一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置包括圓形水槽、多塊玻璃擋板、固定在水槽中央的中軸以及覆蓋在水槽上方的由多種不同的濾光片拼接成的組合體，其中所述多塊玻璃擋板呈輻射狀均勻設(shè)置在中軸上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及浮游生物行為學(xué)研究領(lǐng)域，具體涉及一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置和測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]包括魚(yú)類(lèi)、鱗蝦、浮游動(dòng)物在內(nèi)的海洋或淡水生物的晝夜遷移現(xiàn)象是自然界中最為常見(jiàn)的現(xiàn)象之一，也是研究較為廣泛的科學(xué)問(wèn)題之一。對(duì)這種遷移現(xiàn)象的最早描述距今已經(jīng)一百多年，然而到目前為止，對(duì)此現(xiàn)象機(jī)制的研究仍然是動(dòng)物行為學(xué)及生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。晝夜遷移現(xiàn)象是地球上生物量最大的遷移活動(dòng)之一，在食物鏈、生物地球化學(xué)循環(huán)等諸多過(guò)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(dòng)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(yáng)光紫外輻射有關(guān)。我們通過(guò)前期的室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，海洋浮游橈足類(lèi)具有感知高光強(qiáng)，并通過(guò)水平遷移躲避高強(qiáng)度輻射的行為，這一響應(yīng)高光強(qiáng)的水平遷移行為在原位淡水水體中也得到了進(jìn)一步的證實(shí)。然而，浮游動(dòng)物響應(yīng)陽(yáng)光輻射的水平遷移行為與陽(yáng)光輻射光譜中各波段之間的關(guān)系如何，仍需深入探討。雖然以往研究已經(jīng)證明浮游動(dòng)物可以感受到紫外輻射并通過(guò)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(guān)測(cè)試裝置系統(tǒng)闡述不同波段的紫外輻射對(duì)浮游生物行為調(diào)節(jié)的影響。
[0003]到達(dá)地面的陽(yáng)光福射主要包括可見(jiàn)光PAR(PhotosyntheticalIy activeradiat1n, 400-700nm)、UVA (320-400nm)以及 UVB (280-320nm)。UVA 和 UVB 輻射可穿過(guò)臭氧層及云層到達(dá)地表及水體，其輻射強(qiáng)度與緯度、海拔高度、水體溶解及顆粒有機(jī)質(zhì)有著緊密聯(lián)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(dá)數(shù)十米。紫外輻射的負(fù)面效應(yīng)主要是由UVB波段引起。UV波段的光，波長(zhǎng)越短，單位光量子的能量越強(qiáng)，破壞性也就越大。相對(duì)于UVB波段，UVA波段的光破壞性相對(duì)較小，在390-400nm處甚至具有一定的正面效應(yīng)，可輔助修復(fù)損傷的蛋白質(zhì)以及DNA。因而研究紫外輻射的生物學(xué)效應(yīng)時(shí)，對(duì)紫外輻射各波段進(jìn)行區(qū)分研究尤為重要。
[0004]關(guān)于光驅(qū)動(dòng)的浮游動(dòng)物行為變化，很少有研究者將紫外輻射作用光譜細(xì)化開(kāi)展相關(guān)研究(280-400nm)，闡述浮游動(dòng)物的行為及生理變化是如何響應(yīng)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(yīng)有所不同，仍然需要進(jìn)一步探討細(xì)化紫外輻射作用光譜與遷移行為的關(guān)系，這將有助于我們了解紫外輻射各波段的生物學(xué)效應(yīng)。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，浮游動(dòng)物已經(jīng)形成了相應(yīng)的適應(yīng)和保護(hù)機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)紫外輻射所帶來(lái)的負(fù)面作用。水生動(dòng)物對(duì)紫外輻射的響應(yīng)可包括形態(tài)、生理以及行為等方面，其中行為的響應(yīng)是最為直接、迅速與高效的。在具有大型水草或珊瑚礁等區(qū)域，水平方向上的遷移可避免穿過(guò)溫度躍層，相對(duì)于垂直遷移，在能量利用上更具有優(yōu)勢(shì)，對(duì)于躲避紫外輻射具有非常重要的生態(tài)意義。雖然浮游動(dòng)物水平方向上的遷移同時(shí)會(huì)被動(dòng)地受水體物理因素(流)等影響，然而室內(nèi)及室外研究都證明，浮游動(dòng)物更具有主動(dòng)的通過(guò)水平移動(dòng)躲避潛在高光及紫外脅迫的行為。
