Levantamentos ópticos de arrasto oferecem um método não invasivo de amostragem de populações de peixes de fundo e fornecem dados em escala mais fina do que os levantamentos tradicionais de arrasto. Este artigo apresenta um procedimento generalizado para um levantamento óptico de arrasto de peixes de fundo na Nova Inglaterra.
Artigo de método
Levantamentos de arrasto óptico de peixes de baixo: Um levantamento de vídeo de arrasto do bacalhau atlântico do Golfo do Maine Ocidental (Gadus morhua)
Neste artigo
Resumo
Resumo
Levantamentos ópticos de arrasto fornecem um método não invasivo para quantificar populações de peixes de fundo e podem ser usados para complementar ou aprimorar os dados tradicionais de levantamento de arrasto de fundo. Este protocolo descreve o levantamento por vídeo de arrasto da School for Marine Science and Technology (SMAST), um sistema óptico desenvolvido em colaboração com pescadores comerciais para avaliar a abundância e distribuição dos peixes de fundo no Golfo Ocidental do Maine. Câmeras e luzes foram instaladas dentro do baúl de um arrasto comercial modificado para registrar os peixes enquanto passavam pela rede aberta. Sensores de mensuração líquida, sensores ambientais e GPS foram integrados para calcular a área varrida e derivar estimativas de densidade e biomassa. O levantamento exemplar seguiu um projeto aleatório estratificado, completando 47 reboques durante um cruzeiro de 10 dias na primavera de 2024. Os dados em vídeo foram anotados para enumerar espécies-alvo e validados com reboques periódicos de bacalhau fechado, e resultados representativos para o bacalhau do Atlântico foram apresentados. Esse protocolo demonstra uma abordagem replicável e minimamente invasiva para realizar levantamentos ópticos de arrasto de peixes de fundo, fornecendo dados espaciais e de abundância de alta resolução, ao mesmo tempo em que reduz a mortalidade das capturas. O método pode ser adaptado a outras espécies e habitats demersais para apoiar o monitoramento independente da pesca, avaliação de estoques e pesquisas ecológicas.
Introdução
O bacalhau do Atlântico (G. morhua) há muito tempo é a base da pesca de peixes de fundo da NovaInglaterra 1, mas o estoque do Golfo Ocidental do Maine atualmente é classificado como superpescado, com desembarques em <2% do pico histórico em 198222. Capturas totais admissíveis baixas, implementadas para promover a recuperação, limitam a captura de espécies mais abundantes dentro do complexo multiespécie de peixes de terra, criando desafios econômicos e de manejo. O bacalhau agora funciona como uma espécie de bloqueio, limitando as operações pesqueiras assim que as cotas individuais das embarcações sãoatingidas 3. De 2010 a 2015, apenas 32% do limite anual de captura multiespécie de peixes de fundo do Nordeste foi capturado,em média, 4,5. Desde 2010, aproximadamente um milhão de toneladas métricas de cota de peixes de água, avaliadas em mais de 6 bilhões de dólares, não foram capturadas, em parte devido a restrições ao bacalhau. Discrepâncias entre altas taxas de captura comercial e baixos índices de abundância em levantamentos alimentaram o debate sobre o verdadeiro statuspopulacional 3,6,7,8,9,10, que pode decorrer de limitações do levantamento 11, desvios da seletividade assumida 12,13 ou agregação populacional dentro das áreas de pesca14,15. A pesquisa de vídeo arrasto da School for Marine Science and Technology (SMAST) foi desenvolvida para ajudar a complementar as informações existentes de estoques e aliviar algumas dessas questões.
O objetivo do levantamento por vídeo de arrasto SMAST é fornecer aos gestores de recursos pesqueiros, cientistas marinhos e à indústria pesqueira uma avaliação independente e não invasora dos recursos de peixes de fundo, especificamente do bacalhau atlânticodo Golfo Ocidental do Maine 16,17. Desenvolvido em colaboração com pescadores comerciais, o levantamento integra câmeras e luzes em um arrasto comercial modificado para registrar os peixes enquanto passam pelo bacalhauaberto 13,16. O sistema combina vídeo de alta resolução com mensuração líquida, dados ambientais e posicionais para calcular a área varrida e estimar a densidade e biomassa específicas da espécie. O design de bacalhau aberto do levantamento permite que os peixes passem livremente pelo equipamento, reduzindo a mortalidade18,19 e possibilitando períodos de reboque prolongados que melhoram a cobertura espacial e a precisão dasestimativas 20. Além de sua aplicação ao bacalhau, o levantamento de vídeo arrasto SMAST oferece uma estrutura generalizada para amostragem óptica de arrasto em diversas espécies. Ao minimizar a mortalidade e capturar dados de distribuição em pequena escala20, essa abordagem poderia complementar e aprimorar os programas tradicionais de monitoramento baseados em arrasto. O método pode ser adaptado a diferentes habitats e espécies-alvo, fornecendo dados de vídeo de alta resolução adequados tanto para avaliação quantitativa de estoques quanto para pesquisas ecológicas. A implementação desse método dependerá das condições ambientais e das configurações dos equipamentos. Em ambientes de alta turbidez, são necessárias modificações na rede para manter visibilidadeadequada 21,22, e reboques com bacalhau fechado devem ser realizados para validar as contagens para cada espécie de interesse. Aqui, um procedimento generalizado para um levantamento óptico de arrasto de peixes de fundo é descrito usando o levantamento em vídeo SMAST da primavera de 2024 do bacalhau do Atlântico do Golfo Ocidental do Maine para exemplificar o procedimento e fornecer resultados representativos.
