靜水與流水下氣泡幕對(duì)異齒裂腹魚的阻攔效應(yīng)

尹入成 林晨宇 石小濤 許家煒 白艷勤 羅 佳 劉 雁張 寧 鄔玉嬌 李敏訥

(1. 三峽大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心, 宜昌 443002; 2. 河海大學(xué)水利水電學(xué)院, 南京 210098;3. 三峽大學(xué)生物與制藥學(xué)院, 宜昌 443002; 4. 三峽大學(xué)理學(xué)院, 宜昌 443002)

水利工程建設(shè)一定程度上破壞了天然河流的連通性, 阻隔了原有洄游魚類的洄游通路, 推遲魚類洄游進(jìn)程[1], 最終造成水生生物資源多樣性的下降。為此, 人們建造了各型過魚設(shè)施以幫助魚類洄游。其中, 誘驅(qū)魚措施在提高過魚設(shè)施運(yùn)行和實(shí)施過程中至關(guān)重要[2,3]。氣泡幕作為一種重要的誘驅(qū)魚手段對(duì)魚具有吸引、驅(qū)趕和阻攔作用[4], 相較其他誘驅(qū)魚方式具有成本低、無污染且對(duì)魚無傷等特點(diǎn)。然而國(guó)內(nèi)關(guān)于氣泡幕對(duì)魚類行為影響的研究相對(duì)較少且對(duì)機(jī)理研究尚淺, 開發(fā)程度有待提高。

關(guān)于氣泡幕對(duì)魚類行為的影響, 室內(nèi)研究證明孔徑、孔距及氣量等基礎(chǔ)變量是影響氣泡幕阻攔效果的主要因素。早期大量學(xué)者在氣泡幕的研究中得出不同孔徑及孔距組合對(duì)不同魚類的阻攔效果存在差異[5—7]。此外, 在氣泡幕上升過程中, 氣量也是影響氣泡幕效果的主要因素之一。有研究表明隨著氣量的增加(2、4、6和8 mL/s)氣泡幕對(duì)寬鰭鱲(Zacco platypus)的阻攔效果呈下降趨勢(shì)[8]; 徐是雄等[9]發(fā)現(xiàn)在鰱(Hypophthalmichthys molitrix)幼魚應(yīng)對(duì)氣泡幕趨避行為時(shí)的阻攔率, 氣量在20和30 L/min時(shí)最高為60%, 而后隨氣量的增大, 呈下降趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于氣泡幕室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的研究主要是在靜水條件下進(jìn)行, 例如, 靜水中歐亞梅花鱸(Gymnocephalus cernuus)對(duì)幾種不同規(guī)格的氣泡幕都有明顯的抵制行為[10]; 氣泡幕對(duì)大瀧六線魚(Hexagrammos otakii)有明顯的阻攔效果[11]。關(guān)于氣泡幕工程應(yīng)用, 少數(shù)學(xué)者證明了其在工程中具有一定的適應(yīng)用[12—15], 工程中不僅要考慮基礎(chǔ)變量的影響, 還要兼顧水流等其他環(huán)境變量。研究證明, 氣泡上升過程中在水流的作用下會(huì)沿水流方向飄散, 從而影響氣泡幕阻攔效果, 流速越大則飄散程度越大。氣泡管與水流方向呈一定夾角時(shí), 一方面可在一定程度上消除水流對(duì)氣泡幕的影響, 另一方面易對(duì)沿屏障前行的魚進(jìn)行引導(dǎo), 魚碰到屏障轉(zhuǎn)身離開時(shí)需要調(diào)整的角度變小從而更容易遠(yuǎn)離氣泡幕[16]。

