圆柱干扰对杂交鲟幼鱼游泳能力及代谢行为影响研究

为了研究流场扰动对鱼类游泳行为和代谢的影响,本研究测定了单、双圆柱(平行)扰动条件下杂交鲟(Acipenser schrenckii♀×A.baeri♂)幼鱼的临界游泳速度和耗氧率。结果显示:与对照组比较,单、双圆柱扰动条件下,杂交鲟幼鱼U_(crit)比对照组分别增加了1.71%和40.41%。游泳过程中,耗氧率和速度呈线性关系,单、双圆柱扰动条件下,速度系数b值显著小于对照组,上溯运动中能量利用效率较高。圆柱设置形成的流场环境有利于提高杂交鲟幼鱼游泳能力和游泳效率。湍动能为1.960×10~(-4)～46.92×10~(-4) m~2/s~2时,杂交鲟幼鱼游泳效率较高,上溯所需的能耗减少。     

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。     

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。     

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。     

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。     

铜暴露对草鱼幼鱼代谢行为的影响

为了探讨水体中铜污染对鱼的生态毒理效应和游泳能力的影响,在实验室条件下,测定了铜暴露草鱼(Ctenopharyngodon idella)幼鱼半致死浓度、不同浓度铜暴露(0、0.025、0.050、0.075、0.10 mg·L~(-1))96 h后组织(肝、鳃、肌肉)铜累积量、相对临界游泳速度(U_(crit))以及耗氧率(MO_2)。结果表明:与对照组比较,铜暴露对组织(肝、鳃、肌肉)铜累积量无显著影响(P0.05),铜对草鱼幼鱼的安全浓度为0.008 mg·L~(-1)。铜暴露草鱼幼鱼相对临界游泳速度受抑制显著(P0.05),不同浓度暴露后U_(crit)分别较对照组下降了18.4%、21.8%、33.8%和38.1%。随着游泳速度的增加,其速度-代谢率关系为MO_2=a+b×U~c,随着暴露浓度增加,速度参数c值增加,不同浓度铜暴露后c分别比对照组增加了37.78%、33.33%、56.67%和61.11%,表明游泳能量利用率下降。铜暴露导致草鱼幼鱼有氧代谢范围增加,0.1 mg Cu·L~(-1)时有氧代谢范围比对照组增加了37.48%。铜暴露对草鱼幼鱼的游泳能力以及氧代谢行为产生影响,尤其是导致游泳效率降低、抑制游泳能力。     

镉暴露对鲢幼鱼游泳行为影响的研究

为了探讨水体镉(Cd)污染对鱼类的生态毒理效应,在实验室条件下,测定了不同浓度Cd(0、0.36、0.73、1.09和1.46 mg/L)暴露对鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼半致死浓度、组织(肝、鳃、肌肉)Cd累积量、相对临界游泳速度(Ucrit)、以及耗氧率(MO_2)的影响。结果显示:Cd暴露导致重金属在幼鱼组织中累积,与对照组比较,Cd在鳃和肌肉中累积量差异不显著;肝脏中累积量差异显著,暴露浓度为0.73 mg/L时肝脏中镉累积量最高。鲢幼鱼相对临界游泳速度随着Cd暴露增加显著降低,浓度为1.46 mg/L时Ucrit为对照组的69.75%。临界游泳速度与鳃和肌肉组织中镉累积量呈显著负相关,相关系数分别为-0.96(P=0.01)和-0.90(P=0.04)。Cd暴露导致鲢幼鱼耗氧代谢范围增加,暴露浓度为0.73 mg/L时耗氧代谢范围较对照组增加了19.32%。低浓度Cd暴露导致鳃和肌肉损伤,并引起鲢幼鱼游泳过程中耗氧代谢效率降低,有氧运动能力和游泳能力下降。     

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。     

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。     

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。