CN104798676A - 用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置及方法 - Google Patents

用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置及方法，该实验装置包括流水循环系统，流水循环系统设有流水环境模拟水槽、汇流件、循环水槽、水泵、水管和水龙头；水泵能够抽取循环水槽内的液体，水泵的出水口通过水管连通水龙头的进水口，水龙头设置在流水环境模拟水槽的贮水槽正上方，使得从水龙头流出的水流能够依次通过流水环境模拟水槽的贮水槽、第一出水缝隙、流水槽、第二出水缝隙、汇流件、循环水槽、水泵和水管形成循环。本发明的装置能够控制流水槽内的水流速度，并且流水槽内的水流非常稳定且易于控制，具有成本低、占用空间小、试用方法简便、易于控制相同温度光照的优点。

Description

用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置，及应用该实验装置研究水流对海藻孢子附着萌发生长影响的实验方法。
背景技术
水流与温度、光照一样，也是影响海藻生长发育的因素之一，摸清所研究海藻生长发育的合适水流速度将有助于优化工厂化苗种培育条件和增养殖区域的选择。目前，在实验室条件下研究温度、光照对海藻孢子附着萌发生长的很多，研究水流对海藻孢子附着、萌发和生长的很少，这与水流速度不好控制且没有简便的实验方法有关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置及方法。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于研究水流对海藻孢子附着萌发生长影响的实验装置，其特征在于：所述的实验装置包括流水循环系统，该流水循环系统设有流水环境模拟水槽、汇流件、循环水槽、水泵、水管和水龙头，其中，流水环境模拟水槽和水龙头成组设置；
所述流水环境模拟水槽具有顶部和前部敞口的平底槽体，该平底槽体设有隔板和挡板，隔板和挡板均与平底槽体的内壁和底板相连，其中，隔板设置在平底槽体的中间位置以将平底槽体的内腔平均分隔为位于前半部的流水槽和位于后半部的贮水槽，挡板设置在平底槽体的前端面位置以部分遮挡平底槽体的前部敞口，并且，隔板的底部居中设置有紧贴平底槽体底板的第一出水缝隙，挡板的底部居中设置有紧贴平底槽体底板的第二出水缝隙；
所述循环水槽的顶部敞口，循环水槽设置在所述流水环境模拟水槽的下方位置，所述汇流件的一端连接所述流水环境模拟水槽的第二出水缝隙、另一端连接所述循环水槽的顶部敞口，所述水泵能够抽取循环水槽内的液体，水泵的出水口通过水管连通水龙头的进水口，所述水龙头设置在所述流水环境模拟水槽的贮水槽正上方，使得从水龙头流出的水流能够依次通过流水环境模拟水槽的贮水槽、第一出水缝隙、流水槽、第二出水缝隙、汇流件、循环水槽、水泵和水管形成循环。
为了确保水流在流水环境模拟水槽内流通顺畅，作为本发明的一种改进，所述第一出水缝隙的长度大于第二出水缝隙的长度、高度大于第二出水缝隙的高度。
作为本发明的一种改进，所述的实验装置增设有一组或以上所述流水环境模拟水槽和水龙头；所述汇流件的一端连接所述各个流水环境模拟水槽的第二出水缝隙、另一端连接所述循环水槽的顶部敞口，使得从各个流水环境模拟水槽的第二出水缝隙流出的水流通过汇流件汇流到循环水槽内，每一组的水龙头均设置在对应流水环境模拟水槽的贮水槽正上方。
作为本发明的一种改进，所述的实验装置还包括多个静水环境对照水槽；所述静水环境对照水槽与所述流水环境模拟水槽的流水槽的底板形状尺寸相同。
作为本发明的一种实施方式，所述顶部和前部敞口的平底槽体为由左侧板、右侧板、后侧板和底板构成的正四棱柱形槽体。
作为本发明的一种实施方式，所述的水泵为陶瓷芯潜水泵，所述的汇流件为由塑料薄膜搭建成的水流通道。
作为本发明的一种实施方式，所述的流水环境模拟水槽由有机玻璃材料制成，所述水龙头由塑料材料制成。
一种研究水流对海藻孢子附着萌发生长影响的实验方法，其特征在于：所述的试验方法基于上述实验装置实施，包括水流速度对海藻孢子附着的影响试验，该水流速度对海藻孢子附着的影响试验包括以下步骤：
步骤一，将上述实验装置置于达到水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需温度和光照度的实验环境中；
