Optische trawlonderzoeken bieden een niet-invasieve methode om basisvispopulaties te bemonsteren en leveren fijnere data dan traditionele trawlonderzoeken. Dit artikel biedt een algemene procedure voor een optisch trawlonderzoek van grondvis in New England.
Methodenartikel
Optische trawlonderzoeken van grondvis: Een videotrawlonderzoek van de westelijke Golf van Maine Atlantische kabeljauw (Gadus morhua)
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Optische trawlsurveys bieden een niet-invasieve methode om bodemvispopulaties te kwantificeren en kunnen worden gebruikt om traditionele bodemtrawlsurveygegevens aan te vullen of te verbeteren. Dit protocol beschrijft de videotrawlsurvey van de School for Marine Science and Technology (SMAST), een optisch trawlsysteem ontwikkeld in samenwerking met commerciële vissers om de hoeveelheid en verspreiding van grondvis in de westelijke Golf van Maine te beoordelen. Camera's en lampen waren gemonteerd in de codend van een aangepaste commerciële trawl om vissen vast te leggen terwijl ze door het open net gingen. Netto meetsensoren, omgevingssensoren en GPS werden geïntegreerd om het geveegde gebied te berekenen en schattingen van dichtheid en biomassa af te leiden. Het voorbeeldonderzoek volgde een gestratificeerd willekeurig ontwerp en voltooide 47 sleeptochten tijdens een 10-daagse cruise in het voorjaar van 2024. Videogegevens werden geannoteerd om doelsoorten te vermelden en gevalideerd met periodieke gesloten-coden-sleep, en representatieve resultaten voor Atlantische kabeljauw werden gepresenteerd. Dit protocol demonstreert een reproduceerbare en minimaal invasieve benadering voor het uitvoeren van optische trawlonderzoeken van grondvissen, die hoge resolutie ruimtelijke en abundantiegegevens levert en tegelijkertijd de vangststerfte vermindert. De methode kan worden aangepast aan andere demersale soorten en habitats om visserijonafhankelijke monitoring, bestandsbeoordeling en ecologisch onderzoek te ondersteunen.
Inleiding
Atlantische kabeljauw (G. morhua) is al lange tijd een fundament van de grondvisvisserijin New England, maar de populatie van de Western Gulf of Maine wordt momenteel als overbevist geclassificeerd, met aanvangen op <2% van het historische hoogtepunt in 19822. Lage totaal toegestane vangsten, uitgevoerd om het herstel te bevorderen, beperken de vangst van meer overvloedige soorten binnen het multisoortige grondviscomplex, wat economische en beheersuitdagingen creëert. Kabeljauw functioneert nu als een choke-soort, waarbij de visserijactiviteiten worden beperkt zodra de quota van individuele vaartuigen zijn gehaald3. Van 2010 tot 2015 werd gemiddeld slechts 32% van de jaarlijkse vangst van de meervoudige grondvis in het noordoosten gevangen, met een gemiddeldevan 4,5. Sinds 2010 is ongeveer een miljoen ton grondvisquota, met een waarde van meer dan 6 miljard dollar, niet geoogst gebleven, deels vanwege beperkingen op kabeljauw. Discrepanties tussen hoge commerciële vangstpercentages en lage survey-abundantie-indices hebben discussies aangewakkerd over de werkelijke populatiestatus 3,6,7,8,9,10, die kan voortkomen uit surveybeperkingen11, afwijkingen van veronderstelde selectiviteit 12,13, of populatieaggregatie binnen visserijgebieden14,15. De videotrawlsurvey van de School for Marine Science and Technology (SMAST) is ontwikkeld om bestaande voorraadinformatie aan te vullen en enkele van deze problemen te verlichten.
Het doel van de SMAST videotrawlsurvey is om visserijbeheerders, mariene wetenschappers en de visserijsector een onafhankelijke, niet-invasieve beoordeling van grondvisbronnen te bieden, specifiek de kabeljauw in de westelijke Golf van Mainein de Atlantische oceaan 16,17. Ontwikkeld in samenwerking met commerciële vissers, integreert het onderzoek camera's en lichten in een aangepaste commerciële trawl om vissen vast te leggen terwijl ze door de open codend13,16 trekken. Het systeem combineert video met hoge resolutie met netto metingen, milieugegevens en positiegegevens om het gevegte gebied te berekenen en soortspecifieke dichtheid en biomassa te schatten. Het open codenontwerp van de survey maakt het mogelijk dat vissen vrij door het tuig kunnen gaan, waardoor de sterftemet 18,19 vermindert en verlengde sleeptijden mogelijk worden die de ruimtelijke dekking en de precisie van schattingenverbeteren. Naast de toepassing op kabeljauw biedt de SMAST videotrawl survey een algemeen kader voor optische trawlbemonstering van verschillende soorten. Door sterfte te minimaliseren en verfijnde distributiedata te verzamelen, kan deze aanpak traditionele trawl-gebaseerde monitoringsprogramma's aanvullen en verbeteren. De methode kan worden aangepast aan verschillende habitats en doelsoorten, en levert videogegevens met hoge resolutie die geschikt zijn voor zowel kwantitatieve bestandsbeoordeling als ecologisch onderzoek. De implementatie van deze methode hangt af van de omgevingsomstandigheden en de configuratie van de uitrusting. In omgevingen met hoge troebelheid zijn netaanpassingen nodig om voldoende zichtbaarheidte behouden (21,22), en moeten gesloten coden-sleeptochten worden uitgevoerd om de tellingen voor elke interessante soort te valideren. Hier wordt een algemene procedure beschreven voor een optisch trawlonderzoek van grondvis aan de hand van de SMAST-videotrawlsurvey van de Atlantische kabeljauw in de westelijke Golf van Maine om de procedure te illustreren en representatieve resultaten te geven.
