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人工鱼礁

选择鱼类洄游经过、自然条件适宜而又无碍其他作业的水域,专门构筑的渔业工程设施。目的在于改善水域生态环境,吸引鱼类聚集、繁殖或索饵成长,从而形成稳定的捕捞作业场所。此外,还有专为保护鱼类资源、培育仔幼鱼或诱导鱼群定向游动而设置的人工鱼礁

选择鱼类洄游经过、自然条件适宜而又无碍其他作业的水域,专门构筑的渔业工程设施。目的在于改善水域生态环境,吸引鱼类聚集、繁殖或索饵成长,从而形成稳定的捕捞作业场所。此外,还有专为保护鱼类资源、培育仔幼鱼或诱导鱼群定向游动而设置的人工鱼礁,以及专为诱集中上层鱼类而设置的浮鱼礁。广义的人工鱼礁还包括建在近岸海域增殖牡蛎、鲍、龙虾、海参或大型经济海藻(巨藻、海带、裙带菜等)的多种人造礁,统称浅海增殖礁。在1988年第四届国际人工鱼礁研讨会上把人工鱼礁改称鱼类人工生境(artificial fish habitat)。

简史 世界上人工鱼礁建设历史早、规模大、范围广而又具有特点的国家是日本和美国。日本列岛沿海出现原始人工鱼礁已近200年(1795年起),当时濑户内海的兵库县、爱媛县渔民从沉船处捕鱼获得高产而受到启发,采用树木结缚石块投放海底造礁,吸引鱼类聚集,形成良好渔场。直到20世纪初,沿海部分渔民仍在建造这种简易人工鱼礁,称作筑矶。1932年起日本政府将筑矶作为振兴沿岸渔业对策之一,提倡利用废建筑材料、废船体、废车体及石块等投放海底造礁。50年代中期开始采用专门设计制作的钢筋混凝土鱼礁,1954年起纳入国库资助事业之内,并将以鱼类为对象的筑矶定名为人工鱼礁,从此日本人工鱼礁建设的范围和规模扩大。70年代中期以来,沿海国家相继宣布200海里专属经济区,远洋渔业受到限制,日本沿岸水域的基础生产力虽然很高,但随着滨海地区工业和城市建设的发展,渔场范围被压缩,水产生物繁殖、生长的环境日趋恶化,因而更加重视沿岸渔场的改造和建设,将人工鱼礁建设作为保障沿岸渔业稳定发展的主要措施之一。

美国最早在1860年的出版物中记载了南卡罗来纳州沿海的原始人工鱼礁。当地渔民发现洪水冲入海中的树木处有鱼群聚集,因而采用树木结缚石块沉没造礁集鱼。1916年在纽约火岛海湾用废建筑材料建造人工鱼礁,形成游钓作业渔场达30年之久。1935年又在新泽西州梅角沿海近20米水深处建造更大规模的人工鱼礁。50年代起建设的范围和规模逐渐扩大,除东北沿海外,墨西哥湾的亚拉巴马州、得克萨斯州沿海(1954年)、夏威夷群岛(1957年)和加利福尼亚沿海(1958年),相继利用废车体、废钢管等建造人工鱼礁。60年代中期以后,联邦政府和州有关部门在财政、技术等方面给予支持,特别自1972年通过92-402号公共法以来,沿海各州人工鱼礁建设进入高潮,1974年累计建成200多处,1978年为500多处,到1984年已达1200多处。

70年代以来,其他一些沿海国家和地区,如中国和南朝鲜,意大利、法国、西班牙和苏联,澳大利亚及加拿大等开始重视人工鱼礁的作用并加以发展。中国台湾省1974年首先在新竹县沿海建造钢筋混凝土鱼礁和利用废轮胎、废船体沉没造礁,至1984年建设范围扩大到基隆、桃园、苗栗、屏东、高雄及澎湖等县市沿海水域,还在澎湖县水域开展了浮鱼礁试验。中国广西自治区防城县沿海曾有打桩围地投石集鱼的传统作业,当地称为“打红鱼绠”。1979年在这里开始试验钢筋混凝土构件组装的现代人工鱼礁。1981年山东、广东沿海开始试验,1984年起分布于沿海8个省、自治区,24个县、市的沿海水域都有了人工鱼礁。

