大别山地区动植物资源丰富,但摇蚊科昆虫还尚未见系统报道.通过对大别山地区不同生境及海拔下的摇蚊进行采集,经研究得出4亚科37属131种,摇蚊亚科Chironominae 17属83种,直突摇蚊亚科Orthocladiinae 14属38种,长足摇蚊亚科Tanypodinae 5属9种,寡角摇蚊亚科Diamesinae 1属1种.其中,中国新纪录种18种.采用Menhinick丰富度指数进行丰富度分析,摇蚊亚科中多足摇蚊属Polypedilum丰富度指数最高(m=2.25),直突摇蚊亚科中趋流摇蚊属Rheocricotopus丰富度指数最高(m=2.33).在不同生境下摇蚊种类有着明显的差异,摇蚊亚科、直突摇蚊亚科在山间溪流生境下种类分布最多.采用Mcnaughton优势度指数对摇蚊优势度进行分析,城市湖泊生境中,中国长足摇蚊Tanypus chinensis Wang和暗绿二叉摇蚊Dicrotendipes pelochloris(Kieffer)为绝对优势种,台湾短须摇蚊Nilodorum tainanus(Kieffer)、德永雕翅摇蚊Glyptotendipes tokunagai Sasa和平铗枝角摇蚊Cladopelma edwardsi(Kruseman)为优势种.在村庄农田中,花翅摇蚊Chironomus kiiensis Tokunaga为绝对优势种,平铗枝角摇蚊、Polypedilum kyotoense(Tokunaga)和台湾短须摇蚊为优势种.在坑塘生境下,林间环足摇蚊Cricotopus sylvestris(Fabricius)为绝对优势种,蚊型前突摇蚊 Procladius culiciformis(Linnaeus)、中国长足摇蚊和花翅摇蚊为优势种.在山间溪流生境下,双斑环足摇蚊Cricotopus bimaculatus Tokunaga和Lipiniella fujiprimus(Sasa)为优势种.随着海拔的升高摇蚊的种类会随之下降,特别是摇蚊亚科和长足摇蚊亚科表现明显.根据世界陆地动物地理分区,大别山地区摇蚊以古北+东洋种类为主;根据世界淡水动物地理区域划分,大别山摇蚊种类主要分布在中印区,占75.7％,其次是中印区+全北区;中印区中,以东亚亚区较多,共计39种,占52.7％,说明大别山地区摇蚊种类分布存在明显的集中性.本研究丰富了该地区摇蚊科昆虫的多样性,为大别山地区水质监测和生态环境研究提供了重要依据.

为探讨鱼类在竖缝式鱼道上溯过程中对各种水力学因子的适应性特征,对其上溯轨迹的模拟研究十分必要.本文采用数值模拟技术对竖缝式鱼道中的流场、湍流动能场及湍动耗散率场进行计算,并根据鱼类对各种水力学因子的偏爱程度赋以相应的权重,从而模拟分析以上3种水力学因子综合影响下,鱼类个体在竖缝式鱼道中的上溯轨迹,并采用已有的实验研究成果对模拟结果进行对比校准.结果表明:鱼道中湍流动能场的分布结构是影响鱼类轨迹最为重要的水力学因子,鱼类上溯轨迹总是出现在某一湍流动能阙值附近;鱼类的趋流特性虽然影响较小,但不可忽略,它在鱼类洄游过程中起着重要的导向性作用,是鱼类能够不断上溯的关键因子;湍动耗散率对鱼类上溯的影响非常有限,可以考虑将其忽略.

为了探讨水流对鱼类趋光性的影响,利用自制的循环水槽装置,以草鱼(Ctenpharyngodon idellus)幼鱼为研究对象,研究其在光照度为300 lx,不同流速工况(0、0.1和0.2 m/s)下的趋光性行为,同时设黑暗静水工况为对照组.结果表明:(1)0.2 m/s的流速可完全激发草鱼幼鱼的趋流性,使其游泳方向多数与顶流方向呈±20°.(2)根据草鱼幼鱼在不同流速工况下随光照度衰减在水槽内的分布情况,计算得其在3种流速工况下的光强期望值分别为:52.45,34.62和37.86 lx.(3)当照度为300 lx时,静水工况下的实验鱼在水槽中呈现"两头高,中间低"的分布情况,并未表现出对某一光强范围的偏好行为;在小于感应值的低流速下,草鱼幼鱼的分布情况总体趋势与静水工况类似,但在远离光源处的分布较多,多呈"逆流后退"行为;当流速值超过感应流速时,在趋流性的作用下,鱼类在尾部的聚集情况明显下降,同时在水槽中的分布更加均匀,其原有光环境的作用减弱.研究初步证明了略大于感应值的小流速所引发的草鱼趋流性即可对其光环境响应行为产生影响.

以齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti,体长26.3±1.1 cm)、重口裂腹鱼(Schizothorax davidi,体长28.5±2.9 cm)和短尾高原鳅(Triplophysa brevicauda,体长9.7±1.3 cm)为研究对象,使用自制Brett-type鱼类游泳能力测试水槽,采用递增流速法对其感应流速进行测量.结果表明:在11.9～14.1℃的水温条件下,齐口裂腹鱼、重口裂腹鱼和短尾高原鳅的绝对感应流速分别为(10.2±2.3)、(9.8±0.02)和(9.3±1)cm·s-1,相对感应流速分别为(0.33±0.02)、(0.32±0.08)和(0.96±0.09)BL·s-1;双变量分析结果显示,重口裂腹鱼的绝对感应流速及相对感应流速与体长关系不显著(P＞0.05),齐口裂腹鱼和短尾高原鳅的绝对感应流速与体长呈正相关,相对感应流速与体长呈负相关;单因素方差分析结果显示,2种裂腹鱼绝对感应流速之间无显著性差异(P＞0.05),却与短尾高原鳅有显著性差异,3种鱼类相对感应流速之间均存在显著性差异;所有试验鱼的趋流率与水流速度呈指数关系,当以这3种鱼为主要过鱼对象时,大渡河过鱼设施主流速区内最低流速设计至少为0.13 m·s-1才能保证95％的目标鱼类溯水洄游.本研究结果可为充实有关鱼类趋流特性的数据库及大渡河流域过鱼设施设计提供参考.

目的 趋流,意即在水中调整身体方向并逆流而上的能力,是一种在大多数鱼类与两栖类动物中存在的保守行为.虽然关于趋流的研究已有一段很长的历史,并且近年来斑马鱼幼鱼趋流行为的理论机制也被提出,但是分布式的神经环路是如何整合多感知信息、做出决策、并实现行为控制仍然是个未知数.对自由运动的斑马鱼进行全脑神经活动成像为理解这一困难的问题提供了特殊的机会.方法 本文开发了一种微流控装置精确控制环境水流并激发斑马鱼的趋流行为.将该微流控芯片与扩增视野光场显微镜以及追踪系统整合,从而记录自由行为下斑马鱼全脑的神经活动.结果 在整合的微流控装置中稳定观察到了斑马鱼在水流中保持自身位置不变、逆流而上等刻板的趋流行为现象.与此同时,实现了对斑马鱼幼鱼趋流行为过程中的全脑钙活动记录.本文初步发现了几个脑区的神经活动与趋流行为相关.结论 本研究第一次展示了在斑马鱼幼鱼趋流行为的同时记录全脑神经活动的技术.接下来对神经活动和行为数据的分析与建模将有助于更好地理解一种重要自然行为背后的感觉运动转换机制.