逆流运动训练对多鳞四须鲃摄食、生长和体营养成分的影响

在室内条件下［水温(28?1) ℃］,设置0.7 BL/s和2.0 BL/s 2个流速组以及一个静水对照组,研究了不同逆流运动训练对多鳞四须鲃幼鱼［体质量(75.21?2.82) g］摄食、生长和体营养成分的影响。实验分1~23 d和23~45 d两个阶段,共进行45 d。实验结果表明,多鳞四须鲃平均日摄食率随流速增加而增大,但体长特定生长率、体质量特定生长率和食物转换率均以0.7 BL/s组最高,静水组次之,2.0 BL/s组最低,且三者间差异显著(P<0.05)。不同流速下多鳞四须鲃肌肉水分和灰分含量差异不显著(P>0.05),但随流速增大,多鳞四须鲃肌肉中蛋白质含量增加,而脂肪含量却显著下降。在实验末期,2.0 BL/s流速组的氨基酸总含量(82.63%)、必需氨基酸总含量(34.34%)和鲜味氨基酸总含量(33.50%)均显著高于静水对照组(78.27%,32.6%,30.63%)(P<0.05)。研究表明,较低流速(0.7 BL/s)的运动训练明显促进多鳞四须鲃的生长,提高食物转化率和增加肌肉蛋白质含量,高流速(2.0 BL/s)的运动训练不利于生长,但却能显著提高肌肉必需氨基酸和鲜味氨基酸含量。     

沅水三种常见鱼类趋流行为研究：水电梯级开发的指示意义

为探索水电梯级开发下鱼类的趋流行为,采用自制鱼类游泳能力及代谢测定装置,研究了3种沅水常见鱼类(鲫、大眼鳜和黄颡鱼幼鱼)的趋流游泳能力及代谢特征。结果显示,鲫、大眼鳜和黄颡鱼的相对感应流速分别为(0.79±0.14)、(1.16±0.07)和(0.75±0.09) BL/s,相对偏好游速分别为(2.31±0.11)、(1.86±0.04)和(1.60±0.03) BL/s,相对临界游速分别为(3.43±0.37)、(2.58±0.32)和(2.68±0.13) BL/s。同样条件下黄颡鱼偏好游速、临界游速、呼吸频率和耗氧率均显著低于鲫和大眼鳜。3种鱼呼吸频率、摆尾频率和耗氧率均随流速增加而增加,呈先升高后降低的趋势。在3.0 BL/s流速下,3种鱼呼吸频率均出现峰值。在2.0 BL/s流速下,鲫和大眼鳜摆尾频率和耗氧率出现峰值,而黄颡鱼则在1.5 BL/s流速下出现。随着流速的增加,鲫趋流率从静水组的64.1%增加至4.0 BL/s的100.0%,大眼鳜和黄颡鱼分别从静水组的60.2%和58.9%增加至2.0~3.0 BL/s的100.0%。水流流速显著影响3种鱼的游泳状态。鲫在静水条件下以逆流前进和顺流而下为主。大眼鳜静水和大多数流水条件下以逆流静止状态为主。黄颡鱼在静水组和较低流速组(<1.0 BL/s)长时间保持逆流静止状态,随着流速的增大,逆流静止比例迅速减少,逆流后退时间比例不断增加。研究表明,沅水3种常见鱼类趋流行为的差异性与其生活习性、形态特征、食性和捕食方式以及生活水环境等密切相关。了解3种鱼类趋流行为参数与流速环境条件的对应关系,有助于建立鱼类游泳生物学仿真数据模型,为梯级开发背景下鱼类的运动生理生态适应机制及运动方式的演化研究提供参考。     

