實驗室研究方法概述.ppt

1、實驗生態(tài)學（碩士研究生,第一章 實驗生態(tài)學實驗室研究方法概述 （4學時,第一節(jié)：概述,實驗生態(tài)學定義： 關(guān)于生態(tài)學的實驗研究方法的科學，通過野外的直接干預或?qū)嶒炇覂?nèi)的人工模擬，對自然生態(tài)系統(tǒng)或?qū)嶒炆鷳B(tài)系統(tǒng)及其組分進行觀察和研究的一門科學。簡言之，實驗生態(tài)學是一門使用現(xiàn)代實驗理論和技術(shù)研究生物之間及生物與環(huán)境之間相互作用的科學,研究范圍： 針對研究目的、研究尺度、研究對象的不同而各有側(cè)重。 本課程在個體生態(tài)、種群和群落生態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)等層次上，重點講授與水產(chǎn)養(yǎng)殖和水生生物相關(guān)： 生物能量研究原理與方法； 生物操縱原理與方法； 全生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)工程原理與方法； 穩(wěn)定性核素在水生生態(tài)系統(tǒng)中的應用及其方

2、法,第二節(jié)：小型實驗生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建,根據(jù)實驗目的和要求構(gòu)建系統(tǒng) 包括的主要要素： 飼養(yǎng)裝置 用水處理 環(huán)境控制 研究對象 確定需控制的環(huán)境參數(shù) 系統(tǒng)運行調(diào)試 引入實驗動物、植物 物種的馴化適應,流化生化反應器,生化反應器,臭氧消毒泡沫分離器,調(diào)配池（溫度、pH,養(yǎng)殖池,自控式固液分離機,流著凈化裝置,紫外線消毒裝置,集水池,循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)工藝流程示意圖,第三節(jié)：主要生態(tài)因子檢測技術(shù),溫度影響試驗 一、意義： 溫度因子是所有生態(tài)因子中最重要的因子之一，它直接影響水產(chǎn)動物的呼吸代謝、營養(yǎng)、攝食、生長、繁殖發(fā)育、成活、分布及洄游等。 包括3方面內(nèi)容： 研究所能忍受的最高和最低溫度限，即耐性限度； 研

3、究最適溫度范圍； 研究魚類對劇烈溫度變化的忍耐力,二、研究方法與步驟： 研究魚類對溫度的耐性限度 在確定魚類生命活動的極限溫度界限時，首先應測定魚的休克溫度限和致死溫度限。當魚從一個適宜的溫度條件下逐漸轉(zhuǎn)變到不適宜的溫度下生活，首先它將產(chǎn)生不舒服的感覺，然后出現(xiàn)側(cè)臥和仰臥的現(xiàn)象，一旦溫度條件好轉(zhuǎn)，魚將恢復過來，這時的溫度叫休克溫度。當休克溫度維持下去，則魚會最終死亡。 魚的休克溫度限和致死溫度限是變化的。 魚最高溫度限的測定： 控溫箱中日升溫2記錄個別魚開始休克和全部魚發(fā)生休克時的溫度個別魚和全部魚死亡時的溫度。 測定魚的休克和致死低溫限：原理同上,研究突變溫度對魚類的影響 突升溫度的影響試驗

4、： 動物原生活水溫每0.5-1設(shè)梯度，形成溫度序列記錄發(fā)生死亡、休克、全無休克現(xiàn)象的3種溫度狀態(tài)。 突降溫度的耐寒性試驗：原理同上。（魚類無溫度適應過程，是立即放入,研究魚類的選擇溫度 最適度原理是現(xiàn)代生態(tài)學的基本概念之一。 最適溫度：如果選擇成為可能，則大多數(shù)個體都要選擇的那種溫度。 確定魚類最適溫度區(qū)域的意義（研究魚類的分布、活動、馴化、生產(chǎn)）。 選擇合適的溫度等級器放入實驗魚，應是隨機分布開啟等級器每530min照相一次根據(jù)結(jié)果制作概率分布圖最后確定選擇溫度、廣溫性指數(shù)、熱非對稱性指數(shù),魚的選擇溫度以什么為標準？ 平均溫度、眾數(shù)溫度：若分布曲線是對稱的，兩者相等；若不對稱，多用眾數(shù)溫度。

