鱼类温度偏好测试实验装置的制作方法

本发明属于水产和渔业领域，还涉及水利水电工程及鱼类行为科学等相关领域，具体为一种鱼类温度偏好测试实验装置。

背景技术：

大部分鱼类是终生生活在水中的变温生物，鱼类对温度场的选择行为可贯穿鱼类整个生命阶段。自然环境下，大多数鱼类因其自身无法生成和获取稳定的内源性热量，需要通过腮和体表不断地同周围环境进行热量交换，以维持体温与周围环境保持一致。因此，环境温度直接影响鱼类生长发育，并间接影响鱼类生存。水电工程建设，尤其是规模巨大的高水头电站建设，不可避免地会在夏季产生水库水温分层的情况，据文献报道，南方部分水库夏季表层水温可达30摄氏度以上，甚至达到35摄氏度，绝大多数的鱼类在环境温度持续达到35摄氏度时几乎无法生存；同时，高坝下泄低温水会减缓下游鱼类的生长，破坏生殖期鱼类的产卵行为，影响鱼类的正常行为。亦有研究表明不同种群的鱼类、同一种鱼类不同阶段（成鱼与幼鱼）以及同一种鱼同一年龄阶段都表现出不同的温度选择策略，水温对鱼类的游泳能力、摄食行为、生殖与洄游行为等密切相关。因此，通过研究鱼类的水温选择行为对鱼类生态环境保护有着重要的实际应用价值和现实意义。目前对鱼类喜好温度测试的通常将鱼局限在狭小空间当中，环境温度固定，并不能充分反映鱼类在水体中自然选择温度的行为。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种鱼类温度偏好测试实验装置，实现了垂向水温分层条件下鱼类温度偏好选择行为过程的全记录，可应用于鱼类个体和群体温度选择行为的观测与记录。

本发明所采取的技术方案是，一种鱼类温度偏好测试实验装置，包括主水箱和低温水箱，低温水箱通过输水管路连接至主水箱，主水箱内设有至少一条温度链，其竖直设置，温度链上安装有多个温度传感器，主水箱内还设有摄像系统，主水箱由下至上设有多个加热装置。

进一步地，所述的主水箱外设置保温材料层。

进一步地，所述输水管路包括水泵及水管，低温水箱经水管连接至水泵，水泵再经水管连接至主水箱。

进一步地，所述主水箱的底部还安装有排水管道。

进一步地，所述摄像系统由多台摄像机组成，安装在主题水箱的不同部位，使得主水箱内全部空间均位于摄像机的摄像范围内。

进一步地，所述摄像机为水下摄像机，镜头位于水面以下。

进一步地，所述加热装置采用多加热棒分层布置而成，每层的加热棒之间实现独立控制。

进一步地，所述温度链底部的温度传感器距离主水箱底部5cm-10cm，且相邻两个温度传感器之间的距离为5cm-10cm。

进一步地，所述低温水箱为内步入式恒温恒湿室。

进一步地，所述装置还包括用于调整摄像系统位置及角度的校准板。

采用所述的装置测试的方法，包括以下步骤：

1）制备4-10℃的低温水，通过输水管路将低温水输入主水箱中；

2）开启摄像系统，利用校准板进行空间校准，根据预模拟的水库、河道或湖泊的水温实测资料分层启动加热装置，对水体进行加热；

3）通过观测温度链测量数据的变化，调整加热装置的开关状态，控制水温结构的模拟情况；待水温结构达到模拟需求后，关闭并撤去加热装置；

4）将待测试鱼放入主水箱中，通过摄像系统记录测试鱼在主水箱中的整个运动过程；

5）根据水温结构与试验摄像记录结果，通过统计方法，分析鱼类温度偏好选择行为。

本发明可根据水库和湖泊在夏季水温结构的实测资料，在实验室内利用大型水箱模拟水温分层情况，利用安装在水箱各个角落的摄像头，可对鱼类个体和群体选择适宜温度环境的整个行为过程进行跟踪，结合实时的水温监测数据，做到鱼类偏好温度的准确分析。

本发明通过对试验水槽内的低温水进行分层加热，采用温度链观测水体温度分层效果，以保证水温分层结构模拟的相似性；通过安装在水槽内部的水下摄像机对鱼类个体或群体在分层水体内的游动过程进行监测记录，结合温度链观测数据，可对鱼类在分层环境中温度选择行为进行观测研究。解决了目前温度偏好测量设备环境水温单一、空间不足、仅用于个体温度偏好测试的局限性，能够实现鱼类温度偏好立体选择行为观测的功能，并能应用于鱼类个体和群体温度选择行为过程的观测与记录。