沅水3种常见鱼类趋流行为在水电梯级开发中的指示意义

为探索水电梯级开发下鱼类的趋流行为,采用自制鱼类游泳能力及代谢测定装置,研究了3种沅水常见鱼类(鲫、大眼鳜和黄颡鱼幼鱼)的趋流游泳能力及代谢特征。结果显示,鲫、大眼鳜和黄颡鱼的相对感应流速分别为(0.79±0.14)、(1.16±0.07)和(0.75±0.09) BL/s,相对偏好游速分别为(2.31±0.11)、(1.86±0.04)和(1.60±0.03) BL/s,相对临界游速分别为(3.43±0.37)、(2.58±0.32)和(2.68±0.13) BL/s。同样条件下黄颡鱼偏好游速、临界游速、呼吸频率和耗氧率均显著低于鲫和大眼鳜。3种鱼呼吸频率、摆尾频率和耗氧率均随流速增加而增加,呈先升高后降低的趋势。在3.0 BL/s流速下,3种鱼呼吸频率均出现峰值。在2.0 BL/s流速下,鲫和大眼鳜摆尾频率和耗氧率出现峰值,而黄颡鱼则在1.5 BL/s流速下出现。随着流速的增加,鲫趋流率从静水组的64.1%增加至4.0 BL/s的100.0%,大眼鳜和黄颡鱼分别从静水组的60.2%和58.9%增加至2.0～3.0 BL/s的100.0%。水流流速显著影响3种鱼的游泳状态。鲫在静水条件下以逆流前进和顺流而下为主。大眼鳜静水和大多数流水条件下以逆流静止状态为主。黄颡鱼在静水组和较低流速组(1.0 BL/s)长时间保持逆流静止状态,随着流速的增大,逆流静止比例迅速减少,逆流后退时间比例不断增加。研究表明,沅水3种常见鱼类趋流行为的差异性与其生活习性、形态特征、食性和捕食方式以及生活水环境等密切相关。了解3种鱼类趋流行为参数与流速环境条件的对应关系,有助于建立鱼类游泳生物学仿真数据模型,为梯级开发背景下鱼类的运动生理生态适应机制及运动方式的演化研究提供参考。     

鲢幼鱼运动能量代谢研究

可靠的能量消耗估算可以更好地衡量鱼体在上溯过程中的能量分配方式,为鱼道水力设计提供依据,实现鱼道过鱼的高通过率。为探究鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼运动过程中游泳行为和能量消耗的关系,利用丹麦Loligo Systems公司生产的鱼类行为视频跟踪系统,对24尾鲢幼鱼进行了室内游泳行为实验。采用流速递增法测得鲢幼鱼的活动代谢率,水体溶氧量由每个流速工况下等时距读取,静水条件下通过AutoRespTM测定水体溶氧变化值,计算标准代谢率;利用水槽上方架设的摄像头(25帧/s)记录鱼体运动行为,连接uEye Cockpit程序观测鱼体运动情况,采用LoliTrack进行运动行为分析,获取鱼体运动行为学参数。结果表明,鲢幼鱼的游泳速度与摆尾频率(TBF)呈显著正相关关系,其耗氧率(MO2)与摆尾频率(TBF)的拟合方程为MO2=318.3+1.04TBF2.87(R2=0.99,P0.001),拟合指数值为2.87,且摆尾频率的幂指数越大,表征鱼体游泳效率越低。实验测得鲢幼鱼的标准代谢率(SMR)为(284.47±30.75)mg/(kg·h),耗氧率方程得到的标准代谢率拟合值为318.3mg/(kg·h),与实测值较为接近;通过建立活动代谢率(AMR)与鱼体重量(M)及游速(U)的关系,得出鲢幼鱼生物能量模型AMR=10.39 M0.12 U0.39(R2=0.95,P0.001)。生物能量模型的建立,可以为鱼道不同过鱼目标的水力设计提供参考。     

障碍物对鲢幼鱼游泳动力学的影响

为了解鱼在复杂水流环境中的运动行为,提升鱼道过鱼效果,实验通过在水槽中放置障碍物,分析不同来流速度(1,3和5 BL/s)(BL/s即体长每秒)下鲢幼鱼顶流静止和顶流前进时的游泳动力学表现,提取的游泳动力学指标有摆尾频率、摆尾幅度、对地游泳速度、游泳加速度和运动步长。结果发现,半流速度1 BL/s下,与自由来流相比,鲢幼鱼在障碍物后方顶流静止时,摆尾频率降低,摆尾幅度增加;顶流前进时,摆尾频率、对地游泳速度、游泳加速度和运动步长降低,摆尾幅度增加。半流速度3 BL/s下,障碍物有助于节省鱼类运动能量的消耗。在有障碍物的水流中,顶流静止时的摆尾频率随流速的增加而增加;顶流前进时,摆尾频率、摆尾幅度和游泳加速度随流速增大而增大,而运动步长随流速增大而减小。位置偏好研究表明,当流速为3 BL/s时,鲢幼鱼明显集中在距离障碍物后方约5～30 cm处游动,停留时间占比达92.5%,可能采用了卡门步态的运动模式;当流速为1和5 BL/s时,鲢幼鱼没有表现出非常明显的位置偏好;在自由来流中,鲢常贴壁游泳,亦没有明显的位置偏好,表明障碍物和流速的结合可为鱼类提供水流藏匿场,研究结果为鱼道设计提供重要参考依据。     

