מאמר שיטה

סקרי גרירה אופטית של דגי קרקע: סקר וידאו של המפרץ המערבי של מיין, קוד אטלנטי (Gadus morhua)

390 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/70366

⸱

20 במרץ 2026

במאמר זה

סיכום

סקרי גרירה אופטיים מציעים שיטה לא פולשנית לדגימת אוכלוסיות דגי קרקע ומספקים נתונים בקנה מידה מדויק יותר מאשר סקרי גרירה מסורתיים. מאמר זה מספק הליך כללי לסקר גרירה אופטית של דגי קרקע בניו אינגלנד.

תקציר

סקרי גרירה אופטיים מספקים שיטה לא פולשנית לכימות אוכלוסיות דגי קרקע ויכולים לשמש להשלמה או לשיפור נתוני סקרי הגרירה הקרקעית המסורתיים. פרוטוקול זה מתאר את סקר הגרירה הווידאו של בית הספר למדעי הים והטכנולוגיה הימית (SMAST), מערכת גרירה אופטית שפותחה בשיתוף עם דייגים מסחריים להערכת שפע ותפוצת דגי קרקע במפרץ המערבי של מיין. מצלמות ואורות הותקנו בתוך קוד של גרירה מסחרית מותאמת כדי לתעד דגים כשהם עוברים דרך הרשת הפתוחה. חיישני מדידה נטו, חיישני סביבה ו-GPS שולבו לחישוב שטח שנלקח ולגזור הערכות צפיפות וביומסה. סקר הדוגמה התבצע לפי תכנון אקראי שכבתי, והשלים 47 גרירות במהלך שייט של 10 ימים באביב 2024. נתוני וידאו נערכו למניית מיני המטרה ואומתו באמצעות גרירות סגורות תקופתיות, והוצגו תוצאות מייצגות עבור קוד אטלנטי. פרוטוקול זה מדגים גישה שכפולה ומינימלית פולשנית לביצוע סקרי גרירה אופטיים של דגי קרקע, המספקת נתונים מרחביים ושפע ברזולוציה גבוהה תוך הפחתת תמותת תפיסה. השיטה ניתנת להתאמה למינים ובתי גידול דמרסליים אחרים כדי לתמוך בניטור עצמאי לדיג, הערכת מלאים ומחקר אקולוגי.

מבוא

בקלה אטלנטית (G. morhua) הייתה מאז ומתמיד בסיס לדיג דגי הקרקעשל ניו אינגלנד, אך מלאי מפרץ מערב מיין מסווג כיום כדג יתר, עם <2% מהשיא ההיסטורי ב-19822. תפיסות מותרות נמוכות, המיושמות לקידום ההתאוששות, מגבילה את קציר המינים הרבים יותר בתוך קומפלקס דגי הקרקע הרב-מיניים, ויוצרת אתגרים כלכליים וניהוליים. הקוד משמש כיום כמין חנק, ומגביל את פעילות הדיג לאחר שמכסות כלי השיט הבודדים עומדותב-3. בין השנים 2010 ל-2015, רק 32% מהמגבלה השנתית של דגי קרקע רב-מיני בצפון-מזרח נקצרה בממוצע 4.5. מאז 2010, כמיליון טון מטרי של מכסת דגי קרקע, בשווי של מעל 6 מיליארד דולר, לא נקצרו, בין היתר בשל מגבלות על הבקלה. פערים בין שיעורי תפיסה מסחריים גבוהים לבין מדדי שפע סקרים נמוכים עוררו דיון על מצב האוכלוסייה האמיתי 3,6,7,8,9,10, שעשוי לנבוע ממגבלות סקר11, סטיות מסלקטיביות משוערת12,13, או צבירת אוכלוסייה באזורי דיג14,15. סקר הגרירה הווידאו של בית הספר למדעי הים והטכנולוגיה (SMAST) פותח כדי לסייע בהשלמת מידע מלאי קיים ולהקל על חלק מהבעיות הללו.

מטרת סקר הגרירה הווידאו של SMAST היא לספק למנהלי משאבי דיג, מדעני ים ותעשיית הדיג הערכה עצמאית ולא פולשנית של משאבי דגי הקרקע, ובפרט בקלה אטלנטית במפרץ המערבי של מיין16,17. הסקר, שפותח בשיתוף פעולה עם דייגים מסחריים, משלב מצלמות ואורות בגרירה מסחרית מותאמת כדי לתעד דגים כשהם עוברים דרך הקוד הפתוח13,16. המערכת משלבת וידאו ברזולוציה גבוהה עם נתוני מדידה נטו, סביבה ומיקום כדי לחשב את השטח שנלקח ולהעריך צפיפות וביומסה ספציפית למין. עיצוב הקוד הפתוח של הסקר מאפשר לדגים לעבור בחופשיות דרך הציוד, מה שמפחית תמותהב-18,19 ומאפשר משך גרירה ממושך שמשפר את הכיסוי המרחבי ואת דיוק ההערכות20. בנוסף ליישומו ב-COD, סקר הגרירה הווידאו של SMAST מספק מסגרת כללית לדגימת גרירה אופטית ממגוון מינים. על ידי מזעור תמותה ולכידת נתוני הפצה בקנה מידה דק, גישה זו יכולה להשלים ולשפר את תוכניות הניטור המסורתיות המבוססות על גריר. השיטה ניתנת להתאמה לבתי גידול שונים ולמיני יעד, ומספקת נתוני וידאו ברזולוציה גבוהה המתאימים הן להערכת מלאי כמותית והן למחקר אקולוגי. יישום שיטה זו תלוי בתנאי הסביבה ובתצורות ההילוכים. בסביבות עכירות גבוהות, נדרשות שינויים ברשת כדי לשמור על ראות מספקת21,22, ויש לבצע גרירות מקודד סגור כדי לאמת ספירות לכל מין מעוניין. כאן, מתוארת הליך כללי לסקר גרירה אופטי של דגי קרקע באמצעות סקר הווידאו של SMAST באביב 2024 של הקוד האטלנטי המערבי של מפרץ מיין, כדי להמחיש את התהליך ולספק תוצאות מייצגות.

