长丝裂腹鱼的游泳能力和游泳行为研究

鱼类的游泳能力和游泳行为是成功设计过鱼设施的关键。为了探究长丝裂腹鱼（ Schizothorax dolichonema Herzenstein）的游泳能力,以野生长丝裂腹鱼（110.56 g ±35.88g）为对象,测定了它们的临界游泳速度,并记录了测定过程中的游泳行为。研究表明：（1）临界游泳速度为3.04～4.93BL/s;（2）运动耗氧率与游泳速度呈幂函数关系MO 2＝129.67＋15.63 U 2.34（ R 2＝0.983, P＜0.001）,速度指数为2.34,表明能量利用效率相对较低;单位距离能耗（COT）与游泳速度的关系也呈幂函数关系COT＝0.14 U-1＋0.04U0.80（R2＝0.844, P＜0.001）;（3）随着游泳速度的增加,尾摆幅度的变化不显著,变化范围为0.18～0.32 BL,而尾摆频率和运动步长都呈线性增加的趋势。     

基于鱼类游泳能力的鱼道设计流速解析

短须裂腹鱼（Schizothorax wangchiachii）是黑水河流域生态修复重要的保护鱼类,为了使过鱼设施取得最佳过鱼效果,鱼类有更好的上溯路径,需要针对性探究过鱼对象的游泳能力指标;基于鱼道的水力学特性,对短须裂腹鱼感应流速、临界游泳速度、爆发游泳速度以及游泳耐力进行研究。结果表明,短须裂腹鱼的感应流速为（0.09±0.03）m/s,相对感应流速为（0.39±0.15）BL/s,流速0.04~0.14 m/s,趋流率（F）随流速（V）增大而显著增大,F=0.7576lnV+2.485（R2=0.97,P＜0.01）;临界游泳速度（Ucrit）为（1.41±0.18）m/s,相对临界游泳速度（U’crit）为（6.27±1.14）BL/s;递增流速法测得的爆发游泳速度(Uburst)为（1.83±0.23）m/s,相对爆发游泳速度(U’burst)为（7.95±1.04）BL/s;固定流速法测得爆发游泳速度为1.8 m/s,持续游泳速度为1.2 m/s,在1.2~1.8 m/s耐久游速区间,持续游泳时间（T）随游泳速度（V）增大而减小,lgT = -4.5015V+9.468 (R2=0.69,P＜0.01)。结合鱼道水力学特性,推荐鱼道最小流速为0.20 m/s,高速区流速小于1.44 m/s,鱼道进口部分流速为1.20~1.44 m/s,休息池段流速为0.20~1.16 m/s。     

异齿裂腹鱼游泳能力初探

为了摸清雅鲁藏布江特有种异齿裂腹鱼(Schizothorax oconnori)的游泳能力,以野生鱼种为实验对象,通过丹麦Loligo System公司的环形试验水槽测试了异齿裂腹鱼的临界游泳速度、突进游泳速度和持续游泳速度。结果显示,异齿裂腹鱼的临界游泳速度随体长的增大而增加,相对临界游泳速度随体长的增大而减小,其临界游泳速度与体长的关系为Y1=-39.369+13.23X-0.371X2+0.004X3(Y1是绝对临界游泳速度,X为体长)。突进游泳速度随体长的增加而近似呈线性递增趋势,而相对突进游泳速度随体长的增大而减小。在三个固定流速(60cm/s、80 cm/s、100 cm/s)下,初步确定60 cm/s为异齿裂腹鱼的持续游泳速度,80 cm/s、100 cm/s为耐久游泳速度。研究成果以期为青藏高原地区鱼类行为学的研究提供基础资料,为鱼道等过鱼设施的设计提供参考资料。     

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。     

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。     

沅水光泽黄颡鱼和鲫的临界游泳速度和最大游泳速度比较

为了分析洞庭水系鱼类趋流特性的生态适应性及为水域渔业资源保护提供基本数据,在水温(20.0±1.5)℃和自然光周期下,用实验室自制的鱼类运动测试水槽和递增流速法测定了沅水中游常德河洑江段体长(13.94±1.85)cm光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)和体长(12.28±1.42)cm鲫(Carassius auratus)的临界游泳速度及最大游泳速度等参数,分析两种鱼这两个参数与体长等因素的关联及差异。外置变频器调节电机功率改变螺旋桨的转速而呈不同流速。1 BL·s^-1时开始实验,每15 s提高流速2 cm·s^-1,直到鱼变疲劳在拦网处停止游泳20 s时的水流速度就是该鱼的最大游泳速度(U_max,单位cm·s^-1)和相对最大游泳速度(U_max^r)[(=U_max/BL(体长),单位BL·s^-1)]。流速慢慢增至60%U_crit估计值下,实验鱼持续游动15 min后,将增加...     