Protocolo
NOTA: Toda a amostragem biológica foi realizada dentro das diretrizes e protocolos da Universidade de Massachusetts Dartmouth.
1. Projeto de Levantamento
- Identifique um navio de levantamento offshore com guinchos hidráulicos para arrasto.
NOTA: Embarcações comerciais de arrasto offshore devem ser grandes o suficiente para a tripulação necessária e para a duração das operações de levantamento. - Identifique uma rede de arrasto adequada para a espécie e o habitat alvo.
NOTA: Para o substrato rochoso presente no Golfo Ocidental do Maine, uma varredura de 27 m de rocha foi apropriada. Para substratos mais macios, uma varredura em cadeia pode ser mais eficiente. É importante consultar os pescadores comerciais locais ao determinar a configuração das redes - Modificar a rede para acomodar equipamentos ópticos e anular a perturbação dos sedimentos.
- Inclua pelo menos duas luzes de diodo emissor de luz (LED), uma câmera capaz de transmissão ao vivo por cabo coaxial e uma câmera de ação de alta resolução e taxa de quadros ou câmera estereoscópica.
NOTA: Se a configuração do cabo permite vídeo em alta resolução ao vivo, pode ser necessário apenas uma câmera. - Posicione câmeras e luzes dentro da rede voltada para o cofre, usando um cilindro rígido de polietileno costurado na rede de arrasto como base para montagem e para fornecer rigidez à rede.
- Monte uma caixa de derivação no cilindro para retransmitir energia e alimentação de vídeo entre as luzes e as câmeras, além de um cabo coaxial personalizado.
NOTA: O cabo coaxial deve permitir que um feed de vídeo em tempo real seja visualizado e gravado na casa do leme da embarcação. - Modifice a rede para manter a extensão de copas fora do fundo e reduzir a suspensão de sedimentos na visão das câmeras.
NOTA: Modificações típicas incluem adicionar flutuação ao cilindro, alongar a extensão do cofre para afastar as câmeras da pluma de sedimento e adicionar lonas na parte inferior da rede para suprimir osedimento 21,22. - Inclua um pequeno revestimento de malha para evitar escapes durante reboques com codend fechado.
NOTA: O levantamento de vídeo arrasto SMAST utiliza um transbordador de 50,8 mm.
- Inclua pelo menos duas luzes de diodo emissor de luz (LED), uma câmera capaz de transmissão ao vivo por cabo coaxial e uma câmera de ação de alta resolução e taxa de quadros ou câmera estereoscópica.
- Projete uma pesquisa estatisticamente rigorosa que forneça um tamanho de amostra suficiente e seja adaptada à distribuição das espécies-alvo e à variabilidade do substrato.
NOTA: O levantamento por vídeo de arrasto SMAST utiliza um desenho aleatório estratificado baseado em camadas de levantamentos existentes, com áreas de agregação de bacalhau isoladas a suas próprias camadas.- Identifique o número total de estações que serão pesquisadas.
- Aloque estações da forma prescrita pela metodologia de levantamento escolhida.
NOTA: O levantamento de vídeo de arrasto SMAST aloca estações ao estrato por porcentagem da área de superfície, e os locais de início são selecionados aleatoriamente. - Aloque várias estações de reserva em caso de interferência causada por substrato complexo ou equipamentos de pesca fixos.
2. Coleta de dados
- Realize uma calibração estereoscópica com câmera debaixo d'água, se aplicável, antes do levantamento para garantir medições precisas dos peixes.
NOTA: A calibração estereoscópica e a validação estão em andamento para a pesquisa de vídeo de arrasto SMAST, e os resultados apresentados aqui utilizam comprimentos de reboques de bala fechada.- Capture vídeo ou imagens de uma grade quadriculada a diferentes distâncias e ângulos a partir da câmera.
- Isole e meça imagens dessa grade em um software de calibração estereoscópica de câmera.
- Execute um software de calibração estereoscópica.
- Carregue equipamentos no navio de levantamento.
- Instale equipamentos no convés da embarcação e na rede de arrasto.
- Organize a rede de levantamento e um guincho sensível à pressão, equipado com cabo coaxial e anel deslizante acoplado no convés da embarcação.
- Prenda as portas de arrasto de levantamento aos cabos do guincho da embarcação.
- Use uma solda temporária para fixar o guincho sensível à pressão ao deck.
- Fio do cabo de energia do guincho sensível à pressão para o quadro de disjuntores do recipiente.
- Prenda um bloco de cabo à estrutura em A da embarcação (ou estrutura similar) para que o cabo coaxial passe até a popa do barco, ao lado do tambor da rede.
NOTA: Ao organizar o bloco, certifique-se de que o cabo coaxial possa ir do guincho até o cofre da rede enquanto estiver na água, sem atritos nos fios do guincho da embarcação. - Fixe a caixa de derivação ao cilindro rígido de polietileno (Figura 1).