步骤二，分别在循环水槽和各个静水环境对照水槽内装入黑暗沉淀过的海水；
步骤三，打开各个水龙头并启动水泵，使得步骤二装入的海水在循环水槽和各个流水环境模拟水槽之间循环，并用水流计检测每一个流水环境模拟水槽的流水槽中的水流速度，再通过调节各个水龙头的开度，从而使得各个流水槽中水流速度达到设计要求后停止水泵；
步骤四，完成步骤三后，在各个流水环境模拟水槽的流水槽和各个静水环境对照水槽的底部平铺采苗器，并在各个流水环境模拟水槽的流水槽和各个静水环境对照水槽内放入相同体积、相同密度的海藻孢子水；
步骤五，完成步骤四的2分钟后启动水泵，使得各个流水环境模拟水槽的流水槽中水流按照步骤三所调节得到的速度流动，并在持续水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需时间后，统计各片采苗器上的孢子附着密度，以此获得不同水流速度对孢子附着的影响数据。
作为本发明的一种改进，所述的实验方法还包括水流速度对海藻孢子萌发、藻体生长的影响试验，该水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验包括以下步骤：
步骤六，将上述实验装置置于达到水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验所需温度和光照度的实验环境中；
步骤七，分别在循环水槽和各个静水环境对照水槽内装入黑暗沉淀过的海水；
步骤八，打开各个水龙头并启动水泵，使得步骤二装入的海水在循环水槽和各个流水环境模拟水槽之间循环，并用水流计检测每一个流水环境模拟水槽的流水槽中的水流速度，再通过调节各个水龙头的开度，从而使得各个流水槽中水流速度达到设计要求；
步骤九，完成步骤八后，把附苗密度相接近的海藻孢子萌发体或海藻藻体(藻体高度低于3厘米)、且附苗密度相接近的采苗器平铺到各个流水环境模拟水槽的流水槽和各个静水环境对照水槽的底部；
步骤十，完成步骤九后，每隔3天全换一次循环水槽和各个静水环境对照水槽内的海水，试验结束时测量各片采苗器上的孢子的萌发体大小、直立体萌发率或藻体高度，以此获得不同水流速度对孢子萌发或藻体生长的影响数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的实验装置设有15～28个所述流水环境模拟水槽，并且该15～28个流水环境模拟水槽分为5～7个实验组，每个实验组中包含3～4个所述流水环境模拟水槽；所述步骤三和步骤八中，每一个实验组中的各个流水环境模拟水槽的流水槽的水流速度相等，各个实验组之间的流水槽的水流速度形成梯度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的实验装置通过对水龙头的调节，能够控制流水槽内的水流速度，并且水流经过贮水槽缓冲后进入流水槽，使得流水槽内的水流非常稳定且易于控制；
第二，本发明的实验装置具有成本低、占用空间小、试用方法简便、易于控制相同温度和光照的优点；
第三，本发明的实验方法能够利用上述实验装置方便、准确的研究水流速度对海藻孢子附着和对海藻孢子萌发以及藻体生长的影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的用于研究水流对海藻孢子附着萌发生长影响的实验装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的用于研究水流对海藻孢子附着萌发生长影响的实验装置，包括流水循环系统，该流水循环系统设有汇流件2、循环水槽3、水泵4、水管5、多组成对设置的流水环境模拟水槽1和水龙头6、多个静水环境对照水槽。
上述流水环境模拟水槽1具有顶部和前部敞口的平底槽体，该平底槽体为由左侧板101、右侧板102、后侧板103和底板104构成的正四棱柱形槽体、并设有隔板105和挡板106，隔板105和挡板106均与平底槽体的内壁和底板104相连，其中，隔板105设置在平底槽体的中间位置以将平底槽体的内腔平均分隔为位于前半部的流水槽和位于后半部的贮水槽，挡板106设置在平底槽体的前端面位置以部分遮挡平底槽体的前部敞口，并且，隔板105的底部居中设置有紧贴平底槽体底板104的第一出水缝隙105a，挡板106的底部居中设置有紧贴平底槽体底板104的第二出水缝隙106a，第一出水缝隙105a的长度大于第二出水缝隙106a的长度、高度大于第二出水缝隙106a的高度。
