鲫幼鱼游泳运动能力的个体变异与表型关联

为考察鲤科鱼类运动能力的个体变异和表型关联及不同加速度对匀加速游泳能力的影响, 研究在(25±0.5)℃条件下测定鲫(Carassius auratus)幼鱼的静止代谢率(Resting metabolic rate, RMR), 通过临界游泳速度(Critical swimming speed, U_crit)法和过量耗氧(EPOC)法获取实验鱼的最大代谢率(Maximum metabolic rate, MMR)、代谢空间(Aerobic scope, AS=MMR-RMR)、相对代谢空间(Factorial aerobic scope, FAS=MMR/RMR)、U_crit及步法转换速度(Gait transition speed, U_gt), 并在不同加速度(0.083、0.167、0.250、0.333 cm/s2)下测定鲫幼鱼的匀加速游泳能力(Constant accelerated test, U_cat)和U_gt。研究发现: 鲫幼鱼的MMR和AS与U_crit均呈正相关, 但RMR与U_crit不相关; 能量代谢参数(MMR、AS、RMR)与U_gt不相关。U_crit法获取的MMR、AS、FAS与EPOC法均无平均值的显著性差异, 但2种方法获得的上述参数具有较高的个体重复性; 鲫幼鱼的能量代谢参数之间存在表型关联并且关联方向不尽相同。鲫幼鱼的U_crit和U_gt均小于各加速度下的U_cat和U_gt, 加速度对U_cat测定无影响但对U_gt有影响。鲫幼鱼的U_gt与U_crit或U_cat呈正相关, 并且其匀加速游泳能力参数在不同加速度下保持较高的重复性。除0.333 cm/s2外, 其他加速度下鲫幼鱼U_cat的无氧代谢组分(U_cat-U_gt)与U_cat呈正相关; 然而, 鲫幼鱼的有氧代谢组分(U_gt)与无氧代谢组分(U_cat-U_gt)呈负相关。研究表明: U_crit法和EPOC法诱导鲫幼鱼的有氧代谢能力无方法学差异; 鲫幼鱼的能量代谢存在表型关联, 其匀加速游泳能力具有稳定个体差异, 并且该种鱼的有氧代谢与无氧代谢存在权衡。     

摄食和饥饿对大口黑鲈游泳运动能力和低氧耐受的影响

为了研究摄食和饥饿对鱼类游泳运动能力和低氧耐受的影响; 以大口黑鲈(Micropterus salmoides)为对象, 在25℃下, 测定对照组(禁食2d)、摄食组(摄食后3h)和饥饿组(禁食16d)实验鱼的日常代谢率(RMR)、活跃代谢率(AMR)、代谢范围(MS)、临界游泳速度(U_crit)、临界氧压(P_crit)和失去平衡点(LOE)。研究显示摄食后实验鱼RMR显著提升, AMR没有显著变化, 而MS和U_crit显著下降(P<0.05); 饥饿后实验鱼RMR、AMR和MS均没有显著变化, 而U_crit显著下降(P<0.05); 摄食后实验鱼P_crit显著上升, 溶解氧(DO)高于P_crit时的代谢率(MR)与DO之间的关系的斜率显著大于对照组所对应的斜率, 而LOE没有变化(P<0.05); 饥饿后实验鱼P_crit和LOE均没有显著变化, 而DO 低于P_crit时的MR与DO之间的关系的斜率显著小于对照组所对应的斜率(P<0.05)。结果表明, 摄食削弱大口黑鲈游泳运动能力是因为“心鳃”系统对其有氧代谢能力的限制; 饥饿后大口黑鲈游泳运动能力下降可能与其无氧代谢能力下降相关; 摄食削弱大口黑鲈的低氧耐受, 而饥饿后其低氧耐受有所增强, 但大口黑鲈低氧耐受总体趋于保守。     