- Conecte as câmeras e luzes ao cilindro (Figura 1).
- Conecte as câmeras e luzes à caixa de derivação usando cabos de câmera e luz fixados com conectores à prova d'água.
- Passe o cabo coaxial por um bloco de cabo suspenso na estrutura em A da embarcação e conecte-o à caixa de junção no cilindro.
- Entrelace o cabo através da malha da rede na linha central superior para evitar que o coque torça.
- Amarre um trecho curto do cabo diretamente ao cilindro acima da conexão à caixa de derivação para aliviar a tensão.
- Fixe o conjunto de sensores de mensuração da rede à rede e faça arrasto nas portas.
- Monte dois sensores de porta e dois sensores de asa no arrasto para fornecer informações em tempo real sobre a abertura da porta e da asa.
- Monte o sensor da corda de cabeça e o sensor de contato do fundo na rede de arrasto para fornecer informações em tempo real sobre o contato do fundo e a altura da corda de sustentação.
NOTA: Para muitas espécies, o contato com o fundo é essencial para captura eficiente e deve ser monitorado. Para outras espécies distribuídas verticalmente, a altura da corda de cabeça pode ser importante para determinar a eficiência. - Conecte um sensor de profundidade e temperatura à rede.
NOTA: Esses dados podem ser registrados pelo sensor de mensuração líquida ou por um sensor separado.
Figura 1: Diagrama indicando a posição e configuração do cofre de arrasto e da casa do leme, com uma captura de tela do software de processamento de vídeo. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Instale o equipamento na casa de leme da embarcação (Figura 1).
- Proteja o computador e os monitores para visualização de vídeo e execução de software em uma estação de trabalho adequada na área de comando.
- Conecte dispositivos de sistemas de posicionamento global (GPS) ao computador.
- Conecte o receptor de mensuração de rede ao computador.
- Conecte câmeras e luzes à energia na casa do leme da embarcação.
- Conecte a "extremidade do convés" do trecho coaxial da casa do leme ao anel de colissão no guincho sensível à pressão.
- Conecte a "extremidade da casa do leme" do cabo coaxial da casa do leme ao computador, energia da luz e energia da câmera.
- Abra o software necessário para registrar dados e garantir que todo o equipamento esteja funcionando corretamente antes da partida.
- Ligue a energia das câmeras e abra o software de gravação de vídeo para garantir que a câmera esteja funcionando.
NOTA: Se a câmera não exibir, faça uma solução de problemas sistemática. - Abra o software do sensor para registrar temperatura, profundidade e dados de medição líquida.
- Abra o software para registrar localização, velocidade e rumo.
- Abra um software de mapeamento para visualizar a localização das embarcações em relação a estações determinadas aleatoriamente. Conecte o segundo dispositivo GPS ao software selecionando a porta em que ele está conectado.
- Ligue a energia das câmeras e abra o software de gravação de vídeo para garantir que a câmera esteja funcionando.
- Capture vídeo e dados para cada reboque.
- Inicie um software de mapeamento para começar a exibir a localização da embarcação.
- No software de gravação de vídeo, certifique-se de que os datas e horas sejam exibidos e corretos.
- Insira o número de reboque para ser sobreposto no vídeo.
- Inicie o software do sensor de mensuração de rede e comece a gravar.
- Coloque lentamente a rede e as portas para fora usando os guinchos hidráulicos da embarcação.
NOTA: Certifique-se de que os guinchos hidráulicos da embarcação estejam se movendo em uma velocidade que o guincho sensível à pressão com cabo coaxial possa acompanhar. Ajuste a pressão do guincho conforme necessário às condições do mar. - Comece a gravar o vídeo e ligue a energia das luzes assim que o cilindro entrar na água.
NOTA: Luzes subaquáticas podem superaquecer se deixadas acesas enquanto estão acima da água. - Comece a registrar dados de localização e velocidade assim que os guinchos hidráulicos da embarcação, que controlam a rede, estiverem travados na posição, indicando o início do reboque.
- Continue rebocando pelo tempo estipulado em cada local de reboque pré-determinado.
- Puxe lentamente a rede e as portas usando os guinchos hidráulicos da embarcação.
- Pare de registrar dados de localização e velocidade assim que os guinchos hidráulicos da embarcação estiverem acionados para o reboque, indicando o fim do reboque.
- Desligue a energia das luzes assim que elas chegarem à superfície.
- Repita todos os passos da seção 2.5 para todas as estações.
- Realizar reboques com codend fechado para verificar contagens em vídeo, verificar medições estereoscópicas e coletar dados biológicos sobre a captura.
- Feche o cohete da rede usando o clipe do cofre.
- Siga todos os passos da seção 2.5 para coletar dados de vídeo e sensores para o reboque.
- Faixa vazia de rede no convés da embarcação.
- Separe a captura em cestos por espécie.
- Meça, pese e faça sexo (quando possível) dos primeiros 100 indivíduos de cada espécie.
- Colete os pesos das cestas e conte para o restante da captura.
- Descarregue todos os dados do computador de cabine para discos rígidos externos.
- Revise o vídeo para identificar e enumerar espécies-alvo (Figura 1).
- Faça upload de todos os vídeos para o software de anotação.
