一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法与流程

本发明涉及水体污染评价技术，涉及一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法。

背景技术：

近年来，随着经济的快速发展，由于大量的工业、农业及居民生活中污水和有害物质的排放。水生生态系统的污染也越来越严重，尤其是重金属镉离子的排放,像Hg,Cr,Cd,Ni,Cu,Pb。给动物和人类的生存与生活带来诸多不利的影响，也严重影响到人类的健康和导致疾病的发生。所以评估这些污染物对水生生态系统的环境影响就显得尤为重要，而两栖动物的生存与水生生态环境密切相关。目前，关于受污染的水体是否对生物造成影响及其影响程度尚缺乏统一的参考标准和评价方法。因此，有必要针对受污染的水域，客观真实评价其对动物的影响。

目前评价镉污染对两栖动物的影响多集中在形态解剖结构的变化及生理指标的波动等，这些指标有的测定起来很复杂，如测定形态解剖结构，需要制作石蜡切片或超薄切片，程序繁琐，制作难度较大；有的指标对环境变化较敏感，如生理指标，包括体内离子含量变化，激素变化，酶的变化等，不但测定起来较复杂，而且指标变动较大，不太稳定。而且，这些指标的测定也需要将动物处死进行分析，过程残忍且实验程序复杂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用黑斑蛙的跳动能力来评价水体镉污染状况对两栖动物危害程度的评价方法，可根据受污染水体中蛙的跳跃能力，制定相应的评价指标，来确定不同污染程度的水对两栖动物的危害程度。

为解决上述技术问题，本发明的一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法，包括以下步骤：

一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法，包括以下步骤：

步骤1.从自然界不同镉污染程度的水体中采集生活的黑斑蛙个体，并以黑斑蛙生活水体的不同将黑斑蛙分为不同组；记录不同水体的镉污染参数备用；

步骤21.实验环境搭建

21)将三维标定框架和多台摄像机放置在一平面上，调整多台摄像机，使多台摄像机能够分别从不同角度拍摄到三维标定框的所有标定点；在调整多台摄像机的过程中，将拟真玩具蛙放在观测范围内，便于对多台摄像机的焦距进行调整，从而标定测试区域，确定坐标系；焦距调整完毕后，将三维标定框和拟真玩具蛙移开，多台摄像机位置不动备用；

22)准备闪光灯备用；

步骤3.黑斑蛙跳跃能力测试

31)图像采集前准备

在图像采集前，先对黑斑蛙的关键部位涂上白色涂料，通过标记这些关键部位来确定关键部位；

32)黑斑蛙运动图像采集

首先将多台摄像机的快门按下，摄像机开始记录运动图像；然后将第一组黑斑蛙放置在测试区域内，再触发所述闪光灯，多台摄像机记录下该时刻的闪光点，作为图像分析处理的同步点；接着实验员对黑斑蛙进行刺激，使黑斑蛙在测试区域范围内运动；当黑斑蛙完成一次完整的跳跃时，摄像机停止记录；接着采集下一组黑斑蛙运动图像，直至所有组黑斑蛙运动图像全部采集完成；

33)跳跃能力参数获得

采用运动分析系统对所有组的黑斑蛙运动图像进行分析，并分别计算出不同组的黑斑蛙的跳跃能力参数；

34)将多组黑斑蛙的的跳跃能力参数和与其相对应的水体的镉污染参数进行一一对应形成形成评价指标。

优选的，所述步骤1中，分别从无污染、轻度镉污染、中度镉污染、重度镉污染的水体中采集黑斑蛙个体，并将黑斑蛙分为4组。

优选的，所述步骤21)中，所述三维标定框架为DLT单轴三维标定框架，标定的测量空间为0.31m×0.49m×0.20m。

优选的，所述步骤21)中，所述多台摄像机为4台，分布在测试区域的四周。

优选的，所述步骤31)中，黑斑蛙的各个关键部位为腰带中心、左髂关节、右髂关节、左膝关节、右膝关节、左踝关节、右踝关节，并分别在上述各关键部位涂抹白色涂料进行标记。

