CN112314479A - 一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及鱼类行为生态监测技术领域。本发明公开了一种岩礁鱼类觅食‑庇护权衡行为的监测分析方法，涉及鱼类行为生态监测技术领域。本发明通过室内模拟实验，同时操控捕食风险与礁石和食物两种资源对岩礁鱼类行为的影响，精准监测岩礁鱼类在被捕食风险下的觅食‑庇护权衡行为，并提出权衡行为的量化指标，可用于分析适宜鱼群密度和离礁安全距离，为现代化海洋牧场建设中调节放流密度和优化人工鱼礁间距等措施提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及鱼类行为生态监测技术领域，更具体的说是涉及一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法。
背景技术
岩礁鱼类具有较高的经济价值，对鱼礁依赖性很强，但在过度捕捞、环境污染的胁迫下，礁石、珊瑚礁等岩礁鱼类栖息地发生退化，资源量锐减。以人工鱼礁投放、增殖放流为生物资源养护基础措施的海洋牧场建设作为解决上述问题的有效技术体系而成为目前国际研究热点。鱼类行为生态学是这一技术体系的重要理论基础，监测和分析岩礁鱼类的行为特征对优化人工鱼礁布局和放流策略、调整资源开发或养护强度具有重要实践意义。
岩礁鱼类存在捕食风险和觅食成功之间的权衡，需要在躲避捕食者的同时获取食物资源，根据礁石和食物两种局部资源分布做出行为决策，发生空间上种群的扩散或聚集。然而，目前在岩礁鱼类行为监测内容中仅针对觅食或避敌的单一行为，缺乏对其觅食-庇护权衡行为的分析，原因在于野外自然水体条件复杂、全天候监测困难，不宜设计相关实验进行精确监测，只能通过室内模拟实验进行监测分析，而针对岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的室内模拟实验方法的瓶颈之处体现在：捕食风险与礁石和食物两种资源对岩礁鱼类行为的影响难以在同一空间中同时调控，且已有的行为量化指标简单，影响与野外自然条件的相似度和分析的准确性。
因此，如何提供一种捕食风险与礁石和食物两种资源对岩礁鱼类行为的影响在同一空间内监测分析的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，本发明采用室内模拟实验，同时操控捕食风险与礁石和食物两种资源对岩礁鱼类行为的影响，监测岩礁鱼类在被捕食风险下的觅食-庇护权衡行为，精确测定岩礁鱼类权衡行为指标，分析岩礁鱼类权衡行为特征。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，包括以下步骤：
(1)驯养和标记实验用鱼
在当地海域采捕自然生长的岩礁幼鱼及其捕食者，选取无损伤个体，分别在室内养殖池内暂养30d；
暂养期间，岩礁幼鱼每天两次饱食投喂下沉式颗粒饵料，其捕食者每天两次饱食投喂岩礁幼鱼；
选取体长、体质量相似的岩礁幼鱼进行麻醉，之后打上不同颜色的标记，每种颜色被标记个体数相等。
(2)搭建实验场地和监测装置
实验场地选择长方体玻璃钢鱼池，鱼池内壁为白色；
将实验场地分为三个区域，三分之一用于放置捕食者1尾，为风险区，其余空间可供岩礁幼鱼自由活动，在捕食者空间和岩礁幼鱼之间放置塑料隔离网，避免岩礁幼鱼被直接捕食，再将岩礁幼鱼空间分成大小相等的两部分，其中距离捕食者最远的部分堆积自然礁石，为庇护区，位于风险区和庇护区中间的区域为开放区，岩礁幼鱼在此区域摄食；
实验场地正上方悬挂双目变焦摄像头，调节焦距使视野包含整个实验场地，采集视频数据存储在内存卡中以便后续分析。
(3)设定鱼群密度和饵料距离梯度
实验设置5种不同岩礁幼鱼鱼群密度，每种鱼群密度下均分别设置5组不同的饵料离礁距离，即在开放区内离礁不同距离处投喂饵料，因此，实验共25组实验水平，每组进行3次重复实验；
选取体长、体重相似的捕食者个体参与每组实验。
(4)使实验用鱼适应实验场地
