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。     

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。     

鲢鳙幼鱼临界游泳速度的比较研究

通过比较不同鱼类的游泳能力,为鱼道建设和鱼类行为学研究提供基础资料。在(20±1)℃水温下,使用丹麦Loligo System公司的鱼类行为视频跟踪系统,采用Brett流速递增法,以鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和鳙(Aristichthys nobilis)为研究对象,体长作为划分依据,分别测定不同体长组鲢鳙临界游泳速度。结果表明:(1)鲢鳙绝对临界游泳速度随着体长的增加而增大,相对临界游泳速度随着体长的增大而减小,鲢体长与绝对临界游泳速度拟合方程为:Y1=0.10X21-0.11X1+55.86(R2=0.85),与相对临界游泳速度拟合方程为:y1=0.02x21-0.87x1+12.86(R2=0.94),鳙体长与绝对临界游泳速度拟合方程为:Y2=0.03X32-1.29X22+21.04X2-29.21(R2=0.85),与相对临界游泳速度拟合方程为:y2=0.02x22-0.87x2+14.81(R2=0.98);(2)相近体长组鲢(10.11±0.24)cm和鳙(10.78±1.34)cm临界游泳速度分别为(65.50±2.08)cm/s和(80.89±4.03)cm/s,可知鳙鲢,且差异性显著(P0.05);(16.90±0.55)cm鲢和(15.39±0.62)cm鳙的临界游泳速度为(83.92±3.03)cm/s和(91.62±3.54)cm/s,无显著性差异(P0.05);(3)通过比较鲢鳙临界游泳速度与突进游泳速度能力,发现鲢的突进游泳速度大于鳙,而临界游泳速度小于后者,可知鲢鳙有氧运动和无氧运动能力之间存在权衡作用,临界游泳速度与突进游泳速度不一定呈现正相关关系。鱼类能否顺利完成上溯需求取决于鱼道内水力条件和自身游泳能力。     

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。     

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(l g T=?5:136X+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0.78m/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。     

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。     

短须裂腹鱼有氧游泳能力及其行为的实验研究

研究短须裂腹鱼的游泳能力、运动生理及游泳行为,为过鱼设施的设计提供参考依据。实验用15尾短须裂腹鱼于2013年7月中旬采自金沙江上游玛曲河河口处,体长(23.83±2.47)cm,体重(224.95±76.83)g。游泳能力测试装置采用丹麦Loligo Systems公司生产的大型游泳水槽。(1)短须裂腹鱼临界游泳速度为(75.04±7.6)cm/s、(3.17±0.42)BL/s;(2)运动耗氧率与游泳速度呈幂函数关系:MO2=100.00+42.61U1.81(R2=0.995,P0.001);单位距离耗氧率(COT)与游泳速度的关系也呈幂函数关系:COT=0.12U-1+0.04U1.02(R2=0.898,P0.001),最适游速Uopt=1.81 BL/s,COTmin=0.14 mg/(kg·m);(3)随着游泳速度的增加,尾摆幅度的变化不显著(P0.05),变化范围为0.17~0.26 BL、平均(0.21±0.02)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。     

与鱼道设计相关的鱼类游泳行为研究

在鱼类生境遭受破坏，渔业资源日益减少的今天，修建鱼道等过鱼设施已成为减缓水利工程建设所致不利影响的重要举措。纵观世界各国，早期的鱼道建设往往因为缺乏对鱼类的了解而最终成为摆设。我国的鱼道建设起步晚，其再度兴起需要更可靠的生物学信息。鱼类的游泳能力及行为关系着鱼道设计的各个方面，决定着设计的成败。文章针对鱼道设计，综述了国内外几十年来鱼类游泳行为的研究成果。鱼类的游泳速度可分为三类，即持续游泳速度，耐久游泳速度和突进游泳速度，其中与鱼道设计密切相关的是后两者。影响鱼类游泳速度的因素既有生物个体因素也有环境因素，主要包括摆尾频率、体长、疲劳时间、温度及耗氧量等。文章最后简述了鱼类行为学在鱼道设计中的应用。我国针对过鱼设施建设的鱼类行为学研究极少，总结国外的研究方法和经验成果可为我国的过鱼设施建设提供生物学基础，促进该领域的发展。     

鳙幼鱼下行过坝的水力导鱼栅实验

分析不同叶片角和布置角下导鱼栅的导鱼效果,获取最优的导鱼栅布置方式,为下行过鱼设施设计提供理论依据及参考。以鳙(Aristichthys nobilis)幼鱼为研究对象,通过设置导鱼栅布置角度(15°、30°、45°)和叶片角度(15°、30°、45°、90°),在室内开展模型实验,分析鳙从导鱼旁路下行(引导成功)和从导鱼栅叶片间隙下行(引导失败)的通过率,确定最优运行工况。结果表明:在所有工况下,实验鱼均出现了顶流现象,但顶流率均小于50%;导鱼栅布置角和叶片角同为30°时,辅助鱼类下行的成功率最高,达95%;其他工况下,成功率均低于75%。导鱼栅附近的水力条件表明,流速沿着导鱼栅方向呈现波浪线上升,紊动能分布总体呈现先上升后下降的趋势,紊动能范围为0~0.0032 m²/s²。     

