不同流速下红鳍银鲫趋流行为与耗氧率的变化

在28℃水温下,使用特制的鱼类游泳行为和活动代谢同步测定装置对红鳍银鲫(Barbodes schwanenfeldi)幼鱼在0 m/s、0.1 m/s、0.3 m/s、0.5 m/s 4种流速条件下的趋流行为和耗氧率进行了同步测定和统计分析.结果表明: 红鳍银鲫在静水下的游泳活动表现出随机而无特定的方向性,当流速达到0.3 m/s以上时则呈现很强的趋流性.和静水对照组相比,三个流速实验组在各个时间段的趋流率、摆尾频率和耗氧率均显著上升,其中多数时间段以0.3 m/s流速组最大,0.5 m/s流速组次之.低流速组(0,0.1 m/s)三个指标在90 min内随时间变化不显著,而高流速组(0.3,0.5 m/s)随时间变化明显.红鳍银鲫在90 min各个时间段摆尾频率(Tail beat frequency)与趋流率(Rheotaxis frequency)均呈显著的线性相关,其回归关系式为:RF=a bTBF,a值在41.13-55.02、b值在8.0 7-11.42、R在0.69-0.95之间;摆尾频率和耗氧率(Oxygen consumption rate)同样呈 显著的线性相关,其回归关系式为:OCR=a bTBF,a值在77.38-137.42, b值在10.85-59.36,R在0.87-0.96之间.0.3 m/s流速下红鳍银鲫趋流率、摆尾频率和耗氧率24 h的变化规律为:实验开始时三个指标均随时间延长而逐渐增大,在3 h达到最大值,然后开始下降并长时间维持在一定水平上,其中耗氧率在最初3 h的增幅显著大于趋流率和摆尾频率,而随后回落的幅度却小于前两者.在较高流速下,红鳍银鲫幼鱼不能长期保持趋流状态和维持较高的代谢水平     

流速对红鳍银鲫幼鱼游泳状态的影响

在28℃水温下,采用特制的鱼类游泳行为测定装置,研究体重(125.94±13.87)g的红鳍银鲫(Barbodes schwanenfeldi)幼鱼在0.0m/s(对照组)和0.1m/s、0.3m/s、0.5m/s3种流速下的游泳行为。结果表明,从0.0～0.3m/s,红鳍银鲫幼鱼平均趋流率和摆尾频率均随着流速的增加而增大,而0.5m/s组在90min内随时间延长而下降。红鳍银鲫游泳状态明显受到所处流速的影响,在静水对照组以"逆流前进"和"顺流而下"为主,两者共占总观察时间的98%以上;各流速组均以逆流静止为主,且随着流速的增大,逆流静止所占时间比例从45.8%增加至81.3%,而逆流前进所占时间比例由24.1%减至5%以下;逆流后退所占时间比例以0.1m/s组最大,为16.4%;顺流而下的比例随着流速增大先减小后增大,3个流速组依次为13.7%、2.1%和10.9%。红鳍银鲫幼鱼的游泳速度(V)和摆尾频率(TBF)在逆流前进及逆流静止两种游泳状态下呈线性正相关,而在逆流后退和顺流而下两种状态下两者没有显著相关。     

不同流速对鱇(鱼良)白鱼游泳行为的影响

在25℃水温下,采用特制的鱼类游泳行为测定装置对实验鱼在静水和0.1、0.2和0.25 m·s-1流速下的游泳状态、游泳速度、趋流率和摆尾频率等参数进行测定,研究水流速度对鱇(鱼良)白鱼(Anabarilius grahami)游泳行为的影响.结果表明:有流速组的趋流率显著高于静水组,但不同流速组间的趋流率无显著差别;在0 ～0.2 m·s-1流速范围内,摆尾频率随流速加快而显著增大,但在0.25 m·s-1流速下40 min后摆尾频率显著低于0.2m·s-1流速组;随着流速的增大,主要游泳状态由逆流前进变为逆流静止;在有流速组,顺流而下状态所占时间比例相对其他游泳状态都较少;在逆流游泳的3种状态中,游泳速度均随流速的增加而增大,在顺流而下状态中,游泳速度和水速间无显著相关;游泳速度、摆尾频率和水流速度两两之间均存在显著的线性相关.     

