鱼的面部识别?研究人员测试技术以阻止入侵物种

Phys · 企业 · 06月07日
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资料来源: Pixabay / CC0公共域

在伊利诺河(Illinois River)可能会有一天,一条鱼在滑槽上游泳,通过扫描仪滑动,在被认定为可怕的鲤鱼后,会被分类和移除,最终在你的餐盘上变成鲤鱼汉堡。

将侵入性鲤鱼排除在五大湖之外涉及一系列低于银的子弹-从商业捕鱼到二氧化碳实验,再到美国陆军工程兵队(U . S . Army Corps of Engineers)即将在Joliet附近设置的布兰登 公路屏障。

现在,鱼类识别进入了竞争。

伊利诺伊州的研究人员正在为另一个系统的试运行做准备,该系统可以让亚洲鲤鱼离开水道,同时也可以帮助本地鱼类旅行。该技术来自Whooshh Innovations公司,该公司"扰乱了鱼类通过的世界" -该公司以病毒鱼管或鲑鱼罐头而闻名。该实验正在自然保护协会(Nature Conservancy)的Emiquon进行,该湿地位于伊利诺河沿岸,面积超过6000英亩,正在修复,充满野生动物、生物多样性,以及像现在的许多地方一样,亚洲鲤鱼。

该项目的研究人员-自然保护协会(Nature Conservancy)、伊利诺伊州自然资源部(Illinois Department of Natural Resources)、伊利诺伊州自然历史调查(Illinois Natural History Survey)和乌什(Whooshh)-希望它能成为处理鲤鱼问题的另一个工具。鲤鱼问题威胁着食物链和渔业的健康,因为每一条鱼都会坠入密歇根湖。

相反,研究人员希望,自几十年前亚洲鲤鱼进入密西西比河以来,他们的愿望正好相反-入侵鲤鱼会到来。

值得花钱吗?

伊利诺州刘易斯敦(Lewistown)的一个潮湿的日子里,一群笨重的银色鲤鱼跃上水面,靠近一个水控制结构,这个结构将伊米肯湿地与河流连接起来。它们的溅起的水花打断了悬崖燕子的吱吱声。一条蛇沿着水面滑行,从河流上的控制结构穿过,一艘驳船经过。

大自然保护协会的河流保护主任道格 ·布洛吉特(Blodgett)俯瞰着水面上的梯子、管子和一个巨大的银色盒子,上面有唿的牌子。

去年,在埃米肯安装了这种名为"尖头鱼"(steppass)的类似鱼体的结构。研究人员想看看鱼是否会进入这个装置,该装置能从湿地输送水-提供更优质的食物-以吸引鲤鱼从河里出来。现在,该系统的下一部分- "鱼体识别"扫描仪-正在接受测试。

Whooshh说,理想情况下,该系统将附着在浮动结构上,使其能够抵御不断波动的水位。为了降低成本, Emiquon版本更固定,这意味着它受制于高水位,研究人员正在为系统完全运行节省昂贵的测试日。

在去年的一次短暂试验中,来自7个物种的近80条鱼最终进入了蓄水池。

在这个季节,这个项目已经启动和运行了几天,近2000条鱼已经通过-几乎所有本地的吉扎德·沙德(Gizzard Sahad)-在4月底的一天内就通过了近1000条。

今年的统计中包括了三条相对较小的草鱼,但没有白鲤鱼或大头鲤鱼-这是最令人担忧的物种,因为它们可以吃多少浮游生物,可以占用多少空间,给本地鱼类留下的空间很小。

Blodgett说: "我们想知道-我们能不能让更多的鲤鱼爬上这条船,让它物有所值? "

伊利诺伊州自然历史调查局(Illinois Natural History Survey)的大型河流生态学家、位于哈瓦那的伊利诺河生物站(Illinois River Biological Station)主任吉姆·拉默(Jim Lamer)说,其他以浮游生物为食的鱼类正在通过该系统移动。因此,吃浮游生物的大头鳕和白鲤鱼也可能倾向于进入该系统,这一点是有道理的。

同样,河流也是不合作的-太冷或过高。在5月的一个上午,由于典型的春季洪水,水覆盖了系统的入口,这些洪水是由气候变化、湿地流失、河道化的溪流和暴雨径流造成的。

在高水时,陡坡被部分淹没,改变了向下的水流,降低了入口对鱼类的吸引力,系统的其他部分也受到了不利影响。因此,研究人员正在等待水的消退。

Blodgett说: "鲤鱼还没有真正赶上我们,或者我们还没有赶上鲤鱼,因为这个季节太早了,现在我们不得不承受洪水。 "

