莎拉·汤普森

初夏俯瞰奥奈达湖上的小船:在一些地方，你可以看到近18英尺深的水面。现在的湖水比20年前更清澈了，那时的湖面经常被藻华覆盖，浑浊的水里还隐藏着年轻的碧眼鱼和黄色的鲈鱼。当清晰度发生变化时，伴随着海水变暖和物种入侵。六十多年来，位于锡拉丘兹东北方向的奥奈达湖的科学家们一直在监测该湖的变化。那里的研究人员追踪食物链、营养水平、捕食者-被捕食者之间的相互作用、入侵物种和气候，他们是CALS众多追踪生态系统中从内陆湖泊到沿海水域的野生鱼类种群的团队之一，这些信息对定义未来渔业的可持续性至关重要。

Oneida Lake是学习淡水生态系统的良好模型，因为它的尺寸和深度：78.9平方英里，表面区域是纽约州最大的湖泊，平均深度为22英尺。因为湖的浅水各自完全混合，因此在其生态系统中迅速涟漪。在20世纪，在湖中，湖泊中录得超过75种鱼类，从小鱼到巨型湖鲟鱼。自20世纪40年代以来，瓦尔利，低音和鲈鱼占据了湖泊的渔业;今天，它是东北部的大型体育渔业之一。

CBFS主任、自然资源教授拉尔斯·鲁德斯塔姆(Lars Rudstam)称他的团队的工作是一种平衡行为。他们监测鱼类数量和环境变化以进行保护，同时支持休闲渔业——仅奥奈达湖一年就带来约2000万美元的收入。

鲁德斯塔姆说:“这对垂钓者来说是一种娱乐，但对依靠这一收入维持生计的当地人来说不是。”

Rudstam和他的同事一直在跟踪淡水湖泊的一系列变化，包括伟大的湖泊。由于家庭洗涤剂中的磷酸盐和更好的废水处理，20世纪70年代中期标志着磷污染的主要减少。清理湖泊减少了有害的藻类绽放，但随后在湖泊食品链底部的浮游动物微小的动物的群体陷入困境。更少的浮游生物对猎物鱼类的食物减少，结果对于至少一个主要的大湖渔业而言是灾难性的。

“在休伦湖中，浮游动物人口的重大下降导致奇努克鲑鱼崩溃。我们有更清洁的湖泊，因为我们正在做一个更好的工作控制进入他们的营养，但我们需要了解这些决定的后果，“Rudstam说。

1991年，这些后果通过侵袭性斑马贻贝的到来复杂，一只双子分枝，可以过滤每天含有大量的浮游植物或微型水生植物的一夸脱水。Zebra Massel的抵达大大增加了奥迪亚湖的水清晰度和质量。如今，阳光穿透较深的湖泊水域，允许水下杂草床（小型鲈鱼和太阳鱼的首选栖息地），同时使年轻的鱼更容易受到捕食者，并且可能影响光敏的伐利人。

这些复杂的食物链相互作用难以预测和准备，这就是为什么CBFS研究局会员詹姆斯·沃特金斯'89，博士。'11，正试图收集有关重要渔业喂养习惯的更好信息。在今年夏天推出的新项目中，Watkins将通过用复杂的卫星档案标记标记为PSATS标记Ontario的Chinook Salmon，称为Psats，它自动下降并将其数据传输到卫星。该项目将在鲑鱼日常栖息地的温度，深度和光线上净数据，并通过延伸，其猎物。

沃特金斯说:“通过发现湖泊较低的食物网和鱼类种群之间的联系，我们将学习如何保持奇努克鲑鱼种群的健康，使其不会有(与休伦湖上的)类似的命运。”

规划改变气候情景的规划扮演CBFS的优势，可以利用六十年的数据。Rudstam与高级研究副议员和他们的CBFS同事一起，正在采矿历史记录，以挑剔气候变化对奥尼达湖的影响，其水温从1975年到2001年的三度华氏度上升。到本世纪末模型预测，它将升高六个重塑鱼群，支持温水低音在Walleye上，并潜在地带回藻类绽放，曾经赢得了尼得湖的绰号“Le Lac Vert” - 绿湖。

无人机在甲板上

与他们的CBFS同行一样，康奈尔海征科学家也正致力于为面临的需求上升的商业海洋渔业达成更可持续的平衡。根据联合国的粮食和农业组织（粮农组织），2013年全球捕捞渔业生产达到92.6万吨。

“随着世界人口的发展，它将为从海中获得食物而投入更多的需求。我们需要保护鱼群免受过度捕捞，但没有理由不能可持续地收获野生渔业，“地球教授和大气科学教授Charles Green说。

