为解析洱海水环境的时空变化特征, 本研究基于2017—2024年洱海北、中、南三区湖心及对应湖湾(沙坪湾、挖色湾、向阳湾)季度监测的19项水体理化指标, 分区域构建了整体、年度和季度尺度的水质相关性网络。结果表明: (1)洱海湖心水质网络较湖湾更松散、简单, 这一低连通、高模块化的结构可把污染等扰动局域化, 从而赋予其更高的抵抗力; 而湖湾网络复杂、连接冗余, 在外部扰动下更易发生连锁波动, 抵抗力相对较弱。(2)湖心区水质网络以TN、TP、SD和Chl.a为核心节点, 其中TP是共有的关键驱动因子, 对其调控可产生高效的杠杆效应。湖湾水质指标虽连接数多, 但关键节点少, 对扰动的缓冲更依赖随机连通路径, 稳定性相对较低。(3)湖湾区水质网络结构呈季节性演变, 由春季至冬季逐渐复杂紧密, 这可能受降雨径流与水生植物季节波动等的共同驱动。因此, 通过调控湖湾水生植物群落, 有望局部降低网络密度、提升模块化, 进而为全湖水质网络的简化与稳态维持提供一种关键驱动途径。本研究将网络稳定性框架引入高原湖泊水质评价, 所提出的“水质网络结构特征”可为洱海分区治理提供新的预警指标(如模块度与密度), 并指明通过削减外源负荷与调控水生植被驱动网络向更优构型转变的精准治理路径。

为明确狭域种长麦穗鱼(Pseudorasbora elongata)和广布种麦穗鱼(Pseudorasbora parva)的趋流性差异, 以及是否因此导致其适应性的不同, 为长麦穗鱼保护提供科学依据。以二者为研究对象, 采用递增流速法对其感应流速进行测量。结果表明: 长麦穗鱼[体长(7.7±1.3) cm]的绝对感应流速为(2.88±1.00)—(9.63±2.28) cm/s, 相对感应流速为(0.47±0.11)—(1.09±0.24) BL/s, 不同体长组间绝对感应流速和相对感应流速均存在显著性差异(P<0.05)。麦穗鱼[体长(7.2±0.9) cm]的绝对感应流速为(5.25±0.82)—(7.91±1.03) cm/s, 相对感应流速为(0.83±0.10)—(0.94±0.10) BL/s, 除7.0—7.9与8.0—9.0 cm体长组外, 其余各体长组间绝对感应流速与相对感应流速均存在显著性差异(P<0.05)。两种麦穗鱼的绝对感应流速、相对感应流速与体长间均呈极显著正相关(P<0.001)。长麦穗鱼的绝对感应流速及相对感应流速均显著性低于麦穗鱼(P<0.05), 表明狭域种长麦穗鱼比广布种麦穗鱼对水流有更高的敏感性, 这可能是长麦穗鱼分布区域狭窄的重要原因之一。因此, 在长麦穗鱼栖息地的保护中, 应充分考虑其趋流性特征。在满足安全行洪的条件下, 河道整治应遵循河道的自然宽窄变化和起伏, 避免线型渠化。此外, 在长麦穗鱼分布河段, 尽量降低水坝密度, 增大水坝间隔。

为考察社会隔离和生态场景对鲤科鱼类群体行为的影响, 本研究以鲤(Cyprinus carpio)幼鱼为实验对象, 设置两种社会状态处理组(群养组, 5尾作为一个群体进行群体饲养; 隔离组, 单尾鱼隔离饲养), 饲养28d后, 测定3种生态场景(包括开放水域、食物、食物+隐蔽场所)下实验鱼的群体行为。结果表明: 社会隔离并未显著改变鲤幼鱼的个体行为, 但生态场景显著影响其运动表现, 在食物场景下, 个体游泳速度最高; 而在食物+隐蔽场所场景中, 两组鱼的游泳速度同步性最低。社会隔离与生态场景共同调控群体行为与结构: 群养组的群体游泳速度和运动时间比均随环境复杂化而上升; 隔离组则在开放水域和食物+隐蔽场所中表现出群体极性下降、个体间距增加, 导致群体协调性与凝聚力显著降低。经过28d, 所有鱼群觅食效率均提升, 在隐蔽场所停留时间缩短, 且隔离组离开隐蔽场所的群体规模显著增大。这表明, 社会隔离会降低鱼群活跃度与协调性, 而环境复杂化虽提升运动能力, 却可能削弱群体协调性。