在接下来的几周里,如果白鲤鱼或大头鲤鱼进入该系统,推进该项目的可能性就会更大。

不过,布洛吉特说, "这不是一颗银弹。 "

面部识别

西雅图公司的首席执行官文斯·布莱恩(Vince Bryan)说,如果你是一条进入Whooshh系统的鱼,你就会游泳、滑翔和潜水。

这些鱼沿着大约30英尺高的滑槽游泳,通过一个扫描仪滑动,该扫描仪使用六个摄像头对18个镜头进行水下面部识别,然后通过一个雾状的管子滑动,直到它们潜入水中。

布莱恩说,从一条鱼离开水的时候到它在管子里的时候,它的速度可以是一秒。在管子里,旅行大约是每秒25英尺。

移动鱼类的想法来自一个用来轻轻地运输应用程序的系统。一天,布莱恩尝试了在罗非鱼上的旅行。由于鲑鱼数量不断减少,鱼类通道技术被用于帮助它们越过水坝,向上游迁移,以繁殖。

布莱恩出生在芝加哥,他对入侵的海鳗很熟悉,海鳗是一种类似鳗鱼的生物,能抓住鱼并排出它们的血液。这种寄生鱼破坏了五大湖鳟鱼的种群。所以布莱恩可以想象亚洲鲤鱼可能造成的潜在损害。

布莱恩说: "这并不是一个很难的飞跃,好吧,这里的问题是什么,这会导致什么样的混乱? "

在Emiquon实验中,还没有添加一个分类系统-一系列将鱼送到它们的脂肪处的管子。除了照片外,扫描仪还对鱼进行测量,以便将它们引导到合适大小的管子上。

布莱恩说: "真正的概念是,让我们清理河流,而不仅仅是试图管理它。 "让我们努力扭转正在发生的情况,从而减少鱼类扩散到没有人想要它们的地区。 "

Whooshh团队正在对通过该系统的鱼类进行分类,以创建识别和识别各种物种的算法,最终目标是用人工智能取代这一步。

Blodgett说: "如果你愿意,所有这些不同的鱼类都会有不同的指纹和不同的签名。 "

布莱恩说,任何一个物种都需要大约1000张图像才能达到理想的精确度。如果有足够多的鱼通过,这一天就会发生。扫描仪可以以每分钟40条鱼的速度进行检测。

"好的鱼、坏的鱼、红鱼、蓝鱼, "伊利诺斯州自然资源部(Illinois Department of Natural Resources)水生危害物种项目的经理凯文 ·伊龙斯(Irons)说。 "我们可以把侵入性碳水化合物放在一个容器里,放在一个袋子里,放在一张网里。不管情况如何,我们都可以让好的鱼通过-要么回到河里,要么通过征税,要么回到伊米肯,要么通过一个锁和水坝,让它们在其他地方做不到。 "

移栖本地鱼类

如果第一步是让鱼使用这个系统,接下来的一步是弄清楚它们为什么使用这个系统。

Blodgett说: "是什么驱动了这一点,我们如何打开拨号,这样我们就可以得到很多鱼,而不仅仅是几条鱼? "

关于什么可能会吸引草炭,有一些假设。它们可能会更早产卵,因此会被水流吸引。它们还吃植物,缺乏浑浊的河流,而伊米昆水可能一直很吸引人。

"像Emiquon这样的地方,你在避难所里有高质量的食物来源, " Irons说。 "那是鲤鱼的棉花糖。 "

Emiquon曾是美国地质调查局(U . S . Geological Survey)鲤鱼研究的试验场,它被认为是该实验的理想地点。如今,保护区里到处都是新鲜燃烧的柳树、黄色的蝴蝶兰,也许还有一只靛蓝鹀飞过来的闪光。现场记录了不到300种鸟类,在恢复工作开始时储存的33种鱼类已经超过50种。

当2007年开始修复时,在艾默肯可以找到侵入性的普通鲤鱼,但人们不认为里面有银和大头鲤鱼。围绕保护区和退化河流之间的拟议联系和交流,争议不断。一些人担心,连接后鲤鱼可能会进入。

更谨慎的担忧可能是大洪水。 2013年,然后是2015年和2016年,洪水越过保护区周围的堤坝,运送了新物种。布洛杰特说, 2013年的洪水在入侵鱼类产卵期之前的季节早期达到顶点。但2015年的洪水后来到来。

"在离河边几英尺的地方,你可以看到这条黑线, "布洛吉特说。他注意到一些吃鱼的鸟聚集在沸腾的地方-一股水流流过堤坝。

Blodgett说: "我去看了看,每隔一段时间,这些幼虫鱼就会冒出一片云来。 "

