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金枪鱼渔业是远洋渔业的重要组成部分,目前主要的商业金枪鱼类共7种,分别是鲣(Kasuwonus pelamis)、黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)、大眼金枪鱼(Thunnus obesus)、长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)、大西洋蓝鳍金枪鱼(Thunnus thynnus)、太平洋蓝鳍金枪鱼(Thunnus orientalis)和南方蓝鳍金枪鱼(Thunnus maccoyii)。在金枪鱼渔业调查和研究中,声学调查是目前渔业资源调查与研究最有效和最直观的方法。为了掌握影响单尾金枪鱼类声波回波强度的因素,本文首先对三种热带金枪鱼类共计5尾样品(捕自中西太平洋基里巴斯海域):鲣1尾、黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼各2尾,运用计算机断层扫描(Computer Tomography,CT)所得的图像与三维重建软件相结合的方式分别重建了三种金枪鱼类的鱼体、骨骼和鳔的三维模型。在国内某研究所的消声水池中进行了单体目标强度的测试,实验用消声水池长、宽和深分别为19m、7m和6m,实验水池水温为20.5℃,无鱼类以及其他噪声干扰。实验使用的换能器发射频率为50kHz、70kHz、90kHz、120kHz和200kHz。通过测试得到三种热带金枪鱼类在不同姿态(第一种姿态:鱼头正对换能器,鱼腹朝下,鱼背朝上;第二种姿态:鱼头正对换能器,鱼腹朝左,鱼背朝右;第三种姿态:鱼体竖直向上,鱼体侧线正对换能器,背鳍朝左,鱼腹朝右)、不同入射角度(每种姿态以鱼体的首尾方向垂直换能器方向为0°,顺时针转90°,归位后逆时针转90°,正负旋转角度总和为180°,步程为10°)下的回波强度。最后运用基尔霍夫模型对50kHz、70kHz、90kHz、120kHz和200kHz条件下的第二种姿态的回波强度值进行估算,并与实测结果进行对比,验证基尔霍夫模型估算结果的准确性。结果表明:(1)对于3尾较大个体的金枪鱼类,鲣的骨骼和肌肉的体积分别占鱼体体积的10.08%和89.91%,表面积分别占鱼体表面积的33.13%和66.87%;对于有鳔鱼类(黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼)由于鳔在鱼体内部,所以鳔的体积(表面积)不计入整个鱼体体积(表面积)当中。黄鳍金枪鱼的骨骼、肌肉的体积分别占鱼体体积的7.83%和92.17%,鳔体积约为鱼体体积的0.89%,骨骼、肌肉表面积分别占鱼体表面积的29.74%和71.03%,鳔表面积约为鱼体表面积的0.74%;大眼金枪鱼的骨骼和肌肉的体积分别占鱼体体积的6.22%和93.78%,鳔体积约为整个鱼体体积的4.09%,骨骼、肌肉表面积分别占鱼体表面积的28.75%和71.25%,鳔表面积约为鱼体表面积的2.2%。(2)通过实验测量分析了5尾金枪鱼类姿态变化、体长变化、频率变化、种类变化后的目标强度变化结果:A.姿态变化:三种姿态下当从头部正对换能器旋转到鱼体侧线正对换能器回波强度逐渐增大,当鱼体倾角变化时,鱼体在声散射方向上的投影面积随之变化,随着投影面积的变大鱼体回波强度变大,但有些姿态下的回波强度变化规律不太明显;B.体长变化:鱼体长度是影响鱼类目标强度的因素之一,通过结果分析可知体长越小的金枪鱼类其目标强度值也越小;C.频率变化:从整体来看,在实验室条件下频率变化对单体金枪鱼类的目标强度测量结果表明随着频率的增大目标强度值减小;D.种类变化:由于鳔对鱼类目标强度的影响达到90%以上,实验中三种热带金枪鱼类中的有鳔鱼类(黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼)其目标强度值随自变量的改变变化幅度明显,但无鳔鱼类(鲣)目标强度值随自变量的改变变化幅度不明显。(3)经过对基尔霍夫模型参数的调整(水中声速为1500m/s,水的密度为1000kg/m~3,鲣的鱼体密度为1.11g/cm~3,黄鳍金枪鱼鱼体密度为1.07g/cm~3,大眼金枪鱼的鱼体密度为1.03g/cm~3,鳔的声速为345m/s,鳔的密度为1.24g/cm~3),鲣、黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼回波强度的实测值和基尔霍夫模型计算结果大致相同,在-80°至80°之间实测值和模拟值拟合度较好。本文认为:(1)运用计算机断层扫描(CT)对硬骨鱼类的骨骼研究更加快捷方便。特别是对鱼体骨骼和鳔部分三维重建还原度较高,图像可以清晰反映出鱼体骨骼、鳔的结构和在鱼体中的相对位置,可为研究单体金枪鱼类回波强度提供鱼体结构的基础数据,有利于深入研究骨骼、鳔和肌肉的体积、密度和相对位置对金枪鱼类回波强度的影响。(2)可通过观察回波强度是否受鱼体倾斜角度影响来判断是否为有鳔鱼类或无鳔鱼类,回波强度受鱼体倾斜角度影响较大的鱼类为有鳔鱼类,反之为无鳔鱼类。(3)黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼随着其体长减小,其回波强度值也减小,黄鳍金枪鱼更明显。(4)基尔霍夫模型适用于鲣、黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼的回波强度计算。