CN107817187A - 一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法 - Google Patents

一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法 Download PDF

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黄雯
余克服
王英辉
陈飚
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Abstract

一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，由以下步骤构成：用电子天平、大烧杯、镊子、记号笔以及培养珊瑚用的海水，利用排水称重和水中称重法得到珊瑚体积和质量，计算出珊瑚体积生长率、钙化率和珊瑚骨骼密度。采用本发明提供的方法，能快速、准确且对珊瑚无刺激地测定出珊瑚的体积和质量，并计算出珊瑚体积生长率、钙化率和珊瑚骨骼密度等珊瑚生长相关的参数。

Description

一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法
技术领域
本发明涉及珊瑚礁生态学领域，具体是一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法。
背景技术
分布于热带海洋的珊瑚礁，是集生态资源、环境调节、休闲娱乐、海岸保护、国土安全、矿产油气和科学文化等于一体的、重要的海洋生态系统，对人类社会和海洋生态环境的健康和可持续发展起着至关重要的作用。但近30多年来的全球气候变暖已经导致了世界范围内的珊瑚礁生态系统退化。加强珊瑚礁生态学的研究将为珊瑚礁的保护提供理论与实践基础。
珊瑚属刺细胞动物门，是组成珊瑚礁生态系统的基础生物。造礁石珊瑚具有800多种，按照形态可以分为枝状、块状和片状。不同类型的珊瑚的生长形式不同，枝状珊瑚像小树苗一样，从生长点上生长，在生长的过程中还会长出新的生长点。块状珊瑚像树的年轮一样，一层层的生长。而片状珊瑚像树叶一样，往四周生长。由于珊瑚生长的多维性，单纯的测量个体规格并不能反应珊瑚的生长速率和钙化率，同时，不同珊瑚的骨骼密度也不一样，因此，同时使用增重、钙化率、体积增长、体积生长率和骨骼密度多种指标才能更加客观的反映珊瑚的生长状况。
中国专利申请CN201010127780公开了一种监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法，包括的步骤有：1、在珊瑚礁分布海域安装珊瑚固定基座；2、采集珊瑚体，在将其粘在珊瑚收容基座前后，分别用用称量装置在预定液体内称量其相对重量M0和M1；3、将珊瑚收容基座通过连接件与珊瑚固定基座连接，并在珊瑚礁分布海域原位驯养一段时间；4、将连接体取出并称量相对重量Mi+1；5、将珊瑚放回自然海域养殖时间ti后，重复步骤4，记录连接体相对重量Mi+2；6、通过(Mi+2-Mi+1)/(Mi+1-M1+M0)/ti得到单位重量的珊瑚体在ti时间段内的钙化生长速率。该方法在海区进行多次测量，操作复杂；只获得一个钙化率数据，较难全面的反映珊瑚的生长情况。
发明内容
本发明的目的是针对珊瑚生长的多维性，很难进行快速准确地测定反映珊瑚的生长状况的指标问题，提供一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，能够简单便捷的实现对珊瑚增重、钙化率、体积增长、体积生长率和骨骼密度进行快速准确地测量与计算。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，由以下步骤构成：