פרוטוקול

הערה: כל הדגימה הביולוגית בוצעה בהתאם להנחיות ולפרוטוקולים של אוניברסיטת מסצ'וסטס דארטמות'.

1. עיצוב סקר

  1. זהה כלי שיט סקר ימי עם כננות הידראוליות לגריר.
    הערה: ספינות גרירה מסחריות ימיות צריכות להיות גדולות מספיק לצוות הנדרש ולמשך פעולות הסקר.
  2. זהה רשת גרירה המתאימה למין ולבית הגידול המטרה.
    הערה: עבור המצע הסלעי הקיים במפרץ המערבי של מיין, סחיפת סלעים באורך 27 מטר הייתה מתאימה. עבור מצעים רכים יותר, סריקת שרשרת עשויה להיות יעילה יותר. חשוב להתייעץ עם דייגים מסחריים מקומיים בעת קביעת תצורת הרשתות
  3. שדרגו את הרשת כדי להתאים לציוד אופטי ולבטל הפרעות משקעים.
    1. כלול לפחות שתי נורות דיודה פולטות אור (LED), מצלמה המסוגלת להזרם חי דרך כבל קואקסיאלי, ומצלמת פעולה ברזולוציה גבוהה וקצב פריימים גבוה או מצלמה סטריאוסקופית.
      הערה: אם תצורת הכבלים מאפשרת וידאו חי ברזולוציה גבוהה, ייתכן שיהיה צורך במצלמה אחת בלבד.
    2. ממקמו מצלמות ואורות בתוך הרשת הפונות לקודנד, באמצעות גליל פוליאתילן קשיח שתפור ברשת הגרירה כבסיס להרכבה וליצירת קשיחות לרשת.
    3. התקן קופסת חיבורים בצילינדר כדי להעביר חשמל והזנת וידאו בין האורות למצלמות, וכבל קואקסיאלי מותאם אישית.
      הערה: כבל הקואקסיאלי אמור לאפשר צפייה והקלטת וידאו בזמן אמת במערכת ההגה של הספינה.
    4. שנו את הרשת כך שתשמור על הארכת הקוד מחוץ לתחתית ולהפחית את תליית המשקעים בטווח הראייה של המצלמות.
      הערה: שינויים טיפוסיים כוללים הוספת ציפה לצילינדר, הארכת ההארכה של הקודנד כדי להרחיק את המצלמות מעמוד המשקע, והוספת יריעות לבטן הרשת לדיכוי המשקעים21,22.
    5. כלול ציפוי רשת קטן למניעת בריחה במהלך גרירה עם קוד סגור.
      הערה: סקר הגרירה הווידאו של SMAST משתמש בליינר בקוטר 50.8 מ"מ.
  4. תכנן סקר סטטיסטי קפדני שמספק גודל מדגם מספק ומותאם להתפלגות המינים היעד ולשונות במצע.
    הערה: סקר הגרירה הווידאו של SMAST משתמש בעיצוב אקראי מדורג המבוסס על שכבות מסקרים קיימים, כאשר אזורי הצטברות הקוד מבודדים לשכבות שלהם.
    1. זהה את מספר התחנות הכולל שיבדקו אותן.
    2. הקצה תחנות לפי שיטת הסקר שנבחרה.
      הערה: סקר הגרירה הווידאו של SMAST מקצה תחנות לשכבה לפי אחוז משטח הפנים, ומיקומי ההתחלה נבחרים באקראי.
    3. הקצה מספר תחנות גיבוי במקרה של הפרעה על ידי מצע מורכב או ציוד דיג קבוע.