在每组实验开始前，将岩礁幼鱼和捕食者放入实验场地适应1d，期间不喂食，并在塑料隔离网旁放置不透明幕，以防止岩礁幼鱼适应捕食者；
实验水体由庇护区流向风险区完成循环，以防止岩礁幼鱼通过水体中化学信息感知到捕食者。
(5)获取觅食-庇护权衡行为数据
在每次观察前，用不透明幕将岩礁幼鱼隔离在庇护区，然后在开放区投入饵料，投饵量为岩礁幼鱼体质量总和的1％，再移开不透明幕，让岩礁幼鱼可以透过塑料隔离网看到捕食者，随后开始摄像观察；
观察持续15min，以10s为一个行为单位记录每个岩礁幼鱼个体的行为，分为在庇护区、在开放区、摄食三种。
(6)量化分析权衡行为指标
根据摄像资料，计算每次观察的15min内每个岩礁幼鱼个体的觅食-庇护权衡行为指标：开始摄食前的潜伏时长、摄食次数、在庇护所内时长。
统计分析不同鱼群密度和饵料离礁距离下岩礁幼鱼权衡行为特征的差异，并根据行为指标变化特征确定适宜鱼群密度和离礁安全距离。
本发明的优点和积极效果在于：与现有仅针对岩礁鱼类觅食或避敌单一行为监测分析方法相比，本发明在室内模拟实验中同时引入捕食风险与礁石和食物两种资源的共同影响，提出一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，技术方案操作可控性高，并给出了权衡行为量化指标，分析得到了适宜鱼群密度和离礁安全距离，为海洋牧场建设实践提供有效的技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的实验场地设计示意图(俯视)；
图2附图为本发明的实施例中开始摄食前的潜伏时长结果；
图3附图为本发明的实施例中在庇护所内时长结果；
图4附图为本发明的实施例中摄食次数结果。
在图1中：A——风险区；
B——开放区；
C——庇护区；
a——捕食者；
b——投饵处；
c——岩礁幼鱼；
f1——入水口；
f2——出水口。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，本发明以岩礁鱼类大泷六线鱼幼鱼为例，实施岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法：
实施例1：大泷六线鱼幼鱼觅食-庇护权衡行为的监测分析方法。
(1)驯养和标记实验用鱼
在山东荣成海域采捕自然生长的大泷六线鱼幼鱼及其捕食者许氏平鮋，选取无损伤个体，分别在两个7m×2m×1m的室内养殖池内暂养30d，实验用水为砂滤海水，暂养和实验期间水温为(24±1.5)℃，盐度为(32.06±0.05)，溶氧为(6.21±0.54)mg/L；
暂养期间，每天上午和下午两次给大泷六线鱼幼鱼饱食投喂下沉式颗粒饵料，并给许氏平鮋饱食投喂大泷六线鱼幼鱼活体；
暂养30d后，选取150尾体长(8.4±1.1)cm、体质量(8.98±2.01)g的大泷六线鱼幼鱼，分别打上蓝、红、绿、黑4种不同颜色的标记，每种颜色标记25尾；选取20尾体长(32.3±1.9)cm、体质量(758±13)g的许氏平鮋作为捕食者准备用于实验。
(2)搭建实验场地和监测装置
实验场地为15个大小为3m×1m×1m的玻璃钢鱼池(图1)，鱼池内壁均为白色；
如图1，实验场地分为三个1m×1m×1m的区域：风险区A、开放区B、庇护区C。风险区A中放置许氏平鮋1尾，在A区边缘放置塑料隔离网，避免大泷六线鱼幼鱼被直接捕食，B区、C区可供大泷六线鱼幼鱼自由活动，在庇护区C中堆积自然礁石，在开放区B内投饵，大泷六线鱼幼鱼在B区摄食；实验水体由庇护区C流向风险区A完成循环，以防止大泷六线鱼幼鱼通过水体中化学信息感知到捕食者许氏平鮋；
实验场地正上方悬挂像素400万的双目变焦摄像头，调节焦距使视野包含整个实验场地，采集视频数据存储在128G内存卡中，每天实验结束后提取视频数据，以便后续分析。
(3)设定鱼群密度和饵料距离梯度