(1)准备电子天平、大烧杯、镊子、记号笔、培养珊瑚用的海水、量筒、以及待测的珊瑚；
(2)使用量筒量取100ml海水称重，计算出海水密度ρ海水；
(3)用记号笔在镊子夹物端以上4-8cm处划一条标线；
(4)将烧杯置于电子天平上，镊子伸入液面至步骤(3)所划标线处，打开天平并调零；
(5)剪取一块珊瑚，用所述镊子夹珊瑚伸入液面至步骤(3)所划标线处，待电子天平稳定后记录悬空读数m悬0，单位：g，该读数m悬0即为珊瑚排水量，可据此算出体积V0＝m悬0/ρ海水；式中，V0为珊瑚体积，ρ海水为海水密度；
(6)将珊瑚放至烧杯底部，放开镊子，镊子的位置保持伸入培养用海水液面至标线不变，待电子天平稳定后记录沉底读数M沉0，单位：g，该读数M沉0即为珊瑚重量；
(7)使用胶水将珊瑚粘在一块基座上，较大的块状珊瑚可以不用基座，在水中放置几分钟后，按照步骤(4)重新调零，再根据步骤(5)和(6)重复记录悬空读数m悬1和沉底读数M沉1；
(8)珊瑚养殖一段时间Ti后，先去除基座上可能附着的藻类等生物，根据步骤(4)、(5)和(6)重复记录悬空读数m悬i和沉底读数M沉i；
(9)根据实验数据计算试验时间Ti内珊瑚增加绝对体积：按公式Vi＝(m悬i-m悬1)/ρ海水计算；
式中，Vi为Ti时间内珊瑚增加绝对体积，m悬i为悬空读数，M沉i为沉底读数；
(10)试验时间Ti内珊瑚增加相对体积，按体积生长率公式：Gv＝(m悬i-m悬1)/m悬0/Ti计算；
式中，Gv为Ti内珊瑚增加相对体积，m悬i为养殖Ti时间后珊瑚悬空读数，m悬1为珊瑚加上所黏附基座的悬空读数，m悬0为珊瑚初始悬空读数，Ti为养殖时间；
(11)试验时间Ti内珊瑚增加绝对质量，按钙化量公式：Cai＝M沉i-M沉1；
式中，Cai为Ti时间内珊瑚增加绝对质量，M沉i为养殖Ti时间后珊瑚沉底读数，M沉1为珊瑚加上所黏附基座的沉底读数；
(12)试验时间Ti内珊瑚增加相对质量，按钙化率公式：Rcal＝(M沉i-M沉1)/M沉0/Ti；
式中，Rcal为钙化率，M沉i为养殖Ti时间后珊瑚沉底读数，M沉1为珊瑚加上所黏附基座的沉底读数，M沉0为珊瑚初始沉底读数，Ti为养殖时间；
(13)原珊瑚骨骼密度：ρ0珊瑚＝ρ海水*M沉0/m悬0；
式中，ρ0珊瑚为原珊瑚骨骼密度，ρ海水为海水密度，M沉0为珊瑚初始沉底读数，m悬0为珊瑚初始悬空读数；
(14)试验时间Ti内所生长的珊瑚骨骼密度：ρ珊瑚i＝ρ海水*(M沉i-M沉1)/(m悬i-m悬1)；
式中，ρ珊瑚i为Ti内所生长的珊瑚骨骼密度，ρ海水为海水密度，M沉i为养殖Ti时间后珊瑚沉底读数，M沉1为珊瑚加上所黏附基座的沉底读数，m悬i为养殖Ti时间后珊瑚悬空读数，m悬1为珊瑚加上所黏附基座的悬空读数。
步骤(4)中所述将烧杯置于电子天平上，镊子伸入液面至步骤(3)所划标线处，镊子悬于水中不触壁，打开天平并调零。
步骤(5)中所述用镊子夹珊瑚伸入液面至步骤(3)所划标线处，镊子以及珊瑚悬于水中不触壁。
步骤(8)中所述珊瑚养殖一段时间是指在水族箱或者陆基水泥池无风浪的人工养殖区。
本发明具有以下优点：
1.能够快速、准确地测定出珊瑚的体积和质量，测量和计算出珊瑚钙化率、体积增长率和骨骼密度。
2.所需要的器材设备常见，易于获得。
3.该方法操作简单、快捷、易于上手。
4.测量结果准确，避免了普通排水法中液体表面张力、肉眼标定操作对结果的影响。
5.测量珊瑚期间都在原位海水中，对珊瑚的刺激和影响极小。
6.能够同时得到珊瑚的体积生长率和钙化率指标，全面客观的反映珊瑚生长状况。
附图说明
