1、第39卷第5期2015年9月水生生物學報ACTAHYDROB1OLOGICASINICAVol.39,No.5Sep.,2015doi:10.7541/2015.140不同流速下氣泡幕和閃光對光倒刺蛆趨避行為的影響羅佳I白艷勤I林晨宇'王濤I劉國勇'劉德富】石小濤I"(1.三峽大學,三峽庫區生態環境教育部工程研究中心，宜昌443002;2.水利部水工程生態效應與生態修夏重點實驗室,武漢430079;3.云南大學國際河流與生態安全研究院，昆明650091)THEINFLUENCEOFBUBBLECURTAINANDSTROBELIGHTTOAPPROACH-AVOIDA

2、NCEBEHAVIOROFSPINIBARBUSHOLLANDIOSHIMAINDIFFERENTFLOWVELOVITYLUOJia',BAIYan-Qin1,LinChen-Yu1,WANGTao1,LIUGuo-Yong1,LIUDe-Fu1andSHIXiao-Tao1-2*3(1.EngineeringResearchCenterofEco-environmentinThreeGorgesReservoirRegion,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China;2.KeyLaboratoryofEcologicalImpac

3、tsofHydraulic-ProjectsandRestorationofAquaticEcosystemofMinistryofWaterResources,Wuhan430079,China;3.InstituteofInternationalRiversandEco-security,YunnanUniversity,Kunming650091,China)關鍵詞：流速；氣泡幕；閃光燈；光倒刺紀Keywords:Flowrate;Bubblecurtain;Strobelight;SpinibarbushollandiOshima中圖分類號：Q142.8文獻標識碼：A文章編號：1000

4、-3207(2015)05-1065-04魚類運動的定向誘導技術具備重要應用前景"如海洋捕撈和過魚設施魚類誘集。目前國內外學者建議通過魚類對外界環境因子如氣泡、光照、聲音、水流等響應行為的研究，來探討魚類的誘趨技術。其中氣泡幕和閃光誘驅角技術被認為是佰類潛在無損傷定向膽導技術之項。氣泡幕通過管中釋放壓縮空氣產生，閃光則是由光源在短時間內的間歇性變化(包含顏色或光強)形成。魚類對氣泡幕和光既可能產生趨性行為，也可能產生避讓行為。然而，目前的研究多是在靜水實驗條件下開展，與自然情況的流水狀態有所不同。相關研究表明流速對魚類行為有里要影響，魚類在不同流速下對氣泡幕和閃光的響應行為有待深入研

5、究。光倒刺Spinibarbushollandi)屬鯉形目、鯉科、SE亞科、倒刺紀屬，主要分布于長江以南各水系，在北盤江流域有廣泛的分布。北盤江流域梯級水電站開發后，該流域光倒剌郭的數埴明顯減少，光倒刺郭已經成為該流域的保護龜類。在減緩北盤江流域水電工程生態負面影響的工程措施中，涉及需要進行光倒刺蛆的定向趨避。因此，本研究以光倒刺郭為研究對象，在室內實驗條件下研究了其在不同流速下對氣泡幕和閃光的趨避行為。1材料與方法1.1實驗材料實驗用魚為貴州北盤江增殖放流站提供的光倒刺初體長(20.36±1.71)cm,體重(】24.60=33.28)g,暫養于三峽大學生態水工實驗室，暫養水槽規格

6、為長4.0m,寬4.0m,高1.2ma暫養7d,待其生活狀況穩定，正常進食和游動后開始進行實驗。實驗用水為曝氣72h以上的自來水，哲養期間，持續曝氣，每天換水1/4左右。暫養期間水溫(2O.2±O.5)*C,自然光照周期。共獲得實驗魚的樣本為200尾，實驗時每次隨機選取5尾大小均等健康的實驗魚。在實驗結束后，將實驗魚放入另一個直徑2.0m、高0.5m、水深0.3m的圓形水槽暫養。根據行為學實驗要求，同一實驗魚不重復實驗，以防止實驗用魚對實驗環境產生適收稿日期：2015-01-12;修訂日期：2015-07-20基金項目：國家自然科學基金(51009082);水利部水工程生態效應與生態

7、修熨重點實驗室開放基金(2013002)三峽庫區生態環境教育匚程研究中心開放基金(No.KF2013-03)資助作者簡介：羅佳(1988-),女，湖北荊門人；碩士；主要從事魚類行為學研究.、E-maikjiajiadcbaiyangshu通信作者：石小濤(1981),男，湖北紅安人；博士；主要從事水生動物生態學研究。E-mail:sxtshanghai應，影響實驗結果的可靠性。1.2實驗裝置實驗水槽為自行設計制作的魚類游泳水槽（圖1）,水槽建在全封閉室內，便于控制光照、水溫。水槽上方用日光燈照明，水溫（20.2±0.5）C。實驗裝置的工作原理是通過調節電機g的旋轉速度，改變螺旋槳f的