- Peça para que técnicos treinados assistam ao vídeo e anotem todas as espécies-alvo e peixes não identificados.
- Realize o controle de qualidade dos passos assistindo novamente a um subconjunto de vídeos usando um segundo técnico independente.
- Selecione aleatoriamente os vídeos para serem revisados por um segundo técnico treinado.
- Anote quaisquer indivíduos da espécie-alvo que tenham sido deixados de lado pelo técnico anterior.
- Exclua quaisquer anotações de espécies-alvo para indivíduos contados duas vezes.
- Verifique a identificação da espécie com um especialista para revisar cada imagem anotada para garantir que as identificações corretas tenham sido feitas.
- Exporte dados de um software de anotação.
- Inclua data, número de reboque, carimbos de data e hora dos indivíduos anotados, espécies de indivíduos anotados e um número de identificação único para cada indivíduo anotado nos dados exportados.
3. Produtos de dados
- Calcule a área varrida (km2) para cada reboque usando a abertura da porta ou a abertura das asas, dependendo dos protocolos existentes para cada espécie.
- A abertura média da porta (km) ou da asa (km) foi registrada entre o início e o término de cada reboque de levantamento.
- Faça a média da velocidade da embarcação (km h-1) entre o início e o fim de cada reboque de levantamento.
- Multiplique a propagação média pela velocidade média do navio (km h-1) e duração de reboque (h).
- Converta as contagens de cada espécie em cada reboque aberto de bacalhau em peso (kg).
- Derive distribuições comprimento-frequência em centímetros para cada espécie usando medições obtidas por câmeras estereoscópicas ou reboques de codend fechado.
- Atribua proporções de classe de tamanho (cm) calculando a proporção de indivíduos medidos em cada caixa de comprimento para cada espécie.
- Estime o número de peixes em cada compartimento de tamanho para todos os reboques abertos de bacalhau multiplicando a contagem total pela proporção em cada compartimento de tamanho (cm)
- Estimar o peso médio (kg) por compartimento de tamanho usando relações comprimento-peso específicas da espécie derivadas de amostras de codend fechado ou literatura publicada.
- Converta as contagens de cada reboque aberto de bacalhau para a captura em peso (kg) multiplicando o número de peixes em cada compartimento de tamanho pelo peso médio (kg) de cada compartimento de tamanho e somando os resultados.
NOTA: A incerteza associada à relação comprimento–peso foi desprezível em relação à variância amostral entre os dois e não afetou materialmente as estimativas de biomassa.
- Estimar a densidade média estratificada para cada espécie, em abundância (peixe m-1) e peso (kg m-1) em toda a área do levantamento.
- Divida a captura em contagem e peso (kg) pela área previamente calculada varrida (km2) para obter uma estimativa de densidade para cada reboque.
- Calcule a densidade média estratificada (Xst) em contagem e peso (kg) para cada espécie (Equação 123).
onde nj = o número de rebocados no estrato j e xij = a densidade no reboque i. A ponderação é proporcional à área (km2) do estrato j (v j) dentro da área de levantamento (km2)23. - Calcule a variância da densidade aleatória estratificada (
) como média ponderada entre camadas (Equação 2),
onde nj = o número de rebocados em um estrato j e
= a variância das densidades no estrato j23.
- Multiplique a densidade média estratificada em contagem e peso (kg) pela área total do levantamento para calcular a abundância e a biomassa.
- Calcule a variância na abundância e na biomassa (kg2) multiplicando a variância na densidade média estratificada pelo quadrado da área do levantamento.
- Divida a estimativa de biomassa (kg) por 1000 para reportar a biomassa em toneladas métricas.
- Divida a estimativa da variância da biomassa (kg2) por 10002 para reportar em toneladas métricas.
Resultados
A pesquisa da primavera de 2024 no Golfo Ocidental do Maine ocorreu de9 a 18de maio no F/V Justice a partir de New Bedford, MA. A equipe de levantamento era composta por um capitão, três tripulantes e três cientistas. Durante os 10 dias, 47 reboques de levantamento (quatro com badoua fechada e 43 com badoua aberta) foram concluídas durante o dia (Figura 2). Os reboques de levantamento foram realizados usando o desenho de levantamento aleatório estratificado descrito anteriormente. Os reboques (n = 47) variaram de 0,04 a 3,15 h (Média = 1,223 h; DS = 0,7477 h) de duração (Tabela 1). A velocidade média do navio variava de 4,6 a 6,6 km/h (média = 6,07 km/h; SD = 0,332 km/h) (Tabela 1). A propagação média das portas variou de 34 a 56 m (Média = 47,1 m; SD = 3,90 m) (Tabela 1). O doorspread foi usado para calcular a área varrida devido ao comportamento de pastoreio assumido do bacalhau 24,25.