作用 人工鱼礁具有诱集一些鱼类栖息、增殖和保护其生存的作用。向人工鱼礁处聚集的鱼类很多,因海区、水深和季节不同而异,大部分为经济鱼类。其中构成主要捕捞对象的,中国南海区有石斑鱼、红鳍笛鲷、裸胸鳝、鲷科鱼类等;东海区有石斑鱼、鲷科鱼类、黄姑鱼大黄鱼等;黄海区有六线鱼、黑鮶、真鲷、黄姑鱼、斜带髭鲷、牙鲆等。各种鱼类向鱼礁聚集的形式,按其围绕鱼礁生活、对定形物体进行定向活动的习性,大致可分为如下四种类型:①A型。通常以鱼体的大部分接触定形物体,即需要强烈接触刺激的鱼类,如鳗鲡、海鳗、裸胸鳝等,一般称为埋栖型或潜掘型鱼类。②B型。以腹鳍和胸鳍等鱼体的一部分同定形物接触,如石斑鱼、六线鱼、黑鮶等定栖性岩礁鱼类,又称为趋触型鱼类。③C型。鱼体几乎不接触定形物体,但常需生活在距定形物体极近的范围内,如真鲷、黑鲷、黄姑鱼、斜带髭鲷等洄游性趋礁鱼类。④D型。不对定形物体直接作定向活动,主要由定形物体引起流态变化的刺激,栖息于中上水层,如鲐、鲹、黄条鰤、沙丁鱼等,洄游性的头足类乌贼、柔鱼等也具有这种习性。

集鱼机理 鱼类向鱼礁区聚集的原因,有多种解释,如阴影效果、饵料效果、涡流效果和本能说等。主要的原因是一些鱼类本身具有的趋触性,即需要接触定形物体的习性,如石斑鱼、六线鱼、黑鮶等。其他趋性如:①趋荫性。鲯鳅、黄条鰤等中上层鱼类,喜栖息于阴影区。②趋流性。多种中上层鱼类常集群于流态复杂而较平稳处,寻求流态的刺激。③至于趋食和趋避凶猛鱼类、海兽等的袭击,则是鱼类共有的趋性。

鱼礁集鱼的机制,是由鱼类的感觉器官在接受外界刺激后,按其本能趋性,诱发了向鱼礁处定向行动。如对趋触性鱼类,由视觉刺激诱发了趋触性而向鱼礁处聚集;某些鱼类则由其侧线听觉系统接受声振动刺激,具有感知低频压力变化的能力,因而向鱼礁处作定位行动。鱼礁周围水域中的噪声量比无鱼礁区大1.5~2倍,鱼类易于感知鱼礁的存在。

在人工鱼礁区内,形成了既与周围水域密切相关但又具有相对独立性的生态系统,这是一个由生物、非生物和二者之间连接因素构成的人工生态系统,其最大特点是生物量显著增加。人工鱼礁由于空隙多,表面积远比同体积的天然礁大,为附着生物及其他生物提供了大得多的附着栖息地。其中甲壳类、贝类、多毛类等的幼体,可直接供一些鱼类摄食;由人工鱼礁产生的局部上升流、涡流等复杂的流态,有利于提高水域肥沃度,从而提高其生物生产力。人工鱼礁的形状、结构及其形成的流态、阴影等等,适应一些鱼类本能趋性的要求,为其聚集、栖息和生长创造了良好条件。就形成了鱼类相对集中而稳定的小渔场。此外,人工鱼礁还有限制拖网等渔具作业,防止其过度捕捞和破坏生态环境的作用;有的可为仔幼鱼提供饵料丰富、流速徐缓和逃避敌害鱼类吞食的条件,起到培育渔业资源的作用。

