    10. ثبت مصفوفة مستشعرات القياس الشبكية على الشبكة وأبواب الجر الجارية.
      1. قم بتركيب حساسين للأبواب وحساسين للأجنحة على الجر لتوفير معلومات فورية عن الباب وجناحي العرض.
      2. قم بتركيب حساس الحبل الرأسي وحساس التلامس السفلي على شبكة الجر لتوفير معلومات فورية عن التلامس القاسي وارتفاع الحبل الرأسي.
        ملاحظة: بالنسبة للعديد من الأنواع، يعد الاتصال بالقاع ضروريا للصيد الفعال ويجب مراقبته. بالنسبة للأنواع الأخرى الموزعة عموديا، يمكن أن يكون ارتفاع الحبل الهوائي مهما في تحديد الكفاءة.
      3. قم بتوصيل حساس عمق ودرجة حرارة بالشبكة.
        ملاحظة: قد يتم تسجيل هذه البيانات بواسطة حساس القياس الشبكي أو بواسطة حساس منفصل.

الشكل 1
الشكل 1: رسم توضيحي يوضح موقع وإعداد ترميز الجر وغرفة العجلة، مع لقطة شاشة لبرنامج معالجة الفيديو. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

  1. قم بتركيب المعدات في غرفة قيادة السفينة (الشكل 1).
    1. قم بتأمين الكمبيوتر والشاشات لمشاهدة الفيديو وتشغيل البرامج في محطة عمل مناسبة داخل غرفة القيادة.
    2. توصيل أجهزة أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) بالكمبيوتر.
    3. وصل جهاز استقبال القياس الشبكي بالكمبيوتر.
    4. قم بتوصيل الكاميرات والأضواء بالطاقة في مجال قيادة السفينة.
      1. قم بتثبيت "نهاية السطح" لمسار الكابل المحوري في غرفة القيادة بحلقة الانزلاق في الونش الحساس للضغط.
      2. قم بتوصيل "نهاية غرفة العجلة" لكابل المحور في غرفة القيادة بالكمبيوتر، وطاقة الضوء، وطاقة الكاميرا.
    5. افتح البرنامج اللازم لتسجيل البيانات لضمان أن جميع المعدات تعمل بشكل صحيح قبل المغادرة.
      1. شغل الطاقة للكاميرات وافتح برنامج تسجيل الفيديو للتأكد من أن الكاميرا تعمل.
        ملاحظة: إذا لم تعرض الكاميرا، قم باستكشاف الأخطاء بطريقة منهجية.
      2. افتح برنامج المستشعر لتسجيل بيانات درجة الحرارة والعمق والقياسات الصافية.
      3. افتح البرنامج لتسجيل الموقع والسرعة والاتجاه.
      4. افتح برنامج رسم خرائط لعرض موقع السفينة بالنسبة للمحطات المحددة عشوائيا. قم بتوصيل جهاز GPS الثاني بالبرمجيات عن طريق اختيار المنفذ الذي يتم توصيله به.
  2. التقط الفيديو والبيانات لكل سحب.
    1. تشغيل برنامج رسم الخرائط لبدء عرض موقع السفينة.
    2. في برنامج تسجيل الفيديو، تأكد من عرض طوابع الوقت والتاريخ وصحيحة.
    3. أدخل رقم السحب ليتم وضعه على الفيديو.
    4. شغل برنامج مستشعر القياس الشبكي وابدأ التسجيل.
    5. ضع الشبكة والأبواب ببطء باستخدام رافعات الهيدروليكية للسفينة.
      ملاحظة: تأكد من أن ونش الهيدروليكية في السفينة يتحرك بسرعة يمكن للونش الحساس للضغط مع كابل محوري مواكبة الوانس. ضبط ضغط الرافعة حسب ظروف البحر حسب الحاجة.
    6. ابدأ بتسجيل الفيديو وشغل الطاقة عند دخول الأسطوانة إلى الماء.
      ملاحظة: قد ترتفع حرارة أضواء الماء إذا تركت مضاءة فوق الماء.
    7. ابدأ تسجيل بيانات الموقع والسرعة بمجرد تثبيت الونش الهيدروليكي للسفينة التي تتحكم في الشبكة، مما يشير إلى بداية السحب.
    8. استمر في السحب لمدة محددة في كل موقع سحب محدد مسبقا.
    9. اسحب الشبكة والأبواب ببطء باستخدام ونش الهيدروليكية للسفينة.
    10. توقف تسجيل بيانات الموقع والسرعة بمجرد تفعيل الونش الهيدروليكي للسفينة للسحب للخلف، مما يشير إلى نهاية السحب.
    11. أطفئ الكهرباء عن الأضواء بمجرد وصولهم إلى السطح.
    12. كرر جميع الخطوات في القسم 2.5 لجميع المحطات.
  3. إجراء عمليات سحب مغلقة للتحقق من العد من الفيديو، والتحقق من القياسات المجسمة، وجمع البيانات البيولوجية عن الصيد.
    1. أغلق شفرة الشبكة باستخدام مشبك الكودند.
    2. اتبع جميع الخطوات في القسم 2.5 لجمع بيانات الفيديو وأجهزة الاستشعار الخاصة بالسحب.
    3. شفرة الشبكة على سطح السفينة.
    4. قم بفرز الصيد إلى سلال حسب الأنواع.
    5. قم بقياس ووزن وجنس أول 100 فرد من كل نوع عند الإمكان.
    6. اجمع أوزان السلة والعد لبقية القبض.
  4. قم بتفريغ جميع البيانات من الكمبيوتر المخصص إلى الأقراص الصلبة الخارجية.
  5. راجع الفيديو لتحديد وتعداد الأنواع المستهدفة (الشكل 1).
    1. ارفع جميع الفيديوهات إلى برنامج التعليقات التوضيحية.
    2. اجعل الفنيين المدربين يشاهدون الفيديو ويعلقون على جميع الأنواع المستهدفة والأسماك غير المعروفة.
    3. قم بإجراء مراقبة جودة للخطوات من خلال مشاهدة مجموعة فرعية من الفيديوهات مرة أخرى باستخدام فني مستقل ثان.
      1. اختر الفيديوهات عشوائيا ليتم مراجعتها من قبل فني مدرب ثان.
      2. ضع أي أفراد من الأنواع المستهدفة لم يتم اكتشافهم من قبل الفني السابق.
      3. احذف أي تعليقات للأنواع المستهدفة للأفراد الذين تم عدهم مرتين.
    4. تحقق من تحديد الأنواع من خلال مراجعة خبير لكل صورة مشروحة للتأكد من أن التحديدات الصحيحة قد تم اتخاذها.
    5. تصدير البيانات من برامج التعليق التوضيحي.
      1. تضمين التاريخ، ورقم السحب، وطوابع زمنية للأفراد المشروحين، وأنواع الأفراد المشروحة، ورقم تعريف فريد لكل فرد مشروح في البيانات المصدرة.

