新泽西州大陆架外冬季大西洋鲱鱼群的生物量与组成：一种结合中层拖网采样的新型水声调查方法的应用

《Fisheries Research》：Biomass and composition of Atlantic menhaden schools in winter on the continental shelf offshore of New Jersey: Application of a novel hydroacoustic survey with midwater trawl sampling

　　

作者名单：Geneviève Nesslage、James Gartland、Robert J. Latour、Christopher Gurshin、Dong Liang、Dustin Gregg、Stefan Axelsson、Leif Axelsson、Wayne Reichle、Jeff Kaelin、J. Michael Jech、Ray Mroch、Jeffrey Brust、Eban J. Charles、Michael J. Wilberg

研究机构：美国马里兰大学环境科学中心，切萨皮克生物实验室，邮政信箱38号，Solomons，MD 20688，美国

摘要

大西洋鲱鱼（Brevoortia tyrannus）是一种具有生态和经济重要性的洄游性饵料鱼，但由于在美国东海岸的科学调查中很少被发现，因此很难对其进行采样。因此，关于这一鱼群的数量评估和管理方面的信息十分缺乏，尤其是在自2014年以来一直存在冬季饵料渔业的北部海域。2022年冬季，一个由科学家和渔业行业成员组成的合作团队在新泽西州海岸外25-80公里的大陆架水域首次开展了针对大西洋鲱鱼的专项调查，他们采用了一种新型的水声调查方法结合中层拖网采样技术。通过对351公里范围内23个鱼群的声学数据进行分析，估计该研究区域的生物量为9089,167公斤，95%置信区间为713,207-17,465,128公斤。大多数基于声学数据得出的鱼群生物量估计值与拖网捕获量相当。所有被采样的鱼群年龄均为3-4岁（范围2-6岁），叉长中值为266毫米，体重为0.288公斤。大多数被采样的大西洋鲱鱼已经成熟，并处于不同捕捞批次之间的休眠期。这项调查证实了大西洋鲱鱼的部分洄游行为，并为类似的大规模远洋鱼类调查提供了新的方法论依据。

引言

大西洋鲱鱼（Brevoortia tyrannus）是一种洄游性饵料鱼，分布于从佛罗里达到缅因州的美国东海岸（Goode, 1879; Ahrenholz, 1991）。春季和初夏时，成年大西洋鲱鱼会沿着海岸线按纬度分布，通常体型较大、年龄较大的鱼会出现在更北的位置（June and Reintjes, 1959; Nicholson, 1971）。秋季，成年鱼群的主要部分会迁移到北卡罗来纳州哈特拉斯角（Cape Hatteras）以南的近海区域（Roithmayr, 1963; Nicholson, 1971），尽管卵的监测数据和标记数据显示部分大西洋鲱鱼会在其分布范围的北部过冬（Simpson et al., 2017; Liljestrand et al., 2019, Liljestrand et al., 2025）。

大西洋鲱鱼是美国东海岸按重量计算最大的商业捕捞对象（2023年总捕捞量达233,800,000公斤；ASMFC, 2025）。该商业渔业主要包括两部分：一是围网捕捞（约占捕捞量的70%），主要在切萨皮克湾及附近沿海水域进行；二是全海岸范围的饵料渔业（约占捕捞量的30%；ASMFC, 2025）。大多数针对大西洋鲱鱼的饵料捕捞活动发生在河口和沿海水域，使用围网、刺网和磅网。然而，2014年，中层拖网渔民在中大西洋大陆架（从马里兰州到新英格兰南部）的近海区域开展了一项新的、成功的冬季饵料渔业。迄今为止，尚未通过非渔业相关的数据证实大西洋鲱鱼在其分布范围北部的近海大陆架上过冬。

尽管大西洋鲱鱼具有重要的经济和生态价值（Lipton, 2009; Garrison et al., 2010; Anstead et al., 2021），但支持渔业管理的独立数据仍然十分有限，尤其是在其分布范围的北部和冬季。用于评估鱼群数量的大部分生物学数据来自围网捕捞的港口样本；尽管这种捕捞方式样本量较大，但它已不再在其大部分分布范围内常规进行（SEDAR, 2015）。由于美国东海岸几乎所有的围网捕捞设施都已关闭，过去二十年间收集的生物学样本主要集中在切萨皮克湾地区（Nesslage et al., 2020）。虽然冬季饵料渔业也会采集样本，但采样强度取决于捕捞配额，而非基于生物学或统计标准，因此在某些地区和年份（尤其是当捕捞量相对于围网捕捞量较少的情况下）样本量可能有限。此外，目前缺乏专门针对大西洋鲱鱼的独立监测调查，而且在现有的近海拖网调查中也很少能发现这种鱼类（SEDAR, 2020）。冬季，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海洋资源监测、评估与预测项目以及生态系统监测项目的浮游生物调查提供了大西洋鲱鱼从北卡罗来纳州到新英格兰南部全年繁殖的证据（Simpson et al., 2017）。然而，美国东海岸的独立渔业拖网调查要么在冬季最寒冷的时候不进行，要么无法到达足够远的近海区域以可靠地捕捉到过冬的成年大西洋鲱鱼，或者使用的渔具和船只无法有效捕捉到这种鱼类。NOAA东北渔业科学中心的冬季底拖网调查（Winter BTS）曾在1992年至2007年间在近海进行，但该调查主要针对扁平鱼类，因此捕获的大西洋鲱鱼数量很少（SEDAR, 2020）。因此，亟需开发新的方法来调查过冬的大西洋鲱鱼，以帮助评估冬季饵料渔业的可持续性。