8、旋轉頻率，通過兩個多孔整流器c使游泳槽截面各處水流速度近似均勻。實驗魚游泳區K5.0m,寬0.34m,高0.7m,上游有一個整流篩e?用于制造相對均勻的流場，同時作為攔網將實驗他阻攔在游泳區，下游設置攔網b以避免實驗依被沖走。在距整流師e2下游1.5m處鋪設一根內徑為2cm的PVC管i和閃光燈帶j,底部PVC管的上側鉆有排小孔.閃光燈帶I司定在水槽兩側和底部，由控制器控制閃光頻率：氣泡幕由HG-750旋渦式充氣增氧機h（最大風址72n?/h）產生的壓縮空氣，通過PVC管從水底PVC管i上的一排氣孔噴出產生。在距后攔網b上游1.5m處設資擋板c,b和c之間為實驗魚的適應區。實股采用視頻監控,在水

9、槽側面安置四個數字攝像儀（SL-6320AK）,用以觀測記錄實驗魚的游泳行為并通過視頻統計實驗數據。圖1實驗裝置俯視示意圖Fig.1Planviewoftheexperimentalchannela.適應區；b.攔網；c.擋板；d.實驗魚：c.整流篩；f.螺旋槳：g.電機;h拍氧機;i.PVC管;j.閃光燈帶a.Adaptivearea;b.Blocknet;c.Dam-board;d.Testfish;e.Flowregulatinghoneycomb;f.Propeller;g.Electricmotor;h.Aerator;i.PVCtube;j.LED1.3實驗方法在實驗前，將實驗水槽

10、中的水溫保持到與暫養槽中的水溫基本一致，即（20.2±0.5）C°實驗用水為曝氣72h后的水，實驗開始后停止曝氣。實驗水深40cmo實驗時，設置4種不同的水流速速，即y為0、0.11、0.24和0.42m/s°氣泡幕實驗在朦水3匚0m/s）條件下，根據產生不同的氣泡幕所需要:的孔徑和孔距的大小設置9種不同的氣泡幕密度（表I）,在實驗結束后，選擇對實驗魚阻攔最好的-種密度用于其他3種水流速度下的實驗。靜水實驗中，開啟增氧機后，從底部PVC管上的小孔沖出一排連續獨立的不規則球形氣泡，形成“氣泡柵”，y泡在上升過程中，隨著外部壓強的不斷減小，體積隨之不斷膨脹,氣泡間相互

11、連接、混合，形成“氣泡墻”（圖2）。不同孔距所產生的氣泡幕視覺效果不一樣，孔距越大，氣泡越稀疏,氣泡墻越小，水面波動也越小。在靜水條件下，氣泡幕垂直于底部，流水條件F氣泡幕與底部形成一定的關角，且流速越大，夾角越小（圖3）。v0m/sv=0.11m/sv=0.24m/sv=0.42m/soooo圖3在不同流速下的氣泡幕形態示.5：圖Fig.3Thebubblegridunderdifferentwatervelocity在進行氣泡暮實驗時，每次實較時隨機選取5尾健康實驗魚放入適應區適應20min后，抽離擋板。在沒有氣泡幕情況下，空白錄像lh后，待5尾實驗角全部游至PVC管右側時,開啟氣泡幕（氣

12、壓14.7kPa）,繼續錄像lhn每組實驗垂夏3次。閃光燈實驗方法同上。實驗在全黑條件下進行。閃光頻率為每分鐘】30次。在每種流速下，同樣每次選擇5尾健康實驗仇放入適應區，暗適應20mino然后抽離擋板，空白錄像lh后，待實驗魚全都位于閃光燈帶右側時,開啟閃關燈，再錄1h,記錄實股魚通過閃光燈的次數，每組實驗重殳3次。表1九種氣泡幕的密度Tab.lTheparameterofbubblecurtainswith9kindsofdensity參教Parameter實我分組編號Testgro叩numberIIIIIIIVVVIVIIVIIIIX孔距Pitch-row(cm)孔徑Aperture(m

