[發明專利]一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置和測試方法

無效

• 申請號: 201410509738.0
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104237494A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李偉;徐軍田;楊雨玲;董麗麗;黃松
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: G01N33/48
• 分類號: G01N33/48
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明涉及浮游生物行為學研究領域，具體涉及一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置和測試方法。

背景技術

包括魚類、鱗蝦、浮游動物在內的海洋或淡水生物的晝夜遷移現象是自然界中最為常見的現象之一，也是研究較為廣泛的科學問題之一。對這種遷移現象的最早描述距今已經一百多年，然而到目前為止，對此現象機制的研究仍然是動物行為學及生態學研究的熱點問題。晝夜遷移現象是地球上生物量最大的遷移活動之一，在食物鏈、生物地球化學循環等諸多過程中具有十分重要的作用。除晝夜垂直遷移外，研究表明浮游動物也具有水平遷移行為，這種水平遷移行為同樣也與躲避捕食者的捕食以及陽光紫外輻射有關。我們通過前期的室內研究發現，海洋浮游橈足類具有感知高光強，并通過水平遷移躲避高強度輻射的行為，這一響應高光強的水平遷移行為在原位淡水水體中也得到了進一步的證實。然而，浮游動物響應陽光輻射的水平遷移行為與陽光輻射光譜中各波段之間的關系如何，仍需深入探討。雖然以往研究已經證明浮游動物可以感受到紫外輻射并通過垂直或水平遷移的方式躲避紫外輻射，然而，尚未有研究以及相關測試裝置系統闡述不同波段的紫外輻射對浮游生物行為調節的影響。

到達地面的陽光輻射主要包括可見光PAR(Photosynthetically?active?radiation，400-700nm)、UVA(320-400nm)以及UVB(280-320nm)。UVA和UVB輻射可穿過臭氧層及云層到達地表及水體，其輻射強度與緯度、海拔高度、水體溶解及顆粒有機質有著緊密聯系。在透光率較高的湖泊中，1％的紫外輻射的透射深度可到達數十米。紫外輻射的負面效應主要是由UVB波段引起。UV波段的光，波長越短，單位光量子的能量越強，破壞性也就越大。相對于UVB波段，UVA波段的光破壞性相對較小，在390-400nm處甚至具有一定的正面效應，可輔助修復損傷的蛋白質以及DNA。因而研究紫外輻射的生物學效應時，對紫外輻射各波段進行區分研究尤為重要。

關于光驅動的浮游動物行為變化，很少有研究者將紫外輻射作用光譜細化開展相關研究(280-400nm)，闡述浮游動物的行為及生理變化是如何響應不同波段紫外輻射作用光譜的。鑒于紫外輻射各波段的效應有所不同，仍然需要進一步探討細化紫外輻射作用光譜與遷移行為的關系，這將有助于我們了解紫外輻射各波段的生物學效應。在長期的進化過程中，浮游動物已經形成了相應的適應和保護機制來應對紫外輻射所帶來的負面作用。水生動物對紫外輻射的響應可包括形態、生理以及行為等方面，其中行為的響應是最為直接、迅速與高效的。在具有大型水草或珊瑚礁等區域，水平方向上的遷移可避免穿過溫度躍層，相對于垂直遷移，在能量利用上更具有優勢，對于躲避紫外輻射具有非常重要的生態意義。雖然浮游動物水平方向上的遷移同時會被動地受水體物理因素(流)等影響，然而室內及室外研究都證明，浮游動物更具有主動的通過水平移動躲避潛在高光及紫外脅迫的行為。

雖然有關陽光紫外輻射對浮游動物影響的研究并不鮮見，然而絕大多數的研究都是探討UVB或UVA波段的生理學效應，研究紫外輻射作用光譜對生物行為的影響未見報道，且多數研究紫外輻射的獲取方法各異，有些并不能反映浮游動物對紫外輻射的真實響應。另一方面，有關不同類型浮游動物的遷移行為，目前仍停留在推測階段(躲避捕食者假說、能量和資源利用假說、光驅動假說等)，相關研究仍然需要進一步開展。

研究光強對浮游動物垂直遷移行為的影響，廈門大學的Zengling?Ma等人在水庫區域作了實驗研究(“Behavioral?responses?of?zooplankton?to?solar?radiation?changes:in?situ?evidence”，Zengling?Ma?etc.Hydrobiologia(2013)711:155–163)，其選擇在水庫建立實驗模型，即通過對表層水體覆蓋中性網濾除50％的太陽輻射作為實驗組，相鄰不加中性網的原位水體作為自然光照對照組，分別在陰天和晴天進行對比測試，該實驗模型建立在原位水體中，模型建立困難，而且近岸因素具有人類活動等許多不確定導致，導致實驗的操作性以及光強、光質梯度的系列性設置不易大面積開展,使實驗的完整性受到一定影響，其可操作性和重復性都存在進一步改進的空間。室內模擬實驗測定浮游動物對光質的水平遷移行為，申請人前期的研究中使用的選擇性長方形水槽為自行設計的水平選擇水槽，其區域劃分和輻射強度等模型建立中，各區域劃分和輻射強度存在差異，浮游動物游動行為可能會受長方形水槽形狀的影響，在一定程度上可能會影響實驗結果的說服力，本發明中將對其進行進一步改進。

發明內容