3. منتجات البيانات

  1. احسب المساحة التي تم تنظيفها (كم2) لكل سحب باستخدام غطاء الباب أو مفرد الجناح، حسب البروتوكولات الموجودة لكل نوع.
    1. تم تسجيل متوسط امتداد الأبواب (كم) أو امتداد الأجنحة (كم) بين وقت بداية ونهاية كل سحب مسح.
    2. متوسط سرعة السفينة (كم h-1) بين وقت بدء ونهاية كل سحب مسح.
    3. اضرب متوسط الانتشار في متوسط سرعة السفينة (كم h-1) ومدة السحب (h).
  2. حول عدد كل نوع في كل سحب مفتوح إلى وزن (كجم).
    1. اكتشف توزيعات الطول والتردد بالسنتيمترات لكل نوع باستخدام قياسات تم الحصول عليها من الكاميرات المجسمة أو السحب المغلق.
    2. تعيين نسب فئة الحجم (سم) عن طريق حساب نسبة الأفراد المقاسين في كل صندوق طول لكل نوع.
    3. تقدير عدد الأسماك في كل صندوق بحجم لجميع السحب المفتوح بالترميز عن طريق ضرب العدد الكلي في النسبة في كل صندوق بحجم (سم)
    4. تقدير متوسط الوزن (كجم) لكل صندوق حجم باستخدام علاقات طول-وزن خاصة بالنوع المستمدة من عينات مغلقة الترميز أو الأدبيات المنشورة.
    5. حول العد من كل سحب مفتوح إلى وزن الصيد (كجم) عن طريق ضرب عدد الأسماك في كل صندوق بحجم في متوسط الوزن (كجم) لكل صندوق وجمع النتائج.
      ملاحظة: كان عدم اليقين المرتبط بعلاقة الطول بالوزن ضئيلا مقارنة بتباين العينات بين الاثنين ولم يؤثر بشكل جوهري على تقديرات الكتلة الحيوية.
  3. تقدير الكثافة المتوسطة الطبقية لكل نوع، من حيث الوفرة (الأسماك m-1) والوزن (kg m-1) عبر منطقة المسح.
    1. اقسم الصيد في العد والوزن (كجم) على المساحة المحسوبة مسبقا (كم2) للحصول على تقدير كثافة لكل سحب.
    2. احسب متوسط الكثافة الطبقية (Xst) في العدد والوزن (كجم) لكل نوع (المعادلة1 23).
      المعادلة 1
      حيث nj = عدد السحب في الطبقة j و xij = الكثافة في tow i. الوزن يتناسب مع مساحة (كم2) من الطبقة j (vj) ضمن منطقة المسح (كم2)23.
    3. احسب تباين الكثافة العشوائية الطبقية (المعادلة 3) كمتوسط موزون عبر الطبقات (المعادلة 2)،
      المعادلة 2
      حيث nj = عدد السحب في طبقة j و المعادلة 4 = تباين الكثافات في الطبقة j23.
  4. اضرب متوسط الكثافة الطبقية في العد والوزن (كجم) في إجمالي مساحة المسح لحساب الوفرة والكتلة الحيوية.
  5. احسب تباين الوفرة والكتلة الحيوية (كجم2) عن طريق ضرب التباين في متوسط الكثافة الطبقية في مربع مساحة المسح.
  6. اقسم تقدير الكتلة الحيوية (كجم) على 1000 لتقرير الكتلة الحيوية بالأطنان المترية.
  7. اقسم تقدير تباين الكتلة الحيوية (كجم2) على 1000إلى 2 ليتم الإبلاغ عنه بالأطنان المترية.