Protocol
OPMERKING: Alle biologische bemonstering werd uitgevoerd binnen de richtlijnen en protocollen van de University of Massachusetts Dartmouth.
1. Surveyontwerp
- Identificeer een offshore surveyvaartuig met hydraulische lieren voor trawlin.
OPMERKING: Offshore commerciële trawlschepen moeten groot genoeg zijn voor de benodigde bemanning en de duur van de onderzoeksoperaties. - Identificeer een trawlnet dat geschikt is voor de doelsoort en het leefgebied.
OPMERKING: Voor het rotsachtige substraat in de westelijke Golf van Maine was een rotshopper-sweep van 27 m geschikt. Voor zachtere substraten kan een kettingveegbeweging efficiënter zijn. Het is belangrijk om lokale commerciële vissers te raadplegen bij het bepalen van de netconfiguratie - Pas het net aan om optische apparatuur te accommoderen en sedimentverstoring te voorkomen.
- Voeg ten minste twee lichtdiode (LED) lampen op, een camera die live via coaxkabel kan feeden, en een actiecamera met hoge resolutie en framerate of stereoscopische camera.
OPMERKING: Als de kabelconfiguratie een hoge resolutie live feed video toestaat, is mogelijk slechts één camera nodig. - Plaats camera's en lampen binnen het net, gericht op de codend, met behulp van een stijve polyethyleen-cilinder die in het trawlnet is genaaid als basis voor de montage en om het net stijf te maken.
- Plaats een lasdoos in de cilinder om stroom en videoverbinding tussen de lampen en camera's te doorgeven, en een op maat gemaakte coaxkabel.
OPMERKING: De coaxkabel zou het mogelijk moeten maken om een realtime videofeed te bekijken en op te nemen in de stuurhut van het schip. - Pas het net aan om de coden-extensie van de bodem te houden en sedimentophanging binnen het zicht van de camera's te verminderen.
OPMERKING: Typische aanpassingen zijn het toevoegen van drijfvermogen aan de cilinder, het verlengen van de coden-verlenging om de camera's verder van de sedimentpluim te krijgen, en het aanbrengen van zeilen aan de onderkant van het net om het sediment te onderdrukken21,22. - Voeg een kleine gaasvoering toe om ontsnapping te voorkomen tijdens gesloten coden-sleepwerk.
OPMERKING: De SMAST videotrawlsurvey gebruikt een 50,8 mm liner.
- Voeg ten minste twee lichtdiode (LED) lampen op, een camera die live via coaxkabel kan feeden, en een actiecamera met hoge resolutie en framerate of stereoscopische camera.
- Ontwerp een statistisch rigoureuze enquête die een voldoende steekproefgrootte biedt en is afgestemd op de verspreiding van doelsoorten en variabiliteit in het substraat.
OPMERKING: De SMAST videotrawl-enquête maakt gebruik van een gestratificeerd willekeurig ontwerp gebaseerd op strata uit bestaande surveys, waarbij kabeljauwaggregatiegebieden geïsoleerd zijn tot hun eigen strata.- Identificeer het totale aantal stations dat zal worden onderzocht.
- Verdeel stations op de manier die is voorgeschreven door de gekozen surveymethodologie.
OPMERKING: De SMAST-videotrawlsurvey wijst stations toe aan stratum op basis van percentage van het oppervlak, en startlocaties worden willekeurig geselecteerd. - Wees meerdere reservestations in voor het geval van storing door complex substraat of vast visgerei.
2. Dataverzameling
- Voer een stereoscopische camerakalibratie onder water uit, indien van toepassing, voorafgaand aan het onderzoek om nauwkeurige metingen van vissen te garanderen.
OPMERKING: Stereoscopische kalibratie en validatie zijn gaande voor de SMAST-videotrawlsurvey, en de hier gepresenteerde resultaten gebruiken lengtes van gesloten-coden-sleep.- Maak video of beelden van een geruit raster op verschillende afstanden en hoeken van de camera.
- Isoleer en meet beelden van dit rooster in stereoscopische camerakalibratiesoftware.
- Draai stereoscopische kalibratiesoftware.
- Laad apparatuur op het surveyvaartuig.
- Zet apparatuur op het dek van het schip en in het trawlnet.
- Plaats het onderzoeksnet en een drukgevoelige lier, uitgerust met een coaxkabel en een aangesloten slipring, op het dek van het vaartuig.
- Bevestig de deuren van de onderzoekstrawl aan de lierkabels van het schip.
- Gebruik een tijdelijke las om de drukgevoelige lier aan het dek vast te maken.
- Draad drukgevoelige lierkabel in de zekeringkast van het vat.
- Bevestig een kabelblok aan het A-frame van het schip (of een vergelijkbare constructie) zodat de coaxkabel naar de achtersteven van de boot kan lopen naast de nettrommel.
OPMERKING: Zorg er bij het plaatsen van het blok voor dat de coaxkabel van de lier naar het codend van het net kan lopen terwijl hij in het water is, zonder dat het tegen de lierdraden van het vat schuurt. - Bevestig de lasdoos aan de stijve polyethyleencylinder (Figuur 1).
- Bevestig de camera's en lampen aan de cilinder (Figuur 1).
- Verbind de camera's en lampen met behulp van camera- en lichtkabels die zijn bevestigd met waterdichte connectoren.
- Loop de coaxkabel door een kabelblok dat aan het A-frame van het vaartuig hangt en sluit het aan op de lasdoos in de cilinder.
- Weef de kabel door het gaas van het net op de bovenste middenlijn om te voorkomen dat de codend draait.
- Bind een kort stuk kabel direct aan de cilinder boven de aansluiting van de lasdoos voor spanningsverlichting.
- Bevestig de netmetingssensorarray aan het net en trawl deuren.