种类 因其作用、对象生物、设置水层、建造材料、结构形状及规模、经营性质等不同而异:①按其作用目的分,有渔获型鱼礁(主要的)、保护型鱼礁、培育型鱼礁、诱导型鱼礁等;②按设置水层和对象生物分,有底鱼礁(主要的)、悬浮于中层或水面的浮鱼礁,以及设置于沿岸水域增殖牡蛎、鲍、龙虾、青蟹、海参等或大型经济海藻的多种浅海增殖礁;③按建造材料分,有利用天然材料石块、树木建造的原始鱼礁,利用废建筑材料、废船体、废车体、废轮胎或利用滨海城市火力发电厂废煤灰制成砖块建造的多种鱼礁,利用钢筋混凝土、钢材或玻璃钢(FRP)等材料专门设计建造的现代鱼礁(见图);④按结构形状分,有整体结构的正方体、矩形体、半球体、管状体等,和组装结构的多层鱼礁、船形鱼礁等;⑤按经营性质分,有用于商品鱼、贝类捕捞、增殖生产的鱼礁和游钓作业的鱼礁。

几种现代人工鱼礁

规模 人工鱼礁建设必须达到一定的规模即投礁量,才能发挥预期的作用。投礁量通常按鱼礁体外表面轮廓线以内(包括空隙)的体积计算,以空立方米数表示。具体海区因条件不同,适于建造鱼礁的规模大小也不同。以人工鱼礁建设已经规范化的日本列岛沿海的鱼礁规模为例,由小及大,依次为:①普通型鱼礁。每处总体积大于400空立方米(1954年始建);②大型鱼礁。每处总体积大于2500空立方米(1958年始建);③人工礁渔场。每处总体积大于3万~7万空立方米,标准为5万空立方米(1976年始建);④海域礁。由若干处人工礁渔场组成,总体积约15万空立方米(1982年始建)。

材料 人工鱼礁的建造材料,要求足够的强度和耐腐蚀性,不污染水域,使用期长(30年以上),供应充足而价廉。采用石块造礁,形成的表面积和空隙小,需要量多,运输和投放费用较高,但至今仍有采用。利用交通运输和建筑部门的大型废弃物建设人工鱼礁,可以一举两得,既处理废弃物,又建成鱼礁,因而长期被广泛采用。其中以废船体比较适用;废车体不耐腐蚀,投放2~3年后即腐烂在海底形成垃圾,危害生态环境,清除这种垃圾要花费很高代价;废轮胎造礁受海浪冲击散失后,直接威胁渔网作业。因此,有的国家或地区已限制用废车体、废轮胎建造人工鱼礁。而专门设计建造的钢筋混凝土鱼礁、钢材鱼礁和玻璃钢鱼礁,可进行工业化、规范化生产,结构合理,效果比较理想,已在日本列岛沿海普遍应用,有些国家引进也取得了明显效果。70年代以来,美国利用其墨西哥湾海上石油平台联结废轮胎建造鱼礁,既不妨碍采油生产,又创造了鱼类栖息、繁殖的良好环境,效果明显,发展迅速,已经利用的石油平台约2000座。

设计 专门设计制造的现代鱼礁,对设计的要求主要为:①鱼礁的形状、结构适应对象鱼类的生活习性,为其创造良好的栖息环境;②鱼礁的强度和稳性指标能承受当地潮流、风浪最大时产生的水流冲击力,并尽量减轻其受水流冲刷、振动、流沙及地质变化引起的位移、下沉甚至埋没;③鱼礁形成的流态变化,有利于生物聚集、繁殖和生长。为满足这些要求,可以根据计算、水工实验和实际观察的资料进行设计和进行工厂化、规范化生产,已兴起了一批专营人工鱼礁设计制造和投放的企业。