[0005]雖然有關(guān)陽(yáng)光紫外輻射對(duì)浮游動(dòng)物影響的研究并不鮮見(jiàn)，然而絕大多數(shù)的研究都是探討UVB或UVA波段的生理學(xué)效應(yīng)，研究紫外輻射作用光譜對(duì)生物行為的影響未見(jiàn)報(bào)道，且多數(shù)研究紫外輻射的獲取方法各異，有些并不能反映浮游動(dòng)物對(duì)紫外輻射的真實(shí)響應(yīng)。另一方面，有關(guān)不同類(lèi)型浮游動(dòng)物的遷移行為，目前仍停留在推測(cè)階段(躲避捕食者假說(shuō)、能量和資源利用假說(shuō)、光驅(qū)動(dòng)假說(shuō)等)，相關(guān)研究仍然需要進(jìn)一步開(kāi)展。
[0006]研究光強(qiáng)對(duì)浮游動(dòng)物垂直遷移行為的影響，廈門(mén)大學(xué)的Zengling Ma等人在水庫(kù)區(qū)域作了實(shí)驗(yàn)研究(“Behav1ral responses of zooplankton to solar radiat1nchanges:1n situ evidence，，，Zengling Ma etc.Hydrob1logia (2013) 711:155 - 163),其選擇在水庫(kù)建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，即通過(guò)對(duì)表層水體覆蓋中性網(wǎng)濾除50%的太陽(yáng)輻射作為實(shí)驗(yàn)組，相鄰不加中性網(wǎng)的原位水體作為自然光照對(duì)照組，分別在陰天和晴天進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒⒃谠凰w中，模型建立困難，而且近岸因素具有人類(lèi)活動(dòng)等許多不確定導(dǎo)致，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的操作性以及光強(qiáng)、光質(zhì)梯度的系列性設(shè)置不易大面積開(kāi)展，使實(shí)驗(yàn)的完整性受到一定影響，其可操作性和重復(fù)性都存在進(jìn)一步改進(jìn)的空間。室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)定浮游動(dòng)物對(duì)光質(zhì)的水平遷移行為， 申請(qǐng)人:前期的研究中使用的選擇性長(zhǎng)方形水槽為自行設(shè)計(jì)的水平選擇水槽，其區(qū)域劃分和輻射強(qiáng)度等模型建立中，各區(qū)域劃分和輻射強(qiáng)度存在差異，浮游動(dòng)物游動(dòng)行為可能會(huì)受長(zhǎng)方形水槽形狀的影響，在一定程度上可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)服力，本發(fā)明中將對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置。
[0008]本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0009]一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置包括圓形水槽、多塊玻璃擋板、固定在水槽中央的中軸以及覆蓋在水槽上方的由多種不同的濾光片拼接成的組合體，其中所述多塊玻璃擋板呈輻射狀均勻設(shè)置在中軸上，從而將水槽劃分為多個(gè)輻射區(qū)域，所述多個(gè)輻射區(qū)域內(nèi)可獲得經(jīng)相應(yīng)濾光片濾光后的多種不同波段的紫外光；通過(guò)在所述的濾光片組合體上方覆蓋不同透光率的玻片或中性網(wǎng)，可獲得該波段下不同輻射強(qiáng)度的光，可用來(lái)研究不同波段及強(qiáng)度的紫外光對(duì)負(fù)有浮游生物的行為學(xué)效應(yīng)。
[0010]進(jìn)一步地，所述多塊玻璃擋板為3-6塊，從而將水槽劃分為相應(yīng)的3-6個(gè)輻射區(qū)域，各輻射區(qū)域上方分別設(shè)置有不同規(guī)格的濾光片。
[0011]進(jìn)一步地，圓形水槽由黑色有機(jī)玻璃(防止外界其它光源影響)制成，其直徑為20cm,高 5cm。
[0012]進(jìn)一步地，所述濾光片可選擇性濾除不同波長(zhǎng)的紫外線，或具有不同透光率。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:研究紫外輻射作用光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響(水平遷移行為)，相關(guān)的小型實(shí)驗(yàn)裝置尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，利用本實(shí)用新型的測(cè)試裝置可簡(jiǎn)單有效的進(jìn)行紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的實(shí)驗(yàn)研究，具有可靠的說(shuō)服力和可重復(fù)性，為水生生態(tài)系生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)研究和自然科學(xué)發(fā)展提供可靠實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