當(dāng)前水電開發(fā)在我國(guó)西南盛行, 同時(shí)對(duì)西南地區(qū)水生生物的保護(hù)也迫在眉睫, 氣泡幕作為一種有潛力的誘驅(qū)魚設(shè)施, 其在魚類資源保護(hù)中大有可為。異齒裂腹魚(Schizothorax oconnori)為我國(guó)特有物種, 僅分布在雅魯藏布江上、中游干支流及附屬水體, 具有分布區(qū)狹小、生長(zhǎng)速度緩慢、性成熟年齡遲等特點(diǎn), 近年來由于過渡捕撈以及水電資源開發(fā)等原因?qū)е铝水慅X裂腹魚數(shù)量的銳減。為了探究氣泡幕在該魚種保護(hù)工程中的適用性, 提高過魚設(shè)施效率, 本研究在一定水流條件下, 采用不同氣量及不同布置方式的氣泡幕對(duì)野生異齒裂腹魚開展實(shí)驗(yàn), 并進(jìn)一步探究氣泡幕對(duì)魚類行為的影響機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用異齒裂腹魚[體長(zhǎng)BL=(23.7±5.2) cm、濕重Wg=(146.7±26.5) g], 網(wǎng)捕于雅魯藏布江中游桑日至加查峽谷江段并暫養(yǎng)于直徑2.9 m的圓形水槽內(nèi), 暫養(yǎng)5d。實(shí)驗(yàn)前, 禁食48h, 養(yǎng)殖用水為雅魯藏布江循環(huán)水, 水溫保持在12—14℃, 持續(xù)曝氣。從大量漁獲物中挑取未受傷且活性良好的樣本用于實(shí)驗(yàn), 共計(jì)獲得樣本數(shù)量為140尾, 每組重復(fù)取一尾生理活性良好的魚展開實(shí)驗(yàn), 并于結(jié)束后取出暫養(yǎng)于另一個(gè)水槽中。同一尾魚不進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn), 以防止實(shí)驗(yàn)魚對(duì)環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)而影響結(jié)果的可靠性。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置采用自制的鋼質(zhì)開放水槽(3 m× 0.55 m),水槽沿水流方向依次為整流柵、氣管、實(shí)驗(yàn)區(qū)域、攔魚網(wǎng)、適應(yīng)區(qū)域、攔魚網(wǎng)。為避免氣泡幕產(chǎn)生的視覺影響, 整個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域用遮光布遮蓋, 保證實(shí)驗(yàn)在黑暗環(huán)境中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)用氣管選用直徑為2 cm的PVC管材(孔徑2 mm, 孔距1 cm), 45°和90°擺放時(shí)長(zhǎng)度分別為77.78和55.00 cm。實(shí)驗(yàn)氣泡由申霸靜音空壓機(jī)(規(guī)格1500 W—50 L)產(chǎn)出, 通過軟管輸送至實(shí)驗(yàn)氣管。下游蓄水池內(nèi)安裝一個(gè)潛水泵, 通過水槽外部管道連接到上游蓄水池, 產(chǎn)生循環(huán)水流。實(shí)驗(yàn)區(qū)上方安裝攝像頭(紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭, 焦距6 mm、幀率25 Hz; ?？低?用于記錄魚類行為及相關(guān)指標(biāo)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)在靜水和流水兩種條件下進(jìn)行, 實(shí)驗(yàn)組設(shè)有三種不同氣量: 15、30和45 L/min, 以及兩種氣管擺放角度90°和45°(相對(duì)于水流方向)。在靜水和流水條件下各設(shè)一組空白對(duì)照(不開啟氣泡幕), 共計(jì)14組工況(表1)。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)10次, 每次重復(fù)放置一尾魚。

表1 實(shí)驗(yàn)工況分組Tab. 1 Grouping of experimental conditions

實(shí)驗(yàn)開始前放魚適應(yīng)20min, 隨后開啟氣泡幕,取出攔魚網(wǎng)開始實(shí)驗(yàn), 實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為目標(biāo)魚從實(shí)驗(yàn)開始至第一次穿過氣泡幕的時(shí)間, 若目標(biāo)魚始終未能穿越, 則實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為60min。實(shí)驗(yàn)期間用攝像頭捕獲并記錄目標(biāo)魚在實(shí)驗(yàn)水槽內(nèi)的行為, 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量實(shí)驗(yàn)魚的體長(zhǎng)及體重。在流水實(shí)驗(yàn)中, 水槽流速設(shè)為0.2 m/s, 可達(dá)到大部分裂腹魚的感應(yīng)流速[17,18]。

本研究統(tǒng)計(jì)異齒裂腹魚在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)的嘗試次數(shù)(將目標(biāo)魚離開適應(yīng)區(qū)到重新回到適應(yīng)區(qū)定義為一次嘗試)、氣泡幕的阻攔時(shí)間(異齒裂腹魚第一次離開適應(yīng)區(qū)到通過氣泡幕所用的時(shí)間)及嘗試距離(目標(biāo)魚一次嘗試所到達(dá)的最遠(yuǎn)距離)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

氣泡幕對(duì)異齒裂腹魚的行為影響根據(jù)阻攔率(OR)、嘗試次數(shù)、阻攔時(shí)間以及氣泡幕的影響距離來定量。目標(biāo)魚的通過率越小, 相對(duì)氣泡幕的阻攔率越高。