人工鱼礁设计的形状、结构和投放布局,必须适应主要对象鱼类的本能趋性。对于由皮肤、侧线接触鱼礁体具有强烈趋触性的石斑鱼、六线鱼、黑鮶等鱼类(B型鱼类),需要鱼礁体结构复杂;对于寻求水流刺激而集群于鱼礁上方的鲐、鲹、沙丁鱼等中上层鱼类(D型鱼类)和头足类乌贼等,需要鱼礁体足以激起相应的流态变化。

投放 人工鱼礁投放的计算单位、规模与不同本能趋性鱼类的关系为:①鱼礁单体。一个整体结构或组装结构的鱼礁,是最基本的计算单位。对趋触性和近礁性鱼类,要求礁体形状、结构比较复杂;对中上层鱼类则要求有足够的高度。②单位鱼礁。由若干个鱼礁单体堆积形成或一个整体大型鱼礁(如组装结构的或沉船鱼礁),其总体积达到一定规模,如日本列岛的普通型鱼礁总体积不小于400空立方米。趋触性和近礁性鱼类的有效分布范围约在鱼礁覆盖面积的20倍以内,鱼礁高度不超过5米为宜;对中上层鱼类则要求鱼礁高度不小于水深的1/10。③鱼礁群。由几个单位鱼礁横断鱼类洄游通道上组成,各个单位鱼礁的间距约500米。④鱼礁带。由几个相邻鱼礁群组成,各个鱼礁群的间距不大于1.5千米。

人工鱼礁的投放地点,必须选择在鱼类洄游通过之处(否则仅能增加一些定栖性岩礁鱼类),要具备生物繁殖生长的良好条件,自然环境比较稳定、安全,鱼礁投放后不致过早损坏、移动或被埋没,形成渔场后能容纳预定数量的渔船作业,而且不与其他海上产业互相干扰。因此,选择投放鱼礁地点要根据对水域自然环境、渔业资源和当地社会条件调查的结果作决定。自然环境调查的内容,主要为地形、地貌、底质、潮流、波浪、水质、生物和天然礁等。其中地形、地貌、潮流、生物量同鱼类活动范围密切相关。

效果评价 人工鱼礁建设可以改善水域生态环境,增加生物种类和生物量,从而形成鱼类比较集中、稳定的渔场,包括改善、扩大现有的渔场,恢复因捕捞过度而荒废的渔场和使原无捕捞价值的水域形成新渔场。人工鱼礁效果大小,最终以鱼产量提高多少来体现,包括从事商品鱼捕捞或游钓作业的产量。评价人工鱼礁经济效果的指标,主要是形成渔场后的利用率和渔获效果两个方面。

人工鱼礁的利用率 全年在人工鱼礁区作业天数与总作业天数的比率,即:

人工鱼礁

由于渔船自由选择渔获效果好的渔场作业,因而利用率高低决定于人工鱼礁区与其他渔场的渔获量差异。这与鱼礁设置地点是否适当关系重大。

人工鱼礁的渔获效果 通常用鱼礁单位空体积的年渔获量表示,也可用渔获产值表示,即:

人工鱼礁的渔获效果=渔获量(千克)/(空立方米·年)

或 =渔获产值(元)/(空立方米·年)

以日本列岛沿海人工鱼礁的渔获效果调查结果为例,普通型鱼礁的渔获量较高,最高者每空立方米的年渔获量达25千克,一般3~5千克,最低不足1千克(主要由于鱼礁设置地点选择不当)。按一般渔获量3~5千克计算,在鱼礁区3~5年的渔获产值即可与人工鱼礁造价相当。

除这两项主要效果指标外,其他还有:由于渔场较近而稳定,可以节约渔船燃油消耗;由于高档优质鱼渔获比例增大而提高产值;由于作业安全性、合理性而相对降低成本费用,以及在维持和增加渔业资源量等方面的效果。

