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        稀有鯽的集群行為及其影響因素

        2022-11-28 08:35:50邱寧李文靜徐椿森余梵冬王劍偉
        四川動(dòng)物 2022年6期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        邱寧,李文靜,徐椿森,余梵冬,王劍偉*

        (1. 中國科學(xué)院水生生物研究所,武漢430072;2. 交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所,水路交通環(huán)境保護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300456)

        集群是魚類重要的生存手段,過半數(shù)的魚類種類在生活史的部分階段會(huì)集結(jié)成群體活動(dòng)(Wrightet al.,2006)。動(dòng)物聚集成群能夠?yàn)槌蓡T個(gè)體帶來更高的警覺性(Roberts,1996;Uetzet al.,2002)、更低的捕食風(fēng)險(xiǎn)(Wrona&Dixon,1991)、更多的交配機(jī)會(huì)(Westneatet al.,2000)、更少的游動(dòng)能量消耗(Wrightet al.,2006)、更高的覓食成功率(Creel & Creel,1995;Ruxtonet al.,1995)及受到環(huán)境刺激后更快的恢復(fù)能力(Queiroz & Magurran,2005;Whiteet al.,2017),其中對降低捕食風(fēng)險(xiǎn)的追求往往是魚類集群的最主要因素。魚群能夠通過更早發(fā)現(xiàn)捕食者、“混淆效應(yīng)(confusion effect)”、稀釋作用等方式降低個(gè)體被捕食的風(fēng)險(xiǎn),其中,混淆效應(yīng)是魚群最常用也是最有效的降低捕食風(fēng)險(xiǎn)的一種方式,它通過混淆捕食者的視線,從而使捕食者難以鎖定獵物(Romey & Rossman,1995)。然而,集群也會(huì)帶來一些負(fù)面的影響,包括疾病傳播、寄生蟲風(fēng)險(xiǎn)、同類相食、對食物和配偶的競爭等(Janson & Goldsmith,1995)。因此,魚類聚集成群的行為往往代表了它們對集群的優(yōu)勢和缺陷進(jìn)行權(quán)衡的結(jié)果。

        魚類的集群行為并非穩(wěn)定不變,而是會(huì)受到環(huán)境溫度、外界捕食者及污染物等多種因素的影響。斑馬魚Danio rerio個(gè)體會(huì)選擇加入更高溫度中的魚群(Pritchardet al.,2001),而捕食者的出現(xiàn)則會(huì)讓魚群的聚集程度變得更加緊密,集群的時(shí)間也會(huì)變得更長(O’Connoret al.,2015)。除物理因素外,水體中的毒死蜱(Khalilet al.,2013)、酒精(Fernandeset al.,2015)、三丁基錫(Zhanget al.,2016)等化學(xué)品也能通過干擾魚類的正常行為方式,從而明顯改變它們的集群程度和集群時(shí)間。與外界環(huán)境的干擾性影響不同,群體成員的饑餓及外觀相似性等內(nèi)部因素能夠從根源上決定魚類的集群狀態(tài)。相對于食物充足的魚群,饑餓的魚群對覓食的渴望會(huì)使它們呈現(xiàn)出更加離散的集群狀態(tài)(Krauseet al.,1999)。而群體成員外觀的混亂(包括體型、健康狀態(tài)和游泳狀態(tài)等)可能會(huì)使魚群的“混淆效應(yīng)”被另一種“古怪效應(yīng)(oddity ef?fect)”削弱(Landeau & Terborgh,1986),從而導(dǎo)致魚群的凝聚力減弱(Seebacher & Krause,2017)。將不同品系的斑馬魚混養(yǎng)時(shí),它們偏好與同品系的個(gè)體聚集成群(Saverino&Gerlai,2008),當(dāng)野生型的斑馬魚個(gè)體面臨多種品系的同類選擇時(shí),它們明顯偏好和同為野生型的同伴聚集成群(Engeszeret al.,2004)。群體成員的外觀相似程度會(huì)對每個(gè)成員個(gè)體的繁殖率和生長率等關(guān)鍵生存因素產(chǎn)生明顯的影響,雌斑馬魚不喜歡突變的長鰭雄斑馬魚(Kitevski & Pyron,2003),而與相似體型的同類聚集成群甚至能夠讓條紋短攀鱸Trichop?sis vittata獲得更大的生長效率(Kooijman,2009)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        1.2 基礎(chǔ)集群行為觀測