上述每一个静水环境对照水槽均与流水环境模拟水槽1的流水槽的底板形状尺寸相同。
上述循环水槽3的顶部敞口，循环水槽3设置在流水环境模拟水槽1的下方位置，汇流件2的一端连接各个流水环境模拟水槽1的第二出水缝隙106a、另一端连接循环水槽3的顶部敞口，水泵4能够抽取循环水槽3内的液体，水泵4的出水口通过水管5连通各个水龙头6的进水口，每一组的水龙头6均设置在对应流水环境模拟水槽1的贮水槽正上方，使得从各个水龙头6流出的水流能够依次通过相应流水环境模拟水槽1的贮水槽、第一出水缝隙105a、流水槽和第二出水缝隙106a流出到汇流件2从而汇流到循环水槽3内再经由水泵4和水管5形成循环。
其中，上述正四棱柱形槽体的长度范围为10－12厘米、宽度范围为20厘米～30厘米，每个正四棱柱形槽体的左侧板101、右侧板102和后侧板103以及隔板105的高度都相同，优选30～40厘米，挡板106的高度优选为5～8厘米，第一出水缝隙105a的长度优选为6厘米、高度优选为1.5毫米，第二出水缝隙106a的长度优选为5厘米、高度优选为0.5毫米。
上述水泵4优选采用陶瓷芯潜水泵，流量35000L/h—100000L/h，该陶瓷芯潜水泵放置在循环水槽3内以抽取其中的液体。
上述汇流件2优选采用由塑料薄膜搭建成的水流通道，具体的方式可以是选用长度2－3米、宽度2米以上的塑料薄膜，将其一端的三边围住流水槽，另一端两边往里卷并放置于汇流槽3里。
上述流水环境模拟水槽1由有机玻璃材料制成，水龙头6由塑料材料制成，优选并排设置5～7个流水环境模拟水槽1，总长度范围为50－70厘米，循环水槽3优选长度大于60厘米、容量在100升以上。
本发明研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验方法，基于上述实验装置实施，包括水流速度对海藻孢子附着的影响试验和水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验。其中，上述实验装置优选设有15～28个流水环境模拟水槽1，并且该15～28个流水环境模拟水槽1分为5～7个实验组，每个实验组中包含3～4个流水环境模拟水槽1；步骤三和步骤八中，每一个实验组中的各个流水环境模拟水槽1的流水槽的水流速度相等，各个实验组之间的流水槽中水流速度形成梯度。
上述水流速度对海藻孢子附着的影响试验包括以下步骤：
步骤一，将上述实验装置置于达到水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需温度和光照度的实验环境中，该实验环境可以是实验室内，通过空调获得所需的温度，并且，围绕上述实验装置搭建高度大于实验装置的支架，再将多根灯管吊挂在支架的顶部，使得灯管布置在上述实验装置中各个流水环境模拟水槽1的流水槽和静水环境对照水槽的上方，测量每个流水槽和对照水槽中光照度，调节灯管吊挂高度，确保实验装置中每一个流水环境模拟水槽1的流水槽以及每一个静水环境对照水槽所处的光照度达到实验设计要求并且一致；
步骤二，分别在循环水槽3和各个静水环境对照水槽内装入黑暗沉淀过的海水；
步骤三，打开各个水龙头6并启动水泵4，使得步骤二装入的海水在循环水槽3和各个流水环境模拟水槽1之间循环，并用水流计检测每一个流水环境模拟水槽1的流水槽中的水流速度，再通过调节各个水龙头6的开度，从而使得各个流水槽中水流速度达到设计要求后停止水泵4；
步骤四，完成步骤三后，在各个流水环境模拟水槽1的流水槽和各个静水环境对照水槽的底部平铺采苗器，并在各个流水环境模拟水槽1的流水槽和各个静水环境对照水槽内放入相同体积、相同密度的海藻孢子水，其中，各个流水环境模拟水槽1的流水槽和各个静水环境对照水槽的底部可优选分别放入3片采苗器菜苗器，放入孢子量可视海藻孢子大小确定，如对于孢子大小在30微米以下的，放入孢子量约为10万，该步骤中采苗器优选采用载玻片；
步骤五，完成步骤四的2分钟后启动水泵4，使得各个流水环境模拟水槽1的流水槽中水流按照步骤三所调节得到的速度流动，并在持续水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需时间后，用显微镜观察统计各片采苗器上的孢子附着密度，以此获得不同水流速度对孢子附着的影响数据，其中，水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需时间可优选为24小时。
