20170720 LED灯具在远洋渔业捕捞上的应用探讨

LED灯具在远洋渔业捕捞上的应用探讨

熊巍雷艳华

（深圳市超频三科技股份有限公司广东深圳）

摘要：本文通过介绍鱼类自身的生理结构特点、活动特性、远洋渔类的分层结构。结合目前远洋渔业捕捞人工光源的的现状，探讨光诱LED灯具在远洋渔业捕捞应用上的难点。为远洋渔业捕捞的讨论起到拋砖引玉的作用。

我国是世界第一渔业大国，现拥有各类远洋作业渔船3000余艘，实际生产总值达数百亿元。其中作为我国三大远洋渔业之一的光诱渔业，其使用的集鱼灯是光诱渔业的重要装备之一，对渔船捕捞的成本和渔货产量都起到一定的作用。国内外学者对大型专业光诱渔船的集鱼灯做了大量的研究工作，然而我国渔业捕捞设备相对落后，光诱渔船使用的传统金卤灯其功率大，能耗高，寿命短，光源浪费严重，而所产生的紫外线对船员健康产生较大的影响。LED作为一种新兴光源，目前在渔业捕捞上有所应用，但船长们所反馈的实际使用效果各不相同，船东们希望节省柴油的同时，能捕获更多的鱼。但LED灯具其试错成本高，加之很难证明LED诱渔灯具的应用能给船东捕来更多的鱼。导致目前船长们对LED捕渔灯有一种抵触心理。目前大部分仍然传统金卤灯和钨卤灯，其高昂的渔业生产成本，严重制约着我国远洋渔业的发展。

1、深海鱼类趋光性（向光性）原理特征控讨

1.1鱼对光刺激的阈值反应深海鱼的视阈比人低10倍。各种鱼的光刺激值虽有差别，但一般情况下锥体细胞的阈值为100-10-2Lx,而杆状细胞为10-4-10-5Lx。用行为方法测定暗适应状态下鳕鱼、鳀鱼，竹荑鱼、银汉鱼，狭鳕光阈值的结果为10-5-10-7LX。用行为方法研究海水鱼的光谱敏感曲线时指出，明适条件下海水鱼为560nm(淡水鱼为610nm);在暗适应条件下海水鱼为520nm(淡水鱼为560nm)。从个体发生看，幼鱼和成年鱼光谱敏感曲线没有变化。从明适应向暗适应过渡时，仔鱼和成年鱼的光谱敏感曲线都向短波处移动，这种变化说明鱼对生存环境条件的适应。

1.2月光对鱼类趋光的影响

在渔业捕捞中月光对捕鱼效率有不利的影响，月初的捕获量比满月时多。我国广大渔民在生产实践中也积累了月光影响捕鱼效率的事实。那么如何来解释月光对鱼类趋光的不利影响?从月光对鱼类视觉影响上说，在月光之夜海水不太深的地方捕鱼，人工光源的引诱作用显著降低。这是因为月光不仅照射到海表面并渗透到水的一定深度，这样月光作为背景光降低了人工光源照明的强度，便鱼眼对光源的分辨阈值增加，这样鱼就不能在光源处稳定集群，鱼的行为处在离散状态，因此显著减少了捕获量。实验表明即使提高人工光源的强度，只能在一定程度上提高其趋光效率。为了克服月光对灯光诱鱼的影响。必须采取的第一个措施就是增加人工光源的亮度。但审不是唯一方法，另一可取的措施是在月光照明下光诱灯源可采用短波部分的颜色光，这样一方面可以提高人工光源的亮度，另一方面可使颜色光与月光照明产生较强的对比性，使鱼能趋向颜色光（20世纪初期，人们认为小海鱼是无色视觉者，但随着研究的深入，除鲟鱼和鳐鱼外，大多数硬骨鱼和七鳃鳗都具有辨别颜色的能力）。

1.3光照区鱼类的行为特征

光照条件与鱼行为的关系可分为二类。一类是随照度的增强而活动增强，如竹荚鱼和银汉鱼;第二类是随着照度的增加而其活动直线地减少，这种鱼只是在0.1到0.01Lx时才活动，如江鳕，摄食时视觉起主导作用，第二类鱼具有夜间和黄昏摄食的特性，如大的凶猛的鱼主要在夜间和底层活动。如果把喜光鱼（鳀鱼、竹荚鱼等）的眼睛除去，这些鱼就不能摄食而死亡。而底层凶猛鱼除去眼后仍能很好地摄食。此外还观察到，不同鱼集群和集群消失的光照条件也是不同的，一般说，上层鱼是在12-14Lx以上照度才开始集群，而在低于0.01Lx时集群消失。

海上光照区不同对水上，水下不同光源不同鱼的反应也不同，某些鱼能很好地水上光所吸引（如秋刀鱼和沙丁鱼），而另一些则被水下光所吸引（如鲱鱼）。不同，不同鱼在光照区集中的时间是不同的，鲱鱼和鳀鱼

只要几秒，而沙丁鱼需要10-40分钟才在光区集中。光照区鱼的行为是不同的，鲱鱼和鳀鱼在灯光边大量集群时作出或大或小的正确的圆周运动（一般作逆时针运动）。扁鄂针鱼则力图快速趋向灯并接触灯。此外，光照区鱼的行为也依赖于光源的状态（动或静止）而变化。根据水下照相和观察表明，在水下光源向下移动时，鲱鱼从水上层趋向远离的光，过一定时候绕灯形成密集的集群。

