一种底栖动物隔离框及利用其研究水生生态系统的方法

摘要

本发明提供了一种底栖动物隔离框及利用其研究水生生态系统的方法，属于水生生态系统研究技术领域。本发明提供了一种底栖动物隔离框，所述隔离框的侧面和底面为镂空结构；所述侧面与底面的连接处具有卡槽；所述底面安装有滤膜；所述滤膜通过所述卡槽固定于底面。本发明提供的一种底栖动物隔离框，利用该隔离框能够容易的研究底栖动物本身及其排泄物对水体生态系统的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及大型底栖动物扰动行为研究技术领域，尤其涉及一种底栖动物隔离框及利用其研究水生生态系统的方法。

背景技术

底栖动物是指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群，其作为次级消费者是水生生态系统，尤其是沉积物-水界面中重要的组成部分。底栖动物按其身体尺寸，可以分为大型底栖动物、小型底栖动物以及微型底栖动物。底栖动物不仅是水产经济动物的天然饵料、重要的环境监测指示生物，特别是大型底栖动物还可以通过摄食、运动、建管、避敌、排泄以及筑穴等扰动方式改变沉积物的理化性质和结构，加速沉积物-水界面的物质交换，影响沉积物-水界面的生物地球化学循环过程，改变底栖生物群落结构和演化等。因此观测底栖动物扰动行为，定量其扰动作用对沉积物-水界面微环境的影响，对于研究水生生态系统显得尤为重要。

但是，现有技术中所使用的研究装置，存在一个主要的缺陷，即无法有效区分摄食、运动、建管、避敌、排泄以及筑穴等典型行为对沉积物-水界面微环境的影响，只能将所有行为做一个整体进行研究，这对于深入了解底栖动物影响沉积物-水界面微环境的生态学机制造成了极大的障碍。排泄所产生的粪便并没有对沉积物造成水平或垂直方向上的位移，但却通过生物自身的消化过程实现了物质的转化，这种行为显著区别于摄食、运动、筑穴等可以造成沉积物水平或垂直方向上移动的行为，因此是极具区分研究价值。同时，底栖动物本身的存在对于微环境具有一定的影响，即除扰动行为造成的物理化学性质的改变以外，底栖动物本身在系统中的存在会影响环境微生物群落结构，因此区分底栖动物典型行为和和存在本身对于沉积物-水界面的影响对于研究底栖动物至关重要。

发明内容

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种底栖动物隔离框，所述隔离框的侧面和底面为镂空结构；

所述侧面与底面的连接处具有卡槽；

所述底面安装有滤膜；

所述滤膜通过所述卡槽固定于底面。

优选的，所述镂空结构的镂空孔的直径为2～5mm。

优选的，所述滤膜为玻璃纤维滤膜，所述滤膜的孔径为3～7μm。

优选的，所述隔离框还包括提拉件，所述提拉件连接在所述隔离框的顶端。

优选的，所述提拉件包括十字交叉横杠、连接杆一、拉环和连接杆二；

所述连接杆一连接拉环和十字交叉横杠的交叉点；

所述连接杆二连接十字交叉横杠的末端和框体的顶端。

本发明还提供了一种利用所述的底栖动物隔离框研究水生生态系统的方法，包括如下步骤：

(1)在养殖缸底部铺设底泥，在底泥上放入底栖动物隔离框，底栖动物隔离框与养殖缸贴合；

(2)实验组在底栖动物隔离框中放入底栖动物，投饲时将底栖动物隔离框和底栖动物拿出饲喂，底栖动物摄食结束后再放入养殖缸中；

(3)实验过程中，清除底栖动物产生的粪便；

(4)实验过程中，以设置了底泥的养殖缸为空白组，以设置了底泥并放入底栖动物隔离框的养殖缸为对照组1，以设置了底泥并进行饲料投喂的养殖缸为对照组2，以设置了底泥并加入步骤(3)清除得到的粪便的养殖缸为实验组2；

(5)实验结束后，取实验组1、空白组、对照组1各自的底泥和水体样品，测定底泥的氧化还原电位，水体的氨氮含量、硝酸氮含量和亚硝酸氮含量；取对照组2、实验组2各自的底泥和水体样品，测定底泥的氧化还原电位和总有机物含量，水体的氨氮含量、硝酸氮含量；

(6)根据实验组1、空白组、对照组1之间底泥的氧化还原电位，水体的氨氮含量、硝酸氮含量和亚硝酸氮含量的变化，判断底栖动物本身对水生生态系统的影响；

根据实验组2、对照组2之间底泥的氧化还原电位和总有机物含量，水体的氨氮含量和硝酸氮含量的变化，判断底栖动物排泄物对水生生态系统的影响。

优选的，所述底泥的铺设厚度为4～6cm。

优选的，所述底泥取自池塘底部，经干燥、粉碎过80～120目筛。

优选的，所述底栖动物为梨形环棱螺、铜锈环棱螺、方形环棱螺、克氏原螯虾和青虾中的一种。

优选的，所述实验的周期为11～13周。

本发明提供的底栖动物隔离框，能够隔离底栖动物及其排泄物，结构简单、操作方便。利用该隔离框研究底栖动物本身及其排泄物对水体生态系统的影响，可以准确、便捷的得到研究结果。为研究底栖动物本身及其典型行为对沉积物-水界面的影响提供了一种新方法、新思路。