النتائج

أجري مسح ربيع 2024 لخليج مين الغربي في الفترة من9 إلى 18مايو على متن السفينة F/V Justice من نيو بيدفورد، ماساتشوستس. تكون فريق المسح من قائد وثلاثة من أفراد الطاقم وثلاثة علماء. خلال الأيام العشرة، تم الانتهاء من 47 عملية سحب مسح (أربعة مشفرة مغلقة و43 عملية ترمد مفتوحة) خلال ساعات النهار (الشكل 2). تم تنفيذ عمليات السحب باستخدام تصميم المسح العشوائي الطبقي الذي وصف سابقا. تراوحت السحب (n = 47) بين 0.04 إلى 3.15 ساعة (المتوسط = 1.223 ساعة؛ SD = 0.7477 ساعة) في المدة (الجدول 1). تراوحت سرعة السفينة المتوسطة بين 4.6 إلى 6.6 كم/س (المتوسط = 6.07 كم/س؛ SD = 0.332 كم/س) (الجدول 1). تراوح متوسط امتداد الأبواب من 34 إلى 56 متر (المتوسط = 47.1 متر؛ SD = 3.90 م) (الجدول 1). تم استخدام غطاء الباب لحساب المساحة التي تم كنس السمك بسبب سلوك الرعي المفترض لسمك القد 24,25.

الشكل 2
الشكل 2: مسارات السحب المفتوحة (الأزرق) والمغلقة (الحمراء)، من مسح SMAST لجراب الفيديو في ربيع 2024، مع تحديد صيد سمك القد (ind) بواسطة الفقاعات الصفراء. علامة X حمراء تشير إلى عدم الإمساك. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

رقم السحبنوع السحبالعمق المتوسط (م)متوسط درجة الحرارة (مئوية)مين دورسبريد (كم)سرعة السفينة (كم/س)المنطقة التي تم تنظيفها (كم2)الصيد (الهند)القبض (كجم)الكثافة (Ind/km2)الكثافة (كجم/كم2)
1مفتوح32.05.650.04696.30.4412.012.34.70
2مفتوح30.45.970.04906.10.4200.000.00.00
3مفتوح43.35.570.04755.90.4012.012.55.00
4مفتوح33.95.470.03446.10.2936.0410.416.61
5مفتوح52.35.070.04696.10.691428.1820.346.86
6مفتوح66.95.000.04826.00.29612.0820.849.90
7مفتوح35.75.520.04116.10.3800.000.00.00
8مفتوح77.25.670.04805.90.4012.012.54.90
9مفتوح42.96.180.04316.20.1224.0316.031.51
10مفتوح54.75.600.04285.80.0612.0116.828.66
11مفتوح25.07.140.04105.90.0500.000.00.00
12مفتوح22.57.310.04475.90.1800.000.00.00
13مفتوح99.36.330.04796.00.9112.011.12.00
14مفتوح43.15.920.04486.10.7000.000.00.00
15مفتوح57.15.450.04766.10.4500.000.00.00
16مفتوح123.16.650.05406.10.46918.1119.750.47
17مفتوح107.76.640.04706.40.3100.000.00.00
18مغلق116.56.460.05136.20.1524.0313.228.62
19مغلق80.75.440.04995.70.1412.017.013.26
20مفتوح72.15.200.04295.30.05918.11192.9274.60
21مفتوح67.05.220.04585.70.143162.40216.5360.85
22مفتوح59.55.250.04864.60.01816.10870.71514.50
23مفتوح88.95.160.05246.10.2012.015.112.46
24مفتوح87.25.160.04946.40.561326.1723.347.00
25مفتوح35.45.510.04425.90.5436.045.69.84
26مفتوح31.75.790.04426.00.2312.014.35.63
27مفتوح84.05.270.05006.30.461938.2440.978.30
28مفتوح74.95.210.04866.10.12612.0851.395.63
29مغلق18.111.010.04459.10.2112.014.713.67
30مفتوح109.05.350.05026.60.2212.014.610.11
31مفتوح78.35.270.05126.30.67359722.59536.01272.48
32مغلق74.05.390.05325.60.154692.59316.3906.69
33مفتوح122.16.370.04695.80.4100.000.00.00
34مفتوح138.66.930.04606.10.7400.000.00.00
35مفتوح122.46.490.04866.30.3012.013.37.24
36مفتوح115.66.450.04636.10.5300.000.00.00
37مفتوح118.26.290.04635.90.1200.000.00.00
38مفتوح141.46.790.04735.90.3300.000.00.00
39مفتوح106.96.140.04896.40.433570.4581.8177.05
41مفتوح91.75.120.04656.40.50510.0610.021.47
42مفتوح106.15.170.04616.00.75714.099.320.98
44مفتوح60.65.120.04386.30.281122.1439.082.14
45مغلق25.27.670.04066.50.251020.1340.775.96
46مفتوح67.25.970.04956.20.551530.1917.434.99
47مفتوح75.95.130.05596.20.0924.0321.342.81
48مفتوح80.45.090.04536.50.4612.012.24.40
49مفتوح57.35.030.05186.20.47510.0610.621.30

