CN112129932A - 一种定量潮间带生物胁迫水平的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，该方法包括：系统构建、数据记录和维护、原始数据处理、干露和温度胁迫水平定量等步骤。本发明依据潮间带生物在海水和空气的环境特点，通过对潮间带环境大数据的高密度采集和系统分析，提出了一种定量潮间带生物胁迫水平的方法。本发明填补了定量潮间带生物胁迫水平技术的空白，无需对潮间带的海拔进行精细定位，也不需要当地海域潮水的精确数据，通过对潮间带进行高密度的连续温度监测和分析，即可定量潮间带生物在任一潮间带潮位某时间段的干露和温度胁迫水平，可为潮间带生物的资源恢复、基因资源挖掘及育种和养殖技术研发提供重要技术支持。

Description

一种定量潮间带生物胁迫水平的方法
技术领域
本发明涉及一种适用于潮间带的生物监测技术，具体地说，涉及一种定量潮间带生物胁迫水平的方法。
背景技术
潮间带处于海陆两大生态系统的交界处，生态环境复杂多变。潮间带是海岸带的重要组成部分，可提供重要的生态服务功能，是海洋生态系统生产力较高的区域。潮间带环境差异巨大，对大多数海洋生物来说是一种极端的环境，既有高温(50℃)也有高寒(-20℃)和长时间干露等恶劣环境，温度和干露对潮间带生物的演化和表型分化有重要作用。因此监测不同潮间带潮位的干露和温度胁迫水平对研究潮间带生物的分布规律、资源恢复和抗性性状关键基因挖掘具有重要意义，并可为潮间带生物的分子设计育种和养殖技术研发提供重要的环境组数据支持。
要定量潮间带生物的温度和干露胁迫水平，精确判断潮间带某潮位的干露状态是关键难点。理论上在精确测定潮间带某位置海拔高度的基础上，通过分析历史潮汐数据，可大概统计海洋生物在某段时间的干露胁迫水平。但潮间带的最大潮位差在不同海区差异巨大(0.5m-10m)，且潮间带地貌可能会随潮汐而改变，这对潮间带潮位的定位精度和频次提出严苛要求，此外潮汐因地理位置、风向、月相、降水和季节而异，这些技术难题导致目前尚无精确定量潮间带生物干露和温度胁迫水平的方法。本发明依据潮间带生物在海水和空气的环境特点，通过环境大数据的高密度采集和系统分析，提出了一种定量潮间带生物胁迫水平的方法。
发明内容
本发明针对目前缺乏监测潮间带生物胁迫水平的方法，依据潮间带生物在海水和空气中的环境特点，通过环境大数据的高密度采集和分析，提供了一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其步骤包括：
(1)系统构建；
(2)数据记录和维护；
(3)原始数据处理；
(4)干露和温度胁迫水平定量。
所述步骤1中系统构建的流程为：在需要监测的潮间带潮位区的垂直海底固定一个长直径1-3cm的钢管1，钢管1上设置一个温度记录仪2，温度记录仪2外水平设置保护装置塑料管3，调整塑料管的位置使温度记录仪距海底3-20cm(优选5-10cm)；保护装置塑料管与钢管是垂直关系，保护装置塑料管是在钢管上上下可调节的。
所述步骤2中数据记录和维护的流程为：将温度记录仪的监测时间间隔设置为15min，在窗口期对监测系统进行维护，去除探头的污损生物，检测记录仪的电池电量，清理透明塑料管上的泥沙和附着生物。
所述步骤3中原始数据处理的方法为：将原始的温度数据导出，定义任意相邻15min的两个监测温度A与温度B的差值的绝对值为C；若C<0.15摄氏度，则将C值取为0；若C≥0.15摄氏度，则C值保持不变；以A1、B1、A2、B2……An、Bn为横坐标，C为纵坐标构建折线图。
所述步骤4中干露和温度胁迫水平的统计的方法为：定义An到Bn的时间段为En，Bn到An+1的时间段为Fn，查询(An+Bn)/2与(Bn+An+1)/2两个时间点的潮位差G。推测某个时间点D的干露状态的方法为：若G>0，D在En时间段内则为浸没状态，在Fn时间段内则为干露状态；若G<0，D在En时间段内则为干露状态，在Fn时间段内则为浸没状态；定量某个时间段H的干露胁迫水平的方法为：统计H时间段内E1+E2+……En的总和∑En和F1+F2+……Fn的总和∑Fn，若G>0，H时间段内干露时间的比例为∑Fn/(∑En+∑Fn)；若G<0，H时间段内干露时间的比例为∑En/(∑En+∑Fn)；定量某个时间段H的温度胁迫水平的方法为：分别统计H时间段内E1、E2、……、En的平均温度TE和F1、F2、……、Fn的平均温度TF；若G>0，H时间段内干露状态较浸没状态的温度差为TF-TE；若G>0，H时间段内干露状态较浸没状态的温度差为TE-TF。
步骤(1)所述的温度记录仪的保护装置塑料管为透明材料，长5-10cm，直径3-4cm，外壁均匀分布50-150个直径为0.2-0.5cm的圆孔，水平固定到底部距海底5-10cm的位置。
步骤(1)所述的保护装置塑料管与钢管是垂直关系，且保护装置塑料管在钢管的垂直位置可调节。
步骤(2)所述的温度记录仪每隔15-30天在大潮的低潮期对监测系统进行维护。
步骤(2)所述的对监测系统进行维护的窗口期为所属海区潮差较大的低潮期。
步骤(3)所述的折线图波峰特征为：在正规半日潮海区，每24小时内波峰为4个；在正规的全日潮海区，每24小时内波峰为2个；在混合潮区，每24小时内波峰为2或4个。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明依据潮间带生物在海水和空气的环境特点，通过对潮间带环境大数据的高密度采集和系统分析，提出了一种定量潮间带生物胁迫水平的方法。本方法的优势是无需对潮间带的海拔进行精细定位，也不需要当地海域潮水的精确数据，通过对潮间带的温度实时高密度监控，即可定量潮间带生物的干露和温度胁迫水平。本发明填补了精确监测潮间带生物胁迫水平技术的空白，可为潮间带生物的资源恢复、抗性基因资源挖掘及育种和养殖技术研发提供重要技术支持。