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[0014]圖1是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證浮游動(dòng)物對(duì)光質(zhì)的水平選擇性模型示意圖出塊玻璃擋板)；
[0015]圖2是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證浮游動(dòng)物對(duì)光質(zhì)的水平選擇性模型示意圖(3塊玻璃擋板)；
[0016]圖3是雄性及雌性日本虎斑猛水蚤在ρΗ8.15 (A, B)、7.80 (C，D)及7.60 (E，F(xiàn))下，接受福射處理 10,20 及 30 分鐘后在 P、PA(Photosynthetically active radiat1n+UVA,PA)及PAB(Photosynthetically active radiat1n+UVA+UVB,PAB)下的分布情況(N = 3，3個(gè)重復(fù)培養(yǎng))。
[0017]其中，圖1左圖表示輻射處理時(shí)升起擋板，圖1右圖表示輻射處理結(jié)束降下?lián)醢?br> [0018]1-濾光片;2_擋板；3_圓形水槽；4_中軸

【具體實(shí)施方式】
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[0019]現(xiàn)結(jié)合附圖將本實(shí)用新型的一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020]如圖1所示為本實(shí)用新型的一種典型實(shí)驗(yàn)裝置，從圖1中可以看到，本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置為圓環(huán)形設(shè)計(jì)，此圓環(huán)形設(shè)計(jì)方式可有效避免因水槽長(zhǎng)度較長(zhǎng)而影響浮游生物自由游動(dòng)，該設(shè)計(jì)方式能夠更加準(zhǔn)確地反映浮游動(dòng)物對(duì)光質(zhì)或光強(qiáng)的選擇性，也更有說(shuō)服力。從圖1中可以看到，本實(shí)用新型的測(cè)試裝置包括:圓形黑色有機(jī)玻璃水槽，6塊玻璃擋板，固定在水槽中央的中軸以及覆蓋在水槽上方的由6種不同的濾光片拼接成的組合體，其中所述6塊玻璃擋板呈輻射狀均勻設(shè)置在中軸上，從而將水槽劃分為6個(gè)輻射區(qū)域，所述6個(gè)輻射區(qū)域內(nèi)可輻射經(jīng)濾光片濾光后的多種不同紫外作用光譜。
[0021]其中，可通過(guò)在有機(jī)玻璃水槽上方的濾光片設(shè)置為不同的濾光膜，從而可獲取不同波段的紫外作用光線。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)前，將擋板從水槽中升起，使整個(gè)水槽內(nèi)的液體混合均勻。上述多個(gè)區(qū)域經(jīng)不同波段的紫外輻射處理后，將擋板降下，插入水槽內(nèi)，將各輻射區(qū)域形成隔斷，即可對(duì)各輻射水平下的浮游生物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以各區(qū)域內(nèi)的浮游生物的數(shù)目或所占比例作為認(rèn)定該生物偏向選擇某一輻射處理的依據(jù)。
[0022]選用不同透光特性的濾光片，例如WG280、WG295、WG305、WG320、Glass350以及GG395，它們可分別濾除280、295、305、320、350及395nm以下的紫外輻射，可用來(lái)研究更為細(xì)致的光譜效應(yīng)；如研究陽(yáng)光輻射強(qiáng)度對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響，可將上述濾光片置換為不同透光效果的濾光片(例如100 %，75 %，50 %，25 %，10 %和O %的透光率)，可獲得光強(qiáng)從100%至O的水平的光強(qiáng)。
[0023]如圖2所示為本實(shí)用新型的測(cè)試裝置的另一種實(shí)施方式，在該測(cè)試裝置中玻璃擋板為3塊，將圓形有機(jī)玻璃水槽劃分為三個(gè)不同輻射區(qū)域，各輻射區(qū)域上方設(shè)置不同的濾光片。
[0024]在進(jìn)一步地實(shí)驗(yàn)研究中，采用使用圖2中所述測(cè)試裝置對(duì)浮游動(dòng)物日本虎斑猛水蚤響應(yīng)可見(jiàn)光(P)、可見(jiàn)光+紫外線A (PA)以及可見(jiàn)光+紫外線A+紫外線B (PAB)的行為學(xué)變化，研究表明無(wú)論是正常還是酸化條件下，雌性及雄性日本虎斑猛水蚤都表現(xiàn)出顯著的躲避 UV 福射的行為(Li and Gao, unpublished data)。