上述水流速度对海藻孢子萌发和藻体生长的影响试验包括以下步骤：
步骤六，将上述实验装置置于达到水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验所需温度和光照度的实验环境中，该实验环境可以是实验室内，通过空调和上置灯管获得所需的温度和光照度，确保实验装置中每一个流水环境模拟水槽1的流水槽以及每一个静水环境对照水槽所处的温度和光照度一致；
步骤七，分别在循环水槽3和各个静水环境对照水槽内装入黑暗沉淀过的海水；
步骤八，打开各个水龙头6并启动水泵4，使得步骤二装入的海水在循环水槽3和各个流水环境模拟水槽1之间循环，并用水流计检测每一个流水环境模拟水槽1的流水槽中的水流速度，再通过调节各个水龙头6的开度，从而使得各个流水槽中水流速度达到水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验的设计要求；步骤九，完成步骤八后，每隔3天全换一次循环水槽3和各个静水环境对照水槽内的海水。实验结束时测量各采苗器上孢子萌发体大小、直立体萌发率或藻体高度，以此获得不同水流速度对孢子萌发或藻体生长的影响数据。
本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。例如，水泵4也可采用其它常用的水泵，水泵4也可以是放置在循环水槽3外，并且进水口通过水管与循环水槽3连通；又如，汇流件2也可采用管道来连通流水环境模拟水槽1的第二出水缝隙106a与循环水槽3，或者采用塑料板搭建成水流通道；再如，上述各个流水环境模拟水槽1也可以由一个较大的有机玻璃槽体通过有机玻璃板分隔而成，也即相当于：上述流水环境模拟水槽1并排设置并且相邻的两个流水环境模拟水槽1共用侧板。

Claims (10)

1.一种用于研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验装置，其特征在于：所述的实验装置包括流水循环系统，该流水循环系统设有流水环境模拟水槽(1)、汇流件(2)、循环水槽(3)、水泵(4)、水管(5)和水龙头(6)，其中，流水环境模拟水槽(1)和水龙头(6)成组设置；
所述流水环境模拟水槽(1)具有顶部和前部敞口的平底槽体，该平底槽体设有隔板(105)和挡板(106)，隔板(105)和挡板(106)均与平底槽体的内壁和底板(104)相连，其中，隔板(105)设置在平底槽体的中间位置以将平底槽体的内腔平均分隔为位于前半部的流水槽和位于后半部的贮水槽，挡板(106)设置在平底槽体的前端面位置以部分遮挡平底槽体的前部敞口，并且，隔板(105)的底部居中设置有紧贴平底槽体底板(104)的第一出水缝隙(105a)，挡板(106)的底部居中设置有紧贴平底槽体底板(104)的第二出水缝隙(106a)；
所述循环水槽(3)的顶部敞口，循环水槽(3)设置在所述流水环境模拟水槽(1)的下方位置，所述汇流件(2)的一端连接所述流水环境模拟水槽(1)的第二出水缝隙(106a)、另一端连接所述循环水槽(3)的顶部敞口，所述水泵(4)能够抽取循环水槽(3)内的液体，水泵(4)的出水口通过水管(5)连通水龙头(6)的进水口，所述水龙头(6)设置在所述流水环境模拟水槽(1)的贮水槽正上方，使得从水龙头(6)流出的水流能够依次通过流水环境模拟水槽(1)的贮水槽、第一出水缝隙(105a)、流水槽、第二出水缝隙(106a)、汇流件(2)、循环水槽(3)、水泵(4)和水管(5)形成循环。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：所述第一出水缝隙(105a)的长度大于第二出水缝隙(106a)的长度、高度大于第二出水缝隙(106a)的高度。
3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于：所述的实验装置增设有一组或以上所述流水环境模拟水槽(1)和水龙头(6)；所述汇流件(2)的一端连接所述各个流水环境模拟水槽(1)的第二出水缝隙(106a)、另一端连接所述循环水槽(3)的顶部敞口，使得从各个流水环境模拟水槽(1)的第二出水缝隙(106a)流出的水流通过汇流件(2)汇流到循环水槽(3)内，每一组的水龙头(6)均设置在对应流水环境模拟水槽(1)的贮水槽正上方。