Figura 2: As trilhas de reboque abertas (azul) e bacalhau fechada (vermelha), do levantamento de vídeo de arrasto SMAST da primavera de 2024, com captura de bacalhau (ind) indicada pelas bolhas amarelas. Um X vermelho indica que não há pega. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
| Número de reboque | Tipo de reboque | Profundidade média (m) | Temperatura média (Celsius) | Espalhamento Médio (km) | Velocidade da embarcação (km/h) | Área varrida (km2) | Catch (Ind) | Captura (kg) | Densidade (Ind/km 2) | Densidade (kg/km2) |
| 1 | Aberto | 32.0 | 5.65 | 0.0469 | 6.3 | 0.44 | 1 | 2.01 | 2.3 | 4.70 |
| 2 | Aberto | 30.4 | 5.97 | 0.0490 | 6.1 | 0.42 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 3 | Aberto | 43.3 | 5.57 | 0.0475 | 5.9 | 0.40 | 1 | 2.01 | 2.5 | 5.00 |
| 4 | Aberto | 33.9 | 5.47 | 0.0344 | 6.1 | 0.29 | 3 | 6.04 | 10.4 | 16.61 |
| 5 | Aberto | 52.3 | 5.07 | 0.0469 | 6.1 | 0.69 | 14 | 28.18 | 20.3 | 46.86 |
| 6 | Aberto | 66.9 | 5.00 | 0.0482 | 6.0 | 0.29 | 6 | 12.08 | 20.8 | 49.90 |
| 7 | Aberto | 35.7 | 5.52 | 0.0411 | 6.1 | 0.38 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 8 | Aberto | 77.2 | 5.67 | 0.0480 | 5.9 | 0.40 | 1 | 2.01 | 2.5 | 4.90 |
| 9 | Aberto | 42.9 | 6.18 | 0.0431 | 6.2 | 0.12 | 2 | 4.03 | 16.0 | 31.51 |
| 10 | Aberto | 54.7 | 5.60 | 0.0428 | 5.8 | 0.06 | 1 | 2.01 | 16.8 | 28.66 |
| 11 | Aberto | 25.0 | 7.14 | 0.0410 | 5.9 | 0.05 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 12 | Aberto | 22.5 | 7.31 | 0.0447 | 5.9 | 0.18 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 13 | Aberto | 99.3 | 6.33 | 0.0479 | 6.0 | 0.91 | 1 | 2.01 | 1.1 | 2.00 |
| 14 | Aberto | 43.1 | 5.92 | 0.0448 | 6.1 | 0.70 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 15 | Aberto | 57.1 | 5.45 | 0.0476 | 6.1 | 0.45 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 16 | Aberto | 123.1 | 6.65 | 0.0540 | 6.1 | 0.46 | 9 | 18.11 | 19.7 | 50.47 |
| 17 | Aberto | 107.7 | 6.64 | 0.0470 | 6.4 | 0.31 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 18 | Fechado | 116.5 | 6.46 | 0.0513 | 6.2 | 0.15 | 2 | 4.03 | 13.2 | 28.62 |
| 19 | Fechado | 80.7 | 5.44 | 0.0499 | 5.7 | 0.14 | 1 | 2.01 | 7.0 | 13.26 |
| 20 | Aberto | 72.1 | 5.20 | 0.0429 | 5.3 | 0.05 | 9 | 18.11 | 192.9 | 274.60 |
| 21 | Aberto | 67.0 | 5.22 | 0.0458 | 5.7 | 0.14 | 31 | 62.40 | 216.5 | 360.85 |
| 22 | Aberto | 59.5 | 5.25 | 0.0486 | 4.6 | 0.01 | 8 | 16.10 | 870.7 | 1514.50 |
| 23 | Aberto | 88.9 | 5.16 | 0.0524 | 6.1 | 0.20 | 1 | 2.01 | 5.1 | 12.46 |
| 24 | Aberto | 87.2 | 5.16 | 0.0494 | 6.4 | 0.56 | 13 | 26.17 | 23.3 | 47.00 |
| 25 | Aberto | 35.4 | 5.51 | 0.0442 | 5.9 | 0.54 | 3 | 6.04 | 5.6 | 9.84 |
| 26 | Aberto | 31.7 | 5.79 | 0.0442 | 6.0 | 0.23 | 1 | 2.01 | 4.3 | 5.63 |
| 27 | Aberto | 84.0 | 5.27 | 0.0500 | 6.3 | 0.46 | 19 | 38.24 | 40.9 | 78.30 |
| 28 | Aberto | 74.9 | 5.21 | 0.0486 | 6.1 | 0.12 | 6 | 12.08 | 51.3 | 95.63 |
| 29 | Fechado | 18.1 | 11.01 | 0.0445 | 9.1 | 0.21 | 1 | 2.01 | 4.7 | 13.67 |
| 30 | Aberto | 109.0 | 5.35 | 0.0502 | 6.6 | 0.22 | 1 | 2.01 | 4.6 | 10.11 |
| 31 | Aberto | 78.3 | 5.27 | 0.0512 | 6.3 | 0.67 | 359 | 722.59 | 536.0 | 1272.48 |
| 32 | Fechado | 74.0 | 5.39 | 0.0532 | 5.6 | 0.15 | 46 | 92.59 | 316.3 | 906.69 |
| 33 | Aberto | 122.1 | 6.37 | 0.0469 | 5.8 | 0.41 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 34 | Aberto | 138.6 | 6.93 | 0.0460 | 6.1 | 0.74 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 35 | Aberto | 122.4 | 6.49 | 0.0486 | 6.3 | 0.30 | 1 | 2.01 | 3.3 | 7.24 |
| 36 | Aberto | 115.6 | 6.45 | 0.0463 | 6.1 | 0.53 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 37 | Aberto | 118.2 | 6.29 | 0.0463 | 5.9 | 0.12 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 38 | Aberto | 141.4 | 6.79 | 0.0473 | 5.9 | 0.33 | 0 | 0.00 | 0.0 | 0.00 |
