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。     

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。     

鲢幼鱼游泳能力及游泳行为的试验研究

为了探究四大家鱼的游泳能力,指导鱼道水力学设计,提高鱼道过鱼成功率,增殖鱼类资源总量,以四大家鱼之一的鲢(Hypophthalmichthys molitrix)为试验对象,研究其游泳能力及游泳行为。在(30±1)℃水温下,采用流速递增法,鲢的体长7.3~16.8 cm,体重6.10~66.50 g,按体长将鲢分为(8.17±0.59)cm、(10.09±0.53)cm、(11.84±0.67)cm、(13.94±0.68)cm、(15.90±0.64)cm共计5个试验组。结果表明,鲢的临界游泳速度为52~100 cm/s,相对临界游泳速度为5.90~7.14 BL/s,摆尾频率为98.7~432.2次/min。鲢的临界游泳速度随体长增加而增大,其线性拟合方程为Ucrit=4.908L+17.63(R2=0.998);其相对临界游泳速度随体长增加而减小,线性拟合方程为U'crit=-0.130L+8.025(R2=0.979);在整个试验过程中,根据鱼类对水流速度的游泳行为响应,鲢摆尾频率随水流速度的增大而增加,两者呈线性关系;在相同流速下,较长个体鲢的摆尾频率显著小于较小的个体。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

温度对三疣梭子蟹呼吸代谢及其相关酶活力的影响

为研究温度对三疣梭子蟹Portunus trituberculatus呼吸代谢的影响,以三疣梭子蟹幼蟹(1.17±0.03)g和成蟹(57.57±1.16)g为实验材料,设5个实验温度水平(15、18、21、24、27℃),测定其在不同温度下的耗氧率和排氨率以及成蟹肝胰脏和肌肉组织中的丙酮酸激酶(PK)、己糖激酶(HK)和琥珀酸脱氢酶(SDH)的活力。实验结果显示,三疣梭子蟹耗氧率和排氨率均随温度的升高而升高。幼蟹耗氧率在各个温度水平下差异显著(P0.05),成蟹耗氧率仅在15-18℃与21-27℃之间差异显著(P0.05);幼蟹和成蟹排氨率在15-18℃与21-27℃之间差异显著(P0.05)。幼蟹和成蟹的氧氮比随温度的升高总体呈下降趋势,其氧氮比范围为1.38-3.02,表明三疣梭子蟹以蛋白质为主要代谢能源物质。随实验温度升高,成蟹肝胰脏中的PK活力呈上升趋势,而成蟹肌肉组织中的PK和HK的活力则随温度升高总体呈下降趋势。温度对三疣梭子蟹肝胰脏组织中SDH的活力影响显著(P0.05),SDH的活力随温度的升高呈上升趋势,在27℃时达到最大值。综上所述,无氧代谢方面,随实验温度的升高,三疣梭子蟹成蟹肝胰脏组织的糖酵解速率增大,肌肉组织对葡萄糖的利用能力下降;有氧代谢方面,成蟹肝胰脏SDH活力随实验温度的升高而升高,一定程度上反应了三疣梭子蟹在高温环境下有氧代谢加强。     

不同温度下青海湖裸鲤的耗氧率、耗氧量与呼吸频率的关系

研究了不同温度(5±0.5)℃、(10±0.5)℃、(15±0.5)℃、(20±0.5)℃和(25±0.5)℃)下青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)的耗氧率、耗氧量与呼吸频率的关系。结果表明,耗氧率、耗氧量和呼吸频率均随着温度的升高而升高,且不同温度间差异显著(P<0.01)。呼吸频率在5~10℃较低温度时没有明显差异(P>0.05)。呼吸频率在不同的温度下都存在明显的昼夜差异(P<0.05),白天明显高于夜晚。不同温度下呼吸频率和耗氧率的回归关系为y=63.052e(0.0115x)(R2=0.982 2);呼吸频率和耗氧量的回归关系为y=-1.719 7x2+38.437x-61.914(R2=0.961 8)。在15~20℃间的耗氧率、耗氧量和呼吸频率相对变化较小,为适宜养殖的水温。     