4.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于：所述的实验装置还包括多个静水环境对照水槽；所述静水环境对照水槽与所述流水环境模拟水槽(1)的流水槽的底板形状尺寸相同。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的实验装置，其特征在于：所述顶部和前部敞口的平底槽体为由左侧板(101)、右侧板(102)、后侧板(103)和底板(104)构成的正四棱柱形槽体。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的实验装置，其特征在于：所述的水泵(4)为陶瓷芯潜水泵，所述的汇流件(2)为由塑料薄膜搭建成的水流通道。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的实验装置，其特征在于：所述的流水环境模拟水槽(1)由有机玻璃材料制成，所述水龙头(6)由塑料材料制成。
8.一种研究水流对海藻孢子附着、萌发生长影响的实验方法，其特征在于：所述的试验方法基于权利要求4所述的实验装置实施，包括水流速度对海藻孢子附着的影响试验，该水流速度对海藻孢子附着的影响试验包括以下步骤：
步骤一，将权利要求4所述实验装置置于达到水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需温度和光照度的实验环境中；
步骤二，分别在循环水槽(3)和各个静水环境对照水槽内装入黑暗沉淀过的海水；
步骤三，打开各个水龙头(6)并启动水泵(4)，使得步骤二装入的海水在循环水槽(3)和各个流水环境模拟水槽(1)之间循环，并用水流计检测每一个流水环境模拟水槽(1)的流水槽中的水流速度，再通过调节各个水龙头(6)的开度，从而使得各个流水槽中水流速度达到设计要求后停止水泵(4)；
步骤四，完成步骤三后，在各个流水环境模拟水槽(1)的流水槽和各个静水环境对照水槽的底部平铺采苗器，并在各个流水环境模拟水槽(1)的流水槽和各个静水环境对照水槽内放入相同体积、相同密度的海藻孢子水；
步骤五，完成步骤四的2分钟后启动水泵(4)，使得各个流水环境模拟水槽(1)的流水槽中水流按照步骤三所调节得到的速度流动，并在持续水流速度对海藻孢子附着的影响试验所需时间后，统计各片采苗器上的孢子附着密度，以此获得不同水流速度对孢子附着的影响数据。
9.根据权利要求8所述的实验方法，其特征在于：所述的实验方法还包括水流速度对海藻孢子萌发、藻体生长的影响试验，该水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验包括以下步骤：
步骤六，将权利要求4所述实验装置置于达到水流速度对海藻孢子萌发生长的影响试验所需温度和光照度的实验环境中；
步骤七，分别在循环水槽(3)和各个静水环境对照水槽内装入黑暗沉淀过的海水；
步骤八，打开各个水龙头(6)并启动水泵(4)，使得步骤二装入的海水在循环水槽(3)和各个流水环境模拟水槽(1)之间循环，并用水流计检测每一个流水环境模拟水槽(1)的流水槽中的水流速度，再通过调节各个水龙头(6)的开度，从而使得各个流水槽中水流速度达到设计要求，；
步骤九，完成步骤八后，把附苗密度相接近的海藻孢子萌发体或海藻藻体、的采苗器平铺到各个流水环境模拟水槽(1)的流水槽和各个静水环境对照水槽的底部；
步骤十，完成步骤九后，每隔3天全换一次循环水槽(3)和各个静水环境对照水槽内的海水，试验结束时测量各片采苗器上的孢子的萌发体大小、直立体萌发率或藻体高度，以此获得不同水流速度对孢子萌发或藻体生长的影响数据。
10.根据权利要求9所述的实验方法，其特征在于：所述的实验装置设有15～28个所述流水环境模拟水槽(1)，并且该15～28个流水环境模拟水槽(1)分为5～7个实验组，每个实验组中包含3～4个所述流水环境模拟水槽(1)；所述步骤三和步骤八中，每一个实验组中的各个流水环境模拟水槽(1)的流水槽的水流速度相等，各个实验组之间的流水槽的水流速度形成梯度。
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