2. איסוף נתונים

  1. בצע כיול מצלמה סטריאוסקופית מתחת למים, אם רלוונטי, לפני הסקר כדי להבטיח מדידות מדויקות של דגים.
    הערה: כיול ואימות סטריאוסקופיים נמשכים לסקר גרירה הווידאו של SMAST, והתוצאות המוצגות כאן משתמשות באורך של גרירה סגורה.
    1. לצלם וידאו או תמונות של רשת משובצת במרחקים וזוויות משתנות מהמצלמה.
    2. בודד ומדוד תמונות של רשת זו בתוכנת כיול מצלמה סטריאוסקופית.
    3. הרץ תוכנת כיול סטריאוסקופית.
  2. העמיסו ציוד על ספינת הסקר.
  3. הניחו ציוד על סיפון הספינה וברשת הגריר.
    1. סדר את רשת הסקר ואת כננת רגישה ללחץ, המצוידת בכבל קואקסיאלי וטבעת החלקה מחוברת על סיפון הספינה.
    2. חבר את דלתות הגרירה לסקר לכבלי הווינץ' של הספינה.
    3. השתמש בריתוך זמני כדי לקבע את המנוף הרגיש ללחץ לדק.
    4. חבר כבל חשמל של כננת רגיש ללחץ אל תיבת המפסק של הספינה.
    5. חבר בלוק כבל למסגרת ה-A של הספינה (או למבנה דומה) כדי שהכבל הקואקסיאלי יוכל לעבור לחלק האחורי של הסירה ליד תוף הרשת.
      הערה: בעת סידור הבלוק, ודא שכבל הקואקסיאלי יכול לעבור מהכננת אל קוד הרשת במים מבלי לפגוע בחוטי הווינצ' של הכלי.
    6. חבר את קופסת החיבורים לצילינדר הפוליאתילן הקשיח (איור 1).
    7. חבר את המצלמות והאורות לצילינדר (איור 1).
    8. חבר את המצלמות והאורות לתיבת החיבורים באמצעות כבלי מצלמה ואור שמחוברים עם מחברים עמידים למים.
    9. העבר את כבל הקואקסיאלי דרך בלוק כבלים התלוי במסגרת ה-A של הספינה וחבר אותו לקופסת החיבורים בצילינדר.
      1. שזור את הכבל דרך רשת הרשת בקו המרכזי העליון כדי למנוע סיבוב של הקוד.
      2. קשור קטע קצר מהכבל ישירות לצילינדר מעל החיבור לקופסת החיבורים להקלה על המתח.
    10. אבטח את מערך חיישני המדידה לרשת וגרר דלתות.
      1. התקן שני חיישני דלתות ושני חיישני כנף על הגרירה כדי לספק מידע בזמן אמת על דלתות וכנפיים.
      2. התקן את חיישן חבל הראש ואת חיישן המגע התחתון על רשת הגרירה כדי לספק מידע בזמן אמת על מגע התחתית וגובה חבל הראש.
        הערה: עבור מינים רבים, מגע קרקעית חיוני ללכידה יעילה ויש לעקוב אחריו. למינים אחרים המפוזרים אנכית, גובה חבל הראש יכול להיות חשוב בקביעת היעילות.
      3. חבר חיישן עומק וטמפרטורה לרשת.
        הערה: נתונים אלו עשויים להיקלט על ידי חיישן המדידה הרשת או חיישן נפרד.