13、m)1.01.01.04.04.04.01.01.52.01.01.52.01.01.52.01.4數據處理統計實驗魚在空白lh內通過PVC管（閃光燈帶）的次數，氣泡（閃光）開啟后lh內實驗通過氣泡幕的次數。氣泡幕（閃光）對兩種實驗魚的阻攔或誘使效果主要由通過率（0?）和阻攔率（OR）的大小判斷，氣泡幕（閃光）的阻攔率越大，通過率越小，說明氣泡幕（閃光）對實驗魚的阻攔效果越好。通過率和阻攔率的計算公式如下：PR（%）=N0/NPCx100%,OR（%）=（1P&）x100%PR為通過率；O&為阻攔率；*C為無氣泡（閃光）時lh內實驗魚通過PVC管（或水池中線）

14、的尾次數;曲為開啟氣泡幕后lh內實驗魚通過氣泡幕的尾次數。實驗數據采用SPSS17.0進行分析,originlab8.1制圖,統計值使用平均位土標準差（Mean土SD）表示，用單因素方差分析法分析差異性，P<0.05表示差異顯著；P<0.01表示差異極顯著。2結果2.1氣泡幕對光倒刺覲游泳行為的影響在水流速度為0時，實驗設汁的9種密度氣泡幕對光倒剌郭均有較好的阻攔效果，旦阻攔效果之間不存在顯著性差異（P>0.05）（表2）0每種阻攔率都已達到90%以上，并且在密度為I、】1、1【1、V和IX時，阻攔率已接近100%。因此，在水流速度為0、0.10、0.24和0.4m/s時,氣

15、泡幕攔魚實驗都選擇在密度【下進行。在產生水流后，在開啟氣泡幕前后實驗魚主要聚集在適應區頂流，穿過PVC管的次數相對靜水條件卜.減少（表3）。與靜水中空白實驗時相比，產生水流后的空白實驗中實驗魚在流水中穿過PVC管的次數也遠遠小于靜水中。2.2閃光對光倒刺郭游泳行為的影響在實驗時，從距閃光燈帶0.15m處開始對閃光燈強度進行測試，然后每隔0.3m處測忒一次（圖4）,距閃光燈0.15m處強度為134.2lx（lx為光照強度單位勒克斯），然后距酣燈帶越遠強度越小，距離燈帶2.85m處時，強度只有3.8lx,已接近黑暗。如圖5所示，在靜水T（v=0m/s）,光倒剌蛆在無光和閃光條件卜穿越燈帶的次數都比

16、較頻繁，二者之間沒有差異（P>0.05）;在流速為0.11m/s時，在對照實驗中穿越燈帶的次數也沒有差異性；在流速為0.24m/s時存在極顯著差異（P<0.01）。在水流速度為0.42m/s時，光倒刺覲在對照實驗中穿越燈帶的次數均較少，且沒有差異性（P>0.05）o通過開啟水流前后，光倒刺紀穿越燈帶上方的次數對比發現，在特定的水流條件閃光對魚產生了吸引作用。表2靜水下不同密度氣泡幕對光倒刺蠅的阻攔率Tab.2Theblockingrateofdifferentbubblecurtainsunderstillwater(%)IIIIIIIVVVIVIIVIIIIX99.91*0

17、.1699.75±0.4299.89±0.2093.37±10.3799.62上0.4397.14=4.9596.99±2.6194.93±3.4899.78M.38表3氣泡幕開啟前后實驗魚穿過PVC管次數Tab.3Thetraversingtimesoftestfishbeforeandafteropeningthebubblecurtains水流速度Flowvelocityv(m/s)開啟氣泡幕前通過PVC管上方的次數Thetraversingtimesoftestfishbeforeopeningthebubblecurtains開啟氣泡

18、樣后通過PVC管E方的次數Thetraversingtimesoftestfishafteropeningthebubblecurtains0.111610.24910.421083討論3.1在不同水流速度下氣泡幕對光倒刺郭造成阻攔效應氣泡幕是通過管中釋放壓縮空氣產生，從視覺、聽覺以及感覺上來阻攔魚類。現有針對氣泡幕的研究主要是在靜水條件F進行，陳勇等通過觀察紅鰭東方鮑（尸妃rubripes）.8種不同密度的氣泡幕的行為反應發現，8種氣泡幕對兩種魚的阻攔率存在明顯的差異性；Kiyama等研究發現，氣泡幕對日本Wngraulis/a/o/wievs）和真燕Prognichthysagooz）能產

19、生聚集作用，而趙錫光等的研究發現，氣泡幕對黑蜩有阻攔作用；白艷勤等通過觀察氣泡幕對光倒刺蛆和白甲魚的影響研究發現，同一密度的氣泡幕對兩種魚的阻攔率也不一樣。而本研究中發現,在靜水條件下，所設9種密度氣泡幕對光倒刺蛆的阻攔效果都超過了93%,而在3組流水實驗下，空白實驗時,光倒刺能大都聚集在后攔網處頂流，幾乎不向前游動，穿越PVC管的次數也很少，與靜水條件下差異顯著（P<0.05）,產生氣泡幕后，發現在特定的水流條件下，泡幕具有更好的定向導魚效果。產生這一現象的原因，可能與水流有關，在水流條件下，氣泡幕與底部之間形成了一定的夾角（圖3）,并且流速越大，夾角越小。而在靜水條件R氣泡幕與底面央