流速对鲫鱼游泳行为和能量消耗影响的研究

通过自制的鱼类游泳试验装置,研究了流速对鲫(Carassius auratus)游泳行为和能量消耗的影响。结果表明,鲫的摆尾频率、摆尾幅度随游泳速度变化有明显的规律。随着游泳速度的增加,鲫的摆尾频率与幅度都相应地增加。流速小于3倍体长/s与大于3倍体长/s,摆尾频率差异性显著(P<0.05),而摆尾幅度差异性不明显。鲫单位时间耗氧率随着流速的增加而显著增加,并且随着速度的增加,鲫用于游泳所消耗的能量占总能量消耗逐渐趋于稳定,运动净耗氧率最大为90%。水温(16±1)℃时,体长12～20cm鲫的相对极限流速为其(3.85±1.10)倍体长/s,绝对极限流速为(0.66±0.10)m/s;相同流速的温度环境中,随着体重的增加,耗氧量呈增加趋势。在相同的流速下,水温(10±1)℃时的游泳耗氧量小于(16±1)℃,而净耗氧率较大;温度(16±1)℃时,2.5倍体长/s的游泳速度有利于鲫生长代谢的能量积累。     

流速对鲫游泳行为和能量消耗影响的研究

通过自制的鱼类游泳试验装置,研究了流速对鲫（Carassius auratus）游泳行为和能量消耗的影响。结果表明,鲫的摆尾频率、摆尾幅度随游泳速度变化有明显的规律。随着游泳速度的增加,鲫的摆尾频率与幅度都相应地增加。流速小于3倍体长/s与大于3倍体长/s,摆尾频率差异性显著（P〈0.05）,而摆尾幅度差异性不明显。鲫单位时间耗氧率随着流速的增加而显著增加,并且随着速度的增加,鲫用于游泳所消耗的能量占总能量消耗逐渐趋于稳定,运动净耗氧率最大为90%。水温（16±1）℃时,体长12～20cm鲫的相对极限流速为其（3.85±1.10）倍体长/s,绝对极限流速为（0.66±0.10）m/s;相同流速的温度环境中,随着体重的增加,耗氧量呈增加趋势。在相同的流速下,水温（10±1）℃时的游泳耗氧量小于（16±1）℃,而净耗氧率较大;温度（16±1）℃时,2.5倍体长/s的游泳速度有利于鲫生长代谢的能量积累。     

水流对杂交鲟幼鱼游泳行为的影响

在26℃水温下,使用特制的鱼类游泳行为测定装置研究了杂交鲟(Huso duricusGeorgi♂×Acipenser schrenc-kiBrandt♀)幼鱼在0 m/s、0.1 m/s、0.3 m/s、0.5 m/s 4种流速条件下的游泳行为。结果显示:杂交鲟幼鱼随着流速的增加趋流率增大,且在90min内趋流率达到100%所需的时间明显缩短。实过过程中0.3 m/s和0.5 m/s两组摆尾频率都高于0.1 m/s和静水组,但在各个时段内,摆尾频率与趋流率均没有显著的相关。杂交鲟幼鱼的游泳状态明显受到所处流速的影响:0.1 m/s流速下以逆流前进为主,约占时间比例56.3%;0.3 m/s流速下以逆流静止为主,约占时间比例58.1%;0.5 m/s流速下以逆流后退为主,约占时间比例80.7%。在逆流前进和逆流静止两种游泳状态下,杂交鲟幼鱼的游泳速度和摆尾频率呈线性相关。但在逆流后退和顺流而下两种状态下,两者之间却没有显著的相关,且此两种状态下其游泳速度和摆尾频率随流速增加的变化趋势也不一致。     

不同运动模式下鲢幼鱼游泳特性研究

为探索鱼类在自发性运动和强迫式运动模式下的游泳特性,以鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼为研究对象,采用船闸式水槽鱼类呼吸装置和环形水槽实验装置,Loli Track软件对游泳行为进行视频分析,解析不同运动模式下鲢幼鱼游泳特性变化情况。结果表明,在自发性运动模式下,鲢幼鱼的耗氧率随游泳速度、加速度、旋转角度和摆尾频率增加而增大。通过逐步回归拟合出多因素能量模型,得出游泳速度对耗氧率变化的影响最大。在两种运动模式中,唯一相同的相对游泳速度为0.5 BL·s~(-1)[BL为体长(cm)]下,能量消耗利用率为2.35。研究还发现在不同运动模式下鲢幼鱼的最优游泳速度大小差异性显著,但呼吸耗氧率差异性不显著。表明鲢幼鱼运动过程中相比于最优游泳速度,存在表征能量利用率最高且与游泳模式无关的最优耗氧率。     