الجدول 1: ملخص ل 47 سحبا قابلا للاستخدام تم إنجازها في مسح الجر المرئي لشباك SMAST في ربيع 2024. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.

تراوحت أعداد سمك القد الأطلسي لكل سحب، حسب الفيديو، من صفر إلى 359 فردا (المتوسط = 13.5؛ SD = 52.40) (الجدول 1؛ الشكل 2). اصطادت السحب الأربعة ذات الترميز المغلق المستخدم لجمع البيانات البيولوجية 54 سمك قد تراوح طوله بين 41 إلى 81 سم (المتوسط = 58.9 سم: SD = 9.74 سم) (الشكل 3)، ومن 0.7 إلى 7.0 كجم في الوزن (المتوسط = 2.43 كجم؛ SD = 1.300 كجم) (الشكل 4). عند تحويلها إلى وزن، تراوحت كمية صيد سمك القد بين 0.0 إلى 722.6 كجم (المتوسط = 27.06 كجم؛ SD = 104.465 كجم) (الجدول 1). كان متوسط كثافة سمك القد الطبقي لكل كيلومترمربع 57.9 فرد (+4.9 فردا) و118.2 كجم (+9.7 كجم). عند ضرب الكمية في مساحة المسح التي تبلغ 7,920 كم² ، بلغ عدد الوفيرة والكتلة الحيوية التي اجتاحتها السمك 458,889 فردا (+38,458 فردا) و936 طنا (+77 طنا) على التوالي.

الشكل 3
الشكل 3: توزيع طول الطول الترددي لسمك القد الأطلسي (n = 54) من السحب المغلق خلال مسح ربيع 2024. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4

الشكل 4: علاقة الطول بالوزن بين سمك القد الأطلسي (n = 54) التي تم التقاطها خلال مسح ربيع 2024. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المناقشة

المنتجات التي تنتجها مسوحات الجر البصري تشبه تلك المستمدة من مسوحات الجر القاعية التقليدية؛ ومع ذلك، ينخفض معدل الوفيات المرتبط بالصيدبنسبة 18,19 ويتم جمع بيانات الصيد على مقياس مكاني أدق20. نظرا لأن الجر البصري يجمع بيانات فيديو مستمرة بدلا من الصيد النقطي المنفصل، يمكن استنتاج الوقت أثناء كل سحب لدخول السمكة إلى الترميز. تسمح هذه الطريقة الفريدة بفحص توزيع الأسماك داخل السحبات الفردية، مما يتيح تقييم عوامل مثل مدة السحب، معدلات المواجهة، والتقلب داخل السحب20 دون الحاجة إلى سحب تجريبي مزدوج أو جنبا إلى جنب.

الاعتبارات المتعلقة بتصميم المسح هي نفسها في جوهرها تلك المطبقة على مسوحات الجر التقليدية للقاع وتعتمد على سلوك النوع المستهدف وخصائص منطقة المسح. تستخدم التصاميم العشوائية الطبقية عادة في مصايد الأسماك البحرية، حيث يتم تقسيم منطقة المسح حسب خط العرض والعمق عند أخذ عينات لعدة أنواع26. يفترض أن توزيع الأسماك موحد داخل الطبقة23. غالبا ما ينتهك هذا الافتراض سلوك الأسماك (أي التكاثر)، والموسم، والتغيرات البيئية، وممارسات الصيد، وتفاوت الموائل داخل الطبقات27، 28، 29، 30. عند مسح نوع واحد، يمكن التحقق من صحة العديد من هذه الافتراضات من خلال تخصيص تصميم المسح لتوزيع وسلوك ذلك النوع.

