浮游动物行为生态的实验观测技术和定量分析方法-工程热物理专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 浮游动物行为生态的实验观测技术和定量分析方法 摘 要 浮游动物行为生态研究有着重要的生物、生态学意义，而当前的大多数研究均从宏 观角度切入，且其中定性描述的形式占据了相当大的比例。观测技术和定量化是研究中 的关键环节，也是其中的瓶颈问题。考虑对实验室量化研究方法的迫切需求，本研究工 作以发展浮游动物行为生态的实验观测技术和定量分析方法为目的进行展开。 本文以数字全息技术为支撑，将该平台用于实现和发展浮游动物行为的三维测量和 记录。通过实验研究了海洋柴油污染对浮游动物的影响及浮游动物对流场的响应，并对 得到的数据结果进行分析处理，从定量化角度对结果进行了解读。 卤虫幼虫为受试生物体进行的柴油毒性实验中，取速度及转角变化为参数，分别研 究了卤虫个体活动能力强弱和运动复杂程度对海洋柴油污染的响应。通过对数据处理， 得到的结果表明：正常工况下，随着时间变化，卤虫个体的生长发育会导致活动能力增 强，运动速度增加。平均速度由起始时的 2.47mm/s 提高到 12 小时后的 3.72 mm/s，增 加率更是达到了 51%之高。相反地，柴油工况下，卤虫个体活动能力由于中毒时间加长 而大幅减弱，运动速度也相应降低。结合实验的实测数据，并考虑实验前驯化时间的影 响，起始时的平均速度与正常工况基本相同（2.37mm/s），12 小时后平均速度也仅仅只 有 1.42 mm/s，降低了 40%。与正常工况的卤虫个体相比较，12h 后其运动速度的平均 值较同龄期个体低了 62%之多。而关于柴油对卤虫幼体转角的影响，分析结果显示：正 常工况下，运动转角有与速度变化相同的趋势，即随实验进行时间的加长有所增加，均 值从 0h 的 25°增加至 12h 的 37°。而柴油工况下，随着时间的加长中毒效应也更加显著， 卤虫个体运动转角整体上呈现降低的趋势，均值从 0h 的 30°减小至 12h 的 21°。 综合考虑速度及转角的变化可以得知，柴油对卤虫运动行为的影响：随着中毒时间 的加长，卤虫运动能力减弱，运动的复杂程度亦有较大降低。本实验研究工作为量化浮 游动物的毒性响应提供了参考和借鉴。 对卤虫在涡流场中的行为变化实验主要考察了其分布、朝向特征的不同。静水环境 中，卤虫在水域范围内的分布主要集中在上层水面，容器底部边角位置，边壁附近三个 区域。针对其在各个区域的分布偏好作出如下分析：相比其他区域，液面附近的氧气充 足；由于容器中卤虫个体较多，其运动产生的水力扰动使重藻类颗粒聚集在角落位置； 同样地，由于个体数量较多的因素，卤虫个体在寻求自由度更大、更适宜活动空间的过 程中形成在边壁附近的聚集。而涡流场中卤虫的分布呈现整体均匀的状态。经分析认为， 涡流场的均质化效应是其主要成因，其他原因还有浮游动物个体活动能力较弱导致的其 对流场有限的抵抗力。特别地，由于流场的底部角落区域存在旋涡和速度死角，几乎没 有卤虫的分布。综合两组不同条件的流场得到的结果，可以得出：相比静水环境，涡流 场中卤虫的分布及朝向相对均匀。此项实验作为定量化分析浮游动物与流场关系的初步 探索，为以后开展更深入的研究奠定了一点的基础。 关键词：数字全息；卤虫；柴油毒性；涡流场 Experimental Observation Techniques and Quantitative Analysis Methods Used in Zooplankton Behavioral Ecology Abstract Ecological studies of zooplankton behavior are important in both biology and ecology, and most of the study was conducted from a macro-scale point of view. At the same time, a rather mount of research focused on the qualitative description. Observation techniques and quantitative analysis methods play a key role in the whole process of a research. Considering the urgent needs of quantitative research methods in laboratory, this paper aims to develop experimental techniques used for measuring ecological behavior of zooplankton. Quantita