圆口铜鱼幼鱼可持续游泳能力及活动代谢研究

以圆口铜鱼(Coreius guichenoti)幼鱼为研究对象,通过自制的鱼类游泳实验装置,测定了4个温度(10,15,20和25℃)下圆口铜鱼幼鱼游泳速度达到临界游速过程中及运动疲劳后耗氧率的变化情况;在自然水温条件下,测定了5个不同流速下的可持续游泳时间,并通过摄像记录分析了不同游泳速度下的游泳行为。结果显示:圆口铜鱼幼鱼在运动疲劳前耗氧率随流速的增加显著上升(P0.05),在临界游速时达到峰值;运动疲劳后耗氧率逐渐下降,40~50 min内耗氧率恢复至低流速时的水平。自然水温(18.0±1.5)℃条件下幼鱼的可持续游泳时间随流速增加逐渐减小(P0.01),在1.31倍临界游速的固定流速下,平均可持续游泳时间达29 min,体现了较强的游泳耐力及无氧代谢能力。录像分析表明,摆尾频率(TBF)与游速的关系呈线性正相关(P0.001),且随着温度升高,TBF随流速增加的趋势越明显。     

鲢幼鱼非疲劳贴网及姿态转换行为研究

流速是影响鱼类生存与繁衍栖息的重要因子。为了了解鱼类在中等流速区的游泳行为,探究其对水流的适应特征,利用鱼类游泳能力测定装置,以鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼[体重(9.82±3.81) g,体长(8.56±1.11) cm)]为对象,采用递增流速法,分析了游泳过程中的非疲劳贴网行为与姿态转换行为。结果表明,在22℃水温条件下,鲢幼鱼平均相对临界游泳速度(critical swimming speed,U_(crit))相比其体长(body length,BL)为(6.00±0.93)BL/s;其非疲劳贴网速度(no-fatigue impingement speed,U_(imp))与临界游泳速度呈线性正相关,U_(crit)=1.03 U_(imp)+1.26 (R~2=0.86,P0.01);姿态转换速度(gait transition speed,U_(tran))与临界游泳速度呈线性正相关,U_(tran)=0.59 U_(crit)+1.55 (R~2=0.43,P0.01);非疲劳贴网速度与姿态转换速度呈线性正相关,U_(tran)=0.51U_(imp)+2.72 (R~2=0.41,P0.001)。在中等流速范围内(2～4 BL/s),实验鱼摆尾频率(tail beat frequency, TBF)和单次摆尾周期前进距离(stride length, SL)均随流速增加而增大。首次出现非疲劳贴网的流速为4.62 BL/s,流速增至5.08 BL/s时出现姿态转换行为。发生姿态转换后,TBF开始下降,而SL随流速增加快速增大。研究显示,鲢幼鱼非疲劳贴网行为对游泳能力和姿态转换速度有显著影响,且非疲劳贴网行为与姿态转换行为之间也存在相互影响。研究结果可为自然环境中鱼类生态行为研究、鱼类资源保护及渔业管理提供参考。     

温度和重复运动对中华鲟游泳行为的影响

研究温度和重复疲劳运动对中华鲟游泳行为和能量代谢的影响,为中华鲟养殖环境水质量监测管理、物种保护和鱼道的设计等提供参考。在密封鱼类游泳装置中,利用速度递增法测定了不同温度(10、15、20和25℃)、流速条件下中华鲟(Acipenser sinensis)幼鱼(体长8.50~11.00 cm,体重5.10~8.80 g)的摆尾频率(TBF)、呼吸频率(RR),并同时测定了游泳过程中的耗氧率(M_(O_2))。结果表明:随着摆尾频率或呼吸频率的增加,中华鲟幼鱼的耗氧率增加,耗氧率与摆尾频率或呼吸频率呈指数相关(M_(O_2)=a×TBF~b;M_(O_2)=A×RR~B);随着温度增加,b值先减小后增加,15℃和20℃时b值较小;疲劳恢复后,第2次测试b值大于第1次;随着温度的增加,B值逐渐增加;疲劳恢复后,第2次测试B值小于第1次。游泳过程能量消耗随着温度的升高先降低后升高,15~20℃能量消耗较小。疲劳恢复后,第2次测试能量消耗大于第1次,游泳效率降低,特别是在10℃和25℃,15~20℃变化不明显。温度和重复游泳对中华鲟幼鱼游泳行为影响显著,温度不适宜和重复疲劳运动会产生叠加效应,导致游泳效率显著降低。     