يمكن أيضا تعديل سفينة المسح والمعدات بناء على الأنواع المستهدفة والموائل. يجب اختيار سفينة المسح بناء على منطقة المسح، مع التأكد من أن حجمها يكفي لاستيعاب المعدات والطاقم والباحثين طوال مدة المسح. كمية الكابل المحوري اللازم تعتمد على عمق منطقة المسح ويجب أن تكون أكبر من ثلاثة أضعاف العمق الأقصى لتناسب نطاق سلك الجر. يجب أن يتبع اختيار الشبكة نفس مبادئ مسوحات الجر التقليدية، باستخدام معدات ذات كفاءة معروفة حيثما توفرت. عند افتراض كفاءة 100٪ لتقديرات أعداد متحفظة، من المفيد العمل مع الصيادين التجاريين لتطوير أكثر تكوين شباك فعالية للنوع والموائل المستهدفة. عند المسح في ركائز أكثر ليونة، يمكن تعديل الشبكة لتمنع أو تجنب تعليق الرواسب21,22. الأغطية الموضوعة في البطن يمكن أن تثمع سحابة الرواسب. إطالة امتداد الكود وتوفير الطفو للكاميرات يمكن أن يرفع الكود فوق سحابة الرواسب.

في بيئات التشغيل القاسية، تكون أعطال المعدات الكهربائية شائعة، حيث يتم اكتشاف معظم المشاكل أولا من خلال فقدان الإشارة أو تدهور جودة الفيديو. غالبا ما تحدث هذه المشاكل بسبب التواء أو إجهاد مفرط على كابلات المحور المشترك، ويمكن تقليلها عن طريق توجيه الكابل على طول خط المركز الشبك، وتوفير تخفيف الإجهاد بالقرب من وصلة الكاميرا، والحفاظ على الشد المناسب على الونش المعوض بالضغط أثناء النشر والاسترجاع. عندما تظهر المشاكل، يجب أن تتم عملية استكشاف الأخطاء بشكل منهجي من خلال التحقق من توصيل الطاقة واستمرارية البيانات في كل نقطة اتصال، وعزل المكونات تدريجيا حتى يتم تحديد مصدر الفشل.

في العقود الأخيرة، تطورت التكنولوجيا تحت الماء بشكل كبير، حيث أصبحت العديد من الخيارات الجاهزة بأسعار معقولة متاحة على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن معدل الإطارات ونمط الغالق هما اعتباران مهمان، خاصة عند استخدام الكاميرات المجسمة. معدلات الإطارات غير الكافية والستائر المتحركة يمكن أن تسبب ضبابية الحركة، مما يجعل تحديد الأنواع وقياسها صعباأو مستحيلا. عندما يكون ذلك ممكنا، يجب استخدام كاميرات الغالق العالمي لتقليل التشويه والتشويش حول الأنواع التي تسبح بسرعة، مما يحسن معالجة البيانات البصرية. التعليق اليدوي على الفيديو يستغرق وقتا طويلا وهو القيد الأساسي لإنتاج النتائج في الوقت المناسب. تقدم التطورات في تحليل الصور برؤية الحاسوب والتعلم الآلي إمكانات كبيرة لتقليل هذا العبء من خلال أتمتة اكتشاف الأنواع والعد؛ ومع ذلك، تتطلب هذه الأساليب مجموعات بيانات تدريبية كبيرة ومشروحة جيدا وتحقق دقيق قبل أن تحل محل مراجعة الإنسان 31.

يمكن لطرق المسح البصري للجر أن توفر تقديرات وفرة غير جراحية، وهي ذات أهمية خاصة للأنواع المهددة بالانقراض. على سبيل المثال، خلال مسح لخليج مين الغربي، التقط الجر الفيديو ل SMAST 47 سمكة حفش الأطلسي (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus) وهي تمر عبر الشبكة دون أذى. ميزة كبيرة للبيانات البصرية هي أن الفيديو يوفر سجلا دائما للصيد، مما يتيح تحليلا مستقبليا وشفافية النتائج. خلال المسوحات التي استهدفت سمك القد، لوحظت عدة حالات من اللامبري البحري (Petromyzon marinus) الملتصق بالمضيفين20,32. يمكن تعميم الطرق الموضحة في هذا المقال على العديد من الأنواع التي تم اصطيادها بفعالية بواسطة الجر وتوفر طريقة طفيفة التوغل لتقدير حجم السكان. يمكن تخصيص التصميم والبروتوكولات والمعدات جميعها لتلبية الاحتياجات الخاصة بالمسح.

