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营养状态和代谢范围对锦鲫集群行为的影响

凌鸿  
【摘要】:自然界多数动物(如鱼类)的个体通过聚集成群、协调合作表现出复杂的集群行为,这是动物在长期自然选择中逐渐进化形成的生存策略。与独居鱼类个体相比,集群赋予鱼类更多的生态收益,但也附加一定的风险代价。在外界生境中,群体生活有助于更好地获取食物,但复杂多变的自然环境和剧烈的种类竞争等因素常导致鱼类个体面临饥饿胁迫。鱼