流速对细鳞裂腹鱼游泳行为及能量消耗影响的研究

通过自制密封的鱼类游泳实验装置, 研究了流速对细鳞裂腹鱼游泳行为和能量消耗的影响。结果显示,细鳞裂腹鱼的摆尾频率随游泳速度的变化有明显的变化规律, 摆尾频率随着流速的增加而显著性的增加,而摆尾幅度有减小趋势, 差异性不显著。结果还表明, (26±1) ℃时, (10.60±0.54) cm 细鳞裂腹鱼的相对临界游泳速度为(11.5±0.5) BL/s, 绝对临界游泳速度为(110.28±2.02) cm/s。测定的相对临界流速较其他的鲤科鱼大,是对生存水流环境(流速0.5—1.5m/s)适应性的表现。这一结果表明鱼类的游泳能力是能够训练的。运动代谢率与相对流速的关系为, AMR = 93.08e(0.307v) + 314.33, R2= 0.994; 单位距离能耗与流速的指数关系为COT =28e (-1.03V) +6.05, R2= 0.998。流速达到8 BL/s 时, 裂腹鱼耗氧率开始下降, 从流速7 BL/s 时, (1245.57±90.97 )mg O2/(kg·h)最大, 下降到(978.78±189.38) mg O2/(kg·h)。1—7 BL/s 流速范围内, 裂腹鱼单位时间内的耗氧率随着游泳速度的增加而增加, 而且随着游泳速度的增加, 单位距离能耗(COT)逐渐减少, 最小能耗在6 倍体长流速, 0.68 m/s 时, 为(6.00±1.57) J/(kg·m), 其能量利用效率最大。       

亚成体巨须裂腹鱼游泳能力及活动代谢研究

以野生雅鲁藏布江巨须裂腹鱼(Schizothorax macropogon)为对象,通过自制的鱼类游泳实验装置,测定了4个温度(5、10、15和18℃)梯度下亚成体巨须裂腹鱼的临界游泳速度(Ucrit)及流速变化对耗氧率的影响,并通过摄像记录分析了不同游泳速度下的游泳行为。野生亚成体巨须裂腹鱼的临界游速随着温度的变化呈近似线性的递增趋势(P<0.001),4个温度下的绝对临界游速(Ucrit-a)分别为(0.88±0.07)、(1.09±0.07)、(1.24±0.15)和(1.49±0.15)m/s;若以单位时间内游过的体长倍数(BL/s)表示,相对临界游速(Ucrit-r)分别为(3.96±0.21)、(4.4±0.16)、(4.9±0.18)和(5.35±0.14)BL/s。根据不同温度及流速下耗氧率的变化情况,采用非线性拟合得到了4个温度梯度下耗氧率与游泳速度关系的幂函数模型(P<0.05)。模型表明耗氧率随游泳速度的增大而增加,且温度越高耗氧率随游泳速度的变化越显著。4个温度下的速度指数分别为2.4、2.6,2.8及3.1,表明有氧运动的效率随温度升高有所降低。在自然水温条件下(5—9℃),摆尾频率(TBF)与流速的关系呈线性正相关(P<0.001),而运动步长(Ls)的变化与流速没有显著关系,出现由高至低再升高的三个阶段。录像分析表明在流速逐渐增加的过程中,巨须裂腹鱼采用了三种不同的游泳方式,以实现降低能量消耗的目的。研究可为鱼道等过鱼设施的设计提供参考,对数量日益减少的巨须裂腹鱼保护具有较大的意义。     

水流对团头鲂(Megalobrama amblycephala)幼鱼游泳行为的影响

为探讨团头鲂幼鱼(Megalobrama amblycephala)游泳行为对水流的响应规律,该文通过特制鱼类游泳行为测定装置,测定了团头鲂幼鱼在25℃,0、0.1、0.2、0.3、0.4m/s流速条件下的游速、游距、转角、至中心点的距离及游泳轨迹。结果表明:随着流速的增大,个体游速、游距及转角值均相应增大。0、0.1及0.2m/s流速组间的游速、游距及转角差异均不显著(P>0.05),但显著小于0.3和0.4m/s组别,且0.3和0.4m/s流速组之间差异均不显著(P>0.05);整个时间段内,个体至中心点的距离随流速增大并未呈现明显规律性,各流速间差异不显著(P>0.05),游速与游距呈显著线性正相关,而与转角呈显著线性负相关,与至中心点的距离则无相关性;游泳轨迹随水流增大趋向复杂化。     