- Monter twee deursensoren en twee vleugelsensoren op de trawl om realtime informatie te geven over deur- en vleugelspreiding.
- Monteer de koptouwsensor en de bodemcontactsensor op het trawlnet om realtime informatie te geven over het bodemcontact en de hoogte van de koptouw.
OPMERKING: Voor veel soorten is bodemcontact essentieel voor efficiënte vangst en moet het worden gemonitord. Voor andere verticaal verspreide soorten kan de hoogte van het koptouw belangrijk zijn voor het bepalen van de efficiëntie. - Bevestig een diepte- en temperatuursensor aan het net.
OPMERKING: Deze gegevens kunnen worden geregistreerd door de netto meetsensor of een aparte sensor.
Figuur 1: Diagram met de positie en opstelling van de trawlcodend en stuurhuis, met een screenshot van de videobewerkingssoftware. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
- Installeer apparatuur in het stuurhuis van het schip (Figuur 1).
- Beveilig de computer en monitoren voor het bekijken van video en het uitvoeren van software op een geschikte werkstation binnen het systeem.
- Verbind globale positioneringssystemen (GPS's) apparaten met de computer.
- Verbind de netmetingsontvanger met de computer.
- Verbind camera's en lichten met stroom in het stuurhuis van het schip.
- Bevestig het "dekeinde" van de coaxkabel van de stuurkamer aan de slipring in de drukgevoelige lier.
- Verbind het "wheelhouse-uiteinde" van de wheelhouse-kabel aan de computer, lichtstroom en camerastroom.
- Open de benodigde software voor het vastleggen van gegevens om te garanderen dat alle apparatuur goed functioneert voor vertrek.
- Zet de stroom van de camera's aan en open de video-opnamesoftware om te controleren of de camera functioneert.
OPMERKING: Als de camera niet zichtbaar is, onderzoek dan systematisch de problemen. - Open de sensorsoftware voor het registreren van temperatuur-, diepte- en netto-metingsgegevens.
- Open de software voor het opnemen van locatie, snelheid en koers.
- Open een kaartsoftware om de locatie van het vaartuig te bekijken in relatie tot willekeurig bepaalde stations. Verbind het tweede GPS-apparaat met de software door de poort te selecteren waarop het is aangesloten.
- Zet de stroom van de camera's aan en open de video-opnamesoftware om te controleren of de camera functioneert.
- Maak video en data vast voor elke sleep.
- Start kaartsoftware om de locatie van het schip weer te geven.
- Zorg ervoor dat tijd- en datumstempels in de video-opnamesoftware worden weergegeven en correct zijn.
- Voer het sleepnummer in dat over de video heen moet worden geplaatst.
- Start de netmetingssensorsoftware en begin met het opnemen.
- Zet het net en de deuren langzaam uit met behulp van de hydraulische lieren van het vaartuig.
OPMERKING: Zorg ervoor dat de hydraulische lieren van het vaartuig met een snelheid bewegen die de drukgevoelige lier met coaxkabel kan bijhouden. Pas de druk van de lier aan op de zeecondities waar nodig. - Begin met het opnemen van video en zet de stroom van de lampen aan zodra de cilinder het water in gaat.
OPMERKING: Onderwaterlampen kunnen oververhit raken als ze aan blijven terwijl ze boven water staan. - Begin met het registreren van locatie- en snelheidsgegevens zodra de hydraulische lieren van het schip, die het net bedienen, op hun plaats zijn vergrendeld, wat het begin van de sleep aangeeft.
- Blijf slepen voor de toegestane duur bij elke vooraf bepaalde sleeplocatie.
- Trek langzaam het net en de deuren terug met behulp van de hydraulische lieren van het vaartuig.
- Stop met het registreren van locatie- en snelheidsgegevens zodra de hydraulische lieren van het vaartuig zijn ingeschakeld voor terughaal, wat het einde van de sleep aangeeft.
- Zet de stroom van de lichten uit zodra ze het oppervlak bereiken.
- Herhaal alle stappen in sectie 2.5 voor alle stations.
- Voer gesloten coden-sleeptochten uit om tellingen op video te verifiëren, stereoscopische metingen te verifiëren en biologische gegevens over de vangst te verzamelen.
- Sluit de codend van het net met behulp van de codend clip.
- Volg alle stappen onder sectie 2.5 om video- en sensorgegevens voor de sleep te verzamelen.
- Lege codend van het net op het dek van het schip.
- Sorteer de vangst in mandjes op soort.
- Meet de eerste 100 individuen van elke soort op, weeg en geslacht (indien mogelijk).
- Verzamel de gewichten van de mand en tel voor de rest van de vangst.
- Laad alle data van de computerhuis over naar externe harde schijven.
- Bekijk de video om doelsoorten te identificeren en op te sommen (Figuur 1).
- Upload alle video's naar de annotatiesoftware.
- Laat getrainde technici de video bekijken en alle doelsoorten en niet-geïdentificeerde vissen annoteren.
- Voer kwaliteitscontrole uit van stappen door een subset video's opnieuw te bekijken met een tweede, onafhankelijke technicus.
- Selecteer willekeurig de video's die door een tweede getrainde technicus worden beoordeeld.
- Noteer alle doelsoort-individuen die door de vorige technicus zijn gemist.
- Verwijder alle doelsoort-annotaties voor dubbelgeteld individuen.
- Controleer soortidentificatie door een expert elke geannoteerde afbeelding te laten beoordelen om te verzekeren dat de juiste identificaties zijn gemaakt.
- Exporteer gegevens vanuit annotatiesoftware.
- Voeg datum, sleepnummer, tijdstempels van geannoteerde individuen, soorten van geannoteerde individuen en een uniek identificatienummer op voor elk geannoteerd individu in de geëxporteerde gegevens.