本发明相比现有鱼类温度偏好技术与手段大多存在以下好处：

1.该装置空间大，能容纳多条鱼进行试验，鱼类活动范围大，能够观测鱼类真实选择适宜温度的过程。

2.该装置还能用于群体选择行为试验。

3.该装置测试温度能够根据需要进行分层调整，尽可能的模拟水库、湖泊和深水河道的水温分层情形，测试结果更为准确。

附图说明

图1为本发明的正剖面结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为本发明所用校准板局部示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1-3所示，一种鱼类温度偏好测试实验装置，其特征在于：包括主水箱1和低温水箱2，低温水箱通过输水管路9连接至主水箱1，主水箱1内设有至少一条温度链3，其竖直设置，温度链上安装有多个温度传感器8，主水箱内还设有摄像系统5，主水箱由下至上设有多个加热装置4。

优选地方案中，所述的主水箱外设置保温材料层7，隔绝同外界的热交换，以减缓水体均温过程。

优选地方案中，所述输水管路9包括水泵11及水管10，低温水箱经第一段水管连接至水泵，水泵再经第二段水管连接至主水箱。通过水泵11将试验用水从低温水箱泵送至主水箱1中。

优选地方案中，所述主水箱的底部还安装有排水管道6。便于排水。

优选地方案中，所述摄像系统由多台摄像机12组成，安装在主题水箱的不同部位，使得主水箱内全部空间均位于摄像机的摄像范围内。摄像系统的安装也需要根据试验用主水箱的体型、摄像机的性能以及试验的实际需求进行调整。

优选地方案中，所述摄像机为水下摄像机，镜头位于水面以下。

优选地方案中，所述加热装置4采用多加热棒14分层布置而成，每层的加热棒之间实现独立控制。通过分层控制加热棒可以将主水箱1内的低温水加热成试验要求的水温分层结构的水体。

优选地方案中，所述温度链底部的温度传感器距离主水箱底部5cm-10cm，且相邻两个温度传感器之间的距离为5cm-10cm。

优选地方案中，所述低温水箱为内步入式恒温恒湿室。型号可选sewth-z-285，厂家为上海爱斯佩克环境设备有限公司。

一案例中，试验用主水箱为长方体结构，其长度为3m、宽度为1m、深度为3m，由高强度有机玻璃制成，也可采用钢化玻璃制成，并在玻璃边缘通过不锈钢结构进行加固。其也可以为圆柱体或者其他形状，具体根据实验场地和水温结构模拟的需要进行选择。将主水箱沿长度方向分3段，分别在每段中设置1条由若干个温度探头8组成的温度链3，温度链3两端温度探头8距水表和水底各5cm，温度探头8间隔相距也为5cm。温度探头8的测量精度为0.1摄氏度，可以精确地监控试验主体水箱1内的水温分层过程。

安装在主水箱1内部各个角落的若干个具备运动捕捉功能的水下摄像机可组成多维摄像系统。摄像系统中水体表层位置的摄像机根据试验水深进行安装，保证摄像机镜头淹没在水下。多维摄像系统5根据主水箱1外形、尺寸进行摄像机安装和镜头调节，以确保多维摄像系统观测范围能覆盖整个主水箱1。具体摄像机安装时，利用校准板13对摄像系统进行校准，建立试验工况下的空间坐标体系，以实现鱼类个体或群体在试验主体水箱1内的空间位置。各个摄像机与校准板之间的距离和角度不同，校准板在摄像机内的成像大小也不一样，应用图像处理技术，根据各个摄像机获取的图像上校准点间的距离与实际尺寸的关系可以反推计算各个摄像机与校准板的距离和角度，进而确定试验装置内空间各点的相对位置。

校准板由对角线为20cm的正方形以与水平线成45°角的位置摆放，相邻两正方形之间的横向与纵向间隔各为10cm，正方形中心与四个角顶点为直径为2cm的实心圆。

本发明的主要工作原理如下：

1、制备4-10℃的低温水，启动水泵将低温水通过水管泵入试验主体水箱中。

2、启摄像系统，利用校准板进行空间校准。根据预模拟的水库、河道或湖泊的水温实测资料分层启动加热装置，对水体进行加热。

3、通过观测温度链测量数据的变化，调整加热装置的开关状态，控制水温结构的模拟情况。待水温结构达到模拟需求后，关闭并撤去加热装置。

4、将鱼类个体或群体放入主水箱中，通过摄像系统记录试验鱼在试验主体水箱中的整个运动过程。

5、根据水温结构与试验摄像记录结果，通过统计方法，分析鱼类温度偏好选择行为。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。