基于K-means动态聚类的鸢乌贼角质颚模式识别

本研究采用K-means动态聚类算法,对2014-2019年间采集于西北印度洋、热带东太平洋、中国南海的鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)样本的角质颚进行识别.基于K-means动态聚类算法能够很好地区分来自3个海区的鸢乌贼,对数据进行z-score标准化后,任选2维角质颚形态学参数以曼哈顿...     

基于计算机视觉技术的水产养殖中鱼类行为识别与量化研究进展

鱼类行为与水体环境密切相关,是鱼类生活状况的直接体现,可以通过分析鱼类行为进行更为精准的养殖管理和操作。计算机视觉技术为鱼类行为识别和量化提供了一种非入侵式且稳定性较好的方法,已逐渐广泛用于鱼类行为研究。本文介绍了计算机视觉技术的技术流程,包括图像采集、预处理、运动目标检测与跟踪,并对各个流程进行分类;综述了计算机视觉技术在鱼类游泳、摄食和体色变化等行为识别、量化研究的现状;分析了计算机视觉技术在鱼类行为识别、量化方面的难点及存在的问题,以期为计算机视觉技术在水产养殖监测领域的发展提供参考依据。     

基于图像特征的模板匹配成鱼多目标识别算法研究与程序设计

为解决渔业养殖及转运自动计数要求，提出一种基于机器视觉的鱼类识别算法设计与程序编制，以证明使用数字图像识别分类技术的尺度不变特征变换SIFT及加速稳健特征SURF算法等可有效地检测与标注鱼类图像特征点。采用快速近邻匹配FLANN匹配算法测试了基于图像特征的鱼类旋转和泛化目标检测，得出SURF特征对个体检测效果好、SIFT特征对泛化目标检测效果优的结果。考察FLANN图像匹配碎片化特性、结合图像信息区域聚集实际、借鉴模板检测方法，设计了图像分割扫描及特征匹配的模板检测算法，并使用最大稳定极值区域MSER方法对识别结果进行冗余排除，达到能正确识别多目标鱼类的算法预设目标。研究发现，该算法及软件能成功识别图片中的多个鱼类目标，测试效果好，有较强的实用意义。     

基于显著性增强和迁移学习的鱼类识别研究

针对水下鱼类无法快速准确识别的难点,提出一种具有图像主体自动增强功能的鱼类迁移学习方法。该方法将鱼类RGB图像转换至Lab颜色空间后,利用中央周边算子计算得到整个输入图像的显著性值,进而提供鱼类目标的潜在区域,并结合GrabCut算法获取鱼类分割图像,最终将融合分割图的原始图像送入优化后的残差网络中进行训练。通过对23种鱼类进行识别试验,结果显示,固定ImageNet数据集上ResNet-50预训练模型的conv1层和conv2层参数,微调高层参数的方法能够取得最好的识别效果,且在公开的Fish4Knowledge数据集上,该模型取得了最高的识别准确率,平均识别精度达到99.63%。与其他卷积神经网络方法的对比结果显示,本方法在Fish4Knowledge和Fish30Image数据集上的识别精度和时间性能均具有较大优势,其中识别准确率至少提升4.98%。多个数据集上的试验验证了模型的有效性。     

群体条件下红色草金鱼对不同颜色背景的选择偏好

光谱成分对鱼类行为可能产生影响,但鱼类对颜色是否存在选择偏好,结论不一。本试验通过分别记录和比较群体条件下不同规格红色草金鱼(Carassius auratus red var.)对不同彩色(红、绿、蓝)背景和白色背景的停留时间选择差异以及往返次数,研究红色草金鱼对不同颜色的选择偏好。结果显示群体条件下,相对白色而言,红色草金鱼对彩色背景有明显偏好,且相对于蓝色,小规格鱼会更多倾向于选择红色和绿色。研究表明在群体条件下红色草金鱼具有颜色背景喜好。     

金鱼传染性鱼病及其防治方法

<正> 金鱼是世界上著名的一种观赏鱼类,不论是颜色的艳丽或是姿态的优美都可以作为观赏鱼类中的典型,因此它为我国广大人民群众所喜爱饲养。近几年来随着国际贸易的发展,金鱼也大量出口,远销各国。金鱼性情温和,容易繁殖,适宜于室内小缸饲养,因此它也是供科学研究用的优良材料鱼,过去国际上测定各种药物对鱼类的毒性指标都以金鱼为标准。长期以来,我国许多学者曾先后用金鱼进行变异、遗传和实验胚胎学等方面的研究,取得卓越的成就。至今我国有些单位和国外许多学者研究鱼类病理学,还有以金鱼为研究对象的。     

