超声波如何捕鱼

超声波捕鱼技术利用高频声波对鱼类神经系统产生干扰，实现非接触式驱赶或捕捞。本文将从声学原理出发，系统解析超声波在水中的传播特性、对不同鱼种的差异化影响，并结合国际海洋勘探理事会（ICES）的研究数据，探讨该技术在渔业管理、生态保护等领域的实际应用场景与伦理边界。

       声波入水：超声波的基本物理特性

       当频率超过两万赫兹的声波传入水体时，会形成区别于可听声的独特传播模式。根据国家自然科学基金委员会支持的《水声学原理》研究，超声波在水中衰减速度远低于空气，其波长较短且指向性强，这种特性使其能在水域中实现精准能量聚焦。具体而言，1兆赫兹的超声波在淡水中传播百米后能量仅衰减约三分之二，而同等频率声波在空气中传播十米便会损失九成能量，这种物理差异为水下超声应用奠定了理论基础。

       鱼类听觉系统的特殊构造

       鱼类的侧线系统与内耳共同构成复杂的声音感知网络。中国水产科学研究院在《渔业科学进展》期刊中指出，鲤科鱼类可通过韦伯氏器官将声波振动传导至内耳，其可感知频率范围通常为50赫兹至3000赫兹。虽然超声波远超鱼类常规听觉上限，但高强度的超声能量会通过水体介质直接作用于鱼体组织，产生非线性效应。这种效应可能导致鱼鳔共振或神经末梢过载，进而引发行为异常。

       超声换能器的水下能量转换

       压电陶瓷换能器是实现电声转换的核心部件，其工作原理源于逆压电效应。根据IEEE（电气与电子工程师协会）发布的《海洋工程标准》，现代超声捕鱼装置通常采用钕铁硼磁路系统与钛合金辐射头组合，能将电能转化为频率20千赫兹至200千赫兹的机械振动。这类装置在船舶拖拽过程中会形成锥形辐射场，其声压级可达210分贝以上，相当于水下火箭发射时的噪声强度。

       种属差异性：不同鱼类的超声敏感度

       挪威海洋研究所的对比实验显示，鲱鱼群在遭遇140千赫兹超声时会呈现集群逃逸行为，而鳕鱼则表现为垂直方向的急速下潜。这种差异与鱼鳔结构密切相关：有鳔鱼类由于体内气腔的共振效应，对超声反应更为剧烈；而底栖无鳔鱼类如比目鱼，则主要通过体表感知压力变化。该发现对选择性捕捞技术开发具有指导意义。

       声学屏障：水域环境对效果的影响

       超声波在不同水质条件下的传播效率存在显著差别。根据《湖泊科学》刊载的研究数据，富含浮游生物的水体会使超声衰减率提高三至五倍，水温每升高10摄氏度则会使声速提升约百分之四。特别在河口交汇区域，盐度分层界面会形成声波反射层，导致超声能量无法有效渗透至底层水域。这些环境变量要求操作者需根据实际水文条件动态调整设备参数。

       行为调控：从驱赶到诱集的技术谱系

       超声装置在渔业应用中呈现功能梯度分布。低强度脉冲超声（声压级小于180分贝）可用于引导鱼群避开水利设施，如韩国光州大坝安装的声学威慑系统使鲑鱼回游成功率提升百分之三十七。而高强度连续超声则适用于围网捕捞前的鱼群聚集，日本长崎渔场通过交替使用40千赫兹与120千赫兹声波，使竹荚鱼集群效率提高两点三倍。

       生态安全阈值的科学界定

       国际海洋勘探理事会（ICES）发布的《水下噪声指南》强调，持续暴露于190分贝以上超声环境会导致鱼类耳石结构损伤。我国《渔业水质标准》明确规定，渔业水域的声辐射功率不应超过每平方厘米0.1瓦。值得注意的是，虾蟹等甲壳类动物对超声波更为敏感，其脆弱的外骨骼在强声场中易发生空化效应，这要求技术应用需进行全域生态评估。