| 39 | Aberto | 106.9 | 6.14 | 0.0489 | 6.4 | 0.43 | 35 | 70.45 | 81.8 | 177.05 |
| 41 | Aberto | 91.7 | 5.12 | 0.0465 | 6.4 | 0.50 | 5 | 10.06 | 10.0 | 21.47 |
| 42 | Aberto | 106.1 | 5.17 | 0.0461 | 6.0 | 0.75 | 7 | 14.09 | 9.3 | 20.98 |
| 44 | Aberto | 60.6 | 5.12 | 0.0438 | 6.3 | 0.28 | 11 | 22.14 | 39.0 | 82.14 |
| 45 | Fechado | 25.2 | 7.67 | 0.0406 | 6.5 | 0.25 | 10 | 20.13 | 40.7 | 75.96 |
| 46 | Aberto | 67.2 | 5.97 | 0.0495 | 6.2 | 0.55 | 15 | 30.19 | 17.4 | 34.99 |
| 47 | Aberto | 75.9 | 5.13 | 0.0559 | 6.2 | 0.09 | 2 | 4.03 | 21.3 | 42.81 |
| 48 | Aberto | 80.4 | 5.09 | 0.0453 | 6.5 | 0.46 | 1 | 2.01 | 2.2 | 4.40 |
| 49 | Aberto | 57.3 | 5.03 | 0.0518 | 6.2 | 0.47 | 5 | 10.06 | 10.6 | 21.30 |
Tabela 1: Um resumo dos 47 reboques utilizáveis concluídos na pesquisa de vídeo arrasto SMAST da primavera de 2024. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.
A contagem de bacalhaus do Atlântico por reboque, segundo o vídeo, variou de zero a 359 indivíduos (Média = 13,5; SD = 52,40) (Tabela 1; Figura 2). Os quatro reboques de bacalhau fechado usados para coletar dados biológicos capturaram 54 bacalhaus que variavam de 41 a 81 cm de comprimento (Média = 58,9 cm: DS = 9,74 cm) (Figura 3), e peso de 0,7 a 7,0 kg (Média = 2,43 kg; D&D = 1,300 kg) (Figura 4). Quando convertida em peso, a captura de bacalhau variava de 0,0 a 722,6 kg (Média = 27,06 kg; SD = 104,465 kg) (Tabela 1). A densidade média estratificada de bacalhau porkm² foi de 57,9 indivíduos (+4,9 indivíduos) e 118,2 kg (+9,7 kg). Quando multiplicado pela área de levantamento de 7.920km2 , a abundância e biomassa varrida por área para bacalhau foi de 458.889 indivíduos (+38.458 indivíduos) e 936 t (+77 t), respectivamente.
Figura 3: Distribuição de frequência de comprimento do bacalhau do Atlântico (n = 54) a partir dos reboques de bacalhau fechado durante a pesquisa da primavera de 2024. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: A relação comprimento-peso do bacalhau-do-atlântico (n = 54) capturada durante o levantamento da primavera de 2024. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Discussão
Os produtos de dados produzidos por levantamentos ópticos de arrasto são análogos aos derivados dos levantamentos tradicionais de arrasto de fundo; no entanto, a mortalidade relacionada à captura éreduzida em 18,19 e os dados capturados são coletados em uma escala espacial maisfina 20. Como arrastos ópticos coletam dados de vídeo contínuos em vez de capturas pontuais, o tempo durante cada reboque em que um peixe entra no bacalhau pode ser deduzido. Essa abordagem única permite examinar a distribuição dos peixes dentro dos rebocais individuais, possibilitando a avaliação de fatores como duração do reboque, taxas de encontro e variabilidade dentro doreboque 20, sem a necessidade de reboques experimentais pareados ou lado a lado.
As considerações para o desenho do levantamento são fundamentalmente as mesmas aplicadas aos levantamentos tradicionais de arrasto de fundo e dependem do comportamento das espécies-alvo e das características da área de levantamento. Desenhos aleatórios estratificados são comumente usados em pescarias marinhas, onde a área de levantamento é estratificada por latitude e profundidade ao amostrar para múltiplasespécies 26. A distribuição dos peixes é considerada uniforme dentro das camadas23. Essa suposição é frequentemente violada pelo comportamento dos peixes (ou seja, desova), estação, mudanças ambientais, práticas de pesca e variabilidade do habitat dentro doestrato 27,28,29,30. Ao pesquisar uma única espécie, muitas dessas suposições podem ser validadas adaptando o desenho do levantamento à distribuição e comportamento dessa espécie.