三种流速对卵形鲳鲹幼鱼耗氧率和排氨率的影响

【摘要】采用实验生态学方法, 研究了饥饿态下平均体重分别为(2.54±1.09) g、(24.35±7.19) g、(233.79±26.00) g、(508.98±126.61) g的卵形鲳鲹幼鱼(Trachinotus ovatus)在静水、0.1 m·s -1、0.2 m·s -1三种流速下的耗氧率和排氨率的变化。结果表明, 卵形鲳鲹体重对耗氧率和排氨率影响显著(P < 0.05)。在同一流速下, 耗氧率和排氨率分别随体重的增加而下降, 体重与两者间的回归关系符合异速方程Y=aWb。卵形鲳鲹的耗氧率和排氨率随着流速的升高均出现升高的趋势, 流速对均重为24.35 g和233.79 g卵形鲳鲹的耗氧率和排氨率影响显著(P < 0.05)。在静水条件下, 卵形鲳鲹代谢氧氮比的范围为31.36-46.32, 表明卵形鲳鲹主要以脂肪和碳水化合物为能源, 蛋白质其次。在试验流速范围内, 均重为24.35 g卵形鲳鲹幼鱼的氧氮比随着流速的升高而升高, 其他两组的氧氮比则随着流速的升高而降低。     

鲻幼鱼耗氧率、排氨率和窒息点的研究

为探讨鲻幼鱼的耗氧率、排氨率和窒息点,采用封闭流水式实验方法,在不同体质量、光照、放养密度、水流速度以及昼夜更替的条件下,测定鲻幼鱼的耗氧率和排氨率,并且观测体质量对幼鱼窒息点和窒息时间的影响。实验期间水温为19℃±1℃,盐度30,pH7.7。研究结果显示:鲻幼鱼的耗氧率随体质量增加而上升,其变化趋势可用幂函数方程表达:Y=0.4759X0.1878(R2=0.9454);光照对耗氧率的影响较大,对排氨率无明显影响;放养密度对耗氧率的影响差异显著(P0.05),对排氨率的影响差异极显著(P0.01);幼鱼的呼吸代谢旺盛时段在中午11∶00至夜间23∶00;流速对耗氧率和排氨率的影响差异均极显著(P0.01);不同体质量幼鱼窒息点和窒息时间的差异极显著(P0.01)。     

水温和体重对白斑红点鲑临界游泳速度和游动耗氧率的影响

为了揭示水温和体重对白斑红点鲑(Salvelinus leucomaenis)临界游泳速度和游动耗氧率的影响, 利用试验生态学方法测定了不同体重(1龄组、2龄组和3龄组)的白斑红点鲑在4、8、12、16、20和24℃共6个水温的临界游泳速度和游泳耗氧率。结果表明: 水温和体重对临界游泳速度的单独效应均显著(P0.05), 但水温和体重交互作用效应却不显著(P0.05), 在相同水温下白斑红点鲑临界游泳速度均随着年龄的增长(体重增加)而增加。水温4℃时3个年龄组白斑红点鲑临界游泳速度均最低, 分别为(21.61.06)、(22.930.61)和(30.271.29) cm/s, 随着水温的升高临界游泳速度均不断增加, 当水温升高到16℃时临界游泳速度达到最大值, 分别为(39.60.80)、(46.800.80)和(53.731.22) cm/s, 此后随着水温进一步升高到20℃, 临界游泳速度虽出现略微降低, 但经统计分析16℃和20℃时临界游泳速度无显著性差异(P0.05), 当水温达到24℃时却出现明显降低。水温和流速以及二者的交互作用对游泳耗氧率的影响均达到显著水平(P0.05), 白斑红点鲑在适宜的相同水温和流速时体重越大其游泳耗氧率越低, 整体观察3个年龄组白斑红点鲑鲑游泳耗氧率均随着水温和流速的增高而增高, 但当水温和流速升高到一定值游泳耗氧率却出现降低。研究得出体重较大的个体在相同水温下抵抗水流的游泳能力较强, 3个年龄组白斑红点鲑适宜的最高水温不应超过20℃, 最高流速依次不应超过32、40和48 cm/s。       

体重和时间节律对俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedti Brandt)幼鱼耗氧率和窒息点的影响

采用流水法研究了在温度(20.7±0.55)℃下体重和时间节律对俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedti Brandt)幼鱼耗氧率和窒息点的影响。结果表明,俄罗斯鲟的耗氧率、窒息点与体重负相关,耗氧量与体重正相关。俄罗斯鲟体重(1.39±0.24)g时平均耗氧率为(0.51±0.06)mg/h.g,平均耗氧量为(0.68±0.03)mg/h.ind;体重(3.16±0.22)g时,平均耗氧率为(0.35±0.04)mg/h.g,平均耗氧量为(0.97±0.10)mg/h.ind;体重(6.20±0.36)g时平均耗氧率为(0.28±0.04)mg/h.g,平均耗氧量为(1.46±0.33)mg/h.ind。3种规格俄罗斯鲟的窒息点分别为2.38、2.35和1.98 mg/L。     

