5种鱼感应流速比较分析.docx

1、DOI：10.15928/j.1674-3075.2018.02.0115种鱼感应流速比较分析王晓臣，邢娟娟(陕西格林维泽环保技术服务有限公司，西安710075)摘要:研究鱼类感应流速的差异性以及鱼类感应流速的决定因于，为过鱼设施的设计提供基础数据支持。鲤、鲫、寇、缄及蒙古舶体长分别为(24.465.9)、(13.664.7)、(32.733.7)、(30.471.7)、(23.51土3.1)cm,试验装置采用自行设计的螺旋桨式游泳能力测试水槽，试验用水均为经过沉淀处理的山涧流水，水温(211)T,溶解氧(6.50.5)mf/L0利用流速与电动机调F频率的关系式计算试验对象的感应流速,采用双变

2、量相关分析检验5种鱼感应流速与各自体长之间的关系，采用多个独立样本的非参数检验分析5种鱼之间的感应流速差异。结果表明鲤、鲫、疑、编以及蒙古舶的绝对感应流速分别是(3.552.43),(2.4082,00).(4.6052.575)、(2.0331.019)和(98431.205)cm/s,相对感应流速分别是(0.1470.097).(0.1820.166).(0.1420.078)、(0.0670.034)和(0.080.054)BVs；鱼类的体长与绝对感应流速不存在相关关系；相对感应流速更能准备表达鱼类对水流变化的敏感度;不同种鱼之间的感应流速差异极显著(Po.oi)。关键词:感应流速;辨;

3、鲫;岐;蜿;蒙古船中图分类号:Q16,S914文献标志码：A文章编号：1674-3075(2018)02-0077-05随着水能资源的开发，人为活动对水生生态的较，旨在分析讨论不同种鱼感应流速的差异性以及影响亦趋严重。为减缓工程建设给鱼类造成的负面影响,兴建过鱼设施、重建泗游通道已成为当前生态修复的研究热点之一。鱼类游泳行为特征的趋流性研究是鱼道进口以及鱼道流速设计的关键参数(曹庆磊等,2010；刘志雄,2010；郑金秀,2010)。趋流性是鱼类的一种重要的趋性，鱼类能根据水流的方向和速度随时调整自身的游向和游速,使自身保持逆流游泳状态或长时间停留在某一特定位置(杨宇等,2013)。1904年

4、Lyon报道了鱼类的趋流行为(庄平,1999),此后，研究者陆续开展了鱼类行为学的鱼类趋流特性研究(赵希坤等J980；Ceaetal,2007；何大仁等,2008；Tanadeetal,2008；宋波澜等,2008)。目前.对鱼类趋流性的研究，常采用感应流速和喜爱流速等指标(白艳勤等,2013),感应流速是指鱼类刚刚产生反应的流速值，又称为起点流速(齐亮等,2012)。目前对幼鱼感应流速的研究较多(张硕等,2005；白艳勤等,2013；王博,2013；钟金鑫等,2013),针对成鱼的相关趋流特性研究以及不同种鱼感应流速之间的差异等研究仍然偏少，无法进一步阐明鱼类的趋流特性生态适应机制。本研究通

5、过对5种鱼的感应流速测定并进行比收稿日期：2017-03-06作者简介:王晓臣，男,1987年I月生，硕土研究生，主要从事水生生态保护与修复研究。E-mail：wangxiaochcnl985鱼类感应流速的决定因子，进一步阐明鱼类趋流特性的生态适应性特点，为过鱼设施的设计提供基础数据支持，同时进一步充实有关鱼类趋流特性的数据库，为后续有关鱼类游泳能力机制的大数据研究提供基础资料。1材料与方法11试验鱼缝(Hypophthalmichthysmolitrix)、毓(Aristichthys城is)由汉中西乡县渔场提供，体长分别为(32.733.7)、(30.471.7)cm；鲤(Cyprinus

6、carpio)、鲫(Carassiusauratus)、蒙古蛇(Cultermongolicusmon-go农处)均为汉江干流实地捕获野生自然种群成体，捕捞方式为笼网和刺网，体长分别为(24.465.9)、(13.664.7)、(23.513.l)cm0试验前试验鱼在暂养箱中暂养时间在3h内，并循环加水和增氧，使试验鱼达到较佳状态。12试验装置试验装置采用自行设计的螺旋桨式游泳能力测试水槽(图1)。其工作原理是:将整个游泳能力试验水槽放进一个较大的水箱，箱内充满水，使其处于个相对密闭的水环境;通过调节变频器控制电动机转速以调节测试槽内水流速度，通过多孔整流器使试验槽截面各处水流速度近似均匀，通