游泳加速模式对团头鲂和南方鲇的最大游泳速度及运动代谢的影响

为了探讨游泳加速模式对不同生态习性鱼类游泳性能及运动代谢的影响, 评估团头鲂(Megalobrama amblycephala)和南方鲇(Silurus meridionalis)的临界游泳速度(U_crit)、爆发游泳速度(U_burst)和最大代谢率(MMR)的适宜测定方法, 在4种加速模式条件下, 检测了实验鱼的最大游泳速度(V_max), 以及鱼体在运动过程中及其力竭后代谢恢复期的耗氧率(MO₂)。结果显示: 在速度增量(ΔV)为20 cm/s, 加速持续时间(Δt)为2min的加速模式条件下, 团头鲂和南方鲇的V_max及游泳过程的无氧代谢占比均分别显著高于其他3种加速模式(P< 0.05), 呈爆发运动(U_burst)状态。在ΔV为10 cm/s, Δt分别为20、40和60min 的加速模式下, 两种鱼的无氧代谢占比均在12%以下且相互间无显著差异(P>0.05); 其中团头鲂在这3种加速模式下的V_max之间无显著性差异(P>0.05); 而南方鲇在ΔV为10 cm/s、Δt为20min条件下的V_max显著高于另2种加速模式的测定值(P< 0.05)。两种鱼的MO₂在各加速模式下均随着游泳速度的升高而增加; 但在爆发游泳过程中, 两种鱼的MO₂随游泳速度的增加呈现不同的变化趋势, 团头鲂的MO₂随速度的变化曲线在接近100 cm/s的时候出现拐点, 此后MO₂随速度的增幅变小; 而南方鲇的该曲线在速度为20 cm/s时就出现拐点, MO₂的变化进入“平台期”。在所有加速模式下, 两种鱼在运动过程中的最大耗氧率(AMO₂)均显著高于力竭后代谢恢复期的最大值(DMO₂, P< 0.05)。用U_crit法测得团头鲂的AMO₂高于U_burst法的测得值, 而南方鲇则相反。由研究结果得出, 测定团头鲂的U_crit采用ΔV为10 cm/s、Δt在20—60min的加速模式是适宜的, 测定南方鲇U_crit的适宜加速模式是ΔV为10 cm/s、Δt为20min。两种鱼均应采用在运动阶段测得的最大MO₂作为MMR; 测定团头鲂的MMR适用于U_crit法, 测定南方鲇的MMR适用于U_burst法。团头鲂持续游泳的能力较强, 爆发游泳的加速能力相对较弱; 而南方鲇则表现出相反的趋势, 该差异反映了物种适应其生态习性的权衡效应。     

荧光标记红鳍东方鲀可行性研究

2012年7月13日至10月1日,注射荧光染料(Visible implant elastomer,VIE)标记体重(13.58±1.19)g、体长(7.15±0.61)cm的红鳍东方鲀。标记部位为左侧尾柄的上、下半部,分别记为标记Ⅰ、Ⅱ组。标记30 d、55 d、80 d后标记组的存活率、体重、体长与对照组均无显著差异(P0.05)。标记30 d后无论是通过紫外光源照射还是肉眼观察标记组的保持率均为100%;55 d和80 d时的保持率均有所下降,并表现为紫外光源照射识别的保持率高于肉眼观察的,80 d时通过紫外光源照射识别标记Ⅰ、Ⅱ组红鳍东方鲀的荧光标记保持率均在93%以上,可见荧光标记红鳍东方鲀具有可行性。     

基于轻量级卷积神经网络的红鳍东方鲀个体身份无损识别方法

文章充分利用红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)体侧纹理特征提出了一种基于轻量级卷积神经网络的鱼类个体身份识别方法,可在无损前提下实现红鳍东方鲀个体身份的高精度识别。首先,采用SOLOv2模型进行前景分割,并结合红鳍东方鲀体型特点,通过质心和哈希值计算方法完成数据集生成和筛选;随后,从多维度分别测试主流深度学习图像分类骨干网络和不同损失函数在红鳍东方鲀身份识别中的效果;继而,在MobileNet v2骨干网络基础上,耦合Softmax Loss函数,建立了一种适用于红鳍东方鲀的个体身份无损识别的最优组合方法。研究结果表明,文章方法准确率可达90.2%,优于其他相关主流方法(准确率73.6%—89.3%),相关研究成果将为循环水养殖鱼类个体身份无损识别和精准生物量估算提供技术支撑。     

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。     

鲀形目3种鱼的染色体组型分析

采用胸腔注射植物血球凝集素(phytohemagglutinin,PHA)及秋水仙素溶液,取活体头肾细胞经低渗、固定、空气干燥法,分析比较了中华单角鲀(Monacanthus chinensis)、黄鳍东方鲀(Takifuguxanthopterus)、红鳍东方鲀(T.rubripes)的核型。结果表明,3种海水鱼中期染色体均为二倍体,未发现异型性染色体、随体和次缢痕。其核型如下:中华单角鲀的核型为2n=34(34t),臂数:NF=34;黄鳍东方鲀的核型为2n=44(12m+8sm+24t),臂数:NF=64;红鳍东方鲀的核型为2n=44(14m+6sm+24t),臂数:NF=64。中华单角鲀的核型与后两者存在较大差异。同时,将此3种鱼的核型与前人报道的其他鲀形目鱼类核型作了比较。     