איור 1
איור 1: דיאגרמה המציינת את מיקום והגדרת קוד הגרירה ומבנה ההגה, עם צילום מסך של תוכנת עיבוד הווידאו. אנא לחצו כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. התקן ציוד באזור ההגה של הספינה (איור 1).
    1. אבטח את המחשב והמסכים לצפייה בווידאו ולהפעלת תוכנה לעמדת עבודה מתאימה בתא ההגה.
    2. חבר מכשירי מערכות מיקום גלובליות (GPS) למחשב.
    3. חבר את מקלט מדידת הרשת למחשב.
    4. חבר מצלמות ואורות לחשמל במערכת ההגה של הספינה.
      1. חבר את "קצה הסיפון" של רצף הכבל הקואקסיאלי של בית ההגה לטבעת ההחלקה בכננת הרגישה ללחץ.
      2. חבר את "קצה בית ההגה" של רצף הכבל הקואקסיאלי של בית ההגה למחשב, חשמל אור וכוח מצלמה.
    5. פתח תוכנה נדרשת לרישום נתונים כדי לוודא שכל הציוד פועל כראוי לפני היציאה.
      1. הפעל את החשמל למצלמות ופתח את תוכנת הקלטת הווידאו כדי לוודא שהמצלמה פועלת.
        הערה: אם המצלמה אינה מוצגת, בדוק בעיות בצורה שיטתית.
      2. פתח את תוכנת החיישן לרישום נתוני טמפרטורה, עומק ומדידה נטו.
      3. פתח את התוכנה להקליט מיקום, מהירות וכיוון.
      4. פתח תוכנת מיפוי לצפייה במיקום כלי השיט ביחס לתחנות שנקבעו באקראי. חבר את מכשיר ה-GPS השני לתוכנה על ידי בחירת הפורט אליו הוא מחובר.
  2. ללכוד וידאו ונתונים לכל גרירה.
    1. הפעלת תוכנת מיפוי כדי להתחיל להציג את מיקום הספינה.
    2. בתוכנת הקלטת הווידאו, ודא שחותמות הזמן והתאריכים מוצגות ונכונות.
    3. הזן את מספר הגרירה כדי להיות מונח על הסרטון.
    4. השיק את תוכנת חיישן המדידה והתחל להקליט.
    5. להניח לאט את הרשת והדלתות החוצה באמצעות כננות הידראוליות של הספינה.
      הערה: ודאו שהכננות ההידראוליות של הספינה נעות במהירות שהמנוף הרגיש ללחץ עם כבל קואקסיאלי יכול לעמוד בקצב. כוונו את לחץ הכננת בהתאם לתנאי הים לפי הצורך.
    6. התחל לצלם וידאו והדליק את החשמל לאורות ברגע שהצילינדר נכנס למים.
      הערה: אורות תת-מימיים עלולים להתחמם יתר אם משאירים אותם דולקים מעל המים.
    7. התחל לרשום נתוני מיקום ומהירות לאחר שהכננות ההידראוליות של הספינה, השולטות ברשת, ננעלות במקומן, ומצביעות על תחילת הגרירה.
    8. המשך לגרור למשך הזמן שהוקצה בכל מיקום גרירה שנקבע מראש.
    9. למשוך לאט את הרשת והדלתות בעזרת הכננות ההידראוליות של הספינה.
    10. הפסיקו להקליט נתוני מיקום ומהירות לאחר שהמנופים ההידראוליים של הספינה מופעלים למשיכה אחורה, מה שמצביע על סיום הגרירה.
    11. כבה את החשמל של האורות כשהם מגיעים לפני השטח.
    12. חזור על כל השלבים בסעיף 2.5 לכל התחנות.
  3. לבצע גרירות בקוד סגור כדי לאמת ספירות מסרטון, לאמת מדידות סטריאוסקופיות ולאסוף נתונים ביולוגיים על התפיסה.
    1. סגור את הקוד של הרשת באמצעות קליפ הקוד.
    2. עקבו אחרי כל השלבים בסעיף 2.5 כדי לאסוף נתוני וידאו וחיישנים עבור הגרירה.
    3. קוד רשת ריק על סיפון הספינה.
    4. מיין את השלל לסלים לפי מין.
    5. מדדו, שקלו ומגינו (כאשר אפשר) את 100 הפרטים הראשונים מכל מין.
    6. אספו משקולות סל וסופרים את שאר התפיסה.
  4. העביר את כל הנתונים מהמחשב הראשי לכוננים חיצוניים.
  5. סקירה בסרטון לזיהוי ומניית מיני המטרה (איור 1).
    1. העלה את כל הסרטונים לתוכנת ההערות.
    2. תן לטכנאים מיומנים לצפות בסרטון ולהוסיף הערות לכל מיני המטרה והדגים הלא מזוהים.
    3. בצע בקרת איכות של שלבים על ידי צפייה חוזרת בתת-קבוצה של סרטונים באמצעות טכנאי עצמאי נוסף.
      1. בחר באקראי את הסרטונים לבדיקה על ידי טכנאי מוסמך נוסף.
      2. רשם הערות על כל מין יעד שהטכנאי הקודם פספס.
      3. מחק כל הערות של מין יעד עבור פרטים שנספרו כפול.
    4. אמת את זיהוי המין על ידי בדיקת מומחה לכל תמונה עם הערות כדי לוודא שהזיהויים הנכונים נעשו.
    5. ייצוא נתונים מתוכנת הערות.
      1. כלול תאריך, מספר גרירה, חותמות זמן של פרטים עם הערות, מינים של פרטים עם הערות, ומספר זיהוי ייחודי לכל פרט עם הערות בנתונים המיוצאים.

3. מוצרי נתונים

  1. חשב את שטח הגרירה (ק"מ 2) עבור כל גרירה באמצעות מסגרת הדלת או מסגרת הכנפיים, בהתאם לפרוטוקולים הקיימים לכל מין.
    1. מרווח דלת ממוצע (ק"מ) או מרווח כנפיים (ק"מ) נרשם בין תחילת וסיום כל גרירת סקר.
    2. ממוצע מהירות הספינה (ק"מ h-1) בין תחילת ועד סיום כל גרירת סקר.
    3. הכפל את הפיזור הממוצע במהירות הספינה הממוצעת (ק"מ h-1) ומשך הגרירה (h).
  2. המרו את ספירות כל מין בכל גרירה פתוחה למשקל (ק"ג).
    1. לגזור התפלגויות אורך-תדר בסנטימטרים לכל מין באמצעות מדידות שהתקבלו ממצלמות סטריאוסקופיות או גרירה סגורה.
    2. הקצו פרופורציות גודל (cm) על ידי חישוב היחס של הפרטים הנמדדים בכל מיכל אורך לכל מין.
    3. הערכו את מספר הדגים בכל תא בגודל עבור כל הגרירה הפתוחה על ידי הכפלת הספירה הכוללת ביחס בכל מיכל בגודל (ס"מ)
    4. הערכת משקל ממוצע (ק"ג) למיכל גודל באמצעות יחסי אורך-משקל ספציפיים למין שמקורם בדגימות מקודד סגור או מספרות שפורסמה.
    5. המרו את הספירות מכל גרירה פתוחה למשקל (ק"ג) לתפיסה על ידי הכפלת מספר הדגים בכל מיכל בגודל במשקל הממוצע (ק"ג) של כל תא וסכום התוצאות.
      הערה: אי-הוודאות הקשורה ליחס האורך-משקל הייתה זניחה יחסית לשונות הדגימה בין טו ולא השפיעה באופן מהותי על הערכות הביומאסה.
  3. הערכו את הצפיפות הממוצעת המדורגת לכל מין, בשפע (דגים m-1) ובמשקל (kg-m-1) לאורך אזור הסקר.
    1. חלק את השלל בספירה ובמשקל (ק"ג) בשטח שחושב קודם (ק"מ 2) כדי לקבל הערכת צפיפות לכל גרירה.
    2. חישבו את הצפיפות הממוצעת השכבתית (Xst) בספירה ובמשקל (ק"ג) לכל מין (משוואה 123).
      משוואה 1
      כאשר nj = מספר הגרירות בשכבה j ו-xij = הצפיפות ב-tow i. המשקל פרופורציונלי לשטח (ק"מ 2) של השכבה j (vj) בתוך שטח הסקר (קמ"ר)23.
    3. חשב שונות של הצפיפות המקרית השכבתית (משוואה 3) כממוצע משוקלל על פני שכבות (משוואה 2),
      משוואה 2
      כאשר nj = מספר הגרירים בשכבה j ו משוואה 4 -= שונות הצפיפויות בשכבה j23.
  4. הכפל את הצפיפות הממוצעת השכבתית בספירה ובמשקל (ק"ג) בשטח הסקר הכולל כדי לחשב שפע וביומסה.
  5. חשב את השונות בשפע ובביומסה (ק"ג 2) על ידי הכפלת השונות בצפיפות ממוצעת שכבתית בריבוע שטח הסקר.
  6. חלק את הערכת הביומסה (ק"ג) ב-1000 כדי לדווח על ביומסה בטונות מטרי.
  7. חלק את הערכת שונות הביומסה (ק"ג 2) ב-10002 כדי לדווח בטונות מטריות.

