[实用新型]一种研究紫外光谱对浮游生物行为学的影响的测试装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及浮游生物行为学研究领域，具体涉及一种研究紫外光谱对浮游生物行为学的影响的测试装置和测试方法。

背景技术

包括鱼类、鳞虾、浮游动物在内的海洋或淡水生物的昼夜迁移现象是自然界中最为常见的现象之一，也是研究较为广泛的科学问题之一。对这种迁移现象的最早描述距今已经一百多年，然而到目前为止，对此现象机制的研究仍然是动物行为学及生态学研究的热点问题。昼夜迁移现象是地球上生物量最大的迁移活动之一，在食物链、生物地球化学循环等诸多过程中具有十分重要的作用。除昼夜垂直迁移外，研究表明浮游动物也具有水平迁移行为，这种水平迁移行为同样也与躲避捕食者的捕食以及阳光紫外辐射有关。我们通过前期的室内研究发现，海洋浮游桡足类具有感知高光强，并通过水平迁移躲避高强度辐射的行为，这一响应高光强的水平迁移行为在原位淡水水体中也得到了进一步的证实。然而，浮游动物响应阳光辐射的水平迁移行为与阳光辐射光谱中各波段之间的关系如何，仍需深入探讨。虽然以往研究已经证明浮游动物可以感受到紫外辐射并通过垂直或水平迁移的方式躲避紫外辐射，然而，尚未有研究以及相关测试装置系统阐述不同波段的紫外辐射对浮游生物行为调节的影响。

到达地面的阳光辐射主要包括可见光PAR(Photosynthetically active radiation，400-700nm)、UVA(320-400nm)以及UVB(280-320nm)。UVA和UVB辐射可穿过臭氧层及云层到达地表及水体，其辐射强度与纬度、海拔高度、水体溶解及颗粒有机质有着紧密联系。在透光率较高的湖泊中，1％的紫外辐射的透射深度可到达数十米。紫外辐射的负面效应主要是由UVB波段引起。UV波段的光，波长越短，单位光量子的能量越强，破坏性也就越大。相对于UVB波段，UVA波段的光破坏性相对较小，在390-400nm处甚至具有一定的正面效应，可辅助修复损伤的蛋白质以及DNA。因而研究紫外辐射的生物学效应时，对紫外辐射各波段进行区分研究尤为重要。

关于光驱动的浮游动物行为变化，很少有研究者将紫外辐射作用光谱细化开展相关研究(280-400nm)，阐述浮游动物的行为及生理变化是如何响应不同波段紫外辐射作用光谱的。鉴于紫外辐射各波段的效应有所不同，仍然需要进一步探讨细化紫外辐射作用光谱与迁移行为的关系，这将有助于我们了解紫外辐射各波段的生物学效应。在长期的进化过程中，浮游动物已经形成了相应的适应和保护机制来应对紫外辐射所带来的负面作用。水生动物对紫外辐射的响应可包括形态、生理以及行为等方面，其中行为的响应是最为直接、迅速与高效的。在具有大型水草或珊瑚礁等区域，水平方向上的迁移可避免穿过温度跃层，相对于垂直迁移，在能量利用上更具有优势，对于躲避紫外辐射具有非常重要的生态意义。虽然浮游动物水平方向上的迁移同时会被动地受水体物理因素(流)等影响，然而室内及室外研究都证明，浮游动物更具有主动的通过水平移动躲避潜在高光及紫外胁迫的行为。

虽然有关阳光紫外辐射对浮游动物影响的研究并不鲜见，然而绝大多数的研究都是探讨UVB或UVA波段的生理学效应，研究紫外辐射作用光谱对生物行为的影响未见报道，且多数研究紫外辐射的获取方法各异，有些并不能反映浮游动物对紫外辐射的真实响应。另一方面，有关不同类型浮游动物的迁移行为，目前仍停留在推测阶段(躲避捕食者假说、能量和资源利用假说、光驱动假说等)，相关研究仍然需要进一步开展。

研究光强对浮游动物垂直迁移行为的影响，厦门大学的Zengling Ma等人在水库区域作了实验研究(“Behavioral responses of zooplankton to solar radiation changes:in situ evidence”，Zengling Ma etc.Hydrobiologia(2013)711:155–163)，其选择在水库建立实验模型，即通过对表层水体覆盖中性网滤除50％的太阳辐射作为实验组，相邻不加中性网的原位水体作为自然光照对照组，分别在阴天和晴天进行对比测试，该实验模型建立在原位水体中，模型建立困难，而且近岸因素具有人类活动等许多不确定导致，导致实验的操作性以及光强、光质梯度的系列性设置不易大面积开展,使实验的完整性受到一定影响，其可操作性和重复性都存在进一步改进的空间。室内模拟实验测定浮游动物对光质的水平迁移行为，申请人前期的研究中使用的选择性长方形水槽为自行设计的水平选择水槽，其区域划分和辐射强度等模型建立中，各区域划分和辐射强度存在差异，浮游动物游动行为可能会受长方形水槽形状的影响，在一定程度上可能会影响实验结果的说服力，本发明中将对其进行进一步改进。