短须裂腹鱼幼鱼耗氧率和临界窒息点的测定

采用封闭式呼吸室法对短须裂腹鱼幼鱼的耗氧率和临界窒息点进行测定。结果表明:在19.4℃条件下,短须裂腹鱼幼鱼的临界窒息点为0.720 mg/L,24 h平均耗氧率为0.205 mg/(g·h),昼夜耗氧率差异不明显;在17.2℃时,24 h平均耗氧率为0.135 mg/(g·h),昼夜耗氧率差异不明显;15.3℃时,24 h平均耗氧率为0.112 mg/(g·h),昼夜耗氧率差异不明显。短须裂腹鱼幼鱼的耗氧率随温度的升高而上升。     

应用于鱼道设计的新疆木扎提河斑重唇鱼的游泳能力测试

为了探究斑重唇鱼的游泳能力，给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数，本研究以木扎提河野生斑重唇鱼(全长TL=12~16 cm)为研究对象，测定了其在(16.6±1.6) ℃水温下的感应流速、临界游泳速度、爆发游泳速度及持续与耐久游泳能力。结果显示，斑重唇鱼感应流速为(0.18±0.02)m/s，相对感应流速为(1.40±0.23) BL/s (BL为体长)；临界游泳速度为(1.02±0.15) m/s，相对临界游泳速度为(8.58±1.65) BL/s；爆发游泳速度为(1.39±0.17) m/s，相对爆发游泳速度为(10.92±1.86) BL/s；最大持续游泳速度为0.87 m/s，最大耐久游泳速度为1.37 m/s，与平均爆发游泳速度相近。其持续游泳时间与流速呈负相关(${\rm lg}T = - 5.136{{X}} + 8.504$)。当以斑重唇鱼为主要过鱼对象时，建议为吸引鱼类进入鱼道，进口流速设计为1.02~1.39 m/s，休息池主流设计为0.20~1.02 m/s，鱼道竖缝处流速宜低于0.85 m/s。鱼道长度为1 000 m时，鱼道内平均水流速度应低于0.78 m/s。本研究结果可为新疆木扎提河流域鱼类游泳能力研究提供参考，对保护日益减少的鱼类资源具有重要意义。     

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。     

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。     

鱼类游泳能力测定方法的研究进展

文章综述了鱼类游泳能力的研究概况、鱼类游泳速度的分类和鱼类游泳能力的测定方法,分析比较了各种方法的优劣,以期为进一步优化鱼类游泳能力的评价指标、完善测试鱼类游泳能力的方法与手段提供参考。     

温度对白鲢幼鱼游泳能力及代谢影响的研究

以鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼(体长10.9～11.8cm,体重16.0～19.0g)为对象,研究了在不同温度(15、18、21、25℃)条件下的游泳能力及耗氧率。结果表明:(1)鲢幼鱼的相对临界游泳速度分别为:(5.30±0.32)、(5.87±0.25)、(6.17±0.16)、(6.85±0.16)BL/s,临界游泳速度随温度升高呈线性增加,拟合方程:Ucrit=3.073+0.150T(R2=0.983,P<0.005)。(2)在同一温度下耗氧率随流速的增加而增加,在同一流速下耗氧率随温度的增加而增加;使用power方程拟合耗氧率与流速关系,4种温度下的速度指数分别为1.41、1.31、1.60、1.80,随着温度的升高而增大。研究结果为水温变化对鱼类影响以及鱼道流速设计提供了鲢幼鱼游泳能力参数。     

Swimming ability and differential use of velocity patches by 0+ cyprinids

Abstract– The ability of chub, dace and roach to resist displacement in a laboratory channel was not only controlled by species-specific swimming ability, but also by the fishes'ability to locate areas of reduced velocity. Dace were better able to withstand high velocities than roach. Chub were better at locating slow flowing patches than either roach or dace throughout their early development. Only chub larvae shifted towards slower flowing patches as velocity increased. All juveniles shifted to slower flowing patches at high velocities.     