תוצאות

סקר אביב 2024 של מפרץ מיין המערבי התקיים בין9 ל-18במאי על גבי F/V Justice מניו בדפורד, מסצ'וסטס. צוות הסקר כלל קפטן, שלושה אנשי צוות ושלושה מדענים. במהלך 10 ימים, הושלמו 47 גרירות סקר (ארבע מקודדות סגורות ו-43 פתוחות) בשעות היום (איור 2). גרירות הסקר בוצעו באמצעות עיצוב הסקר האקראי המדורג שתואר קודם. הגרירות (n = 47) נעו בין 0.04 ל-3.15 שעות (ממוצע = 1.223 שעות; SD = 0.7477 שעה) באורך (טבלה 1). מהירות האוניה הממוצעת נעה בין 4.6 ל-6.6 קמ"ש (ממוצע = 6.07 קמ"ש; SD = 0.332 קמ"ש) (טבלה 1). מרחק הדלת הממוצע נע בין 34 ל-56 מטר (ממוצע = 47.1 מ'; SD = 3.90 מ') (טבלה 1). כיסוי דלת שימש לחישוב השטח שנשטף בשל התנהגות הרעייה המשוערת של קוד 24,25.

איור 2
איור 2: מסילות הגרירה הפתוחות (כחולות) וקידוד סגור (אדום), מסקר הגרירה הווידאו של SMAST באביב 2024, כאשר תפיסת הקוד (ind) מסומנת על ידי הבועות הצהובות. X אדום מציין שאין תפיסה. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.

מספר גרירהסוג גרירהעומק ממוצע (מ)טמפרטורה ממוצעת (צלזיוס)מד הדלת הממוצעת (ק"מ)מהירות כלי שיט (קמ"ש)אזור שנשטף (ק"מ 2)Catch (אינדיאנה)תפיסה (ק"ג)צפיפות (אינדי/ק"מ 2)צפיפות (ק"ג/ק"מ 2)
1פתוח32.05.650.04696.30.4412.012.34.70
2פתוח30.45.970.04906.10.4200.000.00.00
3פתוח43.35.570.04755.90.4012.012.55.00
4פתוח33.95.470.03446.10.2936.0410.416.61
5פתוח52.35.070.04696.10.691428.1820.346.86
6פתוח66.95.000.04826.00.29612.0820.849.90
7פתוח35.75.520.04116.10.3800.000.00.00
8פתוח77.25.670.04805.90.4012.012.54.90
9פתוח42.96.180.04316.20.1224.0316.031.51
10פתוח54.75.600.04285.80.0612.0116.828.66
11פתוח25.07.140.04105.90.0500.000.00.00
12פתוח22.57.310.04475.90.1800.000.00.00
13פתוח99.36.330.04796.00.9112.011.12.00
14פתוח43.15.920.04486.10.7000.000.00.00
15פתוח57.15.450.04766.10.4500.000.00.00
16פתוח123.16.650.05406.10.46918.1119.750.47
17פתוח107.76.640.04706.40.3100.000.00.00
18סגור116.56.460.05136.20.1524.0313.228.62
19סגור80.75.440.04995.70.1412.017.013.26
20פתוח72.15.200.04295.30.05918.11192.9274.60
21פתוח67.05.220.04585.70.143162.40216.5360.85
22פתוח59.55.250.04864.60.01816.10870.71514.50
23פתוח88.95.160.05246.10.2012.015.112.46
24פתוח87.25.160.04946.40.561326.1723.347.00
25פתוח35.45.510.04425.90.5436.045.69.84
26פתוח31.75.790.04426.00.2312.014.35.63
27פתוח84.05.270.05006.30.461938.2440.978.30
28פתוח74.95.210.04866.10.12612.0851.395.63
29סגור18.111.010.04459.10.2112.014.713.67
30פתוח109.05.350.05026.60.2212.014.610.11
31פתוח78.35.270.05126.30.67359722.59536.01272.48
32סגור74.05.390.05325.60.154692.59316.3906.69
33פתוח122.16.370.04695.80.4100.000.00.00
34פתוח138.66.930.04606.10.7400.000.00.00
35פתוח122.46.490.04866.30.3012.013.37.24
36פתוח115.66.450.04636.10.5300.000.00.00
37פתוח118.26.290.04635.90.1200.000.00.00
38פתוח141.46.790.04735.90.3300.000.00.00
39פתוח106.96.140.04896.40.433570.4581.8177.05
41פתוח91.75.120.04656.40.50510.0610.021.47
42פתוח106.15.170.04616.00.75714.099.320.98
44פתוח60.65.120.04386.30.281122.1439.082.14
45סגור25.27.670.04066.50.251020.1340.775.96
46פתוח67.25.970.04956.20.551530.1917.434.99
47פתוח75.95.130.05596.20.0924.0321.342.81
48פתוח80.45.090.04536.50.4612.012.24.40
49פתוח57.35.030.05186.20.47510.0610.621.30