条石鲷的耗氧率与窒息点研究

2008年4～8月,采用Winkler法研究了70日龄（平均全长37.68mm,平均体重1.07g）和105日龄（平均全长65.71mm,平均体重5.58g）的条石鲷在不同温度（15、20和25℃）、不同盐度（20、25和30）下的耗氧率、窒息点及耗氧率昼夜变化。结果表明,105日龄组的相对耗氧率明显低于70日龄组,但个体耗氧量明显高于70日龄组;耗氧率随幼鱼体重的增加而相对减少。盐度一定时,温度升高,相对耗氧率和个体耗氧量都随之增大。盐度对70日龄幼鱼组的耗氧率影响显著（P〈0.05）,对105日龄幼鱼组影响不显著（P〉0.05）。盐度25左右、温度20～25℃时是条石鲷苗种培育和生长的最适盐度和最适温度。条石鲷在温度15～25℃、盐度20～30下的窒息点为1.6021～2.9538mgO2/L,窒息点随着个体的增大而降低;温度、盐度对条石鲷窒息点的影响均不显著（P〉0.05）。条石鲷耗氧率的昼夜变化明显,白天的耗氧率平均为0.9459mgO2/g.h,夜间平均为0.2727mgO2/g.h,白天的耗氧率是夜间的3～5倍,条石鲷白天代谢旺盛并持续到夜间22∶00左右。     

温度和盐度对龙虎斑耗氧率和排氨率的影响

利用实验生态学方法研究了温度和盐度(S)对体质量为(98.8±4.3)g龙虎斑(棕点石斑鱼♀×鞍带石斑鱼♂)的呼吸和排泄影响。结果表明,不同温度和S对龙虎斑的耗氧率(RO)和排氨率(RN)有显著影响(P0.05)。在水温15-35℃范围内,龙虎斑的RO随着温度的升高而升高,在35℃时达到最大值,为(0.228±0.011)mg/(g·h),但RN随着温度的升高先升高后降低,在30℃时达到最大值,为(3.985±0.094)μg/(g·h)。S为5-35时,龙虎斑的RN随着S的升高而降低,其关系式为RN=3.689e-0.067S(R2=0.963);在S处于5-15和25-35范围内,RO随S升高而下降,但S在15-25范围时,RO则随S升高而升高。在S为28,水温15-35℃范围内,龙虎斑代谢的O∶N范围为44.416-73.667;在水温28℃,S为5-35时,O∶N值为59.577-275.034。     

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。     

普安鲫鱼鱼苗耗氧率的初步研究

利用简易密闭的流水装置,对普安鲫(Carassius auratus)鱼苗的耗氧率进行了初步研究;选择体重为1.40～2.50 g的小规格及21.20～33.31 g大规格普安鲫鱼苗,研究其昼夜耗氧率的变化规律以及水温、体重对其耗氧率的影响。结果表明,温度对普安鲫鱼苗耗氧率有显著影响,耗氧率随温度的增加而升高,随体重的增加而降低。2种规格普安鲫鱼苗的昼夜耗氧率变化曲线基本一致,日均(7∶00～17∶00)耗氧率0.1700 mg/(g.h)与夜均(19∶00～5∶00)耗氧率0.1721 mg/(g.h)相似;其中,小规格普安鲫在23∶00出现耗氧率低峰0.1253 mg/(g.h),5∶00出现耗氧率高峰0.2647 mg/(g.h);大规格普安鲫在21∶00出现耗氧率低峰0.0909 mg/(g.h),7∶00出现耗氧率高峰0.2375 mg/(g.h)。     

巴沙鱼幼鱼耗氧率和窒息点的初步研究

在平均水温27．0℃条件下，测得平均全长11．1cm、平均体重12．0g的巴沙鱼幼鱼的耗氧量为3．8926mg／（尾·h），耗氧率为0．3237mg／（g·h），窒息点为0．5297mg／L。巴沙鱼昼间耗氧率明显高于夜间耗氧率，其对低氧的耐受力较强。     

Hemoglobin level,metabolic rate,opercular abduction rate and swimming efficiency in female triploid brook trout (Salvelinus fontinalis)

Metabolic (oxygen consumption) rate, opercular abduction rate and tail beat frequency were determined in two strains of diploid and triploid female brook trout (Salvelinus fontinalis) while these fish swam at 0.37±0.02 body lengths per sec in a Blazka respirometer. Total blood hemoglobin level was also measured and opercular condition examined. Total blood hemoglobin levels in diploids and triploids were equal. The opercular abduction rate was the same in diploids and triploids (regardless of whether triploid opercular condition was good or poor) yet triploids had a lower oxygen consumption rate than diploids, indicating that triploids take up less oxygen than diploids per opercular cycle. Tail beat frequency, an indicator of swimming effort, was the same in diploids and triploids, suggesting that triploids require less oxygen than diploids for a similar swimming effort.