对格林来说，在保护海洋鱼类资源的同时维持渔业是更好的数据功能。自20世纪70年代以来，渔业机构一直利用船舶声学调查来监测鱼类资源，作出预测，并设定捕鱼季节和捕鱼量限制。声音测量是由来回航行的船只进行的，将不同频率的声音传送到海洋中。当这些声波击中某种物体(比如一群鱼)时，它们会散射回传感器，由传感器将声波转换成视觉模式，科学家据此估计该区域动物的类型、大小和数量。

但载人船的声学测量成本太高，耗时过长，难以频繁进行，这限制了声学测量的实用性和质量。要调查整个美国西海岸，需要特殊的低噪音船只花费两个月的时间，每天花费2.5万美元，而且仍然只能让科学家大致了解任何给定时间的海洋中发生的事情。

“这就像让相机快门打开两分钟，而不是几秒钟。你得到的这些鱼在哪里的图像非常模糊，”格林说。

自2011年以来，Greene一直与两家公司 - 液体机器人，Inc。（LRI）和生物学协作 - 使LRI的自主波浪机器人能够收集与船舶相同的声学数据，但维护和劳动力成本显着降低。机器人包括一个表面浮动壳体电子和太阳能电池板，通过电缆连接到水下滑翔机，带有产生推进的翅膀和用于转向的舵。滑翔机将回声发声器带来，其发送和接收声音信号。它是海上长部署的理想选择，具有轻质的身体，无线数据传输和控制，以及有效地利用波动和太阳能的电力。在这个春天，Greene正在测试他的团队发展的最新版本的技术，他将与美国国家海洋渔业服务科学家合作，评估使用波浪滑翔机创建移动海洋观测网络的前景。

“如果使用波浪滑翔机(Wave Gliders)船队，勘探同一区域需要一周时间，而一艘船需要两个月时间。在这两个月里，我们可以得到八张不那么模糊的鱼类分布的快照。有了更好的数据，我们就能达到可持续管理的渔业最大收获的圣杯，”格林说。

编织一个基因安全网

Nina Overgaard Therkildsen是自然资源部的助理教授，也是最新的教员，她所拍摄的渔业图片是由DNA组成的。这让她相信，基因组学不仅能让渔业管理者更好地预测野生种群对捕捞压力和不断变化的环境条件的反应，还能给他们提供识别和保护物种内部有价值的本地遗传变异的工具。

“维持适应不同类型条件的鱼群就像维持多元化的金融组合一样。她说，你有多样化，越大，将来会在未来做好事物，这取决于改变，“她说。

瑟基尔森说，科学家们发现鱼类的基因适应了特定的当地条件。为了找出驱动这些适应的因素，以及它们如何提高生存能力，瑟基尔森是一名基因法医侦探，他分析了从格陵兰岛和北大西洋渔场收集的鳕鱼的基因，以及从鳕鱼耳石或耳骨的历史样本中提取的DNA。利用这些数据，Therkildsen从基因上重建了80年前鳕鱼的样子，从而勾勒出了20世纪40年代和50年代格陵兰岛鳕鱼渔业繁荣的景象，10年后鳕鱼渔业崩溃。她发现渔业实际上包含了四个基因不同的鳕鱼种群:当地格陵兰鳕鱼和冰岛鳕鱼。

Therkildsen还发现，格陵兰岛的近海鳕鱼——在其大型近海渔业崩溃后仍然大量存在——是一个不同于近海鳕鱼的种群，也不与近海鳕鱼繁殖。根据这一数据和其他数据，渔业管理人员开始分别进行种群评估，并在最近重新开放了格陵兰的近海鳕鱼渔业。这是生物学在可持续管理中扮演的角色的一个例子。现在，瑟基尔森正在研究商业捕鱼是如何改变鱼类基因的。

“在渔业中，我们基本上与我们在家畜育种计划中所做的相反。我们捕获最具吸引力的人，休息休息，以生产下一代。这意味着如果某些所需的特征 - 以及它们背后的基因 - 是“捕捞之后”，这将随着时间的推移改变人口的遗传构成，“她说。

在过去的几十年里，数据显示，许多商业鱼类的生长、成熟时的年龄和大小都出现了下降，这表明可能会丧失繁殖能力。为了更好地了解这些变化的基因组基础，Therkildsen目前正在对大西洋银边鱼的整个基因组进行测序，并对捕鱼选择的影响进行对照研究。她还将分析耳石样本的DNA，看看自工业捕鱼开始以来，该物种的基因组发生了怎样的变化。

Therkildsen说:“基因组学帮助我们更好地管理自然种群，并将捕鱼努力指向在当前条件下蓬勃发展的种群。”