附图说明

图1为实施例1提供的底栖动物隔离框示意图；

1为隔离框；11为侧面；12为底面；13为卡槽；14为滤膜；15为镂空孔；

2为提拉件；21为十字交叉横杠；22为连接杆一；23为拉环；24为连接杆二。

图2为实施例1提供的底栖动物隔离框的底部俯视示意图；

12为底面；13为卡槽；14为滤膜。

图3为实施例1提供的底栖动物隔离框的截面示意图；

11为侧面；12为底面；13为卡槽；14为滤膜；15为镂空孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种长方体的底栖动物隔离框如图1～3所示，隔离框1的侧面11和底面12为镂空结构；侧面11与底面12的连接处具有卡槽13；底面安装有滤膜14；滤膜14通过卡槽13固定于底面12上。镂空结构上具有镂空孔15，所述镂空孔15的直径为4mm。滤膜14为玻璃纤维滤膜，孔径为5μm。

隔离框1还包括提拉件2，提拉件2连接在所述隔离框1的顶端。提拉件包括十字交叉横杠21、连接杆一22、拉环23和连接杆二24；连接杆一22连接拉环23和十字交叉横杠21的交叉点；所述连接杆二24连接十字交叉横杠21的末端和框体的顶端。

实施例2

本实施例提供了一种利用实施例1提供的底栖动物隔离框研究底栖动物本身及其粪便对水生生态系统的影响。

本实施例的养殖缸上还包括有进水口和出水口，并且还安装了气石、气体流量控制阀，气管、水管等辅助设备，用于换水和通气。进水口还包裹有200目的筛绢袋，以避免进水过程中，水体携带浮游动植物入侵系统。

本实施例所用底栖动物为梨形环棱螺。在实验开始前将梨形环棱螺放养于铺设有5cm底泥的玻璃缸中暂养14天以适应实验环境。

本实施例所用底泥取自养殖池塘底部，并且经过干燥和过100目筛处理，以此保证底泥的均一性和一致性，防止底泥中原有组分分布不均一引起的实验误差。

实验用水均提前经过充分曝气，水温保持在(25±0.5)℃。

实验设置5个养殖系统，每个养殖系统设置3个重复以保证实验的科学性和准确性。其中，

1号系统在养殖缸内铺设5cm厚的底泥，然后放入实施例1的隔离框，隔离框与养殖缸刚好贴合。将梨形环棱螺放入隔离框中，投放密度为262.82g/m

2号系统在养殖缸内铺设5cm厚的底泥，然后放入实施例1的隔离框，隔离框与养殖缸刚好贴合。不再放入梨形环棱螺，作为对照组1。

3号系统在养殖缸内铺设5cm厚的底泥，不再放入隔离框和梨形环棱螺，作为空白组。

实验周期为12周，共72天。实验开始后，每天16：00将1号系统中的底栖动物隔离框提起(含底栖动物梨形环棱螺)，并放入备用的同规格玻璃缸中暂存，暂存期间对梨形环棱螺投喂商品饲料以保证其在实验期间具有正常的生命活动。饲料投喂量为梨形环棱螺总体重的2％，待观察到梨形环棱螺摄食结束后，将底栖动物隔离框从暂存用玻璃缸中提起，然后重新放入到1号实验系统。2号在1号提起隔离框的同时，也将隔离框提起放到备用的同规格玻璃缸中暂存，但是不投饲饲料，并与1号隔离框同时再次放入养殖缸中。3号没有隔离框也没有底栖动物，所以没有提起隔离框操作也不投饲饲料。

实验过程中，观察梨形环棱螺的粪便排泄情况，及时通过提起底栖动物隔离框并拆卸滤膜的方式，清除梨形环棱螺排泄出的粪便。

4号系统在养殖缸内铺设5cm厚的底泥，不放入隔离框，但是按照1号系统投入等量的商品饲料。

5号系统在养殖缸内铺设5cm厚的底泥，不放入隔离框，不投让饲料，但是需要投入将1号系统定期清除的梨形环棱螺粪便(1号系统清除粪便后，直接投入5号系统)。

实验结束后(第72天)，采集水体和底泥样品，测定1～3号系统中底泥样品的氧化还原电位，和水体样品的氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮含量，用于观测梨形环棱螺本身对水生生态系统的影响。测定4～5号系统中底泥样品的氧化还原电位和总有机物含量，和水体样品的氨氮、硝酸氮含量，用于观察梨形环棱螺粪便对水生生态系统的影响。结果如表1和表2所示。

表1梨形环棱螺本身对水生生态系统的影响

由表1可以看出，1号系统中底泥氧化还原电位显著低于其他两个系统，同时水体氨氮、硝酸氮以及亚硝酸氮显著高于其他两个系统。这表明梨形环棱螺的存在可以有效降低底泥的氧化还原电位，显著提高水体中氨氮、硝酸氮以及亚硝酸氮的含量。

表2梨形环棱螺粪便对水生生态系统的影响

由表2可以看出，4号系统中底泥的氧化还原电位显著低于5号系统，而总有机物显著高于5号系统，同时4号系统中水体的氨氮以及硝酸氮含量显著低于5号系统。这说明梨形环棱螺通过摄食饵料并将其转化为粪便排出后，使得底质中的有机质含量降低，同时促进有机质降解产生氨氮、硝酸氮等可溶性营养盐，从而提升了水体中氨氮、硝酸氮的含量。

由以上实施例可知，本发明提供了一种底栖动物隔离框，利用该隔离框能够容易的研究底栖动物本身及其排泄物对水体生态系统的影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。