一种底层产卵鱼类河床质需求模型构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于鱼类行为生态学研宄技术领域，涉及一种底层产卵鱼类河床质需求模 型构建方法。
【背景技术】
[0002] 河床质是河流生物栖息地重要物理组成部分，在鱼类不同生活史阶段扮演着不同 的角色和功能，如产卵、摄食、藏匿、越冬等。河床质特征是鱼类栖息地评估和生境修复的重 要指标。一些典型生态类群鱼类如底栖鱼类、底部产卵鱼类、底层摄食鱼类等对河床质的依 赖性更强，在长期进化过程中逐渐对不同的基质形成偏好和适应，并在后代个体行为发育 中表现。就底层产卵鱼类而言，其繁殖共位群类型就有多种，如喜石、喜砂、喜泥、喜穴、喜巢 等。形成了稳定繁殖对策的鱼类在产卵基质发生改变后，其自然繁殖很可能因生境破坏和 丧失而下降或停止。如大马哈鱼等鲑科鱼类，其产卵方式大多是将受精卵埋在一定粒径的 砂质巢穴中孵化，因此，砂粒的大小及布局决定了巢穴数量、巢穴的稳定性、巢穴内的水流、 溶氧及氨氮交换量，细沙及泥等河流中常见沉积物就会对产卵场功能及繁殖效果产生影 响。舞鱼类也为江底产粘性卵鱼类，产卵是粘附在其产卵基质一般要求硬质底质，大多要求 卵石、砾石或基岩等。一定程度的细沙和底泥的覆盖也会影响舞鱼胚胎发育成活率。因此， 开展底层产卵鱼类河床质需求模型研宄对其栖息保护、生态修复的重要指导意义。特别是 目前由于水利工程、航道疏浚等项目的影响，对鱼类产卵场，特别是舞鱼、鲑鳟鱼等底层鱼 类产卵场破坏较严重，开展产卵场的河床质需求研宄极为迫切。目前，国内外开展河床质需 求方面的研宄一般更多关注对自然河段的河床质特征的生态调查与评估。由于自然河床质 类型复杂，不同河床质的布局的多样性决定了河床质需求研宄的复杂性。因此，本文尝试通 过建立模型并对其特征参数及微生境参数进行测量定量，结合生物学效应实验建立和完善 底层鱼类的河床质需求的模型，从而对客观开展底层鱼类繁殖需求和完善野外调查研宄的 有重要的支撑作用。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种底层产卵鱼类河床质需求模型构建方法，目的之一是实现实验室 内底层产卵鱼类河床质需求研宄的物理平台设计和搭建，另一方面是通过对平台的自身物 理参数和内部的微生境参数的测量，实现模型的参数控制；再者，通过生物学实验对模型进 行优化筛选，从而最终实现底层产卵鱼类河床质物理和数学模型的构建。目前国内外研宄 中尚未有研宄致力于提出通过建立河床质模型进行实验室内河床质需求的模拟与构建的 研宄方法，也没有提出实验室如何实现河床质模型的参数控制方法。这一研宄模型构建方 法最终目的是将实验室或野外生物学效应数据相结合可用于评估天然河床质的适合度情 况。
[0004] 本发明所采用的技术方案是，一种底层产卵鱼类河床质需求模型构建方法，包括 以下步骤，
[0005] 步骤1，构建河床质实验单元；
[0006] 步骤2,河床质模型构建；
[0007] 步骤3,河床质实验单元的微生境特征测量；
[0008] 步骤4,河床质模型的生物学效应测试：
[0009] 步骤5,综合对比河床质模型参数、河床质微生境参数及河床质生物学效果参数， 建立底层产卵鱼类的河床质适合度曲线，筛选出适合于底层产卵鱼类的最优河床质模型参 数范围。
[0010] 本发明的特征还在于，
[0011] 步骤1的具体过程是：采用PVC材料制作长方体型河床质实验单元，实验单元的两 侧面为固定挡板，实现导流作用；上面为空框架，可插挡板或架设视频摄像，水可以自由流 通；前面、后面和底面插有不同孔径的挡板，用于调节实验单元内的水流，实验单元底部有 四个支脚支撑，使实验单元底部离水。
