不同温度下重复疲劳运动对鲢幼鱼游泳能力及代谢率的影响

在自行设计的鱼类游泳能力测定装置中,采用流速递增法,测定了不同温度(10、15、20、25℃)条件下鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼2次疲劳运动过程中临界游泳速度和耗氧率的变化,探究重复疲劳运动对鲢幼鱼游泳能力和活动代谢率的影响。结果表明,在10~25℃温度范围内,鲢幼鱼临界游泳速度随温度升高而呈线性增加(U_(crit,1)=3.52+0.14T,R~2=0.98,P0.05;U_(crit,2)=3.33+0.09T,R~2=0.97,P0.05),重复运动后的临界游泳速度明显小于第1次。运动最大耗氧量(MMR)和标准代谢率(SMR)均随温度升高而增加,且第1次测试的耗氧率显著高于第2次;运动后过量耗氧率(Excess post-exercise oxygen consumption,EPOC)随着温度升高而增加,与温度相关性显著(P=0.024);第2次测试疲劳后EPOC较第1次低,疲劳运动对EPOC影响不显著(P=0.36);表明适宜温度范围内,温度对游泳能力和活动代谢具有促进作用,疲劳运动对鱼类游泳能力和活动代谢不利,有一定的抑制作用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

MS-222和丁香酚对中华鲟幼鱼耗氧率与排氨率的影响

研究了麻醉剂MS-222和丁香酚对中华鲟(Acipenser sinensis Gray)幼鱼呼吸与排泄的影响.结果表明,2种麻醉剂对中华鲟幼鱼的耗氧率和排氨率都有显著影响(P＜0.05).随着麻醉剂浓度的升高,中华鲟幼鱼的耗氧率和排氨率均先升高后降低.MS-222质量浓度为16 mg/L或丁香酚质量浓度为12 mg/L时均可以显著降低中华鲟幼鱼的耗氧量和氨氮的排放;随着2种麻醉剂浓度的进一步升高,耗氧率和氨氮的排放没有显著的降低.在2种麻醉剂的作用下,中华鲟幼鱼的耗氧率和排氨率随温度升高而增大,其回归关系可用指数函数表示,相关系数R2均大于0.9.方差分析表明,不同实验组4个温度梯度间的耗氧率和排氨率都有极显著差异(P＜0.01).在10～25℃的温度范围内,中华鲟幼鱼的O:N比值范围为12.37～23.21,表明在适宜的温度范围内,中华鲟幼鱼的代谢产物以蛋白质为主,脂肪和碳水化合物次之.结论认为,MS-222质量浓度为16 mg/L或丁香酚质量浓度为12 mg/L时可以使中华鲟幼鱼进入麻醉Ⅱ期,满足活鱼运输的要求,可以推荐为中华鲟幼鱼运输时的麻醉剂量,且运输时应以低温为宜.     

不同运动状态下鳙幼鱼的游泳特性研究

为了探究鱼类反复运动疲劳后游泳能力和游泳行为的变化,以鳙(Aristichthys nobilis)幼鱼为研究对象,利用环形水槽实验装置,采用流速递增法,通过LoliTrack视频软件分析鱼类游泳行为,研究不同运动状态下鳙幼鱼的游泳特性变化情况。结果表明,鳙幼鱼疲劳前耗氧率随游泳速度的增大显著增加,且临界游泳速度恢复过程中最大耗氧率小于突进游泳速度恢复过程中最大耗氧率。视频分析显示,摆尾频率与游泳速度呈线性正相关关系。同时发现,在2组反复疲劳运动状态下,连续进行2次临界游泳速度测定过程中,鳙幼鱼频繁使用爆发-滑行游泳行为,而在经过突进游泳速度测试后转入临界游泳速度测定过程中,实验鱼并未使用这一游泳行为。经过一次临界游泳速度测试后,第二次临界游泳速度显著大于突进游泳速度测试后的临界游泳速度(P0.05),第一次突进游泳速度与第二次突进游泳速度无显著差异(P0.05)。无氧运动消耗导致鳙幼鱼有氧运动能力显著下降,而有氧运动消耗过程对无氧运动能力无显著影响。     