[0025]使用本專(zhuān)利設(shè)計(jì)的原型裝置對(duì)浮游動(dòng)物日本虎斑猛水蚤響應(yīng)可見(jiàn)光(P)、可見(jiàn)光+紫外線A(PA)以及可見(jiàn)光+紫外線A+紫外線B(PAB)的行為學(xué)變化，在測(cè)試過(guò)程中，針對(duì)接受輻射處理10，20及30分鐘的不同輻射時(shí)間長(zhǎng)度，以及在不同pH條件下(pH8.15 (A，B)、7.80 (C, D)及7.60 (E, F))，分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究表明無(wú)論是正常還是酸化條件下，雌性及雄性日本虎斑猛水蚤都表現(xiàn)出顯著的躲避UV輻射的行為(Li and Gao, unpublisheddata)。
[0026]通過(guò)本實(shí)用新型的測(cè)試裝置來(lái)進(jìn)行室內(nèi)研究浮游動(dòng)物響應(yīng)陽(yáng)光紫外輻射不同波段的行為學(xué)變化，內(nèi)容有以下幾點(diǎn):
[0027](I)研究相同輻射劑量、不同輻射強(qiáng)度對(duì)浮游動(dòng)物水平遷移的影響
[0028]模擬自然條件下陽(yáng)光輻射的強(qiáng)度(陰天、多云以及晴天等)設(shè)置三種輻射強(qiáng)度，即低光強(qiáng)、中等強(qiáng)度的輻射以及高光強(qiáng)輻射處理(具體輻射強(qiáng)度的設(shè)置參考當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)陽(yáng)光輻射的數(shù)據(jù))。在上述三種輻射處理下設(shè)置3-5個(gè)輻射劑量，通過(guò)設(shè)置不同的輻射時(shí)間，即低光強(qiáng)下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間輻射、高光強(qiáng)下進(jìn)行短時(shí)間輻射，使三種輻射強(qiáng)度下的總輻射劑量相等，統(tǒng)計(jì)不同輻射強(qiáng)度、輻射劑量下不同類(lèi)型的浮游動(dòng)物分布比例。
[0029](2)研究相同輻射強(qiáng)度、不同輻射劑量對(duì)浮游動(dòng)物水平遷移的影響
[0030]低、中及高的輻射強(qiáng)度設(shè)置同上，在上述三種輻射強(qiáng)度下處理5、10、15、30、60分鐘后，統(tǒng)計(jì)不同輻射劑量處理下不同類(lèi)型的浮游動(dòng)物分布情況。具體操作步驟如下:
[0031]挑取健康、活潑(顯微鏡下進(jìn)行)的上述浮游動(dòng)物，置于圖1所示的圓形水槽中(50-100只個(gè)體)，并注入過(guò)濾后的水樣(液面高度保持著2-3cm，防止因液面過(guò)高導(dǎo)致光質(zhì)在水體中的衰減，可保證水體接受輻射強(qiáng)度與設(shè)置的輻射強(qiáng)度相吻合)，置于太陽(yáng)模擬器下進(jìn)行輻射處理。
[0032]實(shí)驗(yàn)期間，升起擋板至液面上方，待輻射處理結(jié)束時(shí)將擋板降下，對(duì)各輻射區(qū)域內(nèi)的浮游動(dòng)物個(gè)體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種研究紫外光譜對(duì)浮游生物行為學(xué)的影響的測(cè)試裝置，其特征在于:該測(cè)試裝置包括圓形水槽、多塊玻璃擋板、固定在水槽中央的中軸以及覆蓋在水槽上方的由多種不同的濾光片拼接成的組合體，其中所述多塊玻璃擋板呈輻射狀均勻設(shè)置在中軸上，從而將水槽劃分為多個(gè)輻射區(qū)域，所述多個(gè)輻射區(qū)域內(nèi)可輻射經(jīng)相應(yīng)濾光片濾光后的多種不同波長(zhǎng)或強(qiáng)度的紫外光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于:所述多塊玻璃擋板為3-6塊，從而將水槽劃分為相應(yīng)的3-6個(gè)輻射區(qū)域，各輻射區(qū)域上方分別設(shè)置有不同規(guī)格的濾光片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于:圓形水槽由黑色有機(jī)玻璃制成，其直徑為20cm,高5cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的測(cè)試裝置，其特征在于:所述濾光片可選擇性濾除不同波長(zhǎng)的紫外線，或具有不同透光率。
【文檔編號(hào)】G01N33/48GK204086271SQ201420565553
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】李偉, 徐軍田, 楊雨玲, 董麗麗, 黃松 申請(qǐng)人:黃山學(xué)院