        參照 Parker(2013)的報(bào)道,將長 50 cm×寬30 cm×高15 cm的無縫玻璃水缸底部均勻分成8個(gè)相等的區(qū)域,每個(gè)區(qū)域面積為15 cm×12.5 cm。水缸四周貼上灰色不透明背景紙以防止外界環(huán)境干擾。光照由頂部的LED 燈提供,照度為500 lux。行為監(jiān)測設(shè)備由一部高清CCD 攝像頭和相應(yīng)的拍攝軟件組成(鏡王2,TTQ)。每天定時(shí)(09∶00—18∶00)在實(shí)驗(yàn)魚飽食狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始時(shí),水缸中注入10 cm曝氣自來水,水溫25~27 ℃。每次5 尾魚被用于實(shí)驗(yàn)(體長:2.025 cm±0.122 cm),撈取時(shí)保證每次實(shí)驗(yàn)的5 尾魚分別來自5 個(gè)不同的養(yǎng)殖缸(Parker,2013;Zhanget al.,2016)。實(shí)驗(yàn)魚被輕輕地移入水缸中,在2 min 的適應(yīng)時(shí)間后,監(jiān)測設(shè)備開始對其行為進(jìn)行監(jiān)測。每30 s 計(jì)算一次實(shí)驗(yàn)魚的集群分?jǐn)?shù),共監(jiān)測30 min。集群分?jǐn)?shù)(ClusT)=MaxT/TotalT,式中,MaxT為單個(gè)區(qū)域中魚的最大數(shù)量,TotalT為實(shí)驗(yàn)魚占據(jù)的區(qū)域總數(shù)。計(jì)數(shù)時(shí),1 尾魚至少有一半身體在某個(gè)區(qū)域內(nèi)才被認(rèn)為分布在該區(qū)域(圖1)。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,每尾魚只使用1 次。為避免前一組魚對后一組魚造成影響,每組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后均換掉全部實(shí)驗(yàn)用水。

        圖1 集群實(shí)驗(yàn)裝置及集群分?jǐn)?shù)示意圖Fig. 1 Diagram of cluster experimental equipment and cluster score

        1.3 外部環(huán)境影響測試

        (1)實(shí)驗(yàn)照度。通過調(diào)節(jié)LED 燈的亮度及燈與水缸的距離,設(shè)置4 個(gè)照明梯度組:500 lux、1 000 lux、1 500 lux 和 2 000 lux。測試稀有鯽在不同照度下的集群行為,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,每尾魚只使用1次。行為觀測方式同1.2。

        (2)捕食者刺激。實(shí)驗(yàn)開始前,將一條9 cm 的飽食投喂后的鱖放入觀測水缸,待鱖適應(yīng)環(huán)境后,將5 尾稀有鯽放入容器,2 min 適應(yīng)后對其集群行為進(jìn)行觀測和記錄,實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,每尾魚只使用1次。行為觀測方式同1.2。

        1.4 內(nèi)部狀態(tài)影響測試

        1.5 群體抗干擾能力測試

        圖2 干擾實(shí)驗(yàn)裝置Fig. 2 The equipment of interference experiments

        1.6 統(tǒng)計(jì)分析

        所有數(shù)據(jù)采用Kolmogorov-Smirnov 和Levene法分別進(jìn)行正態(tài)分布和方差齊性檢驗(yàn)。不同照度、物種組合、停食、個(gè)體大小、外觀形態(tài)組合下的集群分?jǐn)?shù),以及不同種群規(guī)模受干擾后的恢復(fù)時(shí)間均采用單因素方差分析(One-Way Analysis of Variance)和最小顯著差異方法多重比較進(jìn)行組間差異分析。

        所有分析均利用SPSS 20.0 進(jìn)行,圖片使用Origin 8.0和Photoshop CS 6.0制作。

        2 結(jié)果

        2.1 稀有鯽的集群行為

        圖3 稀有鯽的集群分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化Fig. 3 Time-dependent variation of cluster scores of Gobiocypris rarus

        2.2 外部環(huán)境影響

        圖4 稀有鯽在不同照度下的集群分?jǐn)?shù)Fig. 4 Cluster scores of Gobiocypris rarus under different illuminations

        2.3 內(nèi)部狀態(tài)影響

        與飽食狀態(tài)相比,持續(xù)24 h 停食帶來的饑餓感能顯著減小稀有鯽的集群分?jǐn)?shù)(P=0.010),在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間的分布變得更加分散。

        2.4 不同成員數(shù)量的群體的抗干擾能力

        3 討論

        當(dāng)納氏鋸脂鯉Pygocentrus nattereri魚群受到鳥類模型的驚嚇后,它們恢復(fù)正常狀態(tài)的時(shí)間會(huì)隨著群體規(guī)模的增大而縮短(Queiroz&Magurran,2005)。本研究中稀有鯽也具有類似的行為特點(diǎn)。

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