人口遗传学的见解也在帮助转向脆弱物种的潮流，包括长期痛苦的东欧牡蛎。

“过去在曼哈顿的每个街角都能买到牡蛎，但污染和过度捕捞浪费了我们的自然遗产，”自然资源副教授马修·黑尔(Matthew Hare)说。

现在，科学家们正在利用牡蛎帮助哈德逊河河口恢复生机和多产的生态系统。其目标是恢复这种关键物种，它们的滤食性改善了水质，它们的珊瑚礁保护了海岸线，为其他物种提供了栖息地。重建工作比预期的要困难。黑尔是一名种群遗传学家，他怀疑问题的根源在于孵卵所生产的恢复牡蛎的遗传多样性有限。

要确定遗传变异的确切遗传变异是如何为哈德逊河口牡蛎的生存，野兔正在推出一项新的学习，由阿特金森中心为可持续发展的未来资助，以测试遗传多样化的孵化场队列的假设在压力下更好地表现更好环境比具有狭窄遗传基础的环境。这项工作建立在野兔的其他最近发现，研究了一个河口内的遗传分化的醒目模式。

“在此之前，我们认为是牡蛎天生的灵活性解释了它在各种环境中生存的原因。但我们的基因数据显示，不同的栖息地也会施加强大的选择压力，导致附近种群的先天环境耐受性——对盐度、污染和其他压力——每一代都有所不同。这意味着我们选择培育哪一种成年牡蛎来恢复一个特定的栖息地是很重要的，并强调了保持遗传多样性的好处。”Hare说。

养殖的流

只要需求超过供应，野生鱼类和贝类库存将始终受到管理。减少野生种群需求的一种方法是使用水产养殖或养鱼来增加供应。在全球范围内，这正是过去十年发生的事情。2013年，粮农组织报告称，世界生产养殖鱼类鱼类达到7020万吨 - 或全球总鱼产量的43％，高于2003年的30.6％。

随着该行业的发展，人们对其环境影响的担忧也在增加。今天，大多数水产养殖场使用放置在沿海水道的网栏，这引发了人们对废物造成的营养污染、逃逸物种成为入侵物种以及疾病爆发向野生种群蔓延的担忧。这就是为什么79年的生物与环境工程教授迈克尔·蒂蒙斯(Michael Timmons)博士认为，室内循环水产养殖系统(RAS)是解决供应问题的唯一真正可持续的解决方案。

“RAS的优势是鱼类可以更密集地储能，每加仑水多达一磅鱼，因此仅使用水和空间的一小部分来生长与池塘或基于网的池中相同的鱼类“Timmons说。

自1985年以来，Timmons一直在精炼RAS，通过密集的鱼缸连续过滤和循环水，使其更节能和生产力。在过去的20年里，Timmons已经教授了一个短期的课程，并帮助小型农民开发了水养殖系统，通过种植植物莴苣，亚洲绿色或草药在鱼缸上​​种植植物，亚洲蔬菜或草药。水从鱼到植物中循环，培养废物作为肥料。

现在，Timmons设计了一个商业水产养殖系统，他说可以成为一个游戏更换器，用于制作室内系统与净笔竞争竞争的竞争。在覆盖只有两英亩的建筑物中，他的系统可以每年生产1000吨罗非鱼 - 使用比传统系统的80％更低，以产生每单位能量的相同数量的鱼类。

蒂蒙斯说:“我们的系统每生产一公斤鱼使用不到一千瓦时。”

钥匙在罐，管道和过滤器之间具有非常低的高度差异，这显着降低了再循环水所需的水压和能量。这允许Timmons的系统每千瓦每分钟移动4,000加仑。

“它使水的运动几乎自由。当系统中有很高的水交换量时，就会有很高的水质，以及很高的鱼类生产力和质量。”

City-Raised海鲜

Philson A.A.华纳，康奈尔大学合作延伸纽约城的研究助理专门从事联系科学，利用尖端技术将城市青年连接到他们的环境，食品和期货。每年，华纳指导学生在纽约市唯一的烹饪艺术高中，在食品和金融高中工作的学生在水培，水产养殖和Aquaponics实验室工作。

这些实验室使用华纳公司的专利水产养殖技术和水培系统，是学生必修的STEM(科学、技术、工程和数学)课程、独立学习和带薪实习的一部分。他们每年还生产多达7万磅的海鲜和6400棵生菜、药草和其他蔬菜。这些赏金提供了学校的烹饪艺术课程、自助餐厅、餐饮项目和城市餐厅。

这是一个“三赢的局面”，华纳说，把市中心的年轻人引入一个陌生的环境，同时完善他的技术和相关的STEM课程——水培学习模型和随流成长。

他说:“当他们不仅接触到科学、技术、农业和园艺的各种可能性，而且还接触到创业和经济机会时，他们就会意识到这一点。”

今年，学生可以在高中的一个新的2000平方英尺的屋顶Aquaponics温室里学习它的第一个。但这种扩张与传统农业相比，每平方英尺的粮食更多，销售额更多，而不会使用更多的能量。

“这是未来的，”华纳说。