Detection efficiency of multiplexed Passive Integrated Transponder antennas is influenced by environmental conditions and fish swimming behaviour

Abstract –  The efficiency of a Passive Integrated Transponder (PIT)-tag detection system was tested during a 23-day experiment using a permanent digital video to record the passage of fish through multiplexed antennas. Coupling video to the PIT system allowed the detection of error sources and the correction of erroneous data. The efficiency of the detection system and its variation were investigated according to fish swimming speed, direction of movement and individual fish behaviour. Influence of time and environmental conditions on detection results were also checked. The PIT tag system was 96.7% efficient in detecting fish. Upstream movements were better detected (99.8%) than downstream movements (93.7%). Moreover, results showed that efficiency rate was not stable over the experiment; it was reduced on stormy days. Several sources of errors were identified such as sub-optimal orientation of the PIT tag relative to the antenna plane, the influence of fish swimming speed, individual fish behaviour and influence of environmental conditions.     

涵洞过鱼效果评价方法述评

涵洞作为常见的输水建筑物,也承担着修复河流连通性的功能。 本文概述了涵洞过鱼的障碍类型,包括落差障碍、下游水深不足障碍,流速障碍,水深障碍,概述了涵洞过鱼效果评价方法,包括简易评价法、监测评价法和虚拟评价法,分析了各方法优缺点,并指出虚拟评价法在涵洞过鱼效果评价中的巨大优势与发展前景,提出了提高模拟精度的方向：利用开放水槽获得更精确的鱼类游泳能力数据;深入研究鱼类贴壁运动的行为,量化鱼类实际运动区域的面积和位置;深入分析鱼类的跳跃行为与下游水深、流量,起跳速度和方向的关系,量化各因素对鱼类跳跃的影响程度;合理选取分析对象;适当调整水力计算方法以适应国内规范;量化鱼类运动模式与环境因子水力学条件的响应关系等。     

5种鱼类标志对草鱼临界游泳速度的影响

采用被动整合雷达标志法(PIT)、切鳍标记、荧光标记、超声波标志和T型标志这5种标志方法对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)进行标记后,测定其临界游泳速度,研究5种不同标记对草鱼游泳能力的影响。将试验草鱼按不同体长分为3组:15~18 cm,18~21 cm,21~25 cm,每个体长组均设置对照组,并分别进行以上5种鱼类标志,测量标志后草鱼的绝对临界游泳速度和相对临界游泳速度。采用SPSS17.0统计软件进行数据的分析比较。研究结果表明,随着体长增加,草鱼的绝对临界游泳速度增大,相对临界游泳速度减小;超声波标志对3个体长组草鱼的临界游泳速度均有极显著影响(P0.01),标志后草鱼绝对临界游泳速度分别下降18.72%、16.40%、23.15%,相对临界游泳速度分别下降18.95%、17.78%、21.86%;T型标志对15~18 cm体长组草鱼的临界游泳速度有极显著性影响(P0.01),标志后草鱼绝对临界游泳速度下降8.35%,相对临界游泳速度下降9.30%,对体长大于18 cm的草鱼无显著性影响;PIT标志、切鳍标记和荧光标记对这3个体长组草鱼的临界游泳速度均无显著性影响(P0.05)。     

Effects of water velocity,turbulence and obstacle length on the swimming capabilities of adult Pacific lamprey

The swimming capabilities of adult Pacific lamprey, Entosphenus tridentatus Gairdner, were tested in an experimental vertical‐slot fishway in response to three different fishway features: water velocity (1.2, 1.8 and 2.4 m s^?1), the length of the vertical slot (0.33, 0.66, 1.00 m) and during the presence/absence of a turbulence‐intensifying structure that increased turbulence for each respective treatment. Passage success was lowest (52.7%) and attachment rates were highest (92.9%) during the most difficult passage conditions (high velocity, high turbulence, long slot length). Passage success was >83% for all other treatment combinations. Although passage of the vertical‐slot weir was not associated with fish body size, Pacific lamprey with larger dorsal distances (distance between the two dorsal fins) were more likely to pass the vertical‐slot weir. Increased attachment rates and longer attachment times during strenuous passage conditions suggest that endurance capacity may be an important factor limiting the passage of Pacific lamprey at fishway obstacles.     