A embarcação e o equipamento de levantamento também podem ser modificados com base na espécie alvo e no habitat. A embarcação de levantamento deve ser escolhida com base na área do levantamento, garantindo que o tamanho seja adequado para abrigar os equipamentos, a tripulação e os pesquisadores durante a duração da pesquisa. A quantidade de cabo coaxial necessária depende da profundidade da área de levantamento e deve ser maior que três vezes a profundidade máxima para considerar o alcance do fio de arrasto. A seleção de redes deve seguir os mesmos princípios dos levantamentos tradicionais de arrasto, utilizando equipamentos com eficiência conhecida quando disponíveis. Ao assumir 100% de eficiência para estimativas conservadoras da população, é benéfico trabalhar com pescadores comerciais para desenvolver a configuração de redes mais eficaz para a espécie e o habitat alvo. Ao fazer levantamentos em substratos mais macios, a rede pode ser modificada para suprimir ou evitar suspensão desedimentos 21,22. Lonas colocadas na barriga podem suprimir a nuvem de sedimento. Alongar a extensão do codo e fornecer flutuação às câmeras pode elevar o baú acima da nuvem de sedimento.
Em ambientes operacionais adversos, falhas em equipamentos elétricos são comuns, com a maioria dos problemas identificada inicialmente por perda de sinal ou qualidade de vídeo degradada. Esses problemas são frequentemente causados por torção ou tensão excessiva nos cabos coaxiais e podem ser minimizados ao passar o cabo ao longo da linha central da rede, proporcionando alívio de tensão próximo à junção da câmera e mantendo a tensão adequada no guincho compensado por pressão durante a abertura e recuperação. Quando surgem problemas, a solução de problemas deve proceder de forma sistemática, verificando a entrega de energia e a continuidade dos dados em cada ponto de conexão, isolando os componentes sequencialmente até que a origem da falha seja identificada.
Nas últimas décadas, a tecnologia subaquática avançou substancialmente, com muitas opções disponíveis e disponíveis a preços razoáveis e prontas. No entanto, a taxa de quadros e o estilo do obturador são considerações importantes, especialmente ao usar câmeras estereoscópicas. Taxas de quadros inadequadas e obturadores rolantes podem causar desfoque de movimento, tornando a identificação e medição de espécies difíceis ouimpossíveis. Quando possível, câmeras com obturador global devem ser usadas para minimizar distorções e desfoques ao redor de espécies que nadam rapidamente, melhorando assim o processamento óptico de dados. A anotação manual de vídeo consome muito tempo e é a principal limitação para produzir resultados oportunos. Avanços em visão computacional e análise de imagens por aprendizado de máquina oferecem potencial significativo para reduzir esse fardo automatizando a detecção e contagem de espécies; No entanto, essas abordagens exigem grandes conjuntos de dados de treinamento bem anotados e validação rigorosa antes de poderem substituir a revisão humana 31.
Métodos de levantamento óptico de arrasto podem fornecer estimativas de abundância não invasivas, que são de particular interesse para espécies ameaçadas. Por exemplo, durante um levantamento no Golfo Ocidental do Maine, o arrasto de vídeo SMAST capturou 47 esturjões do Atlântico (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus) passando pela rede sem danos. Uma grande vantagem dos dados ópticos é que o vídeo fornece um registro permanente da captura, permitindo análises futuras e transparência dos resultados. Durante os levantamentos que visaram bacalhaus, múltiplas ocorrências de lampreia-marinha (Petromyzon marinus) acopladas aos hospedeiros também foramobservadas 20,32. Os métodos descritos neste artigo podem ser generalizados para muitas espécies capturadas efetivamente por arrastos e fornecem uma forma minimamente invasiva de estimar o tamanho populacional. O design, protocolos e equipamentos podem ser personalizados conforme as necessidades específicas da pesquisa.
Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer ao Programa Set Aside de Pesquisa em Vieiras do Mar (Prêmio #NA24NMFX454G0013-T1-01), à Divisão de Pesca Marinha de Massachusetts e ao Instituto de Pesca Marinha (Prêmio #UMASSDEMRKSTKSBYFY26) pelo financiamento desta pesquisa, além da orientação inestimável de seus funcionários. A pesquisa por vídeo de arrasto não teria sido possível sem a ajuda de Danny Eilertsen, Ronnie Borjeson, Bob Kohl, Tim Barrett, Mike Matulaitis e Andrew Earle, do F/V Justice. Também gostaríamos de agradecer a todos os professores e alunos da SMAST que ajudaram neste projeto, incluindo Chris Rillahan, Travis Lowery, Craig Lego, Amanda Meli, Caitlyn Riley, Andie Painten e Patricia Perez.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 8" Iceplast 1085 center hole trawl floats | Iceplast | 1085 | Fornece flutuabilidade à corda de cabeça da rede de arrasto para aumentar a altura da corda de cabeça do fundo; fornece flutuabilidade ao cilindro de polietileno para mantê-lo fora do fundo |
| ArcGIS Pro v3.5 | ESRI | N/A | Software de mapeamento |
| Benthic 4 Camera Housing | Group B LLC | CH-B4 | Caixa subaquática para câmera de vídeo HD |