3. Dataproducten
- Bereken het geveegde gebied (km2) voor elke sleep met behulp van de deurspreiding of vleugelspreiding, afhankelijk van de bestaande protocollen voor elke soort.
- Gemiddelde deurspreiding (km) of vleugelspreiding (km) geregistreerd tussen het begin- en eindmoment van elke inspectiesleep.
- Gemiddeld de snelheid van het schip (km h-1) tussen het begin- en eindmoment van elke inspectiesleep.
- Vermenigvuldig de gemiddelde spreiding met de gemiddelde vaartuigsnelheid (km h-1) en de sleepduur (h).
- Zet de tellingen van elke soort in elke open coden-sleep om naar gewicht (kg).
- Leid lengte-frequentieverdelingen in centimeters voor elke soort af met behulp van metingen verkregen van stereoscopische camera's of gesloten-codende tows.
- Ken grootteklasse (cm) verhoudingen toe door het aandeel gemeten individuen in elke lengtebak per soort te berekenen.
- Schat het aantal vissen in elke maat bak voor alle open codend tows door het totale aantal te vermenigvuldigen met het aandeel in elke grootte bak (cm)
- Schat het gemiddelde gewicht (kg) per grootte-bak met behulp van soortspecifieke lengte-gewichtsrelaties afgeleid van gesloten-gecodeerde monsters of gepubliceerde literatuur.
- Zet de tellingen van elke open coden-sleep om in vangst in gewicht (kg) door het aantal vissen in elke maat bak te vermenigvuldigen met het gemiddelde gewicht (kg) van elke grootte bak en de resultaten op te tellen.
OPMERKING: De onzekerheid die verband houdt met de lengte-gewichtsrelatie was verwaarloosbaar ten opzichte van de variantie tussen de bemonsteringen tussen de tow en had geen wezenlijke invloed op de biomassaschattingen.
- Schat de gelaagde gemiddelde dichtheid voor elke soort, in abundantie (vis m-1) en gewicht (kg m-1) over het surveygebied.
- Deel de vangst in aantal en gewicht (kg) door het eerder berekende geveegde gebied (km2) om een dichtheidsschatting voor elke sleep te krijgen.
- Bereken de gestratificeerde gemiddelde dichtheid (Xst) in aantal en gewicht (kg) voor elke soort (Vergelijking 123).
waarbij nj = het aantal sleepplaatsen in stratum j en xij = de dichtheid in tow i. De weging is evenredig met het gebied (km2) van laag j (vj) binnen het surveygebied (km2)23. - Bereken de variantie van de gestratificeerde willekeurige dichtheid (
) als gewogen gemiddelde over strata (Vergelijking 2),
waarbij nj = het aantal tows in een laag j en
= de variantie van dichtheden in laag j23.
- Vermenigvuldig de gestratificeerde gemiddelde dichtheid in aantal en gewicht (kg) met het totale surveygebied om de abundantie en biomassa te berekenen.
- Bereken de variantie in abundantie en biomassa (kg2) door de variantie in gestratificeerde gemiddelde dichtheid te vermenigvuldigen met het kwadraat van het surveygebied.
- Deel de biomassa-schatting (kg) door 1000 om biomassa in metrische ton te rapporteren.
- Deel de biomassavariantie (kg2) schatting door 10002 om te rapporteren in metrische ton.
Resultaten
De voorjaarssurvey van 2024 van de westelijke Golf van Maine vond plaats van 9tot 18mei op de F/V Justice vanuit New Bedford, MA. Het onderzoeksteam bestond uit een kapitein, drie bemanningsleden en drie wetenschappers. Tijdens de 10 dagen werden 47 survey-sleeptochten (vier gesloten en 43 open codend) overdag voltooid (Figuur 2). De survey-tows werden uitgevoerd met het eerder beschreven gelaagde willekeurige surveyontwerp. De sleepmomenten (n = 47) varieerden van 0,04 tot 3,15 uur (Gemiddelde = 1,223 uur; SD = 0,7477 uur) in duur (Tabel 1). De gemiddelde snelheid van het schip varieerde van 4,6 tot 6,6 km/u (Gemiddelde = 6,07 km/u; SD = 0,332 km/u) (Tabel 1). De gemiddelde doorspread varieerde van 34 tot 56 m (Gemiddelde = 47,1 m; SD = 3,90 m) (Tabel 1). Doorspread werd gebruikt om het geveegde gebied te berekenen vanwege het veronderstelde kuddegedrag van kabeljauw 24,25.