四种消毒剂和一种抗生素对锦鲤幼鱼鳃功能的影响

为研究KMn O4、新洁尔灭、漂白精、聚维酮碘等4种消毒剂和呋喃西林对锦鲤幼鱼鳃器官呼吸功能和排氨功能的影响,以呼吸频率、耗氧率和排氨率为指标,进行了上述药物的浸泡试验。结果表明,高浓度的KMn O4溶液(20 mg/L)暴露,可降低锦鲤幼鱼的呼吸频率和耗氧率,升高其排氨率,低浓度(5 mg/L)暴露则对其无明显影响。无论是低浓度还是高浓度的KMn O4溶液暴露均会降低锦鲤幼鱼的耗氧率。新洁尔灭短时间(5~15 min)暴露不会影响锦鲤幼鱼的呼吸频率、耗氧率和排氨率,而长时间(2~4 h)暴露,即使浓度较低(0.1 mg/L),也会导致锦鲤幼鱼呼吸频率下降,耗氧率和排氨率升高。漂白精暴露仅造成锦鲤幼鱼耗氧率的降低。5 mg/L浓度的聚维酮碘暴露造成了幼鱼鳃部溃烂,并最终导致其死亡。呋喃西林暴露不会影响锦鲤幼鱼的呼吸频率和耗氧率,但长时间(24 h)浸泡,即使在低浓度(1 mg/L)情况下,仍会导致锦鲤幼鱼排氨率升高。4种消毒剂中,新洁尔灭和漂白精对锦鲤幼鱼鳃的呼吸功能和排氨功能影响最小。     

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。     

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。     

Effects of pectoral fin ray removal on Siberian sturgeon <Emphasis Type="Italic">Acipenser baerii</Emphasis> swimming performance

Fin ray biopsies are commonly used to age sturgeon, but the effects of fin ray biopsy on Siberian sturgeon Acipenser baerii swimming performance are unknown. Therefore, the effects of two fin ray biopsy methods on swimming performance of hatchery-reared, juvenile Siberian sturgeon were evaluated in this study. Treatment fish were subjected to one of two biopsy methods: removal of a 2- to 4-cm section from a marginal pectoral fin ray, or full removal of a marginal pectoral fin ray. Control fish were only subjected to a sham operation. A modified 2,936-l Brett-type swim tunnel was used to evaluate 10-min critical station-holding speeds (C _SHS) and behavioral swimming characteristics of sturgeon immediately after fin ray biopsies were carried out. Fish sizes (range 65- to 84-cm fork length) were comparable among treatments. Mean 10-min C _SHS (mean ± SE) were 113 ± 3.4, 109 ± 2.5, and 111 ± 2.8 cm s^?1 for the segment removal treatment, full removal treatment, and control treatment, respectively. ANOVA indicated that the two methods had no significant effect on the 10-min C _SHS of Siberian sturgeon compared to the control treatment. Results indicate that fin ray removal has no effect on Siberian sturgeon swimming performance.     

A respirometer system to measure critical and recovery oxygen tensions of fish under simulated diurnal fluctuations in dissolved oxygen

We describe a computer-operated recirculating respirometer system (ca. 140 L water) with six respirometer chambers and a reference chamber (L × W × H: 26 cm × 12 cm × 20 cm; volume 6.24 L) that simulates diurnal dissolved oxygen (DO) fluctuations normally occur in aquaculture ponds. A gas-mixing device, “Digamat” proportionately dissolves gaseous nitrogen and oxygen (and if desired, carbon dioxide) in water to achieve DO levels from 1.0 to 40.0 kPa (0.3–14.0 mg L^?1) at different temperatures. A series of computer-operated valves sequentially allow water from respirometer chambers to a single oxygen probe to measure DO concentration. Oxygen consumptions of fish as the differences in DO concentrations between respirometer and reference chamber are used to calculate different metabolic rates (standard, routine, and active), and critical (P _c) and recovery (P _r) oxygen tensions of individually reared unfed and fed fish. An experiment was conducted to evaluate the ability of the system to measure metabolic parameters for individually reared Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) at three temperatures (low: 22.5, optimum: 27.5 and high: 33.5 °C). The fed fish had significantly higher P _c and P _r values at optimum and high temperatures than unfed fish. At low and high temperatures, both fed and unfed fish had higher P _c and P _r than at optimum temperature. The standard metabolic rate was significantly higher at higher temperatures (44.9, 51.7, and 77.7 mg O₂ kg^?0.8 h^?1 at 22.5, 27.5, and 33.5 °C, respectively).