附图说明
图1为潮间带胁迫水平定量监测系统图。
图2为青岛潮间带200cm潮位温差折线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：
2018年10月在青岛市黄岛的潮间带约200cm的潮位，参照图1构建潮间带干露状态监测系统，包括垂直固定海底一个直径1cm的钢管1，在钢管上垂直设置一个在长10cm，直径3cm的透明塑料管3的外壁均匀打100个直径为0.5cm的圆孔4，将温度记录仪2固定到透明塑料管3的内部的顶端，透明塑料管的是可以调节的，通过调节塑料管3水平固定到钢管且底部距海底5cm。
将温度记录仪的监测时间间隔设置为15min，在大潮的低潮期对监测系统进行维护，去除探头的污损生物，检测记录仪的电池电量，清理透明塑料管上的泥沙和附着生物。
2019年4月将原始的温度数据导出，计算相邻15min的两个监测温度A与B的差值的绝对值C。若C<0.15，则将C值取为0；若C≥0.15，则C值保持不变。以原始数据记录的数字编号为横坐标，C为纵坐标构建折线图，依次记录波峰对应横坐标的原始编号为A1、B1、A2、B2……An、Bn(图2)。
定义An到Bn的时间段为En，Bn到An+1的时间段为Fn，查询(An+Bn)/2与(Bn+An+1)/2两个时间点的黄岛海区的潮位差G。推测时间点D的干露状态的方法为：若G>0，D在En时间段内则为浸没状态，在Fn时间段内则为干露状态；若G<0，D在En时间段内则为干露状态，在Fn时间段内则为浸没状态；推测测试期间的干露程度的方法为：统计测试时间段内E1+E2+……En的总和∑En和F1+F2+……Fn的总和∑Fn。统计分析测试阶段内干露时间的比例∑Fn/(∑En+∑Fn)＝39.57％。统计2018年11月的TE和TF分别为14.76℃和10.78℃，在该时间段内干露状态较浸没状态的温度差为-3.98℃。
上述仅为发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其步骤包括：
(1)系统构建：在需要监测的潮间带潮位区的垂直海底固定一个长直径1-3cm的钢管1，钢管1上设置一个温度记录仪2，温度记录仪2外水平设置保护装置塑料管3，调整塑料管的位置使温度记录仪距海底3-20cm(优选5-10cm)；
(2)数据记录和维护：将温度记录仪的监测时间间隔设置为15min，在窗口期对监测系统进行维护，去除探头的污损生物，检测记录仪的电池电量，清理透明塑料管上的泥沙和附着生物；
(3)原始数据处理：将原始的温度数据导出，定义任意相邻15min的两个监测温度A与温度B的差值的绝对值为C；若C<0.15摄氏度，则将C值取为0；若C≥0.15摄氏度，则C值保持不变；以A1、B1、A2、B2……An、Bn为横坐标，C为纵坐标构建折线图；
(4)干露和温度胁迫水平定量：定义An到Bn的时间段为En，Bn到An+1的时间段为Fn，查询(An+Bn)/2与(Bn+An+1)/2两个时间点的潮位差G。推测某个时间点D的干露状态的方法为：若G>0，D在En时间段内则为浸没状态，在Fn时间段内则为干露状态；若G<0，D在En时间段内则为干露状态，在Fn时间段内则为浸没状态；定量某个时间段H的干露胁迫水平的方法为：统计H时间段内E1+E2+……En的总和∑En和F1+F2+……Fn的总和∑Fn，若G>0，H时间段内干露时间的比例为∑Fn/(∑En+∑Fn)；若G<0，H时间段内干露时间的比例为∑En/(∑En+∑Fn)；定量某个时间段H的温度胁迫水平的方法为：分别统计H时间段内E1、E2、……、En的平均温度TE和F1、F2、……、Fn的平均温度TF；若G>0，H时间段内干露状态较浸没状态的温度差为TF-TE；若G>0，H时间段内干露状态较浸没状态的温度差为TE-TF。
2.根据权利要求1所述的一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其特征在于，步骤(1)所述的温度记录仪的保护装置塑料管为透明材料，长5-10cm，直径3-4cm，塑料管外壁均匀分布50-150个直径为0.2-0.5cm的圆孔，温度记录仪2固定到塑料管内部与钢管接触的最上端。
3.根据权利要求1所述的一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其特征在于，步骤(1)所述的保护装置塑料管与钢管是垂直关系，且保护装置塑料管在钢管的垂直位置可调节。
4.根据权利要求1所述的一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其特征在于，步骤(2)所述的温度记录仪每隔15-30天在大潮的低潮期对监测系统进行维护。
5.根据权利要求1所述的一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其特征在于，步骤(2)所述的对监测系统进行维护的窗口期为所属海区潮差较大的低潮期。
6.根据权利要求1所述的一种定量潮间带生物胁迫水平的方法，其特征在于，步骤(3)所述的折线图波峰特征为：在正规半日潮海区，每24小时内波峰为4个；在正规的全日潮海区，每24小时内波峰为2个；在混合潮区，每24小时内波峰为2或4个。
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汤德福等: "近岸海域水温垂向分层及同步监测浮标研究", 《环境科学与技术》 *

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