(1)阻攔率(OR)計(jì)算公式如下:

90°擺放時(shí):

45°擺放時(shí), 設(shè)氣管所在線的方程為:

坐標(biāo)軸及坐標(biāo)原點(diǎn)如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS22.0進(jìn)行分析, 統(tǒng)計(jì)值使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示, 用多因素方差分析法分析各工況下阻攔時(shí)間的差異性, 用單因素方差分析(One-way ANOVA)分析各工況下嘗試次數(shù)及氣泡幕影響距離之間是否存在差異性,P＜0.05表示差異顯著。采用回歸分析擬合多項(xiàng)式方程, 分析魚類嘗試行為隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。

2 結(jié)果

2.1 不同規(guī)格氣泡幕對(duì)異齒裂腹魚的阻攔率

分析水流條件、擺放角度及氣量三種影響因素對(duì)氣泡幕阻攔率的影響(表2), 在對(duì)照組中, 異齒裂腹魚通過率均為100%; 在靜水中, 工況2(90°擺放, 氣量30 L/min)時(shí)氣泡幕阻攔率最高(50%); 在流水中, 工況7(90°擺放, 氣量15 L/min)時(shí)氣泡幕阻攔率最高(50%)。

2.2 不同因素對(duì)氣泡幕阻攔時(shí)間影響

對(duì)氣泡幕魚阻攔時(shí)間的分析中發(fā)現(xiàn), 氣量、擺放方式及水流條件三個(gè)因素及其之間交互作用對(duì)阻攔時(shí)間影響有顯著性差異(表3)。氣量×水流及氣量×擺放方式的交互作用有顯著性(P＜0.05), 而水流×擺放方式和氣量×水流×擺放方式的交互無顯著性(P＞0.05)。因此對(duì)氣量×水流及氣量×擺放方式兩組交互進(jìn)行具體分析。

如圖2所示, 各實(shí)驗(yàn)組阻攔時(shí)間均大于對(duì)照組、流水15 L/min及靜水30 L/min時(shí)顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。在實(shí)驗(yàn)組中, 在靜水條件下, 30 L/min阻攔時(shí)間顯著大于15 L/min(P=0.005)及45 L/min(P=0.034); 在流水條件下, 15 L/min時(shí)阻攔時(shí)間顯著大于30 L/min(P=0.024)及45 L/min(P=0.049);15 L/min時(shí), 流水條件顯著大于靜水條件(P=0.003);30 L/min時(shí), 靜水條件顯著大于流水條件(P=0.034);45 L/min時(shí), 流水條件大于靜水條件, 但無顯著性差異(P＞0.05)。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖Fig. 1 Plane view of experimental device

如圖3所示, 在90°擺放時(shí), 15和30 L/min顯著大于對(duì)照組(0,P＜0.05), 45 L/min顯著小于15 L/min(P=0.024)、30 L/min(P=0.005), 其他工況下阻攔時(shí)間均大于對(duì)照組, 但無顯著性差異(P＞0.05)。在45°擺放時(shí), 隨氣量的增加, 阻攔時(shí)間呈上升的趨勢(shì),但各組間無顯著性差異(P＞0.05); 在15和30 L/min時(shí), 90°擺放顯著大于45°擺放(P=0.019,P=0.005);氣量45 L/min時(shí), 45°擺放大于90°擺放, 但無顯著性差異(P＞0.05)。

綜上所述, 在各工況下, 氣泡幕開啟時(shí)阻攔時(shí)間均大于對(duì)照組, 因此氣泡幕對(duì)異齒裂腹魚有較明顯的阻攔效果。在靜水條件下, 氣量30 L/min阻攔效果最好, 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣量過小時(shí), 氣泡幕產(chǎn)生的擾動(dòng)較小難以對(duì)魚形成明顯的阻攔效果; 氣量過大時(shí), 氣泡幕上升過程中會(huì)對(duì)魚產(chǎn)生一定的卷吸效果從而影響其阻攔效果。當(dāng)有水流作用時(shí), 氣泡幕的形態(tài)及魚類游泳姿態(tài)發(fā)生變化, 因此其阻攔效果與靜水存在差異性。氣泡幕90°擺放, 異齒裂腹魚靠近氣泡幕時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)從而離開氣泡幕; 45°擺放時(shí), 則會(huì)沿著氣管徘徊, 并從角度大的一端游向角度小的一端, 加大了通過的幾率, 因此阻攔時(shí)間會(huì)小于90°擺放。