Figuur 2: De open codend (blauw) en gesloten codend (rood) sleeprails, uit de SMAST videotrawlsurvey van het voorjaar 2024, met kabeljauwvangst (ononderbouwd) aangegeven door de gele bubbels. Een rode X geeft geen vangst aan. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Sleepnummer | Sleeptype | Gemiddelde diepte (m) | Gemiddelde temperatuur (Celsius) | Gemiddelde doorspread (km) | Snelheid van het schip (km/u) | Gebied geveegd (km2) | Catch (onafhankelijk) | Vangst (kg) | Dichtheid (Ind/km2) | Dichtheid (kg/km2) |
| 1 | Open | 32.0 | 5.65 | 0.0469 | 6.3 | 0.44 | 1 | 2.01 | 2.3 | 4.70 |
| 2 | Open | 30.4 | 5.97 | 0.0490 | 6.1 | 0.42 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 3 | Open | 43.3 | 5.57 | 0.0475 | 5.9 | 0.40 | 1 | 2.01 | 2.5 | 5.00 |
| 4 | Open | 33.9 | 5.47 | 0.0344 | 6.1 | 0.29 | 3 | 6.04 | 10.4 | 16.61 |
| 5 | Open | 52.3 | 5.07 | 0.0469 | 6.1 | 0.69 | 14 | 28.18 | 20.3 | 46.86 |
| 6 | Open | 66.9 | 5.00 | 0.0482 | 6.0 | 0.29 | 6 | 12.08 | 20.8 | 49.90 |
| 7 | Open | 35.7 | 5.52 | 0.0411 | 6.1 | 0.38 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 8 | Open | 77.2 | 5.67 | 0.0480 | 5.9 | 0.40 | 1 | 2.01 | 2.5 | 4.90 |
| 9 | Open | 42.9 | 6.18 | 0.0431 | 6.2 | 0.12 | 2 | 4.03 | 16.0 | 31.51 |
| 10 | Open | 54.7 | 5.60 | 0.0428 | 5.8 | 0.06 | 1 | 2.01 | 16.8 | 28.66 |
| 11 | Open | 25.0 | 7.14 | 0.0410 | 5.9 | 0.05 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 12 | Open | 22.5 | 7.31 | 0.0447 | 5.9 | 0.18 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 13 | Open | 99.3 | 6.33 | 0.0479 | 6.0 | 0.91 | 1 | 2.01 | 1.1 | 2.00 |
| 14 | Open | 43.1 | 5.92 | 0.0448 | 6.1 | 0.70 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 15 | Open | 57.1 | 5.45 | 0.0476 | 6.1 | 0.45 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 16 | Open | 123.1 | 6.65 | 0.0540 | 6.1 | 0.46 | 9 | 18.11 | 19.7 | 50.47 |
| 17 | Open | 107.7 | 6.64 | 0.0470 | 6.4 | 0.31 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 18 | Gesloten | 116.5 | 6.46 | 0.0513 | 6.2 | 0.15 | 2 | 4.03 | 13.2 | 28.62 |
| 19 | Gesloten | 80.7 | 5.44 | 0.0499 | 5.7 | 0.14 | 1 | 2.01 | 7.0 | 13.26 |
| 20 | Open | 72.1 | 5.20 | 0.0429 | 5.3 | 0.05 | 9 | 18.11 | 192.9 | 274.60 |
| 21 | Open | 67.0 | 5.22 | 0.0458 | 5.7 | 0.14 | 31 | 62.40 | 216.5 | 360.85 |
| 22 | Open | 59.5 | 5.25 | 0.0486 | 4.6 | 0.01 | 8 | 16.10 | 870.7 | 1514.50 |
| 23 | Open | 88.9 | 5.16 | 0.0524 | 6.1 | 0.20 | 1 | 2.01 | 5.1 | 12.46 |
| 24 | Open | 87.2 | 5.16 | 0.0494 | 6.4 | 0.56 | 13 | 26.17 | 23.3 | 47.00 |
| 25 | Open | 35.4 | 5.51 | 0.0442 | 5.9 | 0.54 | 3 | 6.04 | 5.6 | 9.84 |
| 26 | Open | 31.7 | 5.79 | 0.0442 | 6.0 | 0.23 | 1 | 2.01 | 4.3 | 5.63 |
| 27 | Open | 84.0 | 5.27 | 0.0500 | 6.3 | 0.46 | 19 | 38.24 | 40.9 | 78.30 |
| 28 | Open | 74.9 | 5.21 | 0.0486 | 6.1 | 0.12 | 6 | 12.08 | 51.3 | 95.63 |
| 29 | Gesloten | 18.1 | 11.01 | 0.0445 | 9.1 | 0.21 | 1 | 2.01 | 4.7 | 13.67 |
| 30 | Open | 109.0 | 5.35 | 0.0502 | 6.6 | 0.22 | 1 | 2.01 | 4.6 | 10.11 |
| 31 | Open | 78.3 | 5.27 | 0.0512 | 6.3 | 0.67 | 359 | 722.59 | 536.0 | 1272.48 |
| 32 | Gesloten | 74.0 | 5.39 | 0.0532 | 5.6 | 0.15 | 46 | 92.59 | 316.3 | 906.69 |
| 33 | Open | 122.1 | 6.37 | 0.0469 | 5.8 | 0.41 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 34 | Open | 138.6 | 6.93 | 0.0460 | 6.1 | 0.74 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 35 | Open | 122.4 | 6.49 | 0.0486 | 6.3 | 0.30 | 1 | 2.01 | 3.3 | 7.24 |
| 36 | Open | 115.6 | 6.45 | 0.0463 | 6.1 | 0.53 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 37 | Open | 118.2 | 6.29 | 0.0463 | 5.9 | 0.12 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 38 | Open | 141.4 | 6.79 | 0.0473 | 5.9 | 0.33 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 39 | Open | 106.9 | 6.14 | 0.0489 | 6.4 | 0.43 | 35 | 70.45 | 81.8 | 177.05 |
| 41 | Open | 91.7 | 5.12 | 0.0465 | 6.4 | 0.50 | 5 | 10.06 | 10.0 | 21.47 |
| 42 | Open | 106.1 | 5.17 | 0.0461 | 6.0 | 0.75 | 7 | 14.09 | 9.3 | 20.98 |
| 44 | Open | 60.6 | 5.12 | 0.0438 | 6.3 | 0.28 | 11 | 22.14 | 39.0 | 82.14 |
| 45 | Gesloten | 25.2 | 7.67 | 0.0406 | 6.5 | 0.25 | 10 | 20.13 | 40.7 | 75.96 |
| 46 | Open | 67.2 | 5.97 | 0.0495 | 6.2 | 0.55 | 15 | 30.19 | 17.4 | 34.99 |
| 47 | Open | 75.9 | 5.13 | 0.0559 | 6.2 | 0.09 | 2 | 4.03 | 21.3 | 42.81 |
| 48 | Open | 80.4 | 5.09 | 0.0453 | 6.5 | 0.46 | 1 | 2.01 | 2.2 | 4.40 |
| 49 | Open | 57.3 | 5.03 | 0.0518 | 6.2 | 0.47 | 5 | 10.06 | 10.6 | 21.30 |
Tabel 1: Een samenvatting van de 47 bruikbare sleeptochten die zijn voltooid tijdens de SMAST videotrawlsurvey in het voorjaar 2024. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Het aantal Atlantische kabeljauwen per sleep, volgens de video, varieerde van nul tot 359 individuen (Gemiddelde = 13,5; SD = 52,40) (Tabel 1; Figuur 2). De vier gesloten gecodende sleepvliezen die werden gebruikt om biologische gegevens te verzamelen, vingen 54 kabeljauwen die varieerden van 41 tot 81 cm lang (Gemiddelde = 58,9 cm: SD = 9,74 cm) (Figuur 3), en van 0,7 tot 7,0 kg in gewicht (Gemiddelde = 2,43 kg; SD = 1,300 kg) (Figuur 4). Wanneer omgerekend naar gewicht, varieerde de vangst van kabeljauw van 0,0 tot 722,6 kg (Gemiddelde = 27,06 kg; SD = 104,465 kg) (Tabel 1). De gestratificeerde gemiddelde kabeljauwdichtheid per km² was 57,9 individuen (+4,9 individuen) en 118,2 kg (+9,7 kg). Vermenigvuldigd met het 7.920 km² grote onderzoeksgebied bedroeg de oppervlakte-geveegde abundantie en biomassa voor kabeljauw respectievelijk 458.889 individuen (+38.458 individuen) en 936 t (+77 t).