鳙幼鱼4种典型游泳状态特性研究

在23±0.5℃水温条件下,利用游泳行为测试水槽分析早期发育阶段鳙幼鱼（Hypophthalmichthys nobilis）（5.0～9.0cm,2.5～11.5g）游泳行为特性与水流流速变化的响应关系。结果表明该体长范围鳙幼鱼的平均临界游泳速度为0.468±0.161m/s;平均突进游泳速度为0.672±0.154m/s,且绝对临界游泳速度和绝对突进游泳速度均随体长的增加而线性增加,相对突进游泳速度随体长的增加而线性减小;绝对突进游泳速度与绝对临界游泳速度存在如下关系： ;在测试突进游泳速度中鱼类游泳行为随水流流速变化存在4种游泳状态相互穿插（顶流前进、顶流后退、顶流静止、顺流而下）,根据鱼类运动过程中的四个阶段分别对应的4种游泳状态,得到以鳙幼鱼为过鱼对象的鱼道池室主流流速为16.0～46.5cm/s;对于鱼道高流速区的竖缝、孔口等最佳流速应为46.5～85.4cm/s。本研究成果补充了四大家鱼游泳特性指标,为四大家鱼资源保护、鱼类洄游通道建设提供参考依据。     

不同营养状况对鲫鱼偏好游泳速度的影响

为考察不同营养状况对鲤科鱼类偏好游泳速度的影响,本研究以鲫鱼(Carassius auratus)为实验对象,(25±1.0)℃条件下设置3个不同营养状况实验组:对照组(禁食48 h)、饱食组(饱食)和饥饿组(饥饿14 d),将单尾实验鱼置于梯度流速选择仪(流速范围为11.86~65.45 cm/s,等距离划分为5个流速区域,从第一到第五流速区域流速连续增加)中拍摄1 h,采用Ethovision XT9软件分析视频资料并计算实验鱼在不同流速区域平均进入频次(F,次)、单次进入停留时间(T,s/次)和平均停留时间百分比(P_t,%)等流速选择行为指标。结果显示,对照组和饱食组的F值随水流速度上升而增加,对照组的T值不同流速区域间无差异(P0.05),而饱食组第三和第四流速区域T值均显著大于其他流速区域(P0.05),因此两实验组第三和第四流速区域的P_t均显著大于其他流速区域,其偏好游泳速度为20.12~41.30 cm/s。饥饿组流速偏好行为出现表型分化,I型实验鱼在第一流速区域P_t和T值显著大于其他流速区域(P0.05),各流速区域的F值均显著小于其他实验组(P0.05),故I型实验鱼的偏好游泳速度为11.86~15.18 cm/s。而II型实验鱼则与对照组相似,在第三和第四流速区域Pt均显著大于其他流速区域(P0.05),故II型实验鱼的偏好游泳速度为20.12~41.30 cm/s。结果表明,饱食不影响鲫鱼的偏好游泳速度,可能是饱食不影响鲫鱼的游泳能力所致,但饱食组在各流速区域间的出入频次减少而停留时间有所增加。饥饿后鲫鱼偏好游泳速度出现表型分化,I型实验鱼的偏好游泳速度降低,而II型实验鱼则无明显变化,I型和II型实验鱼偏好游泳速度的差异可能是由于在饥饿条件下二者能量节约和游泳功能维持的策略不同。     

大黄鱼续航时间和临界游泳速度的初步研究

采用续航时间作为游泳能力的评测指标,研究了大黄鱼(Pseudosciaena crocea)幼鱼、1龄鱼的续航时间和临界游泳速度.试验结果显示,在45cm/s流速下,大黄鱼幼鱼的平均续航时间为12 min;在60 cm/s流速下,大黄鱼1龄鱼的平均续航时间为22 min 20 s;大黄鱼幼鱼和1龄鱼的续航时间与水流流速呈乘幂递减关系;摆尾频率与水流流速呈线性关系.在给定的6个流速条件下,大黄鱼幼鱼和1龄鱼的平均临界游泳速度分别为39.85cm/s和50.02 cm/s.研究表明,大黄鱼幼鱼不宜在流速长时间超过40cm/s的海区进行养殖,大黄鱼1龄鱼不宜在流速长时间超过50cm/s的海区养殖,否则应采取适当的减流或分流措施.