基于深度学习的鱼类识别相关技术研究现状及展望

为促进渔业生产智能化、现代化发展,综述了基于深度学习的鱼类识别相关技术。首先,从数据集构建、数据预处理、神经网络模型设计以及模型训练等4个方面阐述了基于深度学习的鱼类识别工作流程。然后,从图像分类、目标检测、图像分割3个角度总结了近几年鱼类识别相关技术的研究进展及应用成果。其中,图像分类主要用于识别个体鱼的色泽与种类,目标检测侧重于估计鱼群的数量和体型,而图像分割则在推断鱼类的状态和行为方面发挥着重要作用。同时,分析了不同方法所具备的优势,比较了各方法在数据集中的性能指标。最后,对深度学习在鱼类识别领域的下一步发展方向和研究重点进行了展望。综上,深度学习方法效率普遍较高、泛化能力普遍较强,深度学习技术在鱼类识别中的广泛应用能够为渔业科研人员提供有效的技术支撑。     

鲿科鱼类DNA条形码鉴定及系统进化研究

鲿科鱼类是一类高度多样化的类群,一些具有高度相似特征的物种难以通过形态进行识别,系统分类关系混乱,因此,选择一种更为有效、便捷的鱼类鉴定和分类方法十分必要。对5属36种共214条鲿科鱼类线粒体COⅠ基因序列进行分析,结果表明:36种鲿科鱼类的种内和种间平均遗传距离分别为0.016和0.158,种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的9.875倍;大多数鲿科鱼类的种内遗传距离小于种间遗传距离,在种内、种间重叠较少,能形成的一定的DNA条形码间隙。ABGD结果将36个物种定义为25个运算分类单元,运算分类单元的划分与距离法结果大体一致,种间遗传距离较小的物种被划分为同一个运算分类单元,种内遗传距离较大的物种分化为多个运算分类单元。聚类树结果显示:黄颡鱼属、拟鲿属和■属的鱼类聚成一大支;鳠属和半鲿属中各有1个物种聚类到对方的分支中,这两属之间存在不完全的谱系分选。在本研究中,DNA条形码在大部分鲿科鱼类中能进行有效的鉴定,但对一些近缘种,条形码鉴定存在局限性,同时,COⅠ条形码也阐明了鲿科鱼类的系统进化关系,可为鲿科物种的系统分类提供科学依据。     

基于形态测量和DNA条形码的中国鲻科鱼类分类研究

为探讨中国鲻科鱼类的分类地位,对采自中国8省27个地点的7种鲻科鱼类226个样本的40项测量数据进行了聚类、主成分与判别函数分析;测定了其中57个样本的标准条形码序列,结合Genbank下载的9种鱼类27条序列,构建基于K2P模型的邻接树,并进行遗传距离的计算和ABGD分析。结果发现,在形态方面,不同物种在主成分及判别函数散点图中重叠部分较大,表明对鲻科鱼类的鉴定不能仅依据单一的量度特征。在分子方面,14种鱼类聚类成12个明显的分支,分支间平均遗传距离17.14%(7.26%~23.94%),约为分支内平均遗传距离0.24%(0~1.5%)的71倍。其中,Liza sp.A、鮻(Liza haematocheila)、大鳞鮻(Liza macrolepis)、绿背鮻(Liza subviridis)、粒唇鲻(Crenimugil crenilabis)、黄鲻(Ellochelon vaigiensis)、鲻(Mugil cephalus)、帕氏凡鲻(Moolgarda pera)各自独立成支,支持其物种有效性。灰鳍鮻(Liza melinopterus)、棱鮻(Liza affinis)、长鳍莫鲻(Moolgarda cunnesius)、圆吻凡鲻(Valamugil seheli)、Liza sp.B、Liza sp.C出现混杂。推测Genebank下载的灰鳍鮻Lizamel Y.Lei Z1隶属棱鮻,Liza sp.B与Liza sp.C是同一物种,圆吻凡鲻及长鳍莫鲻为同种异名,但要排除其中出现杂交的可能则需结合核基因的进一步分析。鲻分成了2组,组间平均遗传距离2.44%约为组内平均遗传距离0.08%的31倍,高于一般物种的种内遗传距离(2%),表明存在隐藏的多样性。综上所述,鲻科鱼类外部形态保守,需结合DNA条形码分析提高鉴定的准确性。     