טבלה 1: סיכום של 47 הגררות השימושיות שבוצעו בסקר הגרירה הווידאו של SMAST באביב 2024. אנא לחצו כאן להורדת טבלה זו.

ספירת הקוד האטלנטי לגרירה, לפי הסרטון, נעה מאפס ל-359 פרטים (ממוצע = 13.5; SD = 52.40) (טבלה 1; איור 2). ארבעת הגרירה הסגורה ששימשו לאיסוף נתונים ביולוגיים תפסו 54 דגי קוד שאורכם נע בין 41 ל-81 ס"מ (ממוצע = 58.9 ס"מ: סולד = 9.74 ס"מ) (איור 3), ומשקל בין 0.7 ל-7.0 ק"ג (ממוצע = 2.43 ק"ג; SD = 1.300 ק"ג) (איור 4). כאשר הוסבה למשקל, תפיסת הקוד נעה בין 0.0 ל-722.6 ק"ג (ממוצע = 27.06 ק"ג; משקל SD = 104.465 ק"ג) (טבלה 1). צפיפות הקוד הממוצעת לקילומטר2 הייתה 57.9 פרטים (+4.9 פרטים) ו-118.2 ק"ג (+9.7 ק"ג). כאשר מוכפלים בשטח הסקר של 7,920 קמ" ר, השפע והביומסה של הקוד היו 458,889 פרטים (+38,458 פרטים) ו-936 טון (+77 טון), בהתאמה.

איור 3
איור 3: התפלגות תדירות האורך של קוד אטלנטי (n = 54) מהגרירה הסגורה במהלך סקר אביב 2024. אנא לחצו כאן לצפייה בגרסה מוגדלת של איור זה.

איור 4

איור 4: יחס האורך-משקל של קוד האטלנטי (n = 54) שנלכד במהלך סקר אביב 2024. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.

דיון

מוצרי הנתונים שמפיקים סקרי גרירה אופטיים דומים לאלו שמקורם בסקרים מסורתיים של גרירה תחתית; עם זאת, תמותה הקשורה ללכידה יורדתב-18,19 ונתוני התפיסה נאספים בקנה מידה מרחבי מדויקיותר 20. מכיוון שגרירה אופטית אוספת נתוני וידאו רציפים ולא תפיסות נקודתיות נפרדות, ניתן להסיק את הזמן במהלך כל גרירה שבו דג נכנס לקוד. גישה ייחודית זו מאפשרת לבחון את התפלגות הדגים בתוך גרירות בודדות, ומאפשרת הערכה של גורמים כמו משך הגרירה, שיעורי מפגש ושונות בתוך הגרירה20 ללא צורך בגרירה ניסיונית זוגית או זו לצד זו.

השיקולים לעיצוב הסקר הם במהותם זהים לאלו שמיושמים בסקרי גרירה תחתיתיים מסורתיים ותלויים בהתנהגות מין המטרה ובמאפייני אזור הסקר. עיצובים אקראיים שכבתיים משמשים בדרך כלל בדיג ימי, כאשר אזור הסקר מסודר לפי קו רוחב ועומק בעת דגימה עבור מספר מינים26. התפוצה של הדגים מניחה אחידה בתוך שכבות23. הנחה זו לעיתים קרובות מופרת על ידי התנהגות הדגים (כלומר, הטלה), עונות, שינויים סביבתיים, שיטות דיג, ושונות בתי גידול בתוך שכבות 27,28,29,30. בעת סקר מין יחיד, רבות מההנחות הללו ניתנות לאימות על ידי התאמת עיצוב הסקר לתפוצה ולהתנהגות של אותו מין.