为探究营养来源对高原湖泊大型底栖动物群落β多样性格局的影响, 在2022—2024年间干季和湿季对扎陵湖、鄂陵湖流域开展了大型底栖动物及其营养来源的定量调查。共鉴定大型底栖动物8纲39科108属种, 总体来看, 湖泊类型、生境类型、季节单独及交互作用对底栖动物种类数的影响均不显著(P>0.05)。群落整体β多样性较高, 且主要由周转组分驱动。通过水体指标(叶绿素a、浮游植物、营养盐)与集水区特征(植被覆盖率、海拔高差、降水)量化内外源营养, 其中叶绿素a浓度湿季显著高于干季(P<0.001), 湖滨带植被覆盖率显著高于河流区(P<0.01)。随机森林分析表明, 营养源对底栖动物的影响具有生境与季节特异性, 外源输入在湿季河流区及湖滨带的重要性高于内源因子; 而干季湖滨带中, 叶绿素a和总磷等内源因子重要性显著上升, 呈现内外源共同驱动格局。总β多样性及周转组分对外源因子响应更为敏感, 湿季河流区嵌套组分也对内源因子表现出一定响应。研究成果为高原湖泊的生态管理提供基础科学支撑。

为探究鱼类个性特征与认知能力之间的关联, 本研究以喜好群居生活的德玛森小岩鲷(Chindongo demasoni)幼鱼为对象, 通过“颜色−食物奖励”的联想学习训练和测试获得其认知能力, 分析了认知能力与个性特征(活跃性、勇敢性和社会性)的关系。结果发现: (1)德玛森小岩鲷个体的活跃性与勇敢性正相关(P=0.024), 符合“行为综合征假说”(Behavioral syndromes hypothesis); (2)该鱼可通过联想学习训练建立颜色与食物奖励的关联, 选择正确率随训练天数的增加而显著提升(P<0.001); (3)该鱼个体的社会性与认知能力(联想学习测试阶段的选择正确率)呈正相关(P=0.006), 而活跃性和勇敢性则与认知表现无显著关联。社会性与认知能力的关联支持“社会脑假说”(Social brain hypothesis), 提示对于群居性鱼类而言, 处理复杂社会信息的需求可能是驱动认知演化的重要驱动力。

水利枢纽工程过鱼设施的设计主要依赖于目标鱼类的游泳行为参数。本研究以工程主要过鱼对象瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii Dybowski)和马口鱼(Opsariichthys bidens)为研究目标, 测试了2种鱼的感应流速和临界游泳速度, 并分析了3种游泳速度(2、4和6 BL/s)下, 实验鱼在顶流静止时的摆尾频率、摆尾幅度、身体波动速度、身体波长、鱼头最大转角和鱼头最大转角速度等生态行为指标。结果表明: 瓦氏雅罗鱼和马口鱼的绝对感应流速分别为(0.06±0.01)和(0.11±0.03) m/s, 相对感应流速分别为(0.55±0.11)和(1.11±0.27) BL/s。瓦氏雅罗鱼绝对感应流速及相对感应流速均与其体长呈显著负相关(P<0.05), 马口鱼绝对感应流速与其体长呈显著正相关(P<0.05)。瓦氏雅罗鱼和马口鱼的绝对临界游泳速度分别为(0.99±0.20)和(0.96±0.14) m/s, 相对临界游泳速度分别为(9.30±1.14)和(10.07±1.47) BL/s。瓦氏雅罗鱼绝对临界游泳速度及相对临界游泳速度均与其体长呈显著正相关(P<0.05)。2种鱼的摆尾频率、身体波动速度和鱼头最大转角速度均随着流速增大而升高, 摆尾幅度和鱼头最大转角均随着流速增大而下降。瓦氏雅罗鱼的身体波长在2 BL/s下显著高于另2个流速(P<0.05), 而马口鱼的身体波长随着流速增加没有显著性变化(P>0.05)。在几种生态行为指标中, 摆尾频率、鱼头最大转角速度和身体波动速度与游泳速度的关联系数最大, 可推测以上3种行为是为鱼游泳过程提供推动力的主要指标。以瓦氏雅罗鱼和马口鱼为主要过鱼目标时, 建议上行集运鱼船入口设计流速为0.9—1.2 m/s, 集鱼箱内部设计流速为0.1—0.9 m/s。本文探讨了2种典型工程过鱼对象的游泳能力及关键游泳行为特征, 研究结果可为过鱼设施的设计与优化提供参考依据。