三个不同养殖群体金鱼遗传多样性的RAPD分析

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)方法对金鱼3个不同地区养殖群体-天津塘沽(TJ)、江苏苏州(JS)及福建福州(FZ)群体各20ind的DNA多态性进行了分析。在事先优化的反应条件下,所使用的100个随机引物中,有14个引物扩增出清晰稳定的片段,共计103条,大小在200~2500bp,其中多态性片段27条。金鱼总的DNA多态位点百分率为26.21%。数据分析结果显示,3个金鱼群体内遗传多样性偏低,遗传相似度为0.9519~0.9785。金鱼3个群体总的Nei基因多样性指数为0.1061,Shannon信息指数为0.1547。金鱼3个群体间平均遗传距离为0.0375,基因分化系数Gst为0.243,表明3个养殖群体间产生了一定程度的遗传分化。UPGMA法和NJ法的聚类分析显示,两者结果一致。TJ群体和JS群体优先聚类,再与FZ群体聚类。     

珍珠龙胆石斑鱼听觉阈值研究

珍珠龙胆石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus♀×Epinephelus lanceolatus♂)是重要的海水养殖经济鱼类,通过建立稳定的珍珠龙胆石斑鱼听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)检测系统,分别施加100、200、300、500、800、1 000、1 500、2 000、3 000、5 000和10 000 Hz的正弦波声音刺激信号,并应用该系统检测20条体长为32～35 cm的珍珠龙胆石斑鱼的听觉阈值。结果显示:该听性脑干反应检测系统获得的响应为听觉电生理反应,所有珍珠龙胆石斑鱼的听频范围为100～5 000 Hz,其中最适听频范围为100～2 000 Hz,最敏感声音频率为300 Hz,听觉阈值约为75. 8 d B。根据得到的平均听觉阈值,构建了珍珠龙胆石斑鱼的听性脑干反应听力曲线。研究表明:研究获得的珍珠龙胆石斑鱼听觉阈值及曲线对于研究噪声对不同养殖模式下石斑鱼的动物福利具有重要意义,不仅是评估噪声对石斑鱼影响的直接试验数据,也能为养殖环境的优化提供间接参考。     

分隔池塘养殖系统研究进展与发展趋势

分隔池塘养殖系统是绿色高效池塘养殖设施研究发展的重点方向之一。提出了分隔池塘养殖系统的定义,阐述了系统设计的原理和国内外发展历程,归纳了标准分隔池塘、简易分隔池塘和流水槽池塘3种国外发展的主要系统模式类型,通过文献收集和实地调研对3种系统模式的研究进展和发展趋势进行了系统的梳理,比较了国内外发展模式的养殖品种、水循环方式、研究概况和产业应用情况,通过进一步讨论分级序批养殖池塘、跑道池养殖池塘2种在国内具备良好发展前景系统模式的优缺点,提出了下一步的研究重点和发展方向,为分隔池塘养殖系统的结构优化和技术提升提供参考。     

深蓝渔业发展策略研究

近年来,受制于近海渔业资源衰退、水域环境恶化、生产方式粗放等多重影响,渔业发展空间受到严重压缩,水产品质量安全问题更加突出。向深远海拓展新空间、挖掘优质蛋白的需求迫在眉睫,发展深蓝渔业已成为推进海洋强国战略、促进渔业升级转型的必然选择。本文围绕海洋经济和科技发展规划、深远海养殖技术与装备、南极磷虾等海洋战略性资源开发利用等方面,阐述了国内外目前深蓝渔业发展形势和现状,分析了发展深蓝渔业在食物安全供给、渔业可持续发展、蓝色经济发展等方面的战略意义,认为要持续稳步推进深蓝渔业发展,建议深蓝渔业的发展要因地制宜,做好统筹规划;要科技创新,加快技术攻关;要循序渐进,实现稳步推进;要产业升级,加快融合发展。     