5、 溫度分布曲線：曲線的峰度可以表明魚類的適應范圍，不對稱性表明該種魚類對高溫或低溫的生態(tài)趨勢。 常用廣溫性指數(shù)來表示魚類對溫度適應的范圍，而用熱非對稱性指數(shù)表示魚類對高溫和低溫的生態(tài)趨勢,其中： n該溫度條件下出現(xiàn)次數(shù)（）； m0眾數(shù)（），魚出現(xiàn)次數(shù)最多的百分數(shù)； tmax,tmin,tm分別為最大、最小和眾數(shù)溫度,等級適度試驗中應注意事項： 應消除其它因子的干擾，魚被隨機引入等級器各區(qū)段，有足夠的時間適應試驗環(huán)境，注意試驗動物的馴化溫度條件和蓄養(yǎng)時間。 統(tǒng)計檢驗：用卡方檢驗法來檢驗試驗結(jié)果的差異是否顯著,原理：通過冷暖水對流形成溫度等級,光對魚類的影響試驗,一、光的性質(zhì)和生態(tài)學意義： 光具有

6、電磁波性和微粒性，這兩種特性使得光成為地球上一切生命的源泉和動力。到達地球表面的太陽光是由多種波長的波組成，可區(qū)分為3個部分： 可見光（400760毫微米）； 紫外線（290400毫微米）； 紅外光（760毫微米）。 在到達地球表面的太陽光中可見光占39、紅外線占60、紫外線占1，這三種光所起的作用各不相同。紫外光主要能引起變化，具極大的殺傷力；紅外線能引起熱效應，具有增溫的作用；可見光能影響魚類和其它動物的行為和活動節(jié)律,水中光照條件和空氣中條件大不相同。水中大量存在地顆粒物質(zhì)和鹽類，吸收和散射進入的光線，強度大大消弱，光譜成分也發(fā)生很大變化。 一般來說：光譜中長波長（紅、黃）光在水的上層被

7、吸收，而短波長的藍光、紫外光被吸收的少，可透入較深的水層。 水體中光照條件的好壞與水的透明度、懸浮物和溶解物質(zhì)的多少有關(guān)。光對生物的作用主要表現(xiàn)在光源和熱源2方面。 在漁業(yè)生產(chǎn)上的應用：漁具的選擇；根據(jù)魚類的趨光性，燈光誘魚,二、研究方法： 光因子主要從3個方面影響魚類及其他水生動物：光照強度；光譜成分；光照時間。 常用儀器：測量可見光強度（照度計）；測量熱輻射強度（輻射計）；測量光譜成分（光譜鏡、分光計）；光等級器。 可研究：確定魚類對光照的選擇性（適宜照度試驗）；研究魚類對光色的喜好；研究魚類的光閾值；測定魚類辨認色彩、物體大小、形狀的能力；光照對魚類活動性、攝食性的影響,水生動物耗氧量的

8、測定,測定水生動物耗氧量的儀器裝置和方法很多。 大致可分為： 密封式靜水試驗、 密封式流水試驗、 敞水式靜水試驗、 敞水式流水試驗,其中，C0為初始溶解氧濃度，C1為試驗結(jié)束時溶解氧濃度，V為試驗水體體積，P為魚體重量，t為試驗持續(xù)時間。 注：微生物的耗氧應扣除（設(shè)空白對照）；試驗應持續(xù)一定時間，一般應使試驗后水體中的溶解氧下降為最初氧飽和度的70，通常需2小時以上,一、密封式靜水試驗,二、密封式流水試驗： 測定流入呼吸室和流出呼吸室的水流中的含氧量和水流的流量,其中，Ci為進水溶解氧濃度，Cq為試驗結(jié)束時溶解氧濃度，f為流量（L/h），W為魚體重。 注：該法中流速的控制是頭等重要的事情（可加