7、过计算水流速度得到鱼类游泳速度(石小涛等,2012)。在试羚槽的上游有一个整流器用于稳定水流流态，制造相对均匀的流场,下游设置钢幺幺拦网以避免试验鱼被冲走。工作时，水体漫过试验水槽，且试验水槽由螺母和密封圈盖紧，防止游泳区上方的水体与矩形水槽中水体的交换而产生的紊流影响均匀流场。游泳能力试验水槽与外箱通过位于椭圆形水槽两侧弧形转弯处的孔隙进行水休交换，以补充水量并提供游泳区充足的氧。a.变频器；b电动机；c.螺旋桨；d.整流器；e.试验槽；f.拦网图1感应流速装置示意a.speedcontroller：b.motor；peller；0,y0,/=0.996)o利用流速与电动机调节频率

8、的关系式计算试验对象的感应流速。采用双变量相关分析(BivariateCorrelation)检验5种鱼感应流速与各ft体长之间的关系。由于样本数据未通过方差同质性检验，故采用多个独立样本的非参数检验(Kruskal-Wallis)分析5种鱼之间的感应流速差异。统计分析均采用SPSS20.0统计软件进行。统计值使用平均值士标准差(SD)表示,a=0.05。Frequency图2流速与电动机调节频率的关系Fig.2Correlationbetweenvelocityandmotor(propeller)speedFrequency图2流速与电动机调节频率的关系Fig.2Correlationbe

9、tweenvelocityandmotor(propeller)speedAMOVA2结果与分析2.1感应流速5种鱼的绝对感应流速、相对感应流速见表lo绝对感应流速平均值的变化范围在(1.8431.205)(4.6052.575)cm/s,其中蒙古舶的最低，其次是鳞、鲫和鲜，象的最高。相对感应流速的均值变化范围在(0.0670.034)(0.1820.166)BL/s,其中期的最低，其次是蒙古虬维和鲤，鲫的最高。数据结果显示5种鱼的绝对感应流速和相对感应流速存在差异，表明体长因素对鱼类的感应流速产生影响。2.2体长与感应流速相关性双变量相关分析结果(表2)显示,5种鱼体K与绝对感应流速以及相对

10、感应流速的相关系数均较低，且双尾显著性水平P0.05,无统计学意义，表明不同种鱼的体长与绝对感应流速以及相对感应流速均不存在相关关系，但体长因素会对鱼类的感应流速数值结果产生一定的干扰，相对感应流速更能准确表达鱼类对水流变化的敏感度。2.3相对感应流速差异采用多个独立样本的非参数检验(Kruskal-Wal-lis)对5种鱼的相对感应流速差异性进行分析，结果见图3,不同种鱼之间的感应流速差异极显著(户0.05)R=0.306(P=0.0890.05)R=0.033(0=0.8530.05)K=O.O55(P=O.7740.05)R=-0.076(P=0.7710.05)相对感应流速R=-0.0

11、54(P=0.7650.05)R=-0.】10(2=0.5480.05)R=-0.126(P=0.4760.05)R=-0.042(P=0.8240.05)R=-0.250(P=0.3340.05)独立样本Kruskal-Wallis检验ASOVAu.2onp.EuA-euoi1.000.80-0.60-0.40-.SH-N-!46检奥统计量24.697自由度：4渐近显著性(2sidcdW脸)：000(0.0670.034)(0.1820.166)Bl/s；测试的5种鱼对水流变化的敏感程度普遍高于有关学者的研究结果(张硕等,2005；A艳勤等,2013；王博等,2013；钟金鑫等,2013),

12、可能进一步表明不同种鱼之间的感应流速存在差异，旦成鱼对水流变化的敏感程度高于幼鱼。产生差异的原因与侧线管神经丘有关。在鱼类发育的初期，侧线管神经丘往往分散排列,此时感觉细胞的感觉顶露于体表；随着个体发育，侧线管神经丘会逐渐沉入皮下形成短沟，然后彼此联通形成封闭的长管，而且完全与皮肤分开，仅以一个小孔与外界相连(齐亮等,2012)。相关分析表明5种鱼的体长与绝对感应流速以及相对感应流速均无相关关系，这与何大仁和蔡厚才(2008)以及白艳勤等(2013)的研究结果一致;但与王博等(2013)认为白甲鱼(Onychostomasima)、光倒刺修巴(Spinibarbushollandi)的感应流速

13、与体长、种族都有显著关系不一致。产生这种差异的原因可能是受到幼鱼和成鱼发育程度不同的影响。同时数据结果还表明不同种鱼的绝对感应流速和相对感应流速存在差异，且体长因素会对鱼类的绝对感应流速数值结果产生一定的干扰，相对感应流速更能准确表达鱼类对水流变化的敏感度。相对感应流速研究表明,5种鱼中躺对水流的变化最为敏感，其次是蒙古蛇、鳗和鲤，鲫对水流变化的敏感度最低，与相关鱼类生态习性适应性相一致。就、蝙均为中上层角.，属江湖泅游性鱼类，产漂流性卵;蒙古舶则为上层鱼，游动迅速,游泳能力强，属肉食性凶猛鱼类，其在江河流水中产卵，卵微粘性，易脱落随水流漂流发育；而鲤、鲫均属定居性鱼工壬笊燹嫌蒙古舶.种类,F