基于声学方法的水产养殖投饲反馈技术研究进展

目前水产养殖常用的投饲方法是定时定量投喂,往往导致投饲不足或过量。通过监测养殖对象摄食状态为投饲控制提供有效反馈信息,能够根据养殖对象食欲实时调整投饲量,满足摄食需求并减少饲料浪费。声学方法由于其固有的物理特性可以在浑浊水体中测量养殖对象摄食状态。本文介绍了残余饲料检测、鱼群空间分布监测和摄食声音监测这3种基于声学方法的投饲反馈技术,总结了近30年来国内外研究进展,对不同反馈技术的特点和问题进行了分析,并提出声学方法需要与其他反馈技术和投饲量预估方法结合使用,以满足复杂养殖条件下精准投饲要求。     

基于CFturbo的离心式吸鱼泵设计

传统的离心式吸鱼泵设计基本上是根据设计经验与相似泵推导设计,导致设计周期长且性能参数无法确定。为了更加快速、精确地设计出不同尺寸类型的吸鱼泵,并估算出离心式吸鱼泵的流量、扬程等性能参数,运用CFturbo设计软件进行参数化设计吸鱼泵,通过CFturbo软件建立吸鱼泵的三维模型,并通过软件内置经验函数优化设计,然后通过CFD流体动力学软件进行数值模拟仿真验证,最终设计出符合性能参数要求的离心式吸鱼泵,实现离心式吸鱼泵的快速研发。     

盐碱池塘生态工程化种养系统氮磷的变化特征

以盐碱池塘生态工程化种养系统为研究对象,利用系统中排水渠和蓄水池分别收集浸选盐碱水和渗透盐碱水,监测系统中盐碱水、土壤中的氮、磷营养盐并进行综合分析。结果表明:通过渗透、浸洗两种方式对土壤进行洗盐脱碱,抬田土壤总氮、总磷明显下降,盐碱水中总氮、总磷明显上升,通过土壤浸洗方式对土壤中氨氮、硝酸盐氮、正磷酸盐洗脱作用较弱,但通过土壤渗透方式对土壤中氨氮洗脱作用较强,蓄水池作为土壤渗透后的盐碱水收集池,水体中氨氮较高,可以作为养殖补充用水;在盐碱池塘生态工程化种养系统中养殖水体总氮<4 mg/L,总磷<1.3 mg/L,符合养殖需求。     

基于Ecopath模型的大亚湾黑鲷生态容量评估

为评估大亚湾黑鲷(Sparusmacrocephalus)的生态容量,根据2015年渔业资源和生态环境调查数据,利用Ecopathwith Ecosim6.5(EwE)软件构建了由26个功能组组成的大亚湾Ecopath模型,分析了大亚湾生态系统的基本特征,并结合食物网结构和能量流动估算了黑鲷的增殖生态容量。结果显示,黑鲷营养级为3.44,营养转化效率为0.302;大亚湾生态系统各功能组的营养级在1～3.95之间,系统总转化效率为7.636%,总初级生产量/总呼吸量为2.142,系统连接指数为0.364,系统杂食性指数为0.210,表明系统各营养级转化效率较低,能量未被充分利用;系统总转化效率低于10%,营养级I、II流向碎屑量占总流向碎屑量的98.11%,说明能量传递发生阻塞,具有增殖空间。经估算黑鲷生态容量为0.034 t/km2,是现存生物量的1.4倍,此时其他浮游生物食性鱼类的转化效率等于1,系统处于平衡状态;达到生态容量前后大亚湾生态系统的总初级生产量/总呼吸量变化很小(变化值为0.001),系统杂食性指数和系统连接指数均没有变化,因此认为放流黑鲷至生态容量对大亚湾生态系统的稳定性和营养结构未产生影响。     

2017―2018年西江干流水体高锰酸盐指数的变化特征及环境质量评价

为了解西江干流水体高锰酸盐指数(CODMn)的时空特征及影响因素,分别于2017年9月、12月和2018年3月、6月对西江红水河大湾至肇庆江段进行了季节调查,并对其水环境质量进行了初步分析与评价。结果表明:该水域CODMn质量浓度变化范围为0.73~4.83 mg/L,均值为2.67 mg/L;季节均值呈6月(3.08 mg/L)>12月(3.03 mg/L)>9月(2.94 mg/L)>3月(1.62 mg/L)的变化特征;依据CODMn水平, 13个样点可聚为3个类群, CODMn数值上呈聚群Ⅲ>聚群Ⅰ>聚群Ⅱ情况;水体CODMn污染指数(Pi)范围在0.18~1.21之间,处于"无污染–轻污染"状况,不同月份CODMn超标率为12月>6月>9月> 3月;水质标识指数评价结果得到西江干流大部分时期水质类别为Ⅰ~Ⅱ类,少数时期为Ⅲ类,其中3月水质最好,都为Ⅰ类, 9月、12月为Ⅱ类, 6月为Ⅱ~Ⅲ类;统计分析结果显示CODMn与水温(WT)、TP呈显著正相关,与盐度(Sal)、DO、透明度(SD)、NO3-N、NO2-N、叶绿素a (Chl a)和N/P比值呈显著负相关,并受到TP和PO4-P和DO的显著性影响。西江干流水体污染目前尚不严重,水质优于中国境内其他主要河流;分析认为河流水动力情势及周边人类活动干扰是决定水体CODMn含量高低的重要因素;水体还原性有机质与TP具有一定的同源性,来自区域点源。     