Evaluation of Adult White Sturgeon Swimming Capabilities and Applications to Fishway Design

Concern over passage of sturgeon barriers, has focused attention on fishway design that accommodates its swimming performance. In order to evaluate swimming performance, regarding fish ladder type partial barriers, wild adult sturgeons, Acipenser transmontanus; 121–76m fork length, were captured in the San Francisco Bay Estuary and Yolo Bypass toe drain. Hydrodynamic forces and kinematic parameters for swimming performance data were collected in a laboratory flume under three flow conditions through barriers and ramp. The experiments were conducted in a 24.4 m long, 2.1 m wide, and 1.62 m deep aluminum channel. Two geometric configurations of the laboratory model were designed based on channel characteristics that have been identified in natural river systems. At a given swimming speed and fish size, the highest guidance efficiencies of successful white sturgeon passage as a function of flow depth, flow velocity, turbulence intensity, Reynolds number, Froude number and shear velocity observed in the steady flow condition, tested with the horizontal ramp structure, occurred at an approach velocity of 0.33 ms^-1. The guidance efficiency of successful sturgeon passage increased both with increasing flow velocity and Froude number, and decreased both with the flow depth and the turbulence intensity. This study also provides evidence that tail beat frequency increases significantly with swimming speed, but tail beat frequency decreases with fish total length. Stride length increases both with swimming speed and fish total length. The importance of unsteady forces is expressed by the reduced frequency both with swimming speed and fish total length. Regression analysis indicates that swimming kinematic variables are explained by the swimming speed, the reduced frequency and the fish total length. The results emphasize the importance of fish ladder type patchiness when a fishway is designed for the passage of sturgeon.     

Effects of acute temperature change on the metabolism and swimming ability of juvenile sterlet sturgeon (Acipenser ruthenus,Linnaeus 1758)

The objective of this study was to provide information on changes in the metabolism and swimming ability of juvenile sterlet sturgeon, Acipenser ruthenus, caused by acutely low or high temperatures. Changes in critical swimming speed (U_crit), oxygen consumption rate (MO₂), tail beat frequency (TBF) and tail beat amplitude (TBA) were observed with a Steffensen‐type swimming respirometer, an oxygen electrode and a camera at different swimming speeds at three temperatures: 5°C, 15°C, and 25°C. Fish tested at 5°C and 25°C were maintained at 15°C (near optimal) for one week to simulate conditions below a dam. The U_crit value decreased significantly during acute temperature changes at 5°C and 25°C; U_crit was highest near the optimal temperature. Oxygen consumption rate (MO₂) increased with the swimming speed at 15°C; however, at 25°C and 5°C, the MO₂ decreased with the swimming speed. Both TBA and TBF decreased at 5°C and 25°C compared to values at 15°C. The slopes of the regression lines (TBF/U) at 5°C and 25°C seemed lower compared to 15°C.     

Energy savings in sea bass swimming in a school: measurements of tail beat frequency and oxygen consumption at different swimming speeds

Tail beat frequency of sea bass, Dicentrarchus labrax (L.) (23.5 ± 0·5 cm, L_T ), swimming at the front of a school was significantly higher than when swimming at the rear, for all water velocities tested from 14·8 to 32 cm s⁻¹. The logarithm of oxygen consumption rate, and the tail beat frequency of solitary swimming sea bass (28·8 ± 0·4 cm, L_T ), were each correlated linearly with swimming speed, and also with one another. The tail beat frequency of individual fish was 9–14% lower when at the rear of a school than when at the front, corresponding to a 9–23% reduction in oxygen consumption rate.     

趋流行为下斑马鱼幼鱼的全脑成像

目的 趋流,意即在水中调整身体方向并逆流而上的能力,是一种在大多数鱼类与两栖类动物中存在的保守行为。虽然关于趋流的研究已有一段很长的历史,并且近年来斑马鱼幼鱼趋流行为的理论机制也被提出,但是分布式的神经环路是如何整合多感知信息、做出决策、并实现行为控制仍然是个未知数。对自由运动的斑马鱼进行全脑神经活动成像为理解这一困难的问题提供了特殊的机会。方法 本文开发了一种微流控装置精确控制环境水流并激发斑马鱼的趋流行为。将该微流控芯片与扩增视野光场显微镜以及追踪系统整合,从而记录自由行为下斑马鱼全脑的神经活动。结果 在整合的微流控装置中稳定观察到了斑马鱼在水流中保持自身位置不变、逆流而上等刻板的趋流行为现象。与此同时,实现了对斑马鱼幼鱼趋流行为过程中的全脑钙活动记录。本文初步发现了几个脑区的神经活动与趋流行为相关。结论 本研究第一次展示了在斑马鱼幼鱼趋流行为的同时记录全脑神经活动的技术。接下来对神经活动和行为数据的分析与建模将有助于更好地理解一种重要自然行为背后的感觉运动转换机制。     

