По большей части взрослая атлантическая треска - одиночное существо, которое проводит большую часть своего времени глубоко под поверхностью океана, питаясь костистыми рыбами, кальмарами, крабами, креветками и лобстерами - если только это не сезон нереста, когда рыбы миллионами слетаются друг к другу, образуя огромные косяки, напоминающие бешеные, кишащие острова в море.
Эти массивные нерестовые косяки могут дать ключ к пониманию здоровья всей популяции трески - важный показатель для отслеживания восстановления вида, особенно в таких регионах, как Новая Англия и Канада, где треска сильно истощена за десятилетия перелов.
Но океан - мрачное место, а рыбы по своей природе очень подвижны, что затрудняет их картографирование и подсчет. Теперь группа океанографов из Массачусетского технологического института отправилась в Норвегию - один из последних оставшихся регионов мира, где треска все еще процветает, - и использовала синоптическую акустическую систему, чтобы впервые почти мгновенно осветить целые косяки трески во время высоты. сезона нереста.
Команда, возглавляемая Николасом Макрисом, профессором машиностроения и директором Центра океанографической инженерии, и Олавом Руне Годё из Норвежского института морских исследований, смогла сфотографировать несколько косяков трески, крупнейший из которых охватывает 50 километров, или около 30 миль. По полученным изображениям исследователи подсчитали, что средняя стая трески состоит примерно из 10 миллионов особей.
Они также обнаружили, что, когда общая популяция трески падала ниже среднего размера косяка, численность вида продолжала сокращаться в течение десятилетий.
«Этот средний размер косяка почти как нижняя граница», - говорит Макрис. "И самое печальное, что ее почти везде скрещивали на треску."
Макрис и его коллеги опубликовали свои результаты в журнале Fish and Fisheries.
Эхо в глубине
В течение многих лет исследователи пытались получить изображения косяков трески и сельди, используя установленные на корпусе высокочастотные гидролокаторы, которые направляют узкие лучи под движущиеся исследовательские суда. Эти корабли пересекают участок моря по образцу газонокосилки, отображая кусочки отмели, излучая высокочастотные звуковые волны, и измеряя время, необходимое для того, чтобы сигналы отразились от рыбы и вернулись к кораблю. Но этот метод требует, чтобы судно медленно двигалось по воде для подсчета; одна съемка может занять много недель, и обычно отбирается лишь небольшая часть какой-либо конкретной обширной отмели, часто полностью пропуская отмели между следами исследования и никогда не фиксируя динамику отмели
Команда использовала систему дистанционного зондирования Ocean Acoutic Waveguide, или OAWRS, метод визуализации, разработанный в Массачусетском технологическом институте Макрисом и соавтором Пурнимой Ратилал, который излучает низкочастотные звуковые волны, которые могут распространяться по гораздо более широкой дальность действия выше, чем у высокочастотного сонара. Звуковые волны, по сути, настроены так, чтобы отражаться от рыб, в частности, от их плавательного пузыря - наполненного газом органа, отражающего звуковые волны - как эхо от крошечного барабана. По мере того, как эти эхо-сигналы возвращаются на корабль, исследователи могут объединять их для получения мгновенной картины миллионов рыб на обширных территориях.
Делаем проход
В феврале и марте 2014 года Макрис и группа студентов и исследователей отправились в Норвегию для подсчета трески, сельди и мойвы в разгар их нерестового сезона. Они отбуксировали OAWRS на борт Knorr, исследовательского судна ВМС США, которое находится в ведении Океанографического института Вудс-Хоул и наиболее известно как корабль, на борту которого исследователи обнаружили остатки Титаника.
Корабль покинул Вудс-Хоул и пересек Атлантику за две недели, в течение которых команда постоянно боролась со штормами и неспокойным зимним морем. Когда они, наконец, прибыли на южное побережье Норвегии, следующие три недели они фотографировали сельдь, треску и мойву вдоль всего норвежского побережья, от города Олесунн на север до границы с Россией.
«Подводная местность была такой же коварной, как и суша, с затопленными подводными горами, хребтами и фьордами», - вспоминает Макрис. «Миллиарды сельди на самом деле прятались в одном из этих затопленных фьордов возле Олесунна в дневное время на глубине около 300 метров, а ночью всплывали на шельфы глубиной около 100 метров. километров, и разобраться в их поведении."
Окно сквозь ураган
Двинувшись вдоль норвежского побережья, исследователи буксировали 0,5-километровый массив пассивных подводных микрофонов и устройство, излучающее низкочастотные звуковые волны. Сфотографировав косяки сельди на юге Норвегии, команда двинулась на север, к Лофотенским островам, драматическому архипелагу отвесных скал и гор, который наиболее известен в произведении Эдгара Аллена По «Спуск в водоворот», в котором поэт отметил изобилие трески в этом регионе..
По сей день Лофотенские острова остаются основным местом нереста трески, и именно там команда Макриса смогла сделать первые в истории изображения целой стаи трески, охватывающей 50 километров.
Ближе к концу своего путешествия исследователи планировали сфотографировать один последний район трески, как раз в тот момент, когда должен был обрушиться ураган. Команда поняла, что будет только два окна с относительно спокойным ветром для работы их оборудования для обработки изображений.
«Итак, мы пошли, получили хорошие данные и скрылись в ближайшем фьорде, когда в глаза ударила стена», - вспоминает Макрис. «Мы закончили с 30-футовым волнением на рассвете, и норвежская береговая охрана странно успокаивающим молодым голосом призвала нас покинуть этот район.«Перед завершением экспедиции команде удалось сфотографировать там немного меньшую отмель, протяженностью около 10 километров.
На грани
Вернувшись на сушу, исследователи проанализировали свои изображения и подсчитали, что средний размер стаи состоит примерно из 10 миллионов рыб. Они также рассмотрели исторические подсчеты трески в Норвегии, Новой Англии, Северном море и Канаде и обнаружили интересную тенденцию: в таких регионах, как Новая Англия, где наблюдалось длительное сокращение запасов трески, это произошло, когда общая популяция трески упал ниже примерно 10 миллионов - столько же, сколько среднее стадо. Когда треска опускалась ниже этого порога, популяция восстанавливалась десятилетиями, если вообще восстанавливалась.
В Норвегии популяция трески всегда оставалась выше 10 миллионов и смогла восстановиться, вернувшись с годами к доиндустриальному уровню, даже после значительного сокращения в середине 20-го века. Команда также сфотографировала косяки сельди и обнаружила аналогичную тенденцию в истории: когда общая популяция упала ниже уровня среднего нерестового косяка сельди, рыбе потребовались десятилетия, чтобы восстановиться.
Макрис и Годё надеются, что результаты команды послужат своего рода мерилом, который поможет исследователям отслеживать рыбные запасы и распознавать, когда вид находится на грани исчезновения.
"Океан - темное место, вы смотрите туда и не видите, что происходит", - говорит Макрис. «Это бесплатно для всех, пока вы не начнете проливать свет на это и не увидите, что происходит. Тогда вы сможете должным образом оценить, понять и управлять». Он добавляет: «Даже если полевые работы сложны, трудоемки и дороги, важно подтверждать и вдохновлять теории, модели и симуляции».