一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置制造方法
【專利摘要】一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置，該測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置在中軸上。
【專利說明】一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置
【技術領域】
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[0001]本實用新型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】
[0002]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。
[0003]到達地面的陽光福射主要包括可見光PAR(PhotosyntheticalIy activeradiat1n, 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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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(“Behav1ral responses of zooplankton to solar radiat1nchanges:1n situ evidence，，，Zengling Ma etc.Hydrob1logia (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。
實用新型內容
[0007]針對上述現有技術中的缺陷，本實用新型公開了一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置。
[0008]本實用新型采用下述技術方案:
[0009]一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置，該測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置在中軸上，從而將水槽劃分為多個輻射區域，所述多個輻射區域內可獲得經相應濾光片濾光后的多種不同波段的紫外光；通過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，可獲得該波段下不同輻射強度的光，可用來研究不同波段及強度的紫外光對負有浮游生物的行為學效應。
[0010]進一步地，所述多塊玻璃擋板為3-6塊，從而將水槽劃分為相應的3-6個輻射區域，各輻射區域上方分別設置有不同規格的濾光片。
[0011]進一步地，圓形水槽由黑色有機玻璃(防止外界其它光源影響)制成，其直徑為20cm,高 5cm。
[0012]進一步地，所述濾光片可選擇性濾除不同波長的紫外線，或具有不同透光率。
[0013]本實用新型的有益效果是:研究紫外輻射作用光譜對浮游生物行為學的影響(水平遷移行為)，相關的小型實驗裝置尚未見報導，利用本實用新型的測試裝置可簡單有效的進行紫外光譜對浮游生物行為學的影響的實驗研究，具有可靠的說服力和可重復性，為水生生態系生態系統的系統研究和自然科學發展提供可靠實驗依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0014]圖1是室內實驗驗證浮游動物對光質的水平選擇性模型示意圖出塊玻璃擋板)；
[0015]圖2是室內實驗驗證浮游動物對光質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)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個重復培養)。
[0017]其中，圖1左圖表示輻射處理時升起擋板，圖1右圖表示輻射處理結束降下擋板
[0018]1-濾光片;2_擋板；3_圓形水槽；4_中軸
【具體實施方式】
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[0019]現結合附圖將本實用新型的一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置做進一步的說明。
[0020]如圖1所示為本實用新型的一種典型實驗裝置，從圖1中可以看到，本實用新型的實驗裝置為圓環形設計，此圓環形設計方式可有效避免因水槽長度較長而影響浮游生物自由游動，該設計方式能夠更加準確地反映浮游動物對光質或光強的選擇性，也更有說服力。從圖1中可以看到，本實用新型的測試裝置包括:圓形黑色有機玻璃水槽，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置在中軸上，從而將水槽劃分為6個輻射區域，所述6個輻射區域內可輻射經濾光片濾光后的多種不同紫外作用光譜。
[0021]其中，可通過在有機玻璃水槽上方的濾光片設置為不同的濾光膜，從而可獲取不同波段的紫外作用光線。實驗檢測前，將擋板從水槽中升起，使整個水槽內的液體混合均勻。上述多個區域經不同波段的紫外輻射處理后，將擋板降下，插入水槽內，將各輻射區域形成隔斷，即可對各輻射水平下的浮游生物進行統計，以各區域內的浮游生物的數目或所占比例作為認定該生物偏向選擇某一輻射處理的依據。
[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，可用來研究更為細致的光譜效應；如研究陽光輻射強度對浮游生物行為學的影響，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)，可獲得光強從100%至O的水平的光強。
[0023]如圖2所示為本實用新型的測試裝置的另一種實施方式，在該測試裝置中玻璃擋板為3塊，將圓形有機玻璃水槽劃分為三個不同輻射區域，各輻射區域上方設置不同的濾光片。
[0024]在進一步地實驗研究中，采用使用圖2中所述測試裝置對浮游動物日本虎斑猛水蚤響應可見光(P)、可見光+紫外線A (PA)以及可見光+紫外線A+紫外線B (PAB)的行為學變化，研究表明無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出顯著的躲避 UV 福射的行為(Li and Gao, unpublished data)。
[0025]使用本專利設計的原型裝置對浮游動物日本虎斑猛水蚤響應可見光(P)、可見光+紫外線A(PA)以及可見光+紫外線A+紫外線B(PAB)的行為學變化，在測試過程中，針對接受輻射處理10，20及30分鐘的不同輻射時間長度，以及在不同pH條件下(pH8.15 (A，B)、7.80 (C, D)及7.60 (E, F))，分別進行了實驗研究，研究表明無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出顯著的躲避UV輻射的行為(Li and Gao, unpublisheddata)。
[0026]通過本實用新型的測試裝置來進行室內研究浮游動物響應陽光紫外輻射不同波段的行為學變化，內容有以下幾點:
[0027](I)研究相同輻射劑量、不同輻射強度對浮游動物水平遷移的影響
[0028]模擬自然條件下陽光輻射的強度(陰天、多云以及晴天等)設置三種輻射強度，即低光強、中等強度的輻射以及高光強輻射處理(具體輻射強度的設置參考當地氣象部門陽光輻射的數據)。在上述三種輻射處理下設置3-5個輻射劑量，通過設置不同的輻射時間，即低光強下進行長時間輻射、高光強下進行短時間輻射，使三種輻射強度下的總輻射劑量相等，統計不同輻射強度、輻射劑量下不同類型的浮游動物分布比例。
[0029](2)研究相同輻射強度、不同輻射劑量對浮游動物水平遷移的影響
[0030]低、中及高的輻射強度設置同上，在上述三種輻射強度下處理5、10、15、30、60分鐘后，統計不同輻射劑量處理下不同類型的浮游動物分布情況。具體操作步驟如下:
[0031]挑取健康、活潑(顯微鏡下進行)的上述浮游動物，置于圖1所示的圓形水槽中(50-100只個體)，并注入過濾后的水樣(液面高度保持著2-3cm，防止因液面過高導致光質在水體中的衰減，可保證水體接受輻射強度與設置的輻射強度相吻合)，置于太陽模擬器下進行輻射處理。
[0032]實驗期間，升起擋板至液面上方，待輻射處理結束時將擋板降下，對各輻射區域內的浮游動物個體進行統計。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種研究紫外光譜對浮游生物行為學的影響的測試裝置，其特征在于:該測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置在中軸上，從而將水槽劃分為多個輻射區域，所述多個輻射區域內可輻射經相應濾光片濾光后的多種不同波長或強度的紫外光。
2.根據權利要求1所述的測試裝置，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的3-6個輻射區域，各輻射區域上方分別設置有不同規格的濾光片。
3.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于:圓形水槽由黑色有機玻璃制成，其直徑為20cm,高5cm。
4.根據權利要求1-3任一所述的測試裝置，其特征在于:所述濾光片可選擇性濾除不同波長的紫外線，或具有不同透光率。
【文檔編號】G01N33/48GK204086271SQ201420565553
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】李偉, 徐軍田, 楊雨玲, 董麗麗, 黃松 申請人:黃山學院