外界环境因素对鱼在光照区行为的影响。首先鱼的行为和分布是与水温有关，沙丁鱼等是喜温性鱼类，其生存的最上层的水温在6-26℃范围内。超过或低于适宜温度时鲱鱼就不趋光。其次降低水的透明度使光诱作用的光诱捕捞效率显著降低了；反之在很透明的水中有高的捕获率。最后潮流和船的飘浮对鱼的行为也有影响。一般在水表面的捕捉水平线的潮流不利于鱼在光照区的集群，在光诱鲱鱼进如潮流的速度等于鲱鱼运动速度时，光诱就不能成功。船的飘流速度超过一定范围时就会使鲱鱼在光照区集群发生困难。

鱼的生理状态对鱼在光照区行为的影响。鱼的年龄和生理状态（性成熟、饥饿状态等）影响鱼在光照区的行为。幼鱼对光有正反应，而成年状态就避光。生殖和产卵期鱼避光，而过后恢复对光反应。饥饿会增加鱼的对光反应，因而使捕获量显著增加。

1.4鱼在水中的空间定向

鱼眼的协调机能。鱼在水中能看多远，这是与鱼的协调机能相联系的，眼内的睫状肌对水晶体的调节是协调机能的关健。不同鱼的协调深度和速度是不一样的，凶猛的鱼比温和的鱼协调程度来得高。为了说明鱼眼不是近视的，曾在13种海鱼上测试了在6个视野方向上的协调时的折光度，测量结果表明，在打阿托品和箭毒（麻醉药）之前所有研究的鱼眼是远视的（可看几米）的正常的，而打针之后也仅在某些方向上是近视的。从这些实验中可以得出结论，即在正常状态下鱼没有近视而是远视的。所以说鱼的空间定向是无穷远的。

鱼的空间视野，鱼能看多大范围？鱼眼在视中轴方向上特别扁化。鱼眼瞳孔宽受到光线影响时不收缩。鱼眼是潜望镜式的，收集来自各方面的光线。鱼眼的单眼视野范围大，双眼视野小。例如淡水鲑鱼每眼在水平面上的视野测定为160°-170°，而人眼仅为154°，在垂直面上鱼为150°而上为134°双眼视野时鱼眼为20°-30°而人眼为120°。

鱼的视敏度，鱼眼的视敏度依赖于鱼眼的视网膜和光学装置的分辨能力。各种鱼眼的水晶都呈球形，这是适应生活在水中的几何形象。球形透镜与其它形式的透镜相比能进入很大的光量，因此鱼眼比人眼在光能通过聚焦平面上要大4倍。鱼眼的焦距为2.55，而人的焦距为22.8.所以说鱼眼能人眼的焦距短，而且有较大的拆光能力，因此近区的可距高为1-50mm范围内。鱼的视网膜的分辩力据测定，其最小分辨角起伏在4.2-15.4分。此外增加照度可以明显地增加视敏度，据报导海水鱼类在亮增大的同时，视敏度按指数函关系增加，亮度较低时各种鱼视敏度的差别不明显，但亮度高时各种鱼的差虽却十分显著。然而，海水多玩类达到最大视敏度时的光强度都是一定的，约为10nt.

总之，就鱼的空间视觉而言，鱼眼能看无穷远，不同形态的鱼的视敏度起伏于几分至几十分范围内。

1.5鱼类趋光的原因和机制

鱼类趋光的理论可分为三种：第一种是廖勃的非透应性肌紧张理论。鱼具有二面对称的身体，当光线不均匀地照射鱼的右或左眼时，改变了鱼肌紧张的对称性，为此使鱼强近向光源运动。第二种是法朗茨的适应性理论。鱼对光反应是适应性的，即是由鱼的生态和发展历史所制约的。第三种为楚塞尔的信号理论。鱼的趋光性看作是一种无条件和有条件的食物反射。

2、远洋鱼类分布“上、中、下”。

海洋鱼类种类繁多千姿百态。生物学家按目、科、属、种分门别类约有2万多种之众而水产工作者却多按水层、深度将鱼分为中上层鱼类、中下层鱼类和底层鱼类。各层鱼类的色彩、形态特征与所栖息的自然环境其高度的统一体现出物以类分、鱼以群集的自然特性。

中上层鱼类:按平面划分可分为潮间带、浅海区和远洋区。典型的中土层鱼类身体呈梭形,两端尖细,在海水中游泳阻力小,大部分为高速游泳鱼类。

中下层鱼类:这里指的是水深200米以内的中下层鱼类浅海海底常可分为岩礁与泥沙海底。黑绸、真绸就常生活在多岩礁地区。鳃鱼、皱唇鳖、扁头哈那鳖、扁鳖等,嘴在头下部,常在泥沙质海底觅食。

水深超过200米的中下层鱼类,常称为深海鱼。人们把水深200一3000米称作半深海,把水深3000一6000的米称作深海,而把水深6000米以下的海沟称作超深海。深海光线昏暗,食物贫乏,压力大,故深海鱼类形态奇特色彩一般都呈银色、黑色和紫黑色。如在半深海生活的巨尾鱼、后肛鱼,长着望远镜式的眼睛,可充分利用这里的一丝微光,以搜寻食物。再如,看上去好似有头没有尾的翻车鱼,头重尾轻常潜到半深海生活.也常发现在中