为探究6种鲤科鱼类群体行为特征的种间差异及其对运动训练的响应, 本研究选取鲫(Carassius auratus)、丁鱥(Tinca tinca)、鲤(Cyprinus carpio)、中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)、岩原鲤(Procypris rabaudi)和光唇鱼(Acrossocheilus fasciatus)作为实验对象, 在25℃下, 各自分为对照组、无氧运动训练组(1次/d)和有氧运动训练组[4倍体长/秒(bl/s), 18h/d]进行为期3周的处理。随后在六臂迷宫中测定鱼群在无捕食者刺激和模拟捕食者刺激下的群体中心密度(Center density, CD)、庇护所臂密度(Shelter density, SD)、非庇护所臂密度(Non-shelter density, NSD)和凝聚力指数(Cohesion index, I_c)。结果发现: 在无捕食者刺激和模拟捕食者刺激下, 鲫、丁鱥、鲤和中华倒刺鲃对照组都展现出相对较高的CD、NSD、Ic值和相对较低的SD, 岩原鲤对照组展现出相对较低的CD、NSD和相对较高的SD、I_c值, 光唇鱼对照组展现出相对较低的CD、SD、I_c值和相对较高的NSD。无论有无捕食者刺激, 运动训练对鲫、丁鱥、鲤的群体行为特征都没有产生统计学意义上的显著影响。无氧运动训练导致岩原鲤在无捕食者刺激下NSD显著降低81%, I_c值显著增加21% (P＜0.05); 无氧运动训练导致光唇鱼在模拟捕食者刺激下I_c值显著增加39% (P＜0.05); 有氧运动训练导致中华倒刺鲃在无捕食者刺激下I_c值显著降低17% (P＜0.05)。研究表明: (1)6种鲤科鱼类群体行为特征具有显著的种间差异, 可能与其生活习性和生境因素有关; (2)运动训练对6种鲤科鱼类群体行为特征具有不同程度的影响, 其影响依赖于鱼的种类和训练制度。

为探索电鳗(Electrophorus electricus)高效的水下探测与攻击机制, 本文研究了电鳗在不同行为意图下的应对策略及放电规律, 构建了专门的测试场景, 通过整合图像行为记录、数据采集与生物电场仿真, 系统分析了电鳗攻击/防御姿态与放电逻辑的关联及其对应的电器官放电特征。并从电场−电路协同的角度揭示了蜷曲攻击的优势, 通过仿真分析得到其能够将猎物受到的电压提高3倍以上。基于触碰实验, 本文揭示了一种深水环境下通过双/三脉冲进行防御的被动防御机制。通过比较主动与被动防御在行为表现和放电模式上的核心差异, 本研究得到主动防御适用于浅水环境, 而被动防御适用于深水环境这一结论, 为理解电鳗的不同生物行为提供了更完整的理论框架。

本研究以繁殖期的高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)为对象, 考察了能量代谢、个性特征与社群等级之间的关联, 并进一步分析了性别对上述关联的影响。结果发现: 雄性高体鳑鲏的标准代谢率(SMR)、最大代谢率(MMR)与有氧代谢范围(AS)均显著高于雌性个体(P<0.05), 表明雄性高体鳑鲏具备更强的代谢潜能。雄性高体鳑鲏更强的代谢能力可能与其在繁殖期需执行各种高耗能活动有关。雌性个体的SMR与MMR及AS正相关(P<0.05); 雄性个体的SMR与活跃性正相关, 且MMR、AS均与攻击性呈显著正相关(P<0.05)。能量代谢与个性特征的关联存在显著的性别二态性, 这种差异可能源于两性在繁殖期面临不同的选择压力与行为适应策略。此外, 两种性别的个体均表现为仅活跃性与社群等级呈显著正相关(P<0.05), 而代谢率与社群等级不相关。结果提示, 高体鳑鲏社群等级的形成更依赖于行为特征而非代谢水平, 性别差异影响高体鳑鲏能量代谢与个性特征的关联, 但对其社群等级的决定机制无影响。

为探究益生菌−微藻协同作用对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)幼体育苗的影响, 本研究选取雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)和波吉卵囊藻(Oocystis borgei), 分别与丁酸梭菌(Clostridium butyricum)和乳酸菌(Lactobacillus)组合处理, 系统评估不同菌−藻组合对幼体存活、生长发育、水质和生理指标的影响。结果表明, 卵囊藻+乳酸菌处理的存活率最高(85.8%), 显著高于对照组(50.2%; P<0.05); 卵囊藻+丁酸梭菌组合则在促进幼体生长和发育中表现最优。两种微藻在水质调控呈现功能分工: 雨生红球藻在氮素去除上优势显著, 卵囊藻则在降低有机物负荷(COD_Cr)方面效果最佳。生理指标分析显示, 菌−藻组合能有效缓解幼体氧化应激, 丙二醛(MDA)含量较对照组降低68.3%—87.3% (P<0.05), 其中雨生红球藻+丁酸梭菌组合在抗氧化、免疫和消化功能上综合表现最佳。多元逐步回归分析显示, 总无机氮(TIN)和MDA是影响幼体存活率的关键驱动因子, 可解释61.0%的存活率变异。研究揭示了菌−藻协同通过营养盐循环与生理调节提升育苗效能的潜在机制, 为甲壳类幼体培育的微生态干预提供了理论依据与技术参考。