14、ishspecies图3独立样本Kruskal-Wallis检验Fig.3IndependentsampleKruskal-Wallistest表35种鱼相对感应流速多重比较Tab.3Multiplecomparisonoftherelativeinductionvelocitiesofthefivefishspecies0.20-mmUIUUIrr尖12帔Aristichlhysnobilis45.267样蒙古蛇Cultermongoliciismongolicus54.559鲤Cyprinuscarpio83.197本2)MHypophlhalmichthysmolitrix85.015鲫

15、Carassiusauratus87.797检验统计量0.8650.364Sig.(2-sided检验)0.3520.834调整后的显著性(2-sidcd检验)0.6620.950基于相对感应流速的齐性子集注！齐性子集是基于渐进显著性，显著性水平是0.05)每个单元格显示感应流速的样本W均秩。Note:1Homogeneoussubsetsarebasedonasymptoticsignificances.ThesigniGcanceoevelis0.05.2Eachcellshowsthesampleav-rragera-ture_J.FisheriesResearchBoardofCana

16、da,24(8)：1731-1741.CealL,PenaL,PuertasL,etal,2007.Applicationofseveraldepth-averagedturbulencemodelstosimulateflowinverticalslotfishwaysJ).HydraulicEngineering,133(2)：160-172.KanlerMJ,CoombsS,2OO3,Kheotaxisandpreydetectioninu-nifbrmcurrentsbyLakeMichiganmottledsculpin(Cottusbairdi)J.JournalofExperim

17、entalBiology,206(1)：59.Plaut1,2001.CriticalSwinirningSpeed:ItsEcoloogicalvanceLJjComparativeBiochemistryandPhysiology,131(1):41-50.TarradeL.TexicrA,DavidL,etal,2008.Topologiesandmeasurementsofturbulentflowinverticalslotfish-waysJ.Hydrobiologia,609(1)：177-188.(责任编辑张俊友)ComparisonofInductionVelocitiesf

18、brFiveFishSpeciesWANGXiao-chen,XINGJuan-juan(ShaanxiGreenWiserEnvironmentalProtectionTechnologyCo.,Lld.,Xi*an710075,P.R.China)Abstract:Thevariationininductionvelocitiesamongdifferentfishspecies,andtherelateddrivingfactors,wereinvestigatedtoprovidebasedatatosupportfishpassagedesign.Here,theinductionv

19、elocityoffivefishspecies(Cyprinuscarpio,Carassiusaurcitus,Hypophlhabnichthysmolitrix,AristichthysnobilisandCullermongolicusmon-golicus)weremeasuredandcompared.Theobjectivewastosupplementdataontherheotaxischaracteristicsofthespeciesinvestigated.HypophthalmichthysmolitrixandAristichthysnobiliswerecoll

20、ectedfortestingfromafishingground,locatedinHanzhongCity,ShannxiProvince,andtheCyprinuscarpio,CarassiusauratusandCultermon-goliciismongolicuswerewildandcollectedfromHanjiangRiver.Bodylengths(cm)ofthelestfishwere,respectively(32.733.7),(30.471.7),(24.465.9),(13.664.7),and(23.513.1),Beforetesting,allfi

21、shwereacclimatedfbr3hrintheaquariumwithwatercontinuouslyrecycledandaerated.Theexperimentwascarriedoutincustommadetestchamberwithamotor-drivenpropeller.Testwaterwastakenfromamountainstreamandtestingwascarriedoutal(211),withaDOof(6.50.5)mg/L.Flowvelocityinthetestchamberwascontrolledbycalibratingthevel

22、ocitytornotorspeed(Hz).Theflowvelocitythatinducedswimming(inductionvelocity)wasthendeterminedbyobservingthefishasflowvelocityinthetestchamberwasincreased.Bivariatecorrelationanalysiswasusedtoanalyzelherelationshipbetweentheinductionvelocityandbodylengthfbreachofthefivefishspecies,andtheindependentsa

23、mpleKruskal-Wallistestwasusedtoanalyzethedifferenceofinductionvelocitybetweenthefivefishspecies.Resultsshowedthattheabsoluteinductionvelocities(cms1)ofCyprinuscarpio,Carassiusauratus,Hypophthalmichlhysmolitrix,Aristichthysru)bilisandCullermongolicusmon-golicuswere,respectively,(3.552.43),(2.4082.00)

24、,(4.6052.575),(2.0331.019)and(1.8431.205)ms_1,andtherelativeinductionvelocities(BLs-1)were(0.1470.097),(0.1820.166),(0.1420.07),(0.0670.034),and(0.080.054).Theabsoluteinductionvelocityforthefivefishspeciesdidnotcorrelatewithbodylength,sorelativeinductionvelocityisamorepreciseindicatoroftheresponseoffishtochangeinwatervelocity.Theinductionvelocitiesofthefivespeciesweresignificantlydifferent(P0.