9、定量蠕動泵,三、開放式靜水測定試驗（適用于池塘養(yǎng)殖水體,其中，Kf為水體中溶解氧減少速度（百分數(shù)/小時）；V為水體體積；Sat.O2為飽和溶解氧；n為魚數(shù)量；W平均每尾重量。 注：該法的前提是假設(shè)試驗水體的體積一定；與大氣接觸的水面一定；界面狀態(tài)一定；實驗水體溶氧分布均勻；微生物或有機物耗氧極低；魚的耗氧量超過水體的復氧量,四、開放式流水測定法,其中，k為池水交換率（次/小時）； C0進水溶解氧濃度； Ct出水溶解氧濃度； B魚的飼養(yǎng)密度，等于全池魚重量除以池水體積； r為池水自身耗氧量（g/m3h）：測定方法是用250ml容量瓶，同時采集2瓶水樣，一瓶立即測定，另一瓶封口放回原池0.5米水深

10、處，經(jīng)過13小時測定溶氧濃度。 注：該實驗可以每1小時、或每23小時測定一次，持續(xù)一晝夜，其間可照常投餌,攝食量的測定,確定魚類每天需要的食物（餌料日糧）的方法有2種。即直接計算法和間接計算法。 直接計算法只適用于兇猛性魚類。 間接法用的多，包括： 氮素平衡法：動物攝食的氮量等于動物體內(nèi)積累的氮量加上由于不消化而排出體外的糞便中的氮量和代謝產(chǎn)物所排泄的氮量的總和。因此，只要測定出魚類通常取食的食物和魚體中的氮量以及排出的氮量，就可間接計算出攝食量。 能量平衡法：魚類攝食的能量主要用于維持生命活動的呼吸代謝和增加體重的生長2個方面。即,其中：R為餌料日糧；T為每天維持生命活動所需的食物量；P為日

11、平均增長體重所需的食物量；k為食物的有效系數(shù)；g為食物的干重率。 可見，只要測定出每克魚體在一定溫度條件下每小時的耗氧量和每晝夜體重的平均增長量，就可以根據(jù)呼吸消耗1克氧所釋放的熱量值和1克食物的干重的熱量值計算出每天為維持生命所需要的食物量（T,w為魚的平均體重； a為一定溫度條件下每克魚重每小時的耗氧量； b為魚呼吸耗氧1g所放出的熱量值（千卡）； C為1克食物干重所含熱量值（千卡）。 根據(jù)魚體和食物中的氮量百分比就可以計算出日平均增長體重所需的食物肝重量（P,其中， d為魚每天的平均增長體重； e為魚體內(nèi)的含氮量； f為食物中的含氮量,通過消化率計算食物量的方法,C為攝食量； E為排糞量； A為同化量； A/C等于消化率，所以只要知道排糞量和消化率就能計算出攝食量,消化率的測定方法有： 對食性簡單的魚類，可取一定數(shù)量的魚，解剖腸道，分別取出前、中、后腸內(nèi)含物，進行化學成分測定，前后兩段腸含物中營養(yǎng)物質(zhì)的差就是消化吸收的數(shù)量（如氮量、葡萄糖量等）。 對食性復雜的魚類可以通過食含特殊物質(zhì)的食餌，然后通過比色法和微量分析法測定出糞便中或消化道活體組織中該物質(zhì)的含量。 （色素法、放射性同位素、非放射性同位素等）。 常用三氧化二鉻作指示劑來測定魚類的消化率。 該方法測定的是表觀消化率，主要優(yōu)點是： 不需要收