鱼礁效果的调查研究方法 需要调查研究的内容涉及到生物学、生态学、工程学、渔具渔法学和经济学诸领域,难度较大,特别在生物学方面,不易取得时刻变化着的连续资料,而是取得片断的、定性的资料居多。采用的调查方法通常有:

水槽实验 为研究对象生物的趋礁情况及其原因,和取得鱼礁设计的必要资料而进行的各种基础实验。

野外调查 包括:①潜水(轻装潜水或专用小型潜艇)观察。水下照像、录像和拍摄电影等直观调查方法,可以直接检查鱼礁在水下的设置状况、鱼礁体附着生物、鱼礁区内鱼的种类、数量及其活动,但由于受气象、海况条件影响,难以按计划定期进行。②仪器监测。主要采用小型探鱼仪渔用声纳调查,可以快速探测较大范围,较少受气象、海况影响,主要不足之处是不能直接识别鱼种。③试捕调查。通常采用手钓、延绳钓、定刺网等渔具,定期连续试捕。由于各种渔具的渔获选择性能不同,需同时采用两种以上的渔具渔法,才能较全面地反映鱼礁区鱼的种类、数量组成,判断鱼礁效果,分析其经济效益。④鱼类标志放流、鱼体测定和生物环境调查。据以了解鱼礁区鱼类活动范围、群体组成以及鱼礁区形成的特殊生态系统。其中标志放流方法除通常采用的在鱼体结附标志牌外,还采用追踪个体鱼的浮标曳行法或生物遥测法。

渔获统计调查 这是通用的间接调查研究方法,调查范围包括在鱼礁区及其附近海区作业渔船的渔获物分类统计。

综合应用这些直接、间接调查研究方法,可以客观而全面地揭示鱼礁效果,继续研究改进,不断提高其经济效益、社会效益和生态效益。

人工鱼礁集鱼增殖效果示例 中国沿海人工鱼礁试验起步晚,规模小而分散。1987年10月原农牧渔业部水产局组织了南北方沿海人工鱼礁重点考察与试捕,肯定了鱼礁和浅海增殖礁的效果。①在海南三亚市后海湾蜈支洲水深36米的沉船礁处,考察组用5把手钓试捕1个半小时获红鳍笛鲷、黄条鰤70.15千克。②辽宁金州满家滩鱼礁区(水深10~25米),集鱼增殖效果显著而稳定,已由当地乡政府组织承包经营,开放收费钓鱼,每年定额上缴管理费。考察组用8把手钓2小时获六线鱼、黑鮶等岩礁鱼类近30千克,其中有牙鲆和当地已经罕见的鲂鮄鱼。③在广西北海白虎头鱼礁区、广东南澳鱼礁区和福建东山鱼礁区,都钓获到石斑鱼、红鳍笛鲷、黄鲷、黄姑鱼、海鳗、裸胸鳝等多种鱼类。反之稍为偏离鱼礁区则无鱼上钩。④黄海北部鸭绿江口以西沿海、南海北部湾广西沿海设置的保护型鱼礁,已经起到阻止拖网滥捕、保护渔业资源的作用。据生产统计,投礁后黄海北部沿海的梭子蟹连续丰产,石鲽、对虾等也有增加;北部湾沿海虾类资源明显增多。

浅海增殖礁效果显著的如:①广西钦州湾龙门沿海的近江牡蛎增殖礁。投礁3年后天然附苗成长的牡蛎带壳重量为原礁体重量的67.5%,从一个礁体上采大留小获鲜牡蛎肉68.5,千克,产值为礁体造价的2.29倍;全乡渔民1987年从礁体上共采鲜牡蛎肉18吨,产值为造礁总投资的120%。②山东威海杨家湾的海参增殖礁。在一片0.67公顷海带养殖架下设置海参增殖礁,并投放海参幼体(该养殖区底质泥,原无天然海参),礁体供海参栖息,海带脱落的破叶片供其摄食,经过3年,1987年共采海参6804头,制成干品48.6千克,平均每公顷海带养殖区净增产干海参约75千克。