虽然普通鲤鱼可以在保护区内繁殖,但人们认为,亚洲鲤鱼的繁殖条件不对,因为它们在湍急的水中产卵,并依靠水流产卵。因此,保护区内的种群更易于管理。

科学家们正在努力弄清楚现在可能有多少亚洲鲤鱼在里面。自然历史博物馆馆长拉梅尔说,目前的估计范围从10万到20多万不等。在伊米肯的盛宴上,鲤鱼往往比伊利诺河的同类鱼还要大。

就像人们担心巨型鲤鱼和银色鲤鱼会在五大湖中占据一样,这种侵入性的鱼可能会使伊米肯脆弱而强健的生态系统失去平衡。

"我们担心会有更多鲤鱼进来, "布洛吉特说。 "我们担心的另一个问题是,会有太多的鱼种子,比如一种入侵物种Phragmites 。 "

Blodgett说,减少亚洲鲤鱼的数量是一个整体目标,但移动本地鱼类也很重要。

"很多鱼都想进入伊米肯-产卵、觅食、过冬-而现在,我们不想只是打开大门,让事情变得更棘手。 "

Emiquon在允许河水进入时使用丝网和网来过滤鱼。但新系统的分类可能使生态系统的入口更简单。

"他们可以说,是的,你是一条好鱼,打开1号门,你就会进入伊米肯,你是一条草鱼,我们不想要你, "布洛吉特说。 "希望,如果它成功了,我们将能够帮助减少河流中的数量。但是,如果我们不能把河里的所有鱼都清除掉-我们也不想让它们进入伊米肯-它给我们提供了与河流的管理连接,以便需要进入的、想要进入的桨鱼,我们仍然为它们进入河提供了一条途径。 "

深远的影响

拉默说,他记得几年前的一次渔业会议,当时他看到了鱼管。

"当时我不认识这些人,但我记得他们在那里有一个展览,他们在Whooshh系统中拍摄一条小填充鱼, " Lamer说。

如果伊利诺州的实验最终取得了成功,那么对其他水道和物种的影响将是深远的。

Whooshh的布莱恩说: "看来我们已经有了各种各样的入侵物种,它们正在造成严重破坏,我们所说的选择性鱼类通道确实必须是未来的发展方向。 "

研究人员设想了沿着夹点水坝的通道和分拣系统,比如饥饿的岩石,或者连接到驳船上,这样就可以灵活地向鱼类移动,并在适当的条件下吸引它们。

布莱恩设想沿着密西西比河、密苏里河和伊利诺河建立系统。

该工具还可以帮助本地鱼类在水坝上游游泳,帮助繁殖,并帮助一些依赖鱼类繁殖的濒危贻贝。

"这里的毛坯钻石是有选择性地通过鱼的能力, " Irons说。 "如果有一个积极的结果,天空就是极限。 "

大量的吉扎德沙德鱼已经通过了伊米肯系统,这可能有助于为美国沙德鱼的工作提供信息,因为美国沙德鱼在东海岸很低。该系统还可能有助于处理常见的鲤鱼,这可能是一个讨厌的问题。

Irons说,这个项目可能会给布兰登 公路项目提供信息,甚至是在中国长江沿岸发生的事情,那里的鱼会撞上水坝和污染。

Irons说: "我想中国人会非常感兴趣的是如何通过这些鱼,并在它们现在不再有效的地方重建再生的鱼。 "

Irons说,他可以看到一个安排,渔民可以在分类后捡起可用于人类食物的活鲤鱼。大湖地区的机构和团体正在不断努力,试图将亚洲鲤鱼重新定位为一种美味的菜单选择。

"我认为人类食物是梯子的顶端,但它可能是任何其他蛋白质产品, " Irons说。

研究人员仍然需要获得信心,相信该系统不会错误地识别和传递碳水化合物。不难想象,一系列的误认-或一个难以捉摸的新入侵物种-会如何造成更大的问题。

拉默说,对侵入性黑鲤鱼的担忧正在增长,伊利诺伊州的河流也出现了更多的检测。黑鲤鱼不像大头鱼、银鲤鱼和草鲤鱼,吃贻贝-这对伊利诺伊州许多已经受到威胁和濒危的物种构成了威胁。而且,这种鱼可以长到100磅以上,可以吃很多东西。

"我认为永远都会有需要, "拉梅尔在谈到开发新技术时说。 "因为它并不总是巨大的或银色的汽车。总有下一个潜伏在杂草中的大入侵者。 "

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