养虾中，被动声学监测（PAM）技术，在投喂方面有重大突破！

摘要：在复杂的池塘环境中，被动声学监测（PAM）技术通过克服视觉观察的局限性，有助于开发智能投喂系统。白对虾捕捉食物时发出的特有的“咔哒”声，已被证明与消耗的食物量密切相关。该信号的量化和分析不仅反映了投喂行为，还为监测和调整投喂状态提供了实时数据。

一项新研究表明，虾进食时发出的声音与消耗的食物量密切相关。这一结果为开发集成环境监测，以提高养虾效率的智能投喂系统开辟了道路。

在复杂的池塘环境中，被动声学监测（PAM）技术通过克服视觉观察的局限性，有助于开发智能投喂系统。白对虾捕捉食物时发出的特有的“咔哒”声，已被证明与消耗的食物量密切相关。该信号的量化和分析不仅反映了投喂行为，还为监测和调整投喂状态提供了实时数据。

然而，虾的摄食行为受环境因素影响较大。氨浓度高于4mg/L可促进肠道细菌，降低食欲；而20毫克/升的亚硝酸盐暴露会对肠黏膜造成损害，限制吸收食物的能力。水温越低，食物的消耗量进一步减少，低于20°C，虾的免疫系统明显减弱。因此，尽管自动水质监测系统现在允许实时监测池塘环境，但它们仍然与PAM技术分开运行。

这种缺乏连接性降低了投喂管理的准确性。因此，环境数据与无源音频信号的集成对于加快系统响应速度、提高馈电决策的及时性和科学依据是必要的。以下研究重点分析三个主要变量：温度、氨和亚硝酸盐，以确定白对虾的环境因素、摄食行为和声音信号特征之间的相关性。

一、实验设计：

该研究在海洋大学海洋养殖实验室进行，采用平均重量为8±0.32克的白对虾，试验期间，天然海水条件保持稳定。

为了确定虾摄食时环境因素与声音信号之间的联系，该团队将PAM技术与视频分析相结合。考虑的三个因素是：温度、氨和亚硝酸盐，重点是“咔哒”声信号特性。

实验虾经过驯化期过后，随机抽取660尾，处于蜕壳周期中期、身体完整、功能正常的虾，分布在11个罐（216升）中，每罐密度为60尾虾。实验由三个独立的组组成，每个组对应上述环境因素。

使用配备商用水听器的水声系统（Soundtrap 300 STD，Ocean Instruments，新西兰），记录了虾在不同条件下的摄食声音（图1A）。

二、结果与讨论：

1、该研究分析了不同温度、氨和亚硝酸盐条件下虾的饲料消耗量、摄食时的声音信号以及摄食行为。结果表明，温度升高增加了摄食量、“咔哒声”次数和声压级水平（SPL）。相比之下，高氨和亚硝酸盐会减少饲料摄入量和“点击”次数，但对SPL影响不大。另外，食物摄食量和点击次数在所有环境条件下都具有稳定的相关性。

点击次数是跟踪摄食状态的，比SPL更可靠的指标。此外，点击次数和声压级随喂食时间的增加而降低，在前10分钟出现峰值，反映了最强的摄食阶段。因此，该研究建议在现阶段重点进行点击分析，并整合复杂环境条件下的音频信号，以提高智能喂食系统的准确性。

2、在池塘中，温度升高在最佳范围内，从而加快新陈代谢，使虾吃得更多。结果表明，随着温度的升高，摄食量、咔嗒声和声压级均增加（图3A-C）。投喂时间延长，觅食行为减少（图4A、B），而虾集中在料台周围。相反，在20°C时，虾在游泳和捕捉饲料方面的活跃度较低。Q10系数在26-32°C范围内计算为2.12，但在20-26°C时跃升至13.82，表明稳定下降最佳区域，导致捕食受到抑制。摄食行为观察还证实，20°C下的虾，几乎没有到达料台。

这强调了监测池塘温度的重要性。将温度数据与PAM相结合，可以开发智能饲喂系统，该系统既可以根据点击次数调整饲料投喂量，又可以防止浪费和水污染。然而，如果温度超过最佳阈值，摄食行为和生长都会下降。

3、与通常稳定的溶解氧和盐度不同，氨和亚硝酸盐会因饲料分解而不断波动，难以管理。随着这两种化合物浓度的增加，食物摄入量减少（Fig. 3D，G），用餐时间持续，而实际搜索时间减少（图4C-F）。点击次数（图3E，F）和SPL（图3H，I）也有所下降，反映了对摄食行为的抑制。对运动路径的观察表明，高氮环境中的虾通常是静止的，几乎无法接触到料台。这可能是由于鳃受损降低了它们运输氧气的能力，迫使虾减少饲料消耗以节省能量，这种机制类似于之前在鲤鱼身上记录的机制。