实验设置5种不同数量的大泷六线鱼幼鱼个体：4尾、6尾、8尾、10尾、12尾，分别对应于庇护区内鱼群密度为4ind/m2、6ind/m2、8ind/m2、10ind/m2、12ind/m2；每种鱼群密度下均分别设置5组不同的饵料离礁距离，即在开放区内离礁20cm、40cm、60cm、80cm、100cm不同距离处投喂饵料，因此，实验共25组实验水平，每组进行3次重复实验；
每种鱼群密度的实验中均包含4尾不同颜色标记的大泷六线鱼幼鱼，以便后续视频分析时追踪个体行为，其余个体为无标记个体。
(4)使实验用鱼适应实验场地
5种鱼群密度的实验在5个不同玻璃钢鱼池内平行开展，并同时进行3次重复实验，因此15个玻璃钢鱼池同时投入实验；
在每组实验开始前，将大泷六线鱼幼鱼和许氏平鮋放入实验场地中各自区域内适应1d，适应期间不喂食，并在塑料隔离网旁放置不透明幕，以防止大泷六线鱼幼鱼看到许氏平鮋。
(5)获取觅食-庇护权衡行为数据
在每种鱼群密度的鱼池中依次进行20cm、40cm、60cm、80cm、100cm饵料离礁距离的实验，每组饵料离礁距离的实验进行3d，每天上午和下午各观测一次，第4d即在下一个离礁距离投饵，因此每种鱼群密度的实验共进行15d，期间不更换鱼池内大泷六线鱼幼鱼和许氏平鮋。
下面步骤是以鱼群密度为6ind/m2、饵料离礁距离为20cm为例说明进一步的实验操作方法，对于每组实验操作均一致：
在每次观察前，用不透明幕将6尾大泷六线鱼幼鱼隔离在庇护区，然后在开放区离礁距离20cm处投放饵料0.5g，投饵量为6尾大泷六线鱼幼鱼体质量总和的1％，再移开不透明幕，让大泷六线鱼幼鱼可以透过塑料隔离网看到许氏平鮋，随后开始摄像观察；观察持续15min，以10s为一个行为单位记录每个被标记的大泷六线鱼幼鱼个体的行为，分为在庇护区、在开放区、摄食区三种；观察结束后，将不透明幕放回塑料隔离网旁边，用虹吸管吸除鱼池内的残饵和粪便；
每天的观察结束后，给许氏平鮋喂食大泷六线鱼幼鱼。
(6)量化分析权衡行为指标
根据摄像资料，计算每次观察的15min内每个被标记的大泷六线鱼幼鱼的觅食-庇护权衡行为指标：开始摄食前的潜伏时长、摄食次数、在庇护所内时长；
统计分析不同鱼群密度和饵料离礁距离下大泷六线鱼幼鱼权衡行为特征的差异，并根据行为指标变化特征确定适宜鱼群密度和离礁安全距离。
基于以上技术实施方法，以大泷六线鱼幼鱼为研究对象，经观察记录统计，结果如下：
1)根据开始摄食前的潜伏时长结果(如图2)可知，饵料离礁距离越远，大泷六线鱼幼鱼开始摄食前的潜伏时间越长，表明幼鱼在庇护所内观察和权衡开放区风险的时间越长，同时，随大泷六线鱼幼鱼密度的增加，开始摄食前的潜伏时间减小，表明鱼群密度的增加会减小幼鱼权衡风险的时间并增大觅食机会；此外，在不同鱼群密度的实验结果中均发现在饵料离礁60cm处，大泷六线鱼幼鱼开始摄食前的潜伏时间明显增加，表明幼鱼的离礁安全距离在60cm以内；
2)根据在庇护所内时长结果(如图3)可知，饵料离礁距离越远，大泷六线鱼幼鱼在庇护所内时间越多，表明幼鱼更倾向于躲避在庇护所内以减小被捕食风险，同时，随大泷六线鱼幼鱼密度的增加，幼鱼在庇护所内时间减少，并且在幼鱼密度高于8ind/m2时，幼鱼在庇护所内时长随饵料离礁距离的增加而增加的幅度减弱，原因在于庇护所容纳量有限，鱼群密度增加引起幼鱼对庇护所的竞争增强，缩短了在庇护所内时长；
3)以饵料离礁距离40cm为例，具体分析不同鱼群密度对摄食次数的影响，根据该情境下摄食次数结果(如图4)可知，鱼群密度为6ind/m2时的大泷六线鱼幼鱼摄食次数明显高于鱼群密度为4ind/m2时的摄食次数，但鱼群密度达到8ind/m2以上时，摄食次数随鱼群密度增加而下降，这是因为幼鱼忙于竞争庇护所而减少了摄食次数。