כלי השיט והציוד של הסקר יכולים גם הם להשתנות בהתאם למין ובית הגידול המטרה. יש לבחור את כלי הסקר לפי אזור הסקר, כדי להבטיח שהגודל מספיק לאכלס את הציוד, הצוות והחוקרים לאורך כל תקופת הסקר. כמות הכבל הקואקסיאלי הנדרשת תלויה בעומק שטח הסקר וצריכה להיות גדולה פי שלושה מהעומק המקסימלי כדי להתחשב בהיקף חוט הגרירה. בחירת רשת צריכה לעקוב אחרי אותם עקרונות כמו סקרי גרירה מסורתיים, תוך שימוש בציוד עם יעילות ידועה כאשר זמין. כאשר מניחים יעילות של 100% להערכות אוכלוסייה שמרניות, כדאי לעבוד עם דייגים מסחריים כדי לפתח את תצורת הרשת היעילה ביותר למין ולבית הגידול היעד. אם מדודים במצעים רכים יותר, ניתן לשנות את הרשת כדי לדכא או למנוע תליית משקעים 21,22. יריעות שמונחות בבטן יכולות לדכא את ענן המשקעים. הארכת הרחבת הקודנד ומתן ציפוף למצלמות יכולים להרים את הקודנד מעל ענן המשקעים.

בסביבות עבודה קשות, כשלים בציוד חשמלי הם נפוצים, כאשר רוב הבעיות זוהו תחילה דרך אובדן אות או ירידה באיכות הווידאו. בעיות אלו נגרמות לעיתים קרובות על ידי סיבוב או עומס מופרז על הכבלים הקואקסיאליים וניתן למזער אותן על ידי ניתוב הכבל לאורך קו המרכז הרשת, מתן הקלה במאמץ סמוך לצומת המצלמה, ושמירה על מתח מתאים על הכננת המפוצה בלחץ במהלך הפריסה והשליפה. כאשר מתעוררות בעיות, יש לבצע פתרון תקלות באופן שיטתי על ידי אימות אספקת החשמל והמשכיות הנתונים בכל נקודת חיבור, ובידוד רכיבים ברצף עד לזיהוי מקור הכשל.

בעשורים האחרונים, טכנולוגיית התת-ימית התקדמה משמעותית, כאשר אפשרויות רבות במחיר סביר ומוכנות מהמדף הפכו לזמינות באופן נרחב. עם זאת, קצב הפריימים וסגנון התריס הם שיקולים חשובים, במיוחד כשמשתמשים במצלמות סטריאוסקופיות. קצב פריימים לא מספק ותריסים מתגלגלים עלולים לגרום לטשטוש תנועה, מה שמקשה או הופך את זיהוי המין והמדידה לבלתי אפשרי20. כאשר אפשר, יש להשתמש במצלמות תריס גלובלי כדי למזער עיוותים וטשטוש סביב מינים השוחים במהירות, ובכך לשפר את עיבוד הנתונים האופטיים. הערות ידניות של וידאו הן עתירות זמן ומהווה את המגבלה העיקרית ליצירת תוצאות בזמן. התקדמות בראיית מחשב ובניתוח תמונות בלמידת מכונה מציעה פוטנציאל משמעותי להפחתת עומס זה על ידי אוטומציה של זיהוי ומניעת מינים; עם זאת, גישות אלו דורשות מאגרי נתוני אימון גדולים, מסומנים היטב ואימות קפדני לפני שיוכלו להחליף את Human Review 31.

שיטות סקר גרירה אופטית יכולות לספק הערכות שפע לא פולשניות, המעניינות במיוחד מינים בסכנת הכחדה. לדוגמה, במהלך סקר במפרץ מערב מיין, ספינת הווידאו של SMAST תפסה 47 סטורג'ן אטלנטי (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus) שעברו ברשת ללא פגע. יתרון מרכזי של נתונים אופטיים הוא שהסרטון מספק תיעוד קבוע של התפיסה, המאפשר ניתוח עתידי ושקיפות התוצאות. במהלך הסקרים שהתמקדו בקוד (cod), נצפו מספר מקרים של פטרומיזון מרינוס (Petromyzon marinus) שהוצמדו למארחים,20,32. השיטות המתוארות במאמר זה ניתנות להכללה למינים רבים שנתפסו ביעילות על ידי טרולים, ומספקות דרך מינימלית פולשנית להערכת גודל האוכלוסייה. העיצוב, הפרוטוקולים והציוד כולם ניתנים להתאמה אישית לצרכים הספציפיים של הסקר.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