Figuur 3: Lengtefrequentieverdeling van Atlantische kabeljauw (n = 54) van de gesloten-codende sleeptows tijdens het voorjaar van 2024. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: De lengte-gewichtsrelatie van Atlantische kabeljauw (n = 54) gevangen tijdens het voorjaar 2024 onderzoek.Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Discussie
De dataproducten die door optische trawlsurveys worden geproduceerd, zijn analoog aan die afkomstig van traditionele bodemtrawlsurveys; echter, de vangstgerelateerde sterfte is met18,19 verminderd en de vangstgegevens worden verzameld op een fijnere ruimtelijke schaal:20. Omdat optische trawls continue videogegevens verzamelen in plaats van discrete puntgebaseerde vangsten, kan de tijd tijdens elke sleep waarop een vis de codend binnenkomt worden afgeleid. Deze unieke aanpak maakt het mogelijk de visverspreiding binnen individuele sleeptochten te onderzoeken, waardoor factoren zoals sleepduur, ontmoetingsfrequenties en variabiliteitbinnen sleep 20 kunnen worden beoordeeld, zonder dat paar- of zij-aan-zij experimentele sleeptochten nodig zijn.
Overwegingen voor het ontwerp van de survey zijn fundamenteel hetzelfde als die welke worden toegepast bij traditionele bodemtrawlonderzoeken en hangen af van het gedrag van de doelsoort en de kenmerken van het surveygebied. Gestratificeerde willekeurige ontwerpen worden vaak gebruikt in mariene visserijen, waarbij het onderzoeksgebied wordt gestratificeerd op breedtegraad en diepte bij het bemonsteren van meerdere soorten26. De verspreiding van vissen wordt als uniform binnen strata23 aangenomen. Deze aanname wordt vaak geschonden door visgedrag (d.w.z. paaien), seizoen, milieuwijzigingen, vispraktijken en variabiliteit binnen het stratumhabitat 27,28,29,30. Bij het onderzoeken van één soort kunnen veel van deze aannames worden bevestigd door het onderzoeksontwerp af te stemmen op de verspreiding en het gedrag van die soort.
Het onderzoeksvaartuig en de apparatuur kunnen ook worden aangepast op basis van doelsoorten en habitat. Het onderzoeksvaartuig moet worden gekozen op basis van het onderzoeksgebied, zodat de grootte voldoende is om de apparatuur, bemanning en onderzoekers gedurende de duur van het onderzoek te huisvesten. De hoeveelheid coaxkabel die nodig is, hangt af van de diepte van het onderzoeksgebied en moet groter zijn dan drie keer de maximale diepte om rekening te houden met de omvang van de trawldraad. Netselectie moet dezelfde principes volgen als traditionele trawlsurveys, waarbij gebruik wordt gemaakt van apparatuur met bekende efficiëntie waar beschikbaar. Bij het aannemen van 100% efficiëntie voor conservatieve populatieschattingen is het voordelig om samen te werken met commerciële vissers om de meest effectieve netconfiguratie voor de doelsoort en habitat te ontwikkelen. Bij onderzoek in zachtere substraten kan het net worden aangepast om sedimentsuspensatie21,22 te onderdrukken of te vermijden. Zeilen die in de buik worden geplaatst, kunnen de sedimentwolk onderdrukken. Het verlengen van de codend extension en het bieden van drijfvermogen aan de camera's kan de codend boven de sedimentwolk uittillen.
In zware werkomgevingen komen storingen van elektrische apparatuur vaak voor, waarbij de meeste problemen eerst worden vastgesteld door signaalverlies of verslechterde videokwaliteit. Deze problemen worden vaak veroorzaakt door draaien of overmatige spanning op de coaxkabels en kunnen worden geminimaliseerd door de kabel langs de net-middenlijn te leiden, spanningsverlichting nabij de cameraverbinding te bieden en de juiste spanning op de drukgecompenseerde lier te behouden tijdens het uitzetten en terughalen. Wanneer er problemen ontstaan, moet het oplossen van problemen systematisch verlopen door de stroomvoorziening en datacontinuïteit op elk aansluitpunt te controleren, waarbij componenten sequentieel worden geïsoleerd totdat de bron van de storing is vastgesteld.