[0012] 步骤2的具体过程是：在实验单元中通过铺设不同粒径的河床质或者将不同粒径 的河床质进行组合分布以形成不同的河床质模型，河床质模型的参数有以下指标：
[0013] 河床基质粒径系数巾=-10&D/%，其中P为粒径系数；D为河床模型卵石河床的 直径，D可取河床质长径，或长径与短径的平均；％为1标准单位；
[0014] 河床基质粒径系数频谱图：依据河床质粒径系数，横坐标为河床基质粒径系数炉， 纵坐标为小于或大于某粒径的卵石河床质的累计数量百分含量；
[0015] 表层河床质缝隙：实验单元中相邻且不相交卵石表层河床质之间的缝隙范围，统 计最大缝隙D max、最小缝隙Dmin和平均缝隙D avOTage;
[0016] 河床质隙缝比：河床实验单元隙逢与河床质体积之比，反映了河床质之间的缝隙 大小，决定了河床实验单元的水体交换率，G = V/%-1，G为河床实验单元隙逢与河床质体 积之比，V为河床质实验单元沉入水中时表面刚刚淹没时的实验单元内的水体体积，'为河 床质的体积，即排水量；
[0017] 河床质表面细砂覆盖度：河床模型表面卵石河床质之间的缝隙被细砂河床质覆盖 的程度，E = S/S，E为覆盖系数，SiS河床质模型区域内细沙河床质占据的表面面积，S为 河床质模型研宄区域的总表面积。
[0018] 步骤3的具体过程是，将河床质模型单元放在循环水道中以模拟河床质在河床底 部的分布状态，通过控制水流和水位构建河床质模型的微生境环境，对于河床质内部微生 境环境参数，通过在人工河床质模型内部埋置微细水流采集导管，试验过程中通过注射器 深入导管内部采集河床质内部不同点的水体，从而进行温度、溶氧、氨氮、非离子氨、pH各种 水质指标监测；基于鱼类胚胎发育环境影响因子考虑，微生境监测指标有温度、流速、溶氧、 氨氮、PH、非离子氨参数，或根据需要进行其它水体参数测试。
[0019] 步骤4的具体过程是，模仿自然繁殖状态，铺设不同粒径河床质实验单元，将受精 卵随机铺设在河床质实验单元中，进行粘附孵化实验，控制水温、水流，定期对河床微生境 因子进行测量；对河床质模型内受精卵的容纳量、胚胎粘附脱落率、胚胎发育成活率、孵化 出苗率进行统计分析，对比分析河床质模型的生物学效应。
[0020] 本发明的有益效果是：
[0021] 1.本发明的构建方法初次建立了河床质研宄模型及模型参数评估系统，可用于营 造仿自然的河床质环境。
[0022] 2.本发明的构建方法首次提供了实现对河床质模型自身参数和内部微生境参数 进行有效监控和测量的方法。
[0023] 3.本发明的构建方法提供了基于模型参数、内部环境参数及生物学效应参数进行 河床质模型优化筛选方法。
【附图说明】
[0024] 图1是两种模型的河床质粒径系数频谱图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明的一种底层产卵鱼类河床质需求模型构建方法，具体按照以下步骤进行：
[0026] 步骤1，构建河床质实验单元：
[0027] 采用PVC材料制作长方体型河床质实验单元，实验单元的两侧面为固定挡板，可 以实现导流作用；上面为空框架，可供视频摄像记录，也可以插挡板，水可以自由流通；前 面、后面和底面是插有不同孔径的挡板，用于调节实验单元内的水流，实验单元底部有四个 支脚支撑，使实验单元底部离水，有利于水体交换及监测；
[0028] 步骤2,河床质模型构建：
[0029] 在实验单元中通过铺设不同粒径的河床质或者将不同粒径的河床质进行组合分 布以形成不同的河床质模型，河床质模型的参数有以下指标：
[0030] 河床基质粒径系数巾=-10&D/%，其中（i)为粒径系数；D为河床模型卵石河床的 直径，D可取河床质长径，或长径与短径的平均；％为1标准单位；
[0031] 河床基质粒径系数频谱图：依据河床质粒径系数，横坐标为河床基质粒径系数 小，纵坐标为小于或大于某粒径的卵石河