优选的，所述步骤31)中，当黑斑蛙受到刺激时表现出不跳跃状态，停止试验，待黑斑蛙休息24h后再进行试验。

优选的，所述步骤33)中，所述运动分析系统为德国的Simi Motion三维运动分析系统。

优选的，所述步骤33)中，所述黑斑蛙的跳跃能力参数为最大高度(m)、最远距离(m)、最大速度(m/s)、最大加速度(m/s²)、左膝关节最大伸展度(°)、右膝关节最大伸展度(°)。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供了一种活体测定方法。无尾两栖动物的运动能力对其获取食物、逃避天敌、占有领域和交配等有重要的作用，而其存活和交配能力直接影响了种群动态。为探讨镉造成两栖动物种群数量下降机制，本发明紧扣与运动行为有关的指标，从运动行为探讨了镉污染水体对黑斑蛙运动生物力学的影响效应，从而客观的评价不同程度的镉污染对生态环境的影响程度，为水污染治理提供重要的依据。本发明主要通过跳跃能力的改变来反应水体镉污染对动物的影响，相对比较简单，高效，便于实际中应用。

附图说明

图1为本发明一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法的整体流程图；

图2为本发明一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法中对黑斑蛙的图像关键部位进行标记的位置显示示意图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

一种水体镉污染对两栖动物危害程度的评价方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1.分别从无污染、轻度镉污染、中度镉污染、重度镉污染的水体中采集黑斑蛙个体，并分为4组，记录不同水体的镉污染参数备用。

步骤2.实验环境搭建

21)将DLT单轴三维标定框架和4台(具体数量根据实际需要确定，不限于此)高速摄像机放置在一平面上，调整4台摄像机，使4台摄像机能够分别从不同角度拍摄到三维标定框的所有标定点。在调整4台摄像机的过程中，将拟真玩具蛙放在观测范围内，便于对4台摄像机的焦距进行调整，从而标定测试区域，确定坐标系，标定的测量空间为0.31m×0.49m×0.20m。焦距调整完毕后，将三维标定框移开，4台摄像机位置不动备用；

22)准备闪光灯备用。闪光灯通常采用人工在适合的时机触发。

步骤3.黑斑蛙跳跃能力测试

31)图像采集前准备

如图2所示，在图像采集前，先对黑斑蛙的各个关键部位进行标记。一般黑斑蛙的各个关键部位为腰带中心、左髂关节、右髂关节、左膝关节、右膝关节、左踝关节、右踝关节，并分别在上述各关键部位涂抹白色涂料进行标记，便于观察黑斑蛙的运动状态。

32)黑斑蛙运动图像采集

首先将多台摄像机的快门按下，摄像机开始记录运动图像；然后将第一组黑斑蛙放置在测试区域内，再触发所述闪光灯，多台摄像机记录下该时刻的闪光点，作为图像分析处理的同步点；接着实验员对黑斑蛙进行刺激，使黑斑蛙在测试区域范围内运动；当黑斑蛙完成一次完整的跳跃时，摄像机停止记录；接着采集下一组黑斑蛙运动图像，直至所有组黑斑蛙运动图像全部采集完成。当黑斑蛙受到刺激时表现出不跳跃状态，停止试验，待黑斑蛙休息24h后再进行试验，以提高测试的准确度。将拍摄的所有黑斑蛙运动图像信息保存在摄像机的内存卡中，将摄像机中的图像信息拷贝到计算机中并详细命名。

33)跳跃能力参数获得

采用德国的Simi Motion三维运动分析系统对所有组的黑斑蛙运动图像进行分析。在对每帧图像中的各标记点进行跟踪后，系统可自动计算各个标记点的运动学参数。从运动分析系统中可以直接得到的运动学参数有：X轴、Y轴、Z轴瞬时速率和加速度V_X、V_Y、V_Z(m/s),a_X、a_Y、a_Z(m/s²)；各个标记点的绝对速度和合加速度V_a(m/s),a(m/s²)；X轴、Y轴、Z轴方向位移S_X、S_Y、S_Z(m)合位移S(m)；任意时刻的三维坐标；其他运动学和动力学参数可以由上述结果计算获得。

本发明通过该系统计算出黑斑蛙的跳跃能力参数为最大高度(m)、最远距离(m)、最大速度(m/s)、最大加速度(m/s²)、左膝关节最大伸展度(°)、右膝关节最大伸展度(°)。

在此，对德国的Simi Motion三维运动分析系统进行说明，该系统为现有技术，其对图像处理及数据的分析能力能够得到本发明所需要的各项参数。

34)将多组黑斑蛙的的跳跃能力参数和与其相对应的水体的镉污染参数进行一一对应形成形成评价指标，如表1。从而确定水体中镉的污染程度对两栖动物的危害程度。

表1水体的镉污染对黑斑蛙的的跳跃能力参数的影响

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。