ברצוננו להודות לתוכנית ה-Sea Scowop Research Set Aside (פרס #NA24NMFX454G0013-T1-01), מחלקת הדיג הימי של מסצ'וסטס, ולמכון לדיג ימי (פרס #UMASSDEMRKSTKSBYFY26) על מימון הסקר הזה, בנוסף להכוונה יקרת הערך מהצוות שלהם. סקר הגרירה בווידאו לא היה אפשרי ללא עזרתם של דני איילרטסן, רוני בורג'סון, בוב קוהל, טים בארט, מייק מטולייטיס ואנדרו ארל מ-F/V Justice. אנו רוצים גם להודות לכל חברי סגל וסטודנטים של SMAST שסייעו בפרויקט זה, כולל כריס רילהאן, טרוויס לוארי, קרייג לגו, אמנדה מלי, קייטלין ריילי, אנדי פיינטן ופטרישיה פרז.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
8" Iceplast 1085 center hole trawl floatsIceplast1085מספק ציפה לחבל הראשי של רשת הטרול כדי להגדיל את גובה חבל הראשי מקרקעית; מספק ציפה לגליל הפוליאתילן כדי להרחיק אותו מהקרקעית
ArcGIS Pro v3.5ESRIN/Aתוכנת מיפוי
Benthic 4 Camera HousingGroup B LLCCH-B4מכלול מים תת-ימי עבור מצלמת וידאו HD
Big Fin Measuring BoardBig Fin ScientificDCS5לוח מדידה אלקטרוני לדגימה ביולוגית בגרר סגור
Camera CableSubConnIL4F-L4M Pigtail Customהעברת כוח ואותות חשמליים מהמצלמה לתיבת צומת
Camera MountsElectromechanicaCustomהתקנת מצלמות Deepsea ו-GoPro בצדדים של גליל הפוליאתילן
Camera Power SupplyB&K Precision Corp.9130המרת כוח ספינתי למתח מתאים למצלמות
Coaxial Optical CableSeven Valley Specialty CableCustomהעברת כוח ואותות חשמליים מתיבת הצומת לסיפון הכלי/תא הגה
Deepsea Multi-SeaCam, Color Multi SeaCam, Titanium housing, Seacon BH4
connector, Pal Video format
DeepSea Power & Light740-048-101-0B-02מצלמת וידאו תת-ימית עם עדכון חי
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-03מצלמת וידאו תת-ימית עם עדכון חי עם תאורה מובנית
Desktop ComputerVariousCustomמערכת הפעלה מבוססת Windows עם ממשק סיבים אופטיים
DigitizerUniversity of Massachusetts, DartmouthN/Aתוכנית איסוף נתוני וידאו
Fiberglass sheave in metal housingDiversified MarineCustomמתקן ליד תוף הרשת, מנחה את הכבל הקואקסיאלי מעבר לצד הכלי אל המים
Fisheries Logbook Data Recording Software (FLDRS)NOAA FisheriesVersion 4.1.7תוכנה לתיעוד זמני התחלה וסיום ומיקומי הגרר; מתעד מהירות, כיוון ומיקום במהלך הגרר במרווחים של 30 שניות
GoPro Hero9GoProCHDHX-901-MX/CHDHX-901-XX/THמצלמת וידאו HD
Hydraulic WinchDiversified MarineCustomכלי מתיחה רגיש למתח לפריסה והחזרת הכבל האופטי הקואקסיאלי
LED SeaLite 1000, Daylight White LEDs, FloodDeepSea Power & LightLSL-1000תאורת LED תת-ימית
Light CableSubConnMCIL3M-Ysplit-2xMCILF Customהעברת כוח ואותות חשמליים מהאורות לתיבת הצומת
Light Power SupplyB&K Precision Corp.XLN30052המרת כוח ספינתי למתח מתאים לאורות
Marel M1100 PL2262 Portable Marine ScaleMarelM1100 PL2262משקל ימי נייד לדגימה ביולוגית בגרר סגור
Marel M1100e Marine ScaleMarelM1100 PL4220משקל ימי גדול לדגימה ביולוגית בגרר סגור
Maruson True Double Conversion, DSP Technology, Rack and Tower Uninterruptible Power SupplyMaruson UPS SystemsULT-1.5KRTייצוב כוח ספינתי כך שלא יהיו הפרעות להגדרת תא הגה; מספק כוח גיבוי אם כוח הספינה נותק
Open Broadcaster Software (OBS)Version 32.0.1תוכנה להצגת עדכון חי בתא הגה ולהקלטת וידאו
Optical Slip RingFocalESR 1802674העברת כוח ואותות חשמליים לכבל מסתובב על כלי המתיחה
Polyethylene CylindersGraystone IndustriesEP-PT6530מספק משטח קשיח בתוך רשת הטרול להרכבת מצלמות, אורות ותיבת צומת
RBRduet3 T.DRBR GlobalSL3-M22_SEC23-ST21_SP21מספק נתוני טמפרטורה ועומק רציפים
Samsung Galaxy Tab Active 2 TabletSamsungGalaxy Tab Active 3
SM-T570
הטאבלט מתחבר ל-Merrel Scale ול-Big Fin Measuring Board כדי לאסוף באופן אוטומטי נתוני מדידה
Simrad PX MultiSensor MK2Kongsberg420643, 420642, 419122מספק נתוני פריסת דלת, פריסת כנפיים, גובה חבל ראשי וטמפרטורה
Simrad SR15 Sensor ReceiverKongsberg418973מקבל אות מ-hydrophone
Stereoscopic camera housingsSexton Co.Customמכלול מים תת-ימי עבור מצלמת וידאו סטריאוסקופית HD
Stereoscopic camerasLucid Vision LabsTRI089S-MCמצלמות וידאו סטריאוסקופיות HD
TatorCVision AI, IncN/Aתוכנית לסימון וידאו
Trawl Hydrophone, Hull MountedKongsbergHYD-20524מקליט אותות אקוסטיים מחיישני Simrad
Trawl net extension

מקורות

  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).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

סקר מכרסה אופטיתשפע דגי קרקעיתסקר בלתי תלוי בדיגהערכת מלאימינים דמרסלייםאמידת ביומסהניטור לא פולשני