الإفصاحات

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

نود أن نشكر برنامج "التخصيص لأبحاث المحار البحري" (الجائزة #NA24NMFX454G0013-T1-01)، وقسم مصايد الأسماك البحرية في ماساتشوستس، ومعهد مصايد الأسماك البحرية (جائزة #UMASSDEMRKSTKSBYFY26) على تمويل هذا المسح، بالإضافة إلى التوجيه القيمة من موظفيهم. لم يكن المسح المرئي ليكون ممكنا بدون مساعدة داني إيلرتسن، روني بورجيسون، بوب كول، تيم باريت، مايك ماتوليتس، وأندرو إيرل من صحيفة F/V Justice. نود أيضا أن نشكر جميع أعضاء هيئة التدريس والطلاب في SMAST الذين ساعدوا في هذا المشروع، بما في ذلك كريس ريلاهان، ترافيس لووري، كريغ ليغو، أماندا ميلي، كايتلين رايلي، آندي باينتن، وباتريشيا بيريز.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
8" Iceplast 1085 center hole trawl floatsIceplast1085يوفر الطفو لرأس الشبكة لزيادة ارتفاع الرأس من القاع؛ يوفر الطفو لعمود البولي إيثيلين ليبقى بعيدًا عن القاع
ArcGIS Pro v3.5ESRIN/Aبرنامج رسم الخرائط
Benthic 4 Camera HousingGroup B LLCCH-B4مبيت تحت الماء لكاميرا الفيديو عالية الدقة
Big Fin Measuring BoardBig Fin ScientificDCS5لوح قياس إلكتروني لأخذ العينات البيولوجية في السحب المغلق
Camera CableSubConnIL4F-L4M Pigtail Customنقل الطاقة والإشارات الكهربائية من الكاميرا إلى صندوق الوصلات
Camera MountsElectromechanicaCustomيثبت كاميرات Deepsea و GoPro في إسطوانة البولي إيثيلين جنبًا إلى جنب
Camera Power SupplyB&K Precision Corp.9130تحويل طاقة القارب إلى الجهد المناسب للكاميرات
Coaxial Optical CableSeven Valley Specialty CableCustomنقل الطاقة والإشارات الكهربائية من صندوق الوصلات إلى سطح السفينة/غرفة التحكم
Deepsea Multi-SeaCam, Color Multi SeaCam, Titanium housing, Seacon BH4
connector, Pal Video format
DeepSea Power & Light740-048-101-0B-02كاميرا فيديو تحت الماء مباشرة
Deepsea Multi-SeaCam, LED Multi SeaCam, Low Light Black and White,
Titanium Housing, Seacon BH4 Connector, EIA Video Format
DeepSea Power & Light740-067-001-0B-03كاميرا فيديو تحت الماء مباشرة مع مصابيح مدمجة
Desktop ComputerVariousCustomنظام تشغيل قائم على Windows مع واجهة ألياف ضوئية
DigitizerUniversity of Massachusetts, DartmouthN/Aبرنامج جمع بيانات الفيديو
Fiberglass sheave in metal housingDiversified MarineCustomيُرفق بجانب أسطوانة الشبكة، ويوجه الكابل المحوري عبر جانب السفينة إلى الماء
Fisheries Logbook Data Recording Software (FLDRS)NOAA FisheriesVersion 4.1.7برنامج لتوثيق أوقات ومواقع بدء وإنهاء السحب؛ يسجل السرعة والتوجيه والموقع أثناء السحب على فترات زمنية 30 ثانية
GoPro Hero9GoProCHDHX-901-MX/CHDHX-901-XX/THكاميرا فيديو عالية الدقة
Hydraulic WinchDiversified MarineCustomرافعة حساسة للتوتر لنشر واسترجاع الكابل المحوري البصري
LED SeaLite 1000, Daylight White LEDs, FloodDeepSea Power & LightLSL-1000إضاءة LED تحت الماء