鳢流行性溃疡综合征病原分离鉴定与病理形态学观察

为寻找冬春季鳢(Channa maculata)烂身病的病原,应用组织压片、组织切片、扫描电镜技术、HE 常规染色法和 Grocott 六胺银染色法、霉菌分离纯化及 ITS 的序列分析等对冬春季患疑似溃疡综合征的烂身病鳢进行了病原学与病理学研究。病变组织压片观察到大量直径 10~20 μm,分枝较少、纤细菌丝。扫描电镜观察到肌肉组织中延伸出大量的纤细的丝状真菌。患病鳢皮肤和肌肉表现为变性、坏死与炎性细胞浸润,溃疡灶肌肉内可见大量的慢性肉芽肿结节和炎性细胞浸润。结节基本结构由类上皮细胞和多核巨细胞、炎性细胞、霉菌菌丝(横断面呈圆形,斜断或纵断呈丝状)组成,霉菌位于结节中央。Grocott 六胺银染色观察到结节中有大量棕色菌体。无菌分离培养可观察到典型丝状霉菌;霉菌在灭菌池塘水 20℃过夜, 12 h 后可观察原代孢子群形成,真菌 ITS 序列分析表明其与侵袭丝囊菌(Aphanomyces invadans)同源性为 100%。侵袭丝囊霉菌(A. invadans)是杂交鳢溃疡综合症病的主要病原,为鱼类流行病学调查和疾病防治的深入研究奠定基础。     

红鳍东方鲀伪雌鱼卵巢发育迟滞的调控机制

伪雌鱼的培育是红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)全雄制种技术研发的关键环节之一,然而外源雌激素诱导获得的伪雌鱼表现出卵巢发育迟滞,降低了其育种价值和效率。为探讨红鳍东方鲀伪雌鱼卵巢发育迟滞的调控机制,本研究从孵化后20日龄开始,用10 μg/L 17 β-雌二醇(E2)浸泡红鳍东方鲀稚幼鱼,每天浸泡1次,每次2 h,至90日龄结束。在90、180和330日龄分别采集处理组(10 μg/L E2)遗传雄性幼鱼和对照组(0 μg/L E2)遗传雌性幼鱼,比较两组幼鱼性腺的组织学和形态学变化特征、下丘脑-垂体-性腺轴相关激素(FSH、LH、E2和17α, 20βOH-PROG)和基因(fshr、lhr、erα、erβ1、erβ2)及脂质积累相关基因(lpl和vldlr)的变化规律。结果显示: 10 μg/L E2可将遗传雄性幼鱼全部诱导为伪雌鱼,且伪雌鱼直至330日龄未二次反转为间性或者雄性,但其性腺系数、卵母细胞数量及卵黄生成前期的卵母细胞面积均显著小于对照雌鱼。此外, 90日龄伪雌鱼的lhr和pgr的表达量显著高于同期对照雌鱼,而17α, 20β-PROG的含量及fshr的表达量显著低于对照组;180日龄伪雌鱼的vldl表达量显著低于对照组;330日龄伪雌鱼的激素含量及基因表达量没有显著差异。综合分析伪雌鱼性腺发育的形态学、组织学和性腺轴相关激素及基因变化规律可见,足够浓度的外源E2能够诱导并维持伪雌鱼的卵巢特征,但E2浓度过高,一方面可能抑制fshr和vldlr基因的表达,从而影响脂质在卵黄生成早期卵母细胞中的积累,导致红鳍东方鲀伪雌鱼卵母细胞生长迟缓;另一方便,高浓度E2抑制伪雌鱼卵原细胞减数分裂的启动,是导致红鳍东方鲀伪雌鱼卵母细胞数量较少的原因之一。