In de afgelopen decennia is de onderwatertechnologie aanzienlijk vooruitgegaan, met veel redelijk geprijsde, kant-en-klaar opties die breed beschikbaar zijn geworden. De framerate en sluiterstijl zijn echter belangrijke overwegingen, vooral bij het gebruik van stereoscopische camera's. Onvoldoende framerates en rollende sluiters kunnen bewegingsonscherpte veroorzaken, waardoor soortidentificatie en -meting moeilijkof onmogelijk is. Waar mogelijk moeten globale sluitercamera's worden gebruikt om vervorming en vervaging rond snel zwemmende soorten te minimaliseren, waardoor de optische gegevensverwerking verbetert. Handmatige annotatie van video kost veel tijd en is de belangrijkste beperking om tijdige resultaten te kunnen leveren. Vooruitgang in computer vision en machine-learning beeldanalyse biedt aanzienlijk potentieel om deze last te verminderen door het automatiseren van soortendetectie en -tellen; Deze benaderingen vereisen echter grote, goed geannoteerde trainingsdatasets en rigoureuze validatie voordat ze Human Review 31 kunnen vervangen.
Optische trawlsurveymethoden kunnen niet-invasieve abundantieschattingen opleveren, die van bijzonder belang zijn voor bedreigde diersoorten. Zo ving de SMAST-videotrawl tijdens een onderzoek in de westelijke Golf van Maine 47 Atlantische steuren (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus) die ongedeerd door het net gingen. Een groot voordeel van optische data is dat de video een permanent verslag van de vangst biedt, waardoor toekomstige analyses en transparantie van de resultaten mogelijk zijn. Tijdens de onderzoeken gericht op kabeljauw werden ook meerdere gevallen van zeelamprei (Petromyzon marinus) waargenomen, die aan gastheren waren vastgehecht,20,32. De in dit artikel beschreven methoden kunnen worden gegeneraliseerd naar veel soorten die effectief door trawls worden gevangen en bieden een minimaal invasieve manier om de populatiegrootte te schatten. Het ontwerp, de protocollen en de apparatuur kunnen allemaal worden aangepast aan de specifieke behoeften van de enquête.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
We willen het Sea Scallop Research Set Aside Program (Award #NA24NMFX454G0013-T1-01), de Massachusetts Division of Marine Fisheries en het Marine Fisheries Institute (Award #UMASSDEMRKSTKSBYFY26) bedanken voor de financiering van dit onderzoek, naast de onschatbare begeleiding van hun personeel. De videotrawl-enquête zou niet mogelijk zijn geweest zonder de hulp van Danny Eilertsen, Ronnie Borjeson, Bob Kohl, Tim Barrett, Mike Matulaitis en Andrew Earle van de F/V Justice. We willen ook alle SMAST-docenten en studenten bedanken die bij dit project hebben geholpen, waaronder Chris Rillahan, Travis Lowery, Craig Lego, Amanda Meli, Caitlyn Riley, Andie Painten en Patricia Perez.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 8" Iceplast 1085 center hole trawl floats | Iceplast | 1085 | Zorgt voor drijfvermogen aan de hoofdlijn van het sleepnet om de hoogte van de hoofdlijn boven de bodem te verhogen; zorgt voor drijfvermogen aan de polyethyleen cilinder om deze boven de bodem te houden |
| ArcGIS Pro v3.5 | ESRI | N/A | Kaartsoftware |
| Benthic 4 Camera Housing | Group B LLC | CH-B4 | Onderwaterbehuizing voor HD videocamera |
| Big Fin Measuring Board | Big Fin Scientific | DCS5 | Elektronische meetbord voor biologische bemonstering bij gesloten tows |
| Camera Cable | SubConn | IL4F-L4M Pigtail Custom | Overdracht van stroom en elektrische signalen van camera naar aansluitdoos |
| Camera Mounts | Electromechanica | Custom | Bevestigt de Deepsea en GoPro camera's in de polyethyleen cilinder naast elkaar |
| Camera Power Supply | B&K Precision Corp. | 9130 | Omzetting van bootvermogen naar geschikte spanning voor camera's |
| Coaxial Optical Cable | Seven Valley Specialty Cable | Custom | Overdracht van stroom en elektrische signalen van aansluitdoos naar deks/stuurhut |
| Deepsea Multi-SeaCam, Color Multi SeaCam, Titanium housing, Seacon BH4 connector, Pal Video format | DeepSea Power & Light | 740-048-101-0B-02 | Onderwatercamera met live videofeed |
| Deepsea Multi-SeaCam, LED Multi SeaCam, Low Light Black and White, Titanium Housing, Seacon BH4 Connector, EIA Video Format | DeepSea Power & Light | 740-067-001-0B-03 | Onderwatercamera met live videofeed en ingebouwde verlichting |
| Desktop Computer | Various | Custom | Windows gebaseerd besturingssysteem met glasvezel interface |
| Digitizer | University of Massachusetts, Dartmouth | N/A | Videogegevensverzamelprogramma |
| Fiberglass sheave in metal housing | Diversified Marine | Custom | Bevestigt naast de nettrommel, leidt coaxkabel over de zijkant van het vaartuig en in het water |
| Fisheries Logbook Data Recording Software (FLDRS) | NOAA Fisheries | Version 4.1.7 | Software om start- en eindtijden en locaties van sleepnettows te documenteren; registreert snelheid, koers en locatie tijdens het tow op 30 seconden intervallen |
| GoPro Hero9 | GoPro | CHDHX-901-MX/CHDHX-901-XX/TH | HD videocamera |
| Hydraulic Winch | Diversified Marine | Custom | Spanningsgevoelige takel voor het plaatsen en ophalen van coaxiale optische kabel |
| LED SeaLite 1000, Daylight White LEDs, Flood | DeepSea Power & Light | LSL-1000 | Onderwater LED verlichting |