表2 異齒裂腹魚在不同工況下的阻攔率Tab. 2 The obstructing rate of Schizothorax oconnori under different working conditions

2.3 異齒裂腹魚對(duì)氣泡幕的適應(yīng)性研究

各實(shí)驗(yàn)組中異齒裂腹魚嘗試次數(shù)均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05), 各實(shí)驗(yàn)組之間均無顯著性差異(P＞0.05)。如圖4所示, 對(duì)照組無明顯規(guī)律, 實(shí)驗(yàn)組中異齒裂腹魚的嘗試次數(shù)隨氣泡幕阻攔時(shí)間變化無明顯變化, 總體嘗試次數(shù)趨近于常數(shù)6。不同工況對(duì)異齒裂腹魚的嘗試次數(shù)均無明顯影響, 當(dāng)異齒裂腹魚嘗試到6次左右時(shí), 對(duì)氣泡幕產(chǎn)生適應(yīng)性, 但其在不同工況下產(chǎn)生適應(yīng)性所需的時(shí)間不同。

分析所有實(shí)驗(yàn)組中每隔10min異齒裂腹魚總嘗試次數(shù)隨實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)的變化規(guī)律。如圖5所示, 在靜水與流水條件下, 均有隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加, 異齒裂腹魚嘗試次數(shù)呈先遞減后有上升的趨勢(shì), 嘗試次數(shù)與實(shí)驗(yàn)時(shí)間呈二次函數(shù)關(guān)系。在靜水中, 實(shí)驗(yàn)時(shí)間在47.7min時(shí)曲線達(dá)到極小值約為0, 極值點(diǎn)過后曲線有上升的趨勢(shì); 在流水中, 嘗試次數(shù)總體要小于靜水, 但并無顯著性差異(P＞0.05), 實(shí)驗(yàn)時(shí)間在48min時(shí), 存在極小值點(diǎn)約為1, 隨后開始有上升的趨勢(shì)。

在氣泡幕剛開啟時(shí), 異齒裂腹魚感受到危險(xiǎn)在實(shí)驗(yàn)水槽中頻繁游動(dòng), 此時(shí)間段內(nèi)異齒裂腹魚的嘗試次數(shù)最高。隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加, 異齒裂腹魚發(fā)生行為的次數(shù)降低, 嘗試次數(shù)出現(xiàn)下降的趨勢(shì), 當(dāng)嘗試次數(shù)達(dá)到6次過后, 開始陸續(xù)穿過氣泡幕。實(shí)驗(yàn)在48min時(shí), 幾乎所有(98%)的異齒裂腹魚不再發(fā)生任何嘗試行為, 其中大多數(shù)(83%)已經(jīng)通過氣泡幕, 另外少部分(15%)的魚在遠(yuǎn)離氣泡幕的一端靜止不動(dòng)。

2.4 不同水流條件下氣泡幕的影響距離

實(shí)驗(yàn)分析了不同工況下氣泡幕影響距離的差異性(圖6)。在氣量為15 L/min時(shí), 流水90°擺放和45°擺放時(shí)氣泡幕的影響距離均顯著大于靜水90°擺放及45°擺放(P＜0.05); 在氣量為30 L/min時(shí),流水90°擺放和45°擺放時(shí)氣泡幕的影響距離均顯著大于靜水90°擺放及45°擺放(P＜0.05); 在氣量為45 L/min時(shí), 流水90°擺放和45°擺放時(shí)氣泡幕的影響距離均顯著大于靜水90°擺放及45°擺放(P＜0.05)。

表3 不同工況下阻攔時(shí)間的單因變量三因素方差分析Tab. 3 Univariate multifactor analysis of hinder time on different working condition

氣量及擺放角度對(duì)氣泡幕的影響距離無顯著影響(P＞0.05)。靜水中氣泡幕平均影響距離為9.2 cm,流水中平均影響距離為23.7 cm, 因此, 水流是增大氣泡幕影響范圍的主要因素。實(shí)驗(yàn)觀察可得, 水流會(huì)改變氣泡幕的形態(tài)及其在水面破裂的位置, 從而影響實(shí)驗(yàn)魚的嘗試距離。

圖2 氣量×水流的交互作用對(duì)阻攔時(shí)間的影響Fig. 2 The effect of the interaction of gas flow × water flow on blocking time

圖3 氣量×擺放的交互作用對(duì)阻攔時(shí)間的影響Fig. 3 Influence of gas flow × placement interaction on hinder time

