莎拉·汤普森

在夏季奥迪达湖的一艘船侧面看：在一些地方，您可以直接在下方近18英尺处看到。当湖泊更常用的藻类盛开时，水更清晰，水更加清晰，而湖泊的盛开和朦胧的水域避开了年轻的伐利和黄鲈鱼。当清晰度的变化来了，它伴随着变暖的水域和侵入物种。Shackelton Point的康奈尔生物野外站（CBFS）的科学家在锡拉丘兹东北部门的奥尼达湖的变化持续了60多年。研究人员追踪食物链，营养水平，捕食者 - 猎物相互作用，侵入性物种和气候，它们是卡尔斯追踪内陆湖泊野生鱼群的野生鱼群之一，从内陆湖到沿海水域 - 信息为定义渔业可持续性至关重要未来。

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·鲁斯坦(Lars Rudstam)将他的团队的工作描述为一种平衡行为。他们监测鱼类数量和环境变化，以保护鱼类，并支持休闲渔业——仅奥奈达湖每年就带来约2000万美元的收入。

他说:“这对垂钓者来说是一种消遣，但对依靠收入谋生的当地人来说不是。”

Rudstam和他的同事一直在跟踪包括五大湖在内的一系列淡水湖的变化。20世纪70年代中期，由于国家禁止在家用洗涤剂中加入磷酸盐和改善废水处理，磷污染大幅减少。清理湖泊减少了有害的藻华，但随后浮游动物——湖底食物链的微小动物——的数量减少了。浮游动物的减少意味着猎物鱼的食物减少，其结果对至少一个大湖渔业来说是灾难性的。

休伦湖的浮游动物数量大幅下降，导致大马哈鱼数量锐减。我们有更干净的湖泊，因为我们在控制进入它们的营养物质方面做得更好，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。

这些复杂的食物链的相互作用是很难预测和准备的，这就是为什么CBFS研究助理James Watkins ' 89，博士' 11，试图收集关于重要渔场的进食习惯的更好的信息。在今年夏天启动的一个新项目中，沃特金斯将通过给安大略湖的奇努克鲑鱼贴上精密的卫星档案标签(称为psat)来监测它们，这种标签会自动下降并将数据传输到卫星上。该项目将收集大马哈鱼日常栖息地的温度、深度和光线等数据，并进一步收集其猎物的数据。

“通过寻找湖泊较低的食物网和鱼群之间的联系，我们将学习如何保持奇努克鲑鱼人口健康，因此它没有类似的命运[作为休伦湖的命运]，”Watkins说。

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CBFS的同行一样，康奈尔大学的航海科学家也在努力为面临不断增长的需求的商业海洋渔业找到一个更可持续的平衡。根据联合国粮食及农业组织(粮农组织)的数据，2013年全球捕捞渔业产量达到9260万吨。

他说:“随着世界人口的增长，从海洋获取食物的需求将越来越大。地球和大气科学教授查尔斯·格林说:“我们需要保护鱼类免于过度捕捞，但没有理由不能可持续地捕捞野生鱼类。”

对于绿色，保护海洋鱼类库存，同时维持渔业是更好的数据的函数。自20世纪70年代以来，渔业机构使用了船舶的声学调查来监测鱼类库存，进行预测和设置渔业季节并捕获限制。声学调查由来回巡航的船舶进行，在不同频率进入海洋时传输声音。当这些声波像鱼类一样击中一些鱼类 - 他们散射回一个传感器，这将它们转换为视觉模式科学家解释该地区的动物的类型，尺寸和数量。

但是，使用载人船进行声波测量过于昂贵和费时，难以频繁进行，这制约了声波测量的有效性和质量。要调查美国整个西海岸，需要使用低噪音的特殊船只两个月，每天花费2.5万美元，而且科学家仍然只能对特定时间内的海洋情况有一个粗略的了解。

“这就像让相机快门打开两分钟，而不是秒。格林说，你得到了一个真正模糊的照片。“

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。

对于一支波浪滑翔机船队来说，调查同样的区域需要一周的时间，而一艘船需要两个月的时间。在这两个月里，我们可以得到8张不那么模糊的鱼类分布的快照。有了更好的数据，我们就能实现渔业可持续管理的最大收获的圣杯。

编织遗传安全网

Nina Overgaard Therkildsen，助理教授和自然资源部的最新教师捕获的渔业图片是由DNA组成的。它确信，基因组学不仅允许渔业经理更好地预测野生种群如何应对钓鱼压力和改变环境条件，但它还将为他们提供识别和保护物种中有价值的局部遗传变异的工具。

“维持适应不同环境的鱼类种群就像维持多样化的金融组合。你拥有的多样性越多，某件事在未来成功的机会就越大，这取决于变化，”她说。

Therkildsen表示，科学家正在发现鱼类遗传适应特定的局部条件。要了解哪些因素驱动这些适应，以及它们如何增强生存，Thersen是一种遗传法医侦探，分析了从格陵兰和北大西洋渔业收集的鳕鱼的基因，以及来自Cod otleitss的历史样品或耳骨的DNA。使用这些数据，Therkildsen重建了80年前遗传地看待什么COD在20世纪40年代和20世纪50年代建造格陵兰蓬勃发展的鳕鱼渔业的照片，然后十年后崩溃。她发现渔业实际上包括四个基因不同的鳕鱼群：来自冰岛的当地格陵兰鳕鱼加鳕鱼。