图1为发明所述的测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法的器材准备及电子天平调零示意图。
图2为发明所述的测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法中珊瑚体积测量的示意图。
图3为发明所述的测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法中珊瑚质量测量的示意图。
图中标记为：镊子1、烧杯2、标线3、培养用海水4、电子天平5、待测珊瑚6。
具体实施方式
下面的实施例对本发明作进一步的阐述，但本发明不限于此。
实施例1
本实施例是对枝状、块状、片状珊瑚钙化率和珊瑚骨骼密度的测量实例，由以下步骤构成：
样品的准备：使用本实验室养殖的珊瑚作为母体，剪下不同大小的珊瑚共6棵。
采用本发明所述的测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，测量它们的体积和重量并计算珊瑚骨骼密度。具体操作步骤如下：
准备量程5kg、精度0.1g的电子天平一台、5L大烧杯、镊子、记号笔、100ml的量筒、培养用海水，以及待测的珊瑚；
1)使用量筒量取100ml海水称重，计算出海水密度ρ海水＝1.016g/mL。
2)用记号笔在镊子夹物端以上5cm左右处划一条标线；
3)将烧杯置于电子天平上，倒入约3L培养用海水，镊子伸入液面至步骤3)所划标线处，镊子必须悬于水中不触壁，打开天平并调零，如图1所示；
4)将烧杯置于电子天平上，镊子伸入液面至步骤3)所划标线处，打开天平并调零；
5)剪取一块珊瑚，用所述镊子夹珊瑚伸入液面至步骤3)所划标线处，待电子天平稳定后记录悬空读数m悬0(单位：g)，该读数m悬0即为珊瑚排水量，可据此算出体积V0＝m悬0/ρ海水；
6)将珊瑚放至烧杯底部，放开镊子，镊子的位置保持伸入培养用海水液面至标线不变，待电子天平稳定后记录沉底读数M沉0(单位：g)，该读数M沉0即为珊瑚重量；
7)使用专用胶水将珊瑚粘在一块基座上(选做，大块珊瑚可以不用基座)，在水中放置几分钟后，按照步骤4)重新调零，再根据步骤5)，6)重复记录悬空读数m1和沉底读数M沉1；
8)珊瑚在实验室内水族箱中养殖3个月后，先去除基座上可能附着的藻类等生物，根据步骤4)，5)，6)重复记录悬空读数m悬i和沉底读数M沉i；
9)根据实验数据计算试验时间3个月内珊瑚增加绝对体积：Vi＝(m悬i-m悬1)/ρ海水；
10)试验时间3个月内珊瑚增加相对体积，即月体积生长率：Gv＝(m悬i-m悬1)/m悬0；
11)试验时间3个月内珊瑚增加绝对质量，即钙化量：Cai＝M沉i-M沉1；
12)试验时间3个月内珊瑚增加相对质量，即月钙化率：Rcal＝(M沉i-M沉1)/M沉0/Ti；
13)原珊瑚骨骼密度：ρ0珊瑚＝ρ海水*M沉0/m悬0；
14)试验时间3个月内所生长的珊瑚骨骼密度：ρi珊瑚＝ρ海水*(M沉i-M沉1)/(m悬i-m悬1)；
测量结果如下表所示：
从上表结果可以看出：经过三次测量，放入养殖缸前测量1-2次，在实验室内水族馆箱养殖三个月后再取出测量一次。每次测量的指标只有M沉和m悬，在陆地上称量，简单快捷；经过计算，可以准确得到多种指标：珊瑚增重、钙化率、体积增长、体积生长率和骨骼密度。同时使用体积生长率和钙化率指标，能够比较全面客观的反映珊瑚生长状况，并能在珊瑚种间进行比较。得到反映生长速度的两个指标的排序是一致的，由快到慢的顺序是：叶状蔷薇珊瑚>枝状蔷薇珊瑚>佳丽鹿角珊瑚>浅杯排孔珊瑚>风信子鹿角珊瑚>澄黄滨珊瑚。解决了珊瑚生长的多维性，难以测量和比较的问题。