水声技术常用于调查群居的远洋鲱科鱼类，包括大西洋鲱鱼（Lucca and Warren, 2018, 2019；大西洋鲱鱼(Clupea harengus；Jech and Sullivan, 2014；大西洋鲭鱼Scombra scombrus；Loranger et al., 2022）。Lucca和Warren在2018年及2015年曾在纽约长岛的佩科尼克河（Peconic River）和弗兰德斯湾（Flanders Bay）以及长岛以南约6公里的大陆架区域成功进行了大西洋鲱鱼的水声调查，调查范围覆盖0.04-3.01平方公里，深度在2.5-20米之间。然而，此前尚未在大范围或冬季使用水声技术来调查大西洋鲱鱼。

在冬季对大西洋鲱鱼进行近海水声调查面临诸多挑战。与夏季不同，冬季的成年大西洋鲱鱼白天会在海底形成巨大的密集鱼群，夜间则分散到水面附近觅食（June and Reintjes, 1959; Smith, 1991）。饵料渔民报告称，这些鱼群在1月至2月水温最低时活动较为静止，对船只的躲避行为明显减弱。为了确定有效的调查方法，Liang等人（2020）进行了一项模拟研究，测试了几种水声调查方案的效果，发现传统的调查方法在冬季用于大西洋鲱鱼时会导致生物量估计的精度和准确性较低（Nesslage and Liang, 2018）。相比之下，一种针对大西洋鲱鱼过冬生物学和行为特征设计的双阶段调查方法能够生成生物量估计值，其变异系数约为25%。该调查方法结合了使用向下发射声波的声纳进行生物量估算，并通过全向声纳扩展了搜索范围。

本研究的主要目的是应用Liang等人（2020）提出的水声调查方法，量化新泽西州沿海过冬的大西洋鲱鱼的生物量、组成和栖息地利用情况。具体目标包括：1）利用新型双阶段调查方法通过声学数据估算过冬大西洋鲱鱼的生物量；2）评估合作研究中使用的渔业水声设备的性能；3）描述研究区域内过冬大西洋鲱鱼的大小、年龄、性别和成熟度；4）分析大陆架上过冬大西洋鲱鱼的远洋栖息地利用情况。

章节摘录

材料与方法

2022年冬季，一个由学术界、联邦政府、州政府和私营部门的科学家以及大西洋鲱鱼饵料渔业从业者（包括渔民和加工者）组成的合作研究团队实施了Liang等人（2020）提出的双阶段水声调查方法。该调查结合了渔业水声技术和中层拖网技术，以估算研究区域的生物量并分析鱼群组成。

鱼群行为与生物量

在调查过程中，共识别出38个大西洋鲱鱼鱼群（图1），其中23个鱼群使用ES80声纳进行了声学探测，另有3个鱼群被采样。尽管渔民报告称在冬季可以顺利穿过静止的鱼群而不干扰它们，但本次调查中发现的大西洋鲱鱼群表现出更复杂的行为，这可能是由于2月份的海底水温比预期更高所致。

讨论

这是首次针对成年大西洋鲱鱼在近海进行的独立渔业调查，也是首次在冬季实施的此类调查。尽管大西洋鲱鱼具有很高的社会经济和生态价值（Lipton, 2009; Garrison et al., 2010; Anstead et al., 2021），但目前可用的独立渔业调查数据主要来自近岸多物种调查，这些调查使用的渔具和方法并不适用于群居的远洋鱼类（SEDAR, 2020）。

作者贡献声明

Jeffrey Brust：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、资源协调、项目管理、方法论设计、资金筹集、数据管理、概念构思。James Gartland：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件开发、资源协调、项目管理、方法论设计、调查实施、资金筹集、数据管理、概念构思。Eban J. Charles：撰写——审稿与编辑、软件开发、数据分析、数据管理。Robert J. Latour：

资金来源

本项目的资金由NOAA Saltonstall-Kennedy Competitive资助计划提供（奖项编号：#NA20NMF4270163）。调查设计的资金由美国国家科学基金会（NSF）海洋渔业科学中心提供（奖项编号：#1266057），会员费则由该中心的行业咨询委员会承担。

利益冲突声明

作者声明以下可能构成利益冲突的财务关系和个人关联：Geneviève Nesslage表示获得了美国国家海洋和大气管理局的财政支持；Jeff Kaelin与Lund’s Fisheries有关联，包括就业关系；Wayne Reichle与Lund’s Fisheries有关联。

致谢

我们感谢美国国家海洋和大气管理局的Saltonstall-Kennedy竞争性资助计划和美国国家科学基金会海洋渔业科学中心对本调查的实施和设计的支持。同时，我们也感谢大西洋各州渔业委员会（ASMFC）大西洋鲱鱼技术委员会对调查设计的初步审查和建设性反馈。此外，我们也感谢ASMFC大西洋鲱鱼管理委员会对本项目的支持。