模拟捕食者风险对大黄鱼幼鱼行为、游泳能力及应激水平的影响

许多研究表明适当强度的抄网追赶训练能够提高幼鱼感知风险的能力, 塑造出敏捷应对捕食者追赶的行为。大黄鱼生性敏感, 对外界刺激反应较为强烈, 抄网追赶训练能否提高其应对风险的能力尚未知。研究通过对大黄鱼(Larimichthys crocea)幼鱼(80 dpf)进行为期15d和30d, 每天2次, 每次分别0、2.5min、5.0min和7.5min的抄网追赶, 探究了大黄鱼幼鱼在不同水平的抄网追赶下生长、行为、游泳能力和应激水平的变化; 并且在30d刺激结束后的第8天, 再次给予抄网追赶刺激, 以测试停训后大黄鱼幼鱼再次面对刺激时应激水平的变化。结果表明: 不管是短期(15d), 还是较长期(30d)的刺激, 显著性检验表明不同水平的追赶训练对生长的影响不显著, 但效应量和贝叶斯因子表明, 30d的刺激效应更为明显。经过15d刺激后, 显著性检验及效应量都表明追赶刺激对大黄鱼幼鱼对陌生环境的探索能力无显著影响;刺激30d后, 显著性检验以及效应量均表明30 d的追赶刺激大黄鱼幼鱼对陌生环境探索能力的影响要比15d强。此外, 显著性检验、效应量及贝叶斯因子均表明一定水平的刺激能降低大黄鱼幼鱼的皮质醇水平。另外, 显著性检验表明15 d的追赶训练仅对绝对临界游泳速度(U_crita)负面影响显著, 但效应量表明15d和30d的刺激对绝对(U_crita)和相对临界游泳速度(U_critr)负面效应都相当明显。同时, 显著性检验、效应量和贝叶斯因子都表明停训后第8天的大黄鱼幼鱼再次受到刺激时, 其应激水平明显低于未受过训练的个体。总体而言, 抄网刺激训练能有效提高人工养殖大黄鱼幼鱼的野外适应能力。研究结果为深入研究大黄鱼的行为及为大黄鱼放流前的驯化技术研发奠定了一定的基础。     

投喂频率对红鳍东方鲀生长和行为的影响

以红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)幼鱼为实验对象,研究在日投喂量相同的条件下,不同投喂频率[3次/d(F3)、4次/d(F4)和5次/d(F5)]对幼鱼生长和行为的影响。结果表明:(1) F4组幼鱼的生长性能显著高于F3和F5组(P<0.05);(2)在实验结束时,不同处理组幼鱼的游泳速度差异显著,从大到小依次为F4>F3>F5(P<0.05),F4组幼鱼的角速度显著高于F3和F5组(P<0.05), F4组幼鱼的加速度和活跃度显著低于F3和F5组(P<0.05), F3组幼鱼的对象间距离显著高于F4和F5组(P<0.05);(3) GLMMs的结果表明, F4组幼鱼的游速受到实验时间与投喂频率交互效应的影响显著(P<0.05),各处理组之间的比较结果显示,实验时间和投喂频率的交互效应对F5组幼鱼的加速度有正向效果,但其显著降低了F5组幼鱼的对象间距离。综上所述,不同投喂频率对幼鱼的生长性能和行为表现具有显著影响。实验推测4次/d的投喂频率可能改变了幼鱼的能量分配,更多的能量被用于生长和游泳,使得幼鱼的生长性能有所提高,并...     

加速流对鲢、鳙幼鱼下行过程中游泳行为的影响

研究以具有下行洄游需求的鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis)幼鱼为实验对象, 分别在2种不同流态加速流(Ⅰ: 22—55 cm/s, Ⅱ: 25—60 cm/s)中进行下行实验, 对实验鱼在2种加速流中的游泳行为(下行率、下行方式及各区域游泳时间)进行定量分析并利用游泳停留时间百分比F_t衡量其偏好水流速度。结果显示: 加速流下鲢、鳙均表现出了直接下行与非直接下行两种行为。其中加速流Ⅰ中鲢、鳙直接下行率分别为35.71%、30.00%, Ⅱ中分别为45.83%、59.09%。非直接下行的鲢在2种加速流中小于30 cm/s流速区域的停留时间显著高于其他区域(P<0.05), 即鲢在实验条件下的偏好水流速度范围为小于30 cm/s; 非直接下行的鳙在加速流Ⅰ中小于30 cm/s及50—55 cm/s流速区域的停留时间显著高于其他区域(P<0.05), Ⅱ中小于30 cm/s流速区域的停留时间显著高于其他区域(P<0.05), 即鳙本实验条件下偏好水流速度范围为小于30 cm/s。将2种加速流流速相同区域合并分析发现鲢、鳙在小于30 cm/s和50—55 cm/s流速区域的停留时间存在显著性差异(P<0.05), 中间及高流速区域无明显性差异(P>0.1)。研究表明: 加速流对鲢、鳙下行游泳行为产生了影响且2种鱼在下行通过方式和偏好流速选择上存在一定的种间差异性。     