Light CableSubConnMCIL3M-Ysplit-2xMCILF Customنقل الطاقة والإشارات الكهربائية من الأضواء إلى صندوق الوصلات
Light Power SupplyB&K Precision Corp.XLN30052تحويل طاقة القارب إلى الجهد المناسب للأضواء
Marel M1100 PL2262 Portable Marine ScaleMarelM1100 PL2262مقياس محمول لأخذ العينات البيولوجية في السحب المغلق
Marel M1100e Marine ScaleMarelM1100 PL4220مقياس بحري كبير لأخذ العينات البيولوجية في السحب المغلق
Maruson True Double Conversion, DSP Technology, Rack and Tower Uninterruptible Power SupplyMaruson UPS SystemsULT-1.5KRTيثبت طاقة القارب بحيث لا تكون هناك انقطاعات لإعداد غرفة التحكم؛ يوفر طاقة احتياطية إذا انقطعت طاقة القارب
Open Broadcaster Software (OBS)Version 32.0.1برنامج لعرض تغذية الفيديو المباشرة في غرفة التحكم وتسجيل الفيديو
Optical Slip RingFocalESR 1802674نقل الطاقة والإشارات الكهربائية إلى الكابل الدوار على الرافعة
Polyethylene CylindersGraystone IndustriesEP-PT6530يوفر سطحًا صلب داخل الشبكة لتثبيت الكاميرات والأضواء وصندوق الوصلات
RBRduet3 T.DRBR GlobalSL3-M22_SEC23-ST21_SP21يوفر بيانات درجة الحرارة والعمق المستمرة
Samsung Galaxy Tab Active 2 TabletSamsungGalaxy Tab Active 3
SM-T570
يتصل الجهاز اللوحي بمقياس Merrel و لوحة قياس Big Fin لجمع بيانات القياس تلقائيًا
Simrad PX MultiSensor MK2Kongsberg420643, 420642, 419122يوفر بيانات فتح الباب، وانتشار الجناح، وارتفاع الرأس، ودرجة الحرارة
Simrad SR15 Sensor ReceiverKongsberg418973يتلقى الإشارة من الهيدروفون
Stereoscopic camera housingsSexton Co.Customمبيت تحت الماء لكاميرا الفيديو ثلاثية الأبعاد
Stereoscopic camerasLucid Vision LabsTRI089S-MCكاميرات فيديو ثلاثية الأبعاد عالية الدقة
TatorCVision AI, IncN/Aبرنامج شرح الفيديو
Trawl Hydrophone, Hull MountedKongsbergHYD-20524يسجل الإشارات الصوتية من مستشعرات Simrad
Trawl net extension with 50.8 mm mesh linerReidar's Manufacturing, Inc.Customيمد الشبكة لتسهيل سقوط الرواسب لتوفير فيديو أوضح
TV80 ProcessorKongsbergPI5-201001-INCكمبيوتر لعرض وجمع البيانات من مستشعرات Simrad PX MultiSensor
TV80 SoftwareKongsberg321028برنامج لعرض البيانات التي تم جمعها بواسطة مستشعرات Simrad PX MultiSensor
Two-bridle trawl net with 120 mm mesh, 3 mm twine, and a 27 m rock hopper sweepReidar's Manufacturing, Inc.Customشبكة سحب لنشر الكاميرات والأضواء
Underwater Junction BoxUniversity of Massachusetts, DartmouthN/Aتوصيل الطاقة والإشارات الكهربائية من الكاميرا والأضواء إلى الكابل الهجين
USB GNSS GPS ReceiverUSGlobalSatUSB GNSS GPS Receiverجهاز تحديد المواقع العالمي للاستخدام في ArcGIS Pro و FLDRS
Wheelhouse RunElectromechanicaCustomشريحة من الأسلاك البصرية المحورية المكيفة للتوصيل في الحلقة الانزلاقية البصرية من طرف والطاقة والحاسوب من الطرف الآخر