| Light Cable | SubConn | MCIL3M-Ysplit-2xMCILF Custom | Overdracht van stroom en elektrische signalen van verlichting naar aansluitdoos |
| Light Power Supply | B&K Precision Corp. | XLN30052 | Omzetting van bootvermogen naar geschikte spanning voor verlichting |
| Marel M1100 PL2262 Portable Marine Scale | Marel | M1100 PL2262 | Portable schaal voor biologische bemonstering bij gesloten tows |
| Marel M1100e Marine Scale | Marel | M1100 PL4220 | Grote zeeschaal voor biologische bemonstering bij gesloten tows |
| Maruson True Double Conversion, DSP Technology, Rack and Tower Uninterruptible Power Supply | Maruson UPS Systems | ULT-1.5KRT | Stabiliseert bootvermogen zodat er geen onderbrekingen zijn voor de stuurhut instelling; biedt back-up stroom als de bootvermogen wordt afgesloten |
| Open Broadcaster Software (OBS) | Version 32.0.1 | Software om live videofeed in de stuurhut weer te geven en video op te nemen | |
| Optical Slip Ring | Focal | ESR 1802674 | Overdracht van stroom en elektrische signalen naar roterende kabel op takel |
| Polyethylene Cylinders | Graystone Industries | EP-PT6530 | Biedt een stijve oppervlakte binnen het sleepnet voor montage van camera's, verlichting en aansluitdoos |
| RBRduet3 T.D | RBR Global | SL3-M22_SEC23-ST21_SP21 | Biedt continue temperatuur- en diepgegevens |
| Samsung Galaxy Tab Active 2 Tablet | Samsung | Galaxy Tab Active 3 SM-T570 | Tablet verbindt met Merrel Scale en Big Fin Measuring Board om automatisch meetgegevens te verzamelen |
| Simrad PX MultiSensor MK2 | Kongsberg | 420643, 420642, 419122 | Biedt deurverspreiding, vleugelverspreiding, hoogte hoofdlijn en temperatuurgegevens |
| Simrad SR15 Sensor Receiver | Kongsberg | 418973 | Ontvangt signaal van hydrofoon |
| Stereoscopic camera housings | Sexton Co. | Custom | Onderwaterbehuizing voor HD stereoscopische videocamera |
| Stereoscopic cameras | Lucid Vision Labs | TRI089S-MC | HD stereoscopische videocamera's |
| Tator | CVision AI, Inc | N/A | Video annotaties programma |
| Trawl Hydrophone, Hull Mounted | Kongsberg | HYD-20524 | Neemt akoestische signalen op van Simrad sensoren |
| Trawl net extension with 50.8 mm mesh liner | Reidar's Manufacturing, Inc. | Custom | Verlengt het sleepnet om sedimentafval mogelijk te maken voor duidelijker video |
| TV80 Processor | Kongsberg | PI5-201001-INC | Computer voor het weergeven en verzamelen van gegevens van de Simrad PX MultiSensors |
| TV80 Software | Kongsberg | 321028 | Software om gegevens weer te geven die zijn verzameld door Simrad PX MultiSensors |
| Two-bridle trawl net with 120 mm mesh, 3 mm twine, and a 27 m rock hopper sweep | Reidar's Manufacturing, Inc. | Custom | Sleepnet voor het plaatsen van camera's en verlichting |
| Underwater Junction Box | University of Massachusetts, Dartmouth | N/A | Verbinding van stroom en elektrische signalen van camera en verlichting naar hybride kabel |
Referenties
- Kurlansky, M. Cod: A biography of the fish that changed the world. , Penguin Books. (2000).
- Assessment of Gulf of Maine Atlantic cod (Gadus morhua). , Northeast Fisheries Science Center. (2024).
- 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).
- Rothschild, B. J., Chen, C., Wilson, J. Discards and the groundfish fishery: An economic and management challenge. Mar Policy. 40, 1-5 (2013).
- Murphy, J., et al. Groundfish catch limits and utilization in the Gulf of Maine. NOAA Tech. Memo. NMFS-NE-239. , (2015).
- Abel, D. New England fishermen hit hard by drastic cod cuts. , Boston Globe. https://www.bostonglobe.com (2014).
- 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).
- Abel, D. Cod collapse spurs anger and worry in New England. , Boston Globe. https://www.bostonglobe.com (2014).
- Bell, R. Fishery managers slash cod quotas. , Gloucester Daily Times. https://www.gloucestertimes.com (2014).
- Castañón, R. New England cod stocks still struggling. , Natl Fisherman. https://www.nationalfisherman.com (2017).
- 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).
- Butterworth, D. S., et al. Bias in fishery stock assessments due to incorrect selectivity assumptions. Fish Res. 158, 35-48 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Calabrese, N. M. Look but don’t touch: Minimally invasive trawl survey technology. [Ph.D. Dissertation]. , University of Massachusetts Dartmouth. (2025).
- 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).
- 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).
- Krebs, C. J. Ecological methodology. , Harper and Row. New York. (1989).
- Wardle, C. S. Fish behavior and fishing gear. Behaviour of Teleost Fishes. Pitcher, T. J. , 2nd ed, Chapman and Hall. (1993).
- 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).
- 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).
- 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).
- Vanderwal, J., Shoo, L. P., Williams, S. E. New approaches to understanding climate change impacts on species distributions. Ecography. 36, 001-013 (2013).
- Wang, Y., Chen, X., Li, G. Environmental influences on fish community structure in coastal systems. Fish Oceanogr. 27, 1-14 (2018).
- Maunder, M. N., Piner, K. R. Contemporary fisheries stock assessment: Many issues still remain. ICES J Mar Sci. 72, 7-18 (2015).
- 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).
- 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).
Herprints en machtigingen