| Big Fin Measuring Board | Big Fin Scientific | DCS5 | Placa de medição eletrônica para amostragem biológica em reboques fechados |
| Camera Cable | SubConn | IL4F-L4M Pigtail Custom | Transmissão de energia e sinais elétricos da câmera para a caixa de junção |
| Camera Mounts | Electromechanica | Custom | Monta as câmeras Deepsea e GoPro no cilindro de polietileno lado a lado |
| Camera Power Supply | B&K Precision Corp. | 9130 | Conversão de energia do barco para a tensão apropriada para câmeras |
| Coaxial Optical Cable | Seven Valley Specialty Cable | Custom | Transmissão de energia e sinais elétricos da caixa de junção para o convés/sala de controle do navio |
| Deepsea Multi-SeaCam, Color Multi SeaCam, Titanium housing, Seacon BH4 connector, Pal Video format | DeepSea Power & Light | 740-048-101-0B-02 | Câmera subaquática com feed de vídeo ao vivo |
| 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 | Câmera subaquática com feed de vídeo ao vivo com luzes embutidas |
| Desktop Computer | Various | Custom | Sistema operacional baseado em Windows com interface de fibra óptica |
| Digitizer | University of Massachusetts, Dartmouth | N/A | Programa de coleta de dados de vídeo |
| Fiberglass sheave in metal housing | Diversified Marine | Custom | Fixa-se ao tambor da rede, guia o cabo coaxial sobre a lateral do navio e para a água |
| Fisheries Logbook Data Recording Software (FLDRS) | NOAA Fisheries | Version 4.1.7 | Software para documentar os horários de início e fim e as localizações do reboque de arrasto; registra velocidade, direção e localização durante o reboque em intervalos de 30 segundos |
| GoPro Hero9 | GoPro | CHDHX-901-MX/CHDHX-901-XX/TH | Câmera de vídeo HD |
| Hydraulic Winch | Diversified Marine | Custom | Gato hidráulico sensível à tensão para implantação e recuperação do cabo óptico coaxial |
| LED SeaLite 1000, Daylight White LEDs, Flood | DeepSea Power & Light | LSL-1000 | Luz LED subaquática |
| Light Cable | SubConn | MCIL3M-Ysplit-2xMCILF Custom | Transmissão de energia e sinais elétricos das luzes para a caixa de junção |
| Light Power Supply | B&K Precision Corp. | XLN30052 | Conversão de energia do barco para a tensão apropriada para as luzes |
| Marel M1100 PL2262 Portable Marine Scale | Marel | M1100 PL2262 | Escala marinha portátil para amostragem biológica em reboques fechados |
| Marel M1100e Marine Scale | Marel | M1100 PL4220 | Escala marinha grande para amostragem biológica em reboques fechados |
| Maruson True Double Conversion, DSP Technology, Rack and Tower Uninterruptible Power Supply | Maruson UPS Systems | ULT-1.5KRT | Estabiliza a energia do barco para que não haja interrupções para a configuração da sala de controle; fornece energia de backup se a energia do barco for cortada |
| Open Broadcaster Software (OBS) | Version 32.0.1 | Software para exibir feed de vídeo ao vivo na sala de controle e gravar vídeo | |
| Optical Slip Ring | Focal | ESR 1802674 | Transmissão de energia e sinais elétricos para o cabo rotativo no gato |
| Polyethylene Cylinders | Graystone Industries | EP-PT6530 | Fornece uma superfície rígida dentro da rede de arrasto para montagem de câmeras, luzes e caixa de junção |
| RBRduet3 T.D | RBR Global | SL3-M22_SEC23-ST21_SP21 | Fornece dados contínuos de temperatura e profundidade |
| Samsung Galaxy Tab Active 2 Tablet | Samsung | Galaxy Tab Active 3 SM-T570 | O tablet se conecta à balança Merrel e à placa de medição Big Fin para coletar automaticamente os dados de medição |
| Simrad PX MultiSensor MK2 | Kongsberg | 420643, 420642, 419122 | Fornece dados de largura da porta, largura das asas, altura da corda de cabeça e temperatura |
| Simrad SR15 Sensor Receiver | Kongsberg | 418973 | Recebe sinal do hidrofone |
| Stereoscopic camera housings | Sexton Co. | Custom | Caixa subaquática para câmera de vídeo estéreo HD |
| Stereoscopic cameras | Lucid Vision Labs | TRI089S-MC | Câmeras de vídeo estéreo HD |
| Tator | CVision AI, Inc | N/A | Programa de anotação de vídeo |
| Trawl Hydrophone, Hull Mounted | Kongsberg | HYD-20524 | Grava sinais acústicos dos sensores Simrad |
| Trawl net extension with 50.8 mm mesh liner | Reidar's Manufacturing, Inc. | Custom | Estende a rede de arrasto para permitir a queda de sedimentos para um vídeo mais claro |
| TV80 Processor | Kongsberg | PI5-201001-INC | Computador para exibir e coletar dados dos Simrad PX MultiSensors |
| TV80 Software | Kongsberg | 321028 | Software para exibir dados coletados pelos 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 | Rede de arrasto para implantação de câmeras e luzes |
| Underwater Junction Box | University of Massachusetts, Dartmouth | N/A | Conexão de energia e sinais elétricos da câmera e das luzes para o cabo híbrido |
| USB GNSS GPS Receiver | USGlobalSat | USB GNSS GPS Receiver | Dispositivo de Sistema de Posicionamento Global para uso no ArcGIS Pro e FLDRS |
| Wheelhouse Run | Electromechanica | Custom | Segmento de fio óptico coaxial adaptado para conectar à anilha de slip ótica em uma extremidade e à energia da luz e ao computador na outra |
Referências
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Reimpressões e permissões