Claims (4)

1.一种测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，其特征在于：该方法由以下步骤构成：
(1)准备电子天平、大烧杯、镊子、记号笔、培养珊瑚用的海水、量筒、以及待测的珊瑚；
(2)使用量筒量取100ml海水称重，计算出海水密度ρ海水；
(3)用记号笔在镊子夹物端以上4-8cm处划一条标线；
(4)将烧杯置于电子天平上，镊子伸入液面至步骤(3)所划标线处，打开天平并调零；
(5)剪取一块珊瑚，用所述镊子夹珊瑚伸入液面至步骤(3)所划标线处，待电子天平稳定后记录悬空读数m悬0，单位：g，该读数m悬0即为珊瑚排水量，可据此算出体积V0＝m悬0/ρ海水；式中，V0为珊瑚体积，ρ海水为海水密度；
(6)将珊瑚放至烧杯底部，放开镊子，镊子的位置保持伸入培养用海水液面至标线不变，待电子天平稳定后记录沉底读数M沉0，单位：g，该读数M沉0即为珊瑚重量；
(7)使用胶水将珊瑚粘在一块基座上，较大的块状珊瑚可以不用基座，在水中放置几分钟后，按照步骤(4)重新调零，再根据步骤(5)和(6)重复记录悬空读数m悬1和沉底读数M沉1；
(8)珊瑚养殖一段时间Ti后，先去除基座上可能附着的藻类等生物，根据步骤(4)、(5)和(6)重复记录悬空读数m悬i和沉底读数M沉i；
(9)根据实验数据计算试验时间Ti内珊瑚增加绝对体积：按公式Vi＝(m悬i-m悬1)/ρ海水计算；
式中，Vi为Ti时间内珊瑚增加绝对体积，m悬i为悬空读数，M沉i为沉底读数；
(10)试验时间Ti内珊瑚增加相对体积，按体积生长率公式：Gv＝(m悬i-m悬1)/m悬0/Ti计算；
式中，Gv为Ti内珊瑚增加相对体积，m悬i为养殖Ti时间后珊瑚悬空读数，m悬1为珊瑚加上所黏附基座的悬空读数，m悬0为珊瑚初始悬空读数，Ti为养殖时间；
(11)试验时间Ti内珊瑚增加绝对质量，按钙化量公式：Cai＝M沉i-M沉1；
式中，Cai为Ti时间内珊瑚增加绝对质量，M沉i为养殖Ti时间后珊瑚沉底读数，M沉1为珊瑚加上所黏附基座的沉底读数；
(12)试验时间Ti内珊瑚增加相对质量，按钙化率公式：Rcal＝(M沉i-M沉1)/M沉0/Ti；
式中，Rcal为钙化率，M沉i为养殖Ti时间后珊瑚沉底读数，M沉1为珊瑚加上所黏附基座的沉底读数，M沉0为珊瑚初始沉底读数，Ti为养殖时间；
(13)原珊瑚骨骼密度：ρ0珊瑚＝ρ海水*M沉0/m悬0；
式中，ρ0珊瑚为原珊瑚骨骼密度，ρ海水为海水密度，M沉0为珊瑚初始沉底读数，m悬0为珊瑚初始悬空读数；
(14)试验时间Ti内所生长的珊瑚骨骼密度：ρ珊瑚i＝ρ海水*(M沉i-M沉1)/(m悬i-m悬1)；
式中，ρ珊瑚i为Ti内所生长的珊瑚骨骼密度，ρ海水为海水密度，M沉i为养殖Ti时间后珊瑚沉底读数，M沉1为珊瑚加上所黏附基座的沉底读数，m悬i为养殖Ti时间后珊瑚悬空读数，m悬1为珊瑚加上所黏附基座的悬空读数。
2.根据权利要求1所述测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，其特征在于：步骤(4)中所述将烧杯置于电子天平上，镊子伸入液面至步骤(3)所划标线处，镊子悬于水中不触壁，打开天平并调零。
3.根据权利要求1所述测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，其特征在于：步骤(5)中所述用镊子夹珊瑚伸入液面至步骤(3)所划标线处，镊子以及珊瑚悬于水中不触壁。
4.根据权利要求1所述测量珊瑚生长率和珊瑚骨骼密度的方法，其特征在于：步骤(8)中所述珊瑚养殖一段时间是指在水族箱或者陆基水泥池无风浪的人工养殖区。
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