邛海鱼类资源与空间分布的水声学调查探究

2013年12月和2015年9月,运用科学回声探测仪对邛海的鱼类资源量、空间分布进行了水声学法走航调查评估与分析。野外调查同时采用三层刺网、地笼等网具采样,结合湖岸鱼市及访问渔民等方式,对邛海现有鱼类组成进行分类整理。结果显示,邛海土著鱼类资源稀缺,太湖新银鱼(Neosalanx taihuensis)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Hypophthalmichthys nobilis)、鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)、歺又鱼(Hemiculter leucisculus)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)等外来种为邛海鱼类组成优势种。2013年和2015年,邛海湖区鱼类平均密度分别为(0.1483±0.0715)尾/m~3和(0.1051±0.0279)尾/m~3,鱼类资源量分别为4.67×10~7尾和2.90×10~7尾;体长在13.3cm以上的鱼类资源量分别为9.9×10~6尾和7.6×10~6尾。鱼类水平方向主要集中分布于月亮湾-青龙寺以及青龙寺-邛海湾断面,垂直方向主要分布在中上层,且极显著高于底层(P0.01);调查表明,邛海鱼类的空间分布情况基本类似,4个调查断面及不同水层的鱼类种群分布类型均趋于成群分布(v1)。初步认为邛海鱼类水平分布差异主要是游客休闲娱乐、沿岸居民农业生产等人为干扰以及不同区域水深变化引起的,垂直水层分布差异与优势种鱼类的生态习性紧密相关。     

A quantitative assessment of fish passage efficiency

In an attempt to restore the connectivity of fragmented river habitats, a variety of passage facilities have been installed at river barriers. Despite the cost of building these structures, there has been no quantitative evaluation of their overall success at restoring fish passage. We reviewed articles from 1960 to 2011, extracted data from 65 papers on fish passage efficiency, size and species of fish, and fishway characteristics to determine the best predictors of fishway efficiency. Because data were scarce for fishes other than salmonids (order Salmoniformes), we combined data for all non‐salmonids for our analysis. On average, downstream passage efficiency was 68.5%, slightly higher than upstream passage efficiency of 41.7%, and neither differed across the geographical regions of study. Salmonids were more successful than non‐salmonids in passing upstream (61.7 vs. 21.1%) and downstream (74.6 vs. 39.6%) through fish passage facilities. Passage efficiency differed significantly between types of fishways; pool and weir, pool and slot and natural fishways had the highest efficiencies, whereas Denil and fish locks/elevators had the lowest. Upstream passage efficiency decreased significantly with fishway slope, but increased with fishway length, and water velocity. An information‐theoretic analysis indicated that the best predictors of fish passage efficiency were order of fish (i.e. salmonids > non‐salmonids), type of fishway and length of fishway. Overall, the low efficiency of passage facilities indicated that most need to be improved to sufficiently mitigate habitat fragmentation for the complete fish community across a range of environmental conditions.     

Effectiveness monitoring of fish passage facilities: historical trends, geographic patterns and future directions

Fishways and other passage facilities frequently prevent or delay the passage of fishes, highlighting the need for effectiveness monitoring. We reviewed the scientific literature from 1960 to 2008 reporting on effectiveness monitoring of fish passage facilities to assess what taxa and life-stages have been studied, the questions that are asked during evaluation, and how these varied over time or by geographic region. We identified 96 peer-reviewed articles of which 68% focused on passage by adult fishes. Salmoniformes was the most studied order (58% of studies). The focus of fishway evaluations did not change over the years, but varied significantly by geographic region. Studies from the tropics had a broader taxonomic scope than studies from temperate locations. Exogenous mechanisms of passage failure, such as environmental, structural and behavioural factors, were studied in 90% of studies from North America but only ∼50% of studies from Europe, South America and Australia. Endogenous (i.e. physiological) mechanisms affecting passage success were not often assessed anywhere, though they were a powerful means of evaluating mechanisms of failure. Few studies monitored migration after fish had left a facility. To improve effectiveness monitoring of passage facilities, we suggest that both endogenous and exogenous mechanisms need to be studied in an integrated fashion to understand passage failure and to inform design or operational changes that could improve passage efficiency. In addition post-departure monitoring is required to more completely assess the fitness consequences of passage.     

基于RFID技术的亲鱼养殖管理系统设计与实现

基于无线射频识别(RFID)技术建立亲鱼养殖管理系统能够大大减少人工工作量,并对亲鱼养殖全程实现可靠精细化的管理、跟踪和追溯。测试分析结果表明,天线直径分别为25 cm和40 cm两种规格的RFID抄网读写器,能够在平均距离16.41～22.82 cm范围内,稳定地读写亲鱼皮下肌肉内的玻璃标签,在后台软件系统的支持下,能够实现对亲鱼养殖全程的有效管理、跟踪和追溯。