A new device for monitoring the activity of freely swimming flatfish, Japanese flounder Paralichthys olivaceus

ABSTRACT:   The tail beat and activity behavior of four captive Japanese flounder Paralichthys olivaceus , were monitored with acceleration data-loggers while the fish swam in an aquarium. Depth, swimming speeds and two-axis acceleration data were collected continuously for approximately 20 h per fish. Simultaneously, the swimming behaviors of the fish were filmed at different angles. Using the specific characteristic of the acceleration profiles, in tandem with other types of data (e.g. speed and depth), four behavioral patterns could be distinguished: (i) 'active' swimming; (ii) burying patterns; (iii) 'inactive' gliding; and (iv) lying on the bottom. Tail beat frequency ranged from 1.65 ± 0.47 to 2.04 ± 0.25 Hz (mean ± SD; n  = 4). Using the relationship between tail beat frequency and swimming speed, the 'preferred' swimming speed of the fish was estimated to be between 0.6 and 1.2 body lengths (BL)/s. Additionally, fish rarely swam faster than 1.2 BL/s. This study shows that the acceleration data-loggers represent a useful and reliable system for accurately recording the tail beat of free-ranging fish and estimating flatfish behavior.     

人工繁殖圆口铜鱼幼鱼游泳能力与游泳行为研究

利用鱼类游泳能力测定装置,以人工繁殖的圆口铜鱼(Coreius guichenoti)幼鱼为实验对象,体重(3.05±0.99)g,体长(5.94±0.66)cm,采用递增流速法研究其游泳能力与游泳行为。结果表明,在(20±1)℃水温条件下,圆口铜鱼平均相对临界游泳速度(critical swimming speed,U_crit)为(8.41±1.56)BL/s;其步态转换速度(gait transition speed,U_chg)与临界游泳速度呈线性正相关:U_chg=0.63 U_crit+0.21(P<0.01,R 2=0.86);摆尾频率(tail beat frequency,TBF)与进口流速(inlet velocity,U_in)呈线性正相关:TBF=0.48 U_in+2.53(P<0.01,R 2=0.95);进口流速(inlet velocity,U_in)与步长(step length,SL)呈线性正相关:SL=0.11 U_in+0.41(P<0.01,R 2=0.99)。实验鱼的摆尾幅度(tail beat amplitude,TBA)、冲刺次数、各进口流速下的摆尾时间百分比及稳定摆尾与非稳定摆尾比例,均随进口流速改变而变化。随流速增大,摆尾幅度呈现先增大、再减小、最后又增大的趋势;冲刺次数也是先增加、随后逐渐下降;摆尾时间百分比最初是快速增大,随后基本保持不变,流速增至8 BL/s高流速时,再次随流速增加而快速增大。当流速与临界游速比值(U/U max)为0.38时,实验鱼出现非稳定摆尾行为;比值为0.58时,实验鱼稳定摆尾行为与非稳定摆尾行为比例为1∶1;比值增至0.78时,稳定摆尾行为消失。人工繁殖的圆口铜鱼游泳能力较强,在不同流速下,通过改变游泳行为以保持更长的游泳时间及距离。研究结果可为以圆口铜鱼为过鱼对象的鱼道建设以及养殖流速优化提供参考。     

Temperature and fatigue effect on the maximum swimming speed of jack mackerel Trachurus japonicus

Swimming performance of jack mackerel Trachurus japonicus (18.2 ± 0.8 cm fork length (FL), n = 185) was examined in a flume tank by measuring the stride length at low and high tail beat frequencies with electromyogram monitoring and a muscle twitch experiment. Stride length was analyzed by monitoring the tail beat frequency according to the swimming speed at different temperatures of 10, 15 and 22 °C. In the electromyographic observations, the initiation of ordinary muscle activity occurred between 71.4 and 99.6 cm/s, that is 3.7 to 5.3 FL/s, when the tail beat frequency was over 6 Hz. The swimming speeds increased rectilinearly with the tail beat frequency at each water temperature both for the low and high tail beat frequency. Lower stride length was observed at the lowest temperature (10 °C) tested. The forced swimming exercise significantly affected the muscle contraction time to become longer than the control fish, which indicated a reduction of the maximum swimming speed performance.