Constraints of body size and swimming velocity on the ability of juvenile rainbow trout to endure periods without food

The hypothesis that body size and swimming velocity affect proximate body composition, wet mass and size‐selective mortality of fasted fish was evaluated using small (107 mm mean total length, L _T) and medium (168 mm mean L _T) juvenile rainbow trout Oncorhynchus mykiss that were sedentary or swimming ( c . 1 or 2 body length s⁻¹) and fasted for 147 days. The initial amount of energy reserves in the bodies of fish varied with L _T. Initially having less lipid mass and relatively higher mass‐specific metabolic rates caused small rainbow trout that were sedentary to die of starvation sooner and more frequently than medium‐length fish that were sedentary. Swimming at 2 body length s⁻¹ slightly increased the rate of lipid catabolism relative to 1 body length s⁻¹, but did not increase the occurrence of mortality among medium fish. Death from starvation occurred when fish had <3·2% lipid remaining in their bodies. Juvenile rainbow trout endured long periods without food, but their ability to resist death from starvation was limited by their length and initial lipid reserves.     

Production of Tiger Puffer <Emphasis Type="Italic">Takifugu rubripes</Emphasis> Offspring from Triploid Grass Puffer <Emphasis Type="Italic">Takifugu niphobles</Emphasis> Parents

The tiger puffer Takifugu rubripes is one of the most popular aquacultural fish; however, there are two major obstacles to selective breeding. First, they have a long generation time of 2 or 3 years until maturation. Second, the parental tiger puffer has a body size (2–5 kg) much larger than average market size (0.6–1.0 kg). The grass puffer Takifugu niphobles is closely related to the tiger puffer and matures in half the time. Furthermore, grass puffer can be reared in small areas since their maturation weight is about 1/150 that of mature tiger puffer. Therefore, to overcome the obstacles of maturation size and generation time of tiger puffer, we generated surrogate grass puffer that can produce tiger puffer gametes through germ cell transplantation. Approximately 5000 tiger puffer testicular cells were transplanted into the peritoneal cavity of triploid grass puffer larvae at 1 day post hatching. When the recipient fish matured, both males and females produced donor-derived gametes. Through their insemination, we successfully produced donor-derived tiger puffer offspring presenting the same body surface dot pattern, number of dorsal fin rays, and DNA fingerprint as those of the donor tiger puffer, suggesting that the recipient grass puffer produced functional eggs and sperm derived from the donor tiger puffer. Although fine tunings are still needed to improve efficiencies, surrogate grass puffer are expected to accelerate the breeding process of tiger puffer because of their short generation time and small body size.     

Experimental infection of several fish species with the causative agent of Kuchijirosho (snout ulcer disease) derived from the tiger puffer Takifugu rubripes.

Kuchijirosho (snout ulcer disease) is a fatal epidemic disease which affects the tiger puffer, Takifugu rubripes, a commercial fish species in Japan and Korea. To assess the possibility that non-tiger puffer fish can serve as reservoirs of infection, 5 fish species were challenged by infection with the extracts of Kuchijirosho-affected brains from cultured tiger puffer: grass puffer T. niphobles, fine-patterned puffer T. poecilonotus, panther puffer T. pardalis, red sea bream Pagrus major, and black rockfish Sebastes schlegeli. When slightly irritated, all these species, especially the puffer fish, exhibited typical signs of Kuchijirosho, i.e., erratic swimming, biting together and bellying out (swelling of belly), as generally observed in tiger puffers affected by Kuchijirosho. Although the mortalities of the 2 non-puffer species were lower, injection of the extracts prepared from the brains of both inoculated fish into tiger puffer resulted in death, indicating that the inoculated fish used in this experiment have the potential to be infected with the Kuchijirosho agent. Condensations of nuclei or chromatin in the large nerve cells, which is a major characteristic of Kuchijirosho, were histopathologically observed to some extent in the brains of all kinds of puffer fish species infected. These findings suggest that the virus can spread horizontally among wild and cultured puffers and even among fishes belonging to different orders.     