       船舶集成系统的工程实践

       现代超声捕鱼装置通常与多波束测深仪整合运作。中船重工第七一五研究所开发的“海鲸”系统，通过声纳实时探测鱼群分布，再由船底环形阵列换能器发射调制超声。该系统采用跳频技术避免鱼群产生适应性，其智能算法能根据鱼群密度自动调整发射功率，在渤海湾试验中实现了捕捞能耗降低百分之二十八的效益。

       法律规制与跨国界管理挑战

       联合国粮农组织（FAO）在《负责任渔业行为守则》中，将声学捕捞技术列为需要特别监管的渔法。欧盟委员会第1967/2006号法规明令禁止在沿岸三海里内使用声学驱鱼装置。由于超声波可穿透传统渔区边界，这类技术的应用可能引发跨国渔业纠纷，亟待通过区域渔业管理组织建立统一操作标准。

       选择性捕捞的技术突破

       针对混获问题的解决方案正在不断革新。新加坡淡马锡实验室研发的共振频率匹配技术，通过分析不同鱼种鳔腔的固有振动频率，实现特定种类的精准靶向。试验表明，对体长十五至二十厘米的沙丁鱼发射32.7千赫兹脉冲，可使其主动脱离混合鱼群，而同等条件下的秋刀鱼则无明显行为反应，这种特异性为可持续捕捞提供了新路径。

       水产养殖中的创新应用

       在封闭养殖环境中，超声技术展现出独特价值。中国海洋大学在青岛建设的智能渔场，利用水下超声网络实时监测鱼群摄食活动。当声学传感器检测到饲料投放区的鱼群密度下降时，系统会自动调整超声发射模式促使鱼群重新分布，使饲料利用率提升百分之四十二。这种非接触式管理方式有效减少了传统投喂造成的水体污染。

       与传统渔法的协同效应

       超声装置与拖网、定置网等传统渔具的配合使用能产生协同增效。舟山渔场的实践案例表明，在拖网作业前半小时开启低频超声装置，可使原本分散的带鱼聚集形成垂直鱼柱，从而使网口面积需求减少百分之三十五。但这种协同需要精确控制声压梯度，过强的驱赶效应反而会导致鱼群冲破网具。

       能源消耗与经济效益平衡

       大功率超声发生器的能耗始终是技术推广的瓶颈。根据浙江大学生物系统工程学院的测算，单艘拖网船配备的超声系统每小时耗电约八十五度，相当于传统灯光诱捕能耗的三倍。不过由于该技术能显著提升高价值鱼种捕获比例，在金枪鱼等特定渔业中仍具有经济可行性，关键需通过太阳能辅能系统降低运营成本。

       未来方向：智能声学屏障系统

       结合人工智能的新一代系统正在研发中。中科院声学所提出的“智慧声栅”概念，通过布设海底传感器网络实时追踪鱼群轨迹，再由分布式换能器阵列生成动态声学屏障。这种系统不仅能引导鱼群远离航运航道，还可用于构建虚拟海洋保护区，其自适应算法能根据潮汐变化自动调整声场形态，为海洋空间规划提供技术支撑。

       公众认知与伦理考量

       尽管超声捕鱼技术具有环保优势，但公众对“无形捕捞”的接受度仍存争议。世界动物保护组织指出，声学胁迫可能导致鱼类长期行为异常，如产卵意愿降低等。技术开发者需通过透明化演示消除公众疑虑，同时建立行业伦理规范，确保声压强度始终控制在动物福利阈值范围内。

       标准化检测体系的建立

       目前各国对超声捕鱼设备的计量标准尚不统一。国家质量监督检验检疫总局正在牵头制定《水声渔具性能测试规范》，要求设备制造商提供声场分布图、生物效应检测报告等全套数据。国际电工委员会（IEC）也成立了专门工作组，致力于建立跨国的声学渔具认证体系，为技术合规应用提供保障。

       多技术融合的创新趋势

       将超声与其他物理场结合正成为研究热点。日本海洋研究开发机构试验的“光声复合诱鱼系统”，先用特定频率超声刺激鱼群趋光性，再配合可调波长发光二极管（LED）实现精准诱导。这种多模态技术不仅能降低单一物理场的强度要求，还可通过组合策略应对复杂海洋环境，代表了声学渔法未来的发展方向。