المراجع

  1. Kurlansky, M. Cod: A biography of the fish that changed the world. , Penguin Books. (2000).
  2. Assessment of Gulf of Maine Atlantic cod (Gadus morhua). , Northeast Fisheries Science Center. (2024).
  3. Fisheries of the northeastern United States; northeast multispecies fishery; 2019 and 2020 sector operations plans and allocation of northeast multispecies annual catch entitlements. Fed Regist. 84 (103), Federal Register. (2019).
  4. Rothschild, B. J., Chen, C., Wilson, J. Discards and the groundfish fishery: An economic and management challenge. Mar Policy. 40, 1-5 (2013).
  5. Murphy, J., et al. Groundfish catch limits and utilization in the Gulf of Maine. NOAA Tech. Memo. NMFS-NE-239. , (2015).
  6. Abel, D. New England fishermen hit hard by drastic cod cuts. , Boston Globe. https://www.bostonglobe.com (2014).
  7. Goodnough, A. New England fishermen feel pinched by tightened catch rules. , N. Y. Times. https://www.nytimes.com/2011/02/25/us/25cod.html (2011).
  8. Abel, D. Cod collapse spurs anger and worry in New England. , Boston Globe. https://www.bostonglobe.com (2014).
  9. Bell, R. Fishery managers slash cod quotas. , Gloucester Daily Times. https://www.gloucestertimes.com (2014).
  10. Castañón, R. New England cod stocks still struggling. , Natl Fisherman. https://www.nationalfisherman.com (2017).
  11. Grabowski, J. H., et al. Fishery-independent surveys and the challenges of estimating abundance for structurally complex habitats. ICES J. Mar. Sci. 77 (2), 573-588 (2020).
  12. Butterworth, D. S., et al. Bias in fishery stock assessments due to incorrect selectivity assumptions. Fish Res. 158, 35-48 (2014).
  13. Dean, M. J., Hoffman, W. S., Armstrong, M. P. Changes in trawl survey catchability of Gulf of Maine cod. ICES J Mar Sci. 77 (2), 589-602 (2020).
  14. Kerr, L. A., Cadrin, S. X., Kovach, A. I. Consequences of a climate-driven shift in stock structure on the Gulf of Maine Atlantic cod fishery. ICES J Mar Sci. 71 (9), 2418-2431 (2014).
  15. Richardson, D. E. Spatial distribution and aggregation of Atlantic cod (Gadus morhua) in the Gulf of Maine. Can J Fish Aquat Sci. 71 (8), 1247-1259 (2014).
  16. DeCelles, G. R., Martins, D., Stokesbury, K. D. E. The SMAST video trawl survey: A non-lethal sampling method for groundfish. ICES J Mar Sci. 74 (8), 2223-2234 (2017).
  17. Stokesbury, K. D. E., Rillahan, C. B., Baker, J., Matulaitis, M. Development of an optical trawl survey for groundfish in the Gulf of Maine. Fish Res. 204, 209-220 (2018).
  18. DeAlteris, J. T., Reifsteck, D. M. Escapement and survival of fish from the codend of a demersal trawl. ICES Mar Sci Symp. 196, 128-131 (1993).
  19. Soldal, A. V., Isaksen, B., Marteinsson, J. E., Engås, A. Scale damage and survival of cod and haddock escaping from a demersal trawl. ICES Mar Sci Symp. , (1991).
  20. Calabrese, N. M. Look but don’t touch: Minimally invasive trawl survey technology. [Ph.D. Dissertation]. , University of Massachusetts Dartmouth. (2025).
  21. Tenningen, M., Rosen, S., Westergerling, E. H. T., Handegard, N. O. How to obtain clear images from in-trawl cameras near the seabed? A case study from the Barents Sea demersal fishing grounds. Fish. Res. 268, 106856(2023).
  22. Sokolova, M., O’Neill, F. G., Savina, E., Krag, L. A. Test and development of a sediment-suppressing system for catch monitoring in demersal trawls. Fish. Res. 251, 106323(2022).
  23. Krebs, C. J. Ecological methodology. , Harper and Row. New York. (1989).
  24. Wardle, C. S. Fish behavior and fishing gear. Behaviour of Teleost Fishes. Pitcher, T. J. , 2nd ed, Chapman and Hall. (1993).
  25. Nguyen, V. Y., Bayse, S. M., Einarsson, H. A., Ingólfsson, ÓA. Inferring fish behaviour at the trawl mouth from Escape Location. PeerJ. 11, e14746(2023).
  26. Grosslein, M. D., Azarovitz, T. R., Sissenwine, M. P. Design and conduct of bottom trawl surveys for demersal fish populations on the northeast continental shelf. J. Fish. Res. Board Can. 26, 123-132 (1969).
  27. Blanchard, J. L., Maxwell, D. L., Jennings, S. Power of monitoring surveys to detect abundance trends in depleted fish populations: The effects of density-dependent habitat use, patchiness, and climate change. ICES J Mar Sci. 65, 111-120 (2008).
  28. Vanderwal, J., Shoo, L. P., Williams, S. E. New approaches to understanding climate change impacts on species distributions. Ecography. 36, 001-013 (2013).
  29. Wang, Y., Chen, X., Li, G. Environmental influences on fish community structure in coastal systems. Fish Oceanogr. 27, 1-14 (2018).
  30. Maunder, M. N., Piner, K. R. Contemporary fisheries stock assessment: Many issues still remain. ICES J Mar Sci. 72, 7-18 (2015).
  31. Wilson, K. C., Lurbur, M., Yochum, N. Automated fish detection in videos to support commercial fishing sustainability and innovation in the Alaska walleye pollock (Gadus chalcogrammus) trawl fishery. ICES J Mar Sci. 82 (9), fsaf168(2025).
  32. Calabrese, N. M., Merhoff, S. L., Norton, H. L., Stokesbury, K. D. E. In situ observations of juvenile sea lampreys (Petromyzon marinus) in the Gulf of Maine from a noninvasive trawl survey. Mar Coast Fish. 17 (5), vtaf028(2025).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مسح الجر البصريوفرة أسماك القاعمسح مستقل عن المصائدتقييم المخزونالأنواع القاعيةتقدير الكتلة الحيويةالرصد غير الباضع