综合数据表明，通过本发明提供的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，得到了不同鱼群密度和饵料离礁距离下岩礁幼鱼权衡行为特征的差异，确定了典型岩礁鱼类大泷六线鱼幼鱼的适宜鱼群密度为6ind/m2，离礁安全距离阈值为60cm。因此，本发明可应用于监测分析岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为，并确定适宜鱼群密度和离礁安全距离。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对本发明实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：驯养和标记实验用鱼；
步骤二：搭建实验场地和监测装置；
步骤三：设定鱼群密度和饵料距离梯度；
步骤四：使实验用鱼适应实验场地；
步骤五：获取觅食-庇护权衡行为数据；
步骤六：量化分析权衡行为指标。
2.根据权利要求1所述的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于，步骤一所述的驯养和标记实验用鱼为：
在当地海域采捕自然生长的岩礁幼鱼及其捕食者，选取无损伤个体，分别在室内养殖池内暂养30d；
暂养期间，岩礁幼鱼每天两次饱食投喂下沉式颗粒饵料，其捕食者每天两次饱食投喂岩礁幼鱼；
选取体长、体质量相等的岩礁幼鱼进行麻醉，之后打上不同颜色的标记，每种颜色被标记个体数相等。
3.根据权利要求1所述的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于，步骤二所述的搭建实验场地和监测装置具体为：
实验场地选择长方体玻璃钢鱼池，鱼池内壁为白色；
将实验场地分为三个区域，三分之一的一侧用于放置捕食者1尾，为风险区，其余空间可供岩礁幼鱼自由活动，在捕食者空间和岩礁幼鱼之间放置塑料隔离网，避免岩礁幼鱼被直接捕食，再将岩礁幼鱼空间分成大小相等的两部分，其中距离捕食者最远的部分堆积自然礁石，为庇护区，位于风险区和庇护区中间的区域为开放区，岩礁幼鱼在此区域摄食；
实验场地正上方悬挂双目变焦摄像头，调节焦距使视野包含整个实验场地，采集视频数据存储在内存卡中以便后续分析。
4.根据权利要求1所述的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于，步骤三所述的设定鱼群密度和饵料距离梯度具体为：
实验设置5种不同岩礁幼鱼鱼群密度，每种鱼群密度下均分别设置5组不同的饵料离礁距离，即在开放区内离礁不同距离处投喂饵料，因此，实验共25组实验水平，每组进行3次重复实验；
选取体长、体重相似的捕食者个体参与每组实验。
5.根据权利要求1所述的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于，步骤四所述的使实验用鱼适应实验场地具体为：
在每组实验开始前，将岩礁幼鱼和捕食者放入实验场地适应1d，期间不喂食，并在塑料隔离网旁放置不透明幕，以防止岩礁幼鱼适应捕食者；
实验水体由庇护区流向风险区完成循环，以防止岩礁幼鱼通过水体中化学信息感知到捕食者。
6.根据权利要求1所述的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于，步骤五所述的获取觅食-庇护权衡行为数据具体为：
在每次观察前，用不透明幕将岩礁幼鱼隔离在庇护区，然后在开放区投入饵料，投饵量为岩礁幼鱼体重总和的1％，再移开不透明幕，让岩礁幼鱼可以透过塑料隔离网看到捕食者，随后开始摄像观察；
观察持续15min，以10s为一个行为单位记录每个岩礁幼鱼个体的行为，分为在庇护区、在开放区、摄食三种。
7.根据权利要求1所述的一种岩礁鱼类觅食-庇护权衡行为的监测分析方法，其特征在于，步骤六所述的量化分析权衡行为指标具体为：
根据摄像资料，计算每次观察的15min内每个岩礁幼鱼个体的觅食-庇护权衡行为指标：开始摄食前的潜伏时长、摄食次数、在庇护所内时长；
统计分析不同鱼群密度和饵料离礁距离下岩礁幼鱼权衡行为特征的差异，并根据行为指标变化特征确定适宜鱼群密度和离礁安全距离。
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