瑟基尔森还发现，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——与近海鳕鱼不同，也没有与它们繁殖。根据这一数据和其他数据，渔业管理人员开始进行单独的人口评估，并在最近重新开放了格陵兰的近海鳕鱼渔场。这是生物学在可持续管理中所扮演角色的一个例子。现在，瑟基尔德森又提出了另一个问题，即商业捕鱼如何改变鱼类的基因。

“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。

在过去的几十年中，数据表明，在许多商业鱼类股中，增长以及成熟度的年龄和规模有所下降，这表明可能的生殖强度丧失。为了更好地了解这些变化的基因组基础，Therkildsen现在正在测序大西洋硅的全部基因组，并对捕鱼选择的影响进行对照研究。她还将分析来自Otolith样本的DNA，以便在工业捕捞开始以来的物种基因组的变化。

“基因组学有助于我们更好地管理自然群体，直接捕捞正在在当前条件下蓬勃发展的人口，”Thersen表示。

来自种群遗传学的见解也有助于扭转弱势物种的局面，包括长期遭受折磨的东部牡蛎。

“你曾经能够在曼哈顿的每一条街角上获得牡蛎，但我们浪费了我们的自然遗产，污染和过度投资，”自然资源副教授马太野兔说。

现在科学家正在使用牡蛎来帮助哈德逊河口返回充满活力和生产的生态系统。目标是恢复这种梯形物种，其过滤器进料可提高水质，其珊瑚礁保护海岸线，为其他物种提供栖息地。恢复比预期更难。野兔，人口遗传学家，嫌疑人源于孵化器生产的恢复牡蛎中维持的有限遗传多样性，以重新汇编珊瑚礁。

找出重要的遗传变异是如何生存的牡蛎在哈得逊河河口,兔子正在发起一项新的研究中,由阿特金森中心一个可持续的未来,基因测试假设多样化孵化器军团将在压力环境中有更好的表现比一个狭窄的遗传基础。这项工作是建立在黑尔最近的其他发现的基础上的，这些研究显示了在一个单一的河口内存在显著的遗传分化模式。

“在此之前，我们认为牡蛎的自然灵活性可以解释它在各种环境中生存。但我们的遗传数据显示，不同的栖息地也会施加强大的选择压力，导致附近的种群每一代都有不同的先天环境耐受性——对盐度、污染和其他压力的耐受性。这就意味着，为了恢复特定的栖息地，我们选择哪种成年牡蛎是很重要的，这也强调了维持基因多样性的好处。”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，人们也开始担心其对环境的影响。如今，大多数水产养殖场使用在沿海水域设置的网栏，引发了人们对废弃物造成的营养污染、逃亡者成为入侵物种以及疾病向野生种群蔓延的担忧。这就是为什么Michael Timmons, 79年博士，生物与环境工程学教授，相信室内循环水养殖系统(RAS)是解决供应问题的唯一真正可持续的解决方案。

蒂蒙斯说:“RAS系统的优势是鱼类的储存密度更大，每加仑水最多可以储存一磅鱼，因此只需要一小部分水和空间就可以像池塘或网状系统一样养殖相同数量的鱼。”

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。

现在蒂蒙斯设计了一种商业水产养殖系统，他说这可能会改变游戏规则，使室内系统的成本与网笔相比具有竞争力。在一个仅占地两英亩的建筑中，他的系统每年可以生产1000吨罗非鱼——与传统系统相比，每单位能量生产相同数量的鱼，使用的能源要少80%。

“我们的系统使用每公斤鱼类不到1千瓦时，”Timmons说。

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。

“它使得水的运动几乎是自由的。当系统中的水交换量非常大时，水质就会非常高，鱼类的产量和质量也会很高。”蒂蒙斯说道。

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。

实验室使用Warner的专利水产养殖技术和水培系统，是学生强制性词条（科学，技术，工程和数学）课程，独立研究和付费实习的一部分。他们每年还产生高达700,000磅的海鲜和6,400头生菜，草药和其他蔬菜。这笔赏金提供学校的烹饪艺术课程，自助餐厅，餐饮计划和城市餐厅。

这是一个“三赢的局面”，沃纳说，将城市年轻人引入一个不熟悉的环境，同时完善他的技术和相关的STEM课程——水培学习模式，并随流成长。

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，他们就灵光一现了。”

今年，学生们可以在这所高中新建的2000平方英尺的屋顶水培温室里学习，这是首个此类温室。但是，与传统农业相比，这种扩张将使每平方英尺的净粮食产量和销售额增加，而不会消耗更多的能源。

“这就是未来，”华纳说。