水流对草鱼幼鱼趋光行为的影响

为了探讨水流对鱼类趋光性的影响, 利用自制的循环水槽装置, 以草鱼(Ctenpharyngodon idellus)幼鱼为研究对象, 研究其在光照度为300 lx, 不同流速工况(0、0.1和0.2 m/s)下的趋光性行为, 同时设黑暗静水工况为对照组。结果表明: (1) 0.2 m/s的流速可完全激发草鱼幼鱼的趋流性, 使其游泳方向多数与顶流方向呈± 20°。(2)根据草鱼幼鱼在不同流速工况下随光照度衰减在水槽内的分布情况, 计算得其在3种流速工况下的光强期望值分别为: 52.45, 34.62和37.86 lx。(3)当照度为300 lx时, 静水工况下的实验鱼在水槽中呈现“两头高, 中间低”的分布情况, 并未表现出对某一光强范围的偏好行为; 在小于感应值的低流速下, 草鱼幼鱼的分布情况总体趋势与静水工况类似, 但在远离光源处的分布较多, 多呈“逆流后退”行为; 当流速值超过感应流速时, 在趋流性的作用下, 鱼类在尾部的聚集情况明显下降, 同时在水槽中的分布更加均匀, 其原有光环境的作用减弱。研究初步证明了略大于感应值的小流速所引发的草鱼趋流性即可对其光环境响应行为产生影响。     

Resisting flow–laboratory study of rheotaxis of the estuarine copepod Pseudodiaptomus annandalei

Rheotaxis is a ubiquitous phenomenon among aquatic animals and thought to be an adaptation to maintain populations in flowing waters. While many estuarine copepods can retain their populations in estuaries with net seaward flow, rheotaxis of individual copepods has not been reported before. In this study, the behavior of a calanoid copepod Pseudodiaptomus annandalei in flow was examined in a recirculating laboratory flume. This estuarine copepod displayed different responses to ambient flow fields while swimming in the water column or attaching to the flume bed (walls). Copepods in the water column showed vigorous countercurrent swimming by occasional bounding when flow velocity was increased up to 2.1 cm s^?1, but none of the individuals in the water column were retained in the flume when flow speeds were higher than 4 cm s^?1. This indicates P. annandalei profits little from rheotaxis to withstand flow when they were swimming in the water column. Instead, more individuals attempted sinking downwards to the slow flow region near the flume bed (walls) and showed active substrate attachment to avoid being flushed out by the high-velocity channel flow. The results suggest that P. annandalei benefits from rheotaxis and association with the substrate which allows them to hold position well at ambient flow velocities up to 3 cm s^?1. These adaptive responses might be important for population maintenance.     

不同游泳速度条件下瓦氏黄颡幼鱼的有氧和无氧代谢反应

在(25±1)℃的条件下,测定瓦氏黄颡(Pelteobagrus vachelli Richardson)幼鱼体重(4.34±0.13)g的临界游泳速度(Ucrit),然后分别以临界游泳速度的不同百分比(20、40、60、80、100%Ucrit)将实验鱼分为5个速度处理组,另外设置静止对照组和高速力竭对照组。处理组实验鱼在不同游泳速度下分别游泳20min,在此过程中测定并计算运动代谢率(Activity metabolic rate,AMR),随后测定肌肉、血液和肝脏中的乳酸、糖原和葡萄糖含量。结果显示:实验鱼的绝对临界游泳速度为(48.28±1.02)cm/s,相对临界游泳速度为(6.78±0.16)BL/s;随着游泳速度的提高AMR显著增加(Pcrit时肌乳酸和血乳酸含量显著高于80%Ucrit的水平(P0.05);100%Ucrit时肝糖原含量显著低于40%Ucrit的水平(P0.05)。经计算瓦氏黄颡幼鱼到达临界游泳速度时的无氧代谢功率比例仅为11.0%,表明其游泳运动主要以有氧代谢供能;实验鱼的无氧代谢大约在80%Ucrit才开始启动,与其他鱼类比较启动时间较晚,说明其游泳运动对无氧代谢的依赖程度较低。研究提示瓦氏黄颡幼鱼是一种有氧运动能力较强的鱼类,这一能量代谢特征可能与提高其生存适合度有关。