The effects of body mass and feeding on metabolic rate in small juvenile Atlantic cod

Apparent specific dynamic action (SDA) amplitude in young juvenile Atlantic cod Gadus morhua (1 to 8 g wet mass), fed a standardized meal and then exercised in a circular swimming respirometer at a constant swimming speed of 0·5 ± 0·3 body lengths s^-1, occurred within l h after feeding in all juveniles. SDA amplitude were 1·4 to 1·8 times higher in fed fish compared to unfed fish, and rates of oxygen consumption decreased as body mass increased. SDA duration had a tendency to decrease with increasing body mass and was shortest, at 6 h, in the smallest fish (1–1·5 g), but increased to 10–11 h in the largest fish. Apparent SDA in fed fish ( R _r) scaled with a mass exponent of 0·89, while maximum metabolic rate ( R _max) determined by chasing fish to exhaustion and then measuring oxygen consumption for 12 h, and unfed routine metabolic rate (R_r) scaled with a mass exponent of 0·79 and 0·76 respectively. Relative aerobic scope ( R _max– unfed R _r) did not appear to vary over the 1 to 8 g increase in wet mass. These results show that as body mass increased in young juvenile Atlantic cod: (1) apparent SDA ( R _f) increased more rapidly than R _max, and (2) apparent SDA took up >98% of the relative aerobic scope and that young Atlantic cod allocated most of the energy to growth, and left little for other metabolic activities.     

禁食对胭脂鱼幼鱼游泳能力、热耐受能力和自发运动的影响

为了考察1—2周禁食对胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)幼鱼游泳能力、热耐受能力和自发运动的影响,以胭脂鱼幼鱼[体质量(3.26±0.64) g,体长(5.32±0.32) cm]为实验对象,将其随机分成对照组、1周禁食组和2周禁食组测定其有氧运动能力及其代谢、热耐受能力和自发运动行为相关参数。结果发现:1周禁食组和2周禁食组的静止代谢和临界游泳速度与对照组没有显著性差异,但其最大代谢率、代谢空间、单位位移能量消耗、头高/头长及体高/体长显著低于对照组(P<0.05); 1周禁食组和2周禁食组的临界低温和致死低温与对照组没有显著性差异,但其临界高温和致死高温显著高于对照组(P<0.05); 1周禁食组和2周禁食组的运动总距离、平均运动速度和运动时间百分比与对照组没有显著性差异。综上所述:胭脂鱼幼鱼采取有氧运动能力和自发运动行为的维持策略应对1—2周禁食胁迫,这可能有利于维持其日常的觅食活动。此外,尽管对低温耐受没有显著影响,但1—2周的禁食显著提高了胭脂鱼幼鱼的高温耐受能力。     

基于雅砻江两种裂腹鱼游泳能力的鱼道设计

为探究雅砻江两种裂腹鱼的游泳能力,给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数,本研究采用递增流速法对长丝裂腹鱼、齐口裂腹鱼的感应流速、临界游泳速度、突进游泳速度进行测试,采用固定流速法对长丝裂腹鱼的耐久游泳速度进行测试。结果表明: 长丝裂腹鱼与齐口裂腹鱼的感应流速随着体长的增加均出现了先增加后平稳的趋势,但最大感应流速均小于0.2 m·s^-1;长丝裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.81±0.20)和(1.49±0.26) m·s^-1,相对临界游泳速度为(4.90±1.73) BL·s^-1,相对突进游泳速度为(9.77±1.72) BL·s^-1(BL为体长);齐口裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.73±0.24)和(1.17±0.39) m·s^-1,相对临界游泳速度为(6.88±2.82) BL·s^-1,相对突进游泳速度为(11.75±2.77) BL·s^-1。耐久测试发现,随着流速增加(0.7～1.5) m·s^-1,长丝裂腹鱼持续游泳时间与水流速度呈负相关,疲劳时间(T)与水流速度(V)的关系可以拟合为lgT=-2.52V+5.59,预测鱼道长度(d)与鱼道内可通过的最大平均水流速度(V_fmax)的关系式为V_{f max}=-0.17lnd+1.74。根据试验结果,当以长丝裂腹鱼和齐口裂腹鱼为主要过鱼对象时,建议鱼道内最小水流速度应大于0.2 m·s^-1,进口及竖缝处水流速度为0.73～1.67 m·s^-1,休息池主流水流速度为0.2～0.7 m·s^-1。