20、角為90。、這與白艷勤等研究000000008420X642I1nn2).SUQ.E=SBZ邇哩米3134.249.2162.心.*.2.44土0.51.01.52.02.53.0距燈帶距離Distancetothelight(m)圖4實臉區閃光燈強度Fig.4FlashintensityofthetestareaFlowvelocity(ni/s)Flowvelocity(ni/s)OJOOOOQOOOO86420186422-SVE一一SUEAeH凝掐R妄M饕汰圖5閃光燈開啟前后實羚魚穿越燈帶次數比較Fig.5Compareofthetraversingtimesbefore

21、andafterlightup結果相同。同時，不同流速下的氣泡幕對光倒刺覲的阻攔效果存在一定的差異性，說明水流速度也是影響氣泡幕效果的主要因素之一，因此后續研究應結合水流速度和氣泡幕密度來進行研究，進一步探討不同的水流條件R氣泡幕的誘驅作用。3.2在不同水流速度下光倒剌蛆對閃光的趨避行為閃光燈是一種典型的突發光刺激，通過光強或光色短時間內發生變化而對魚類產生視覺沖擊，從而阻止或者吸引俑.群。現有針對閃光的研究發現，魚類對閃光一般會產生網避行為。Nemeth等指出，銀大馬哈魚(OncorhynchusAe0)和大鱗大馬哈魚(Oncorhynchustsha-wytscha)-對閃光燈產生明顯的逃

22、避行為。Patrick等“°)指出，閃光燈對灰西緋pseudoharengus)、黃魚(Pseudosciaena和香.(Plecoglossusa/iivelis)會Tf明顯的驅趕效果，因此可用于水電站的入口處定向導魚。在本研究中卻發現，在特定水流條件下，閃光對光倒剌覲產生了吸引作用，這可能是由于物種差異性引起的，也可能是特定的水流條件影響了閃光燈的誘驅魚特性。從視頻觀察也發現，在流速為0.11和0.24m/s的空白實驗中.光倒刺想很少穿越燈帶，大都聚集在后攔網處游動；但是開啟閃光后，光倒刺郭就開始頻繁穿越燈帶，且喜歡聚集在燈帶附近游動。這與很多研究者的研究結果相反29,訶能是由于

23、閃光燈的強度、頻率及顏色所造成的，巳在本實驗中所設閃光強度(閃光燈附近為130lx)和背景光的顏色(白)有可能是光倒刺兄所偏好的強度和顏色。因此，在下一步的研究中，有必要進一步開展光倒刺蛆對光照強度和光照顏色的偏好實驗。參考文獻：1 BaiYQ,LuoJ,NiuJT,etal.AvoidanceResponsesofHemibarbusmaculatesandOnychostomasimatoBubbleCurtainswithDifferentDensityJ.JournalofHydroecology.2013,34(4):63-69白艷勤，羅佳，牛俊濤.等.不同密度氣泡扉對花蜥和白甲色的

24、阻攔效應.水生態學雜志,2013,34(4):63-69ArimotoT,AkiyamaS,KikuyaK.etal.Eish-hcrdingcflectofanairbubblecurtainanditsapplicationtosetnetfisheriesJ.FishBehaviorinRelationtoFishingOperations,1991,196:1551602 SagerDR,HocuttCH,StaufferJR.Estuarinefishresponsestostrobelight,bubblecurtainsandstrobelight/bubble-curtainc

25、ombinationsasinfluencedbywaterflowrateandflashfrequenciesJJ.FisheriesResearch,1987,5(4):383399LiZ,ZhangYJ,ZhengLT,elal.StudyonFeedingPreferenceofSpinibarhusholladnitoSpirogyra,HydriUaveni-cillata,CeratophyllumdemersumandefleetonwaterqualityJJ.ActaHydrobiotogicaSinica,2013,37(4):735743黎臻、張飲江，張樂婷，等.光倒刺鮑對水綿、輪葉黑藻、金魚藻的攝食選擇性及對水質影響.水生生物學報，2013.37(4):735743|5GuanMShenJ.TheimpactanalysisofthehydrocleciricdevelopmentofBeipanjiangcascadetothefishresources(J,GuizhouWaterPower,2010,24(5):57官民，申劍.北盤江流域梯級水電升發對