圖4 不同工況下阻攔時(shí)間與嘗試次數(shù)的關(guān)系Fig. 4 The relationship between the hinder time and the attempts under different conditions

圖5 嘗試次數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖Fig. 5 The number of attempts varies over time

圖6 不同工況下氣泡幕的影響距離分析Fig. 6 influence distance analysis of bubble curtain under different working conditions

3 討論

3.1 低流速條件下氣泡幕的影響效果探究

在水流對(duì)氣泡幕阻攔效果影響的相關(guān)研究中,羅佳等學(xué)者證明: 與靜水中相比, 在流速為0.11和0.24 m/s水流條件下, 氣泡幕具有更好的定向?qū)~效果, 而當(dāng)流速達(dá)到0.42 m/s時(shí), 光倒刺鲃(Spinibarbus hollandi)穿過氣泡幕的比例明顯增大[19]。國(guó)外學(xué)者Zielinski等[12]在野外驗(yàn)證中也發(fā)現(xiàn), 當(dāng)河道的流量以及流速較小時(shí)氣泡幕對(duì)于入侵鯉(Cyprinuscarpio)阻攔效果更好, 阻攔率為(59±14)%。本文發(fā)現(xiàn)在水流為0.2 m/s低流速時(shí), 氣泡幕的影響距離顯著大于靜水條件, 異齒裂腹魚在距離氣管更遠(yuǎn)的地方發(fā)生逃逸行為, 這一發(fā)現(xiàn)與羅佳等[19]研究具有一致性。本文的研究結(jié)論得出氣泡幕適用于低流速環(huán)境下, 同時(shí)也為氣泡幕在壩上庫(kù)區(qū)等流速較緩區(qū)域的適用性提供了理論依據(jù), 這一推論與Zielinski等[12]研究結(jié)果相同?？紤]到野外環(huán)境的復(fù)雜性,后續(xù)將進(jìn)一步研究氣泡幕的阻攔效果與不同背景流速之間的關(guān)系。

3.2 異齒裂腹魚對(duì)氣泡幕適應(yīng)性探究

在魚類對(duì)氣泡幕的適應(yīng)性研究中, 白艷勤等[7]發(fā)現(xiàn)白甲魚嘗試次數(shù)與實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)呈正相關(guān); 陳釗等[20]研究發(fā)現(xiàn)隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加, 許氏平鲉(Sebastes schlegelii)通過氣泡幕的尾數(shù)明顯上升。與以往的結(jié)論有所不同的是, 本研究發(fā)現(xiàn)異齒裂腹魚對(duì)氣泡幕的適應(yīng)性不僅與嘗試次數(shù)有關(guān)而且與實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)有關(guān), 當(dāng)嘗試次數(shù)達(dá)到固定6次左右時(shí), 異齒裂腹魚會(huì)完全適應(yīng)氣泡幕并開始通過氣泡幕, 而在不同工況下產(chǎn)生適應(yīng)性所需的時(shí)間不同。

異齒裂腹魚的行為變化可大致分為3個(gè)階段:第一階段, 氣泡幕通氣時(shí), 基于生物趨利避害的本能, 異齒裂腹魚在實(shí)驗(yàn)水槽中異?；钴S, 此時(shí)間段內(nèi)嘗試次數(shù)最高; 第二階段, 異齒裂腹魚逐漸適應(yīng)氣泡幕階段, 其在水槽中也變得相對(duì)安靜, 因此嘗試次數(shù)呈緩慢下降的趨勢(shì); 第三階段, 完全適應(yīng)階段, 當(dāng)異齒裂腹魚經(jīng)歷過數(shù)次嘗試之后, 已經(jīng)完全適應(yīng)氣泡幕, 并開始陸續(xù)穿過氣泡幕。對(duì)于降低魚類對(duì)氣泡幕的適應(yīng)性, 川村軍藏等[21]研究發(fā)現(xiàn), 間歇性氣泡幕比連續(xù)性氣泡幕阻攔效果更好。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn), 同一規(guī)格氣泡幕不宜對(duì)異齒裂腹魚進(jìn)行連續(xù)阻攔。

3.3 氣泡幕影響機(jī)制

本實(shí)驗(yàn)得出, 在靜水條件下30 L/min時(shí)氣泡幕的阻攔效率要優(yōu)于15和45 L/min, 該結(jié)論與徐是雄等[9]報(bào)道的氣量為20和30 L/min時(shí)對(duì)鰱魚的阻攔率最高, 超過40 L/min時(shí)阻攔率呈下降趨勢(shì)的結(jié)論具有一致性。氣泡幕在上升過程中由于氣泡的爆破,產(chǎn)生的擾動(dòng)場(chǎng)被實(shí)驗(yàn)魚感知, 而氣量達(dá)到30 L/min時(shí), 產(chǎn)生的聲場(chǎng)及流場(chǎng)可能會(huì)達(dá)到魚類感知的閾值, 從而產(chǎn)生趨避行為。

關(guān)于氣泡幕對(duì)魚類行為的影響機(jī)制研究, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者總結(jié)為魚類通過自身的視覺、聽覺及觸覺對(duì)氣泡幕產(chǎn)生的視覺效果、聲音及流場(chǎng)做出相應(yīng)的行為反應(yīng)。趙錫光和劉理東[22]發(fā)現(xiàn), 用布將黑鯛魚的眼睛遮住, 氣泡幕對(duì)黑鯛阻攔率由正常視覺的75.1%下降到45.2%, 下降了39.8%。本研究在全黑暗的環(huán)境下進(jìn)行, 因此可完全消除氣泡幕對(duì)異齒裂腹魚產(chǎn)生的視覺遮蔽。Zielinski等[23]發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)水槽中播放錄制的氣泡幕聲音, 結(jié)果顯示錄制聲音與氣泡幕本身對(duì)鯉魚都有一定的阻攔效果, 且無顯著性差異, 因此氣泡幕發(fā)出的聲音是影響氣泡幕阻攔鯉魚的主要因素之一。氣泡幕在上升的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)場(chǎng), 以環(huán)流或是半環(huán)流形式被大瀧六線魚的側(cè)線感知, 從而做出相應(yīng)的反應(yīng)[11]。

圖7 氣泡幕效果示意圖(a. 靜水條件 b. 流水條件)Fig. 7 Top view of bubble curtain effect (a. static water condition b. flowing water condition)

本研究發(fā)現(xiàn), 在水流的作用下, 氣泡幕不再是垂直水面上升形成一道氣泡墻, 而是與水面呈一定的夾角, 氣泡上升到水面發(fā)生破裂。根據(jù)上述分析,擺放角度及氣量對(duì)氣泡幕的影響距離均無顯著性差異, 因此這里只分析90°擺放時(shí)靜水和流水條件下氣泡幕的分布形態(tài)。靜水中氣泡幕形態(tài)如 圖7a所示, 氣泡幕分布在氣管周圍(圖中虛線部分), 當(dāng)異齒裂腹魚靠近氣泡幕時(shí)會(huì)出現(xiàn)逃避行為; 流水中氣泡幕的形態(tài)如圖7b所示, 氣泡幕的分布在氣管的下游, 且分布范圍大于靜水, 當(dāng)異齒裂腹魚靠近外側(cè)邊緣的氣泡幕時(shí), 開始出現(xiàn)逃逸行為。

如圖7所示, 靜水中氣泡幕的平均分布范圍約為20 cm, 靠近下游一側(cè)約為10 cm; 而流水中氣泡幕的范圍約為25 cm, 均分布在氣管的下游側(cè)。該結(jié)果與圖4中通過魚類行為分析得出的氣泡幕影響范圍(靜水為9.2 cm, 流水為23.7 cm)的數(shù)據(jù)基本吻合, 說明異齒裂腹魚每次嘗試到達(dá)的最遠(yuǎn)距離與氣泡破裂的點(diǎn)具有一致性, 進(jìn)一步驗(yàn)證了, 異齒裂腹魚側(cè)線感知到氣泡幕破裂時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)是其產(chǎn)生趨避行為的主要因素, 這一結(jié)論與馬丁一等[11]研究結(jié)果具有一致性。由于靜水和流水中氣泡幕的分布范圍及氣泡的破裂位置不同, 異齒裂腹魚感受到機(jī)械振動(dòng)發(fā)生逃逸行為的區(qū)域也有明顯差異,所以在流水條件下氣泡幕的影響距離會(huì)顯著大于靜水。本文發(fā)現(xiàn)氣泡幕破裂時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)對(duì)異齒裂腹魚行為影響的重要性, 但沒有定量分析氣泡幕產(chǎn)生的視覺效果及聲場(chǎng)。在下一步的研究中,會(huì)對(duì)氣泡幕產(chǎn)生的聲音進(jìn)行定量分析, 對(duì)聲場(chǎng)及魚類行為軌跡進(jìn)行耦合。并增加有光照的實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)比黑暗環(huán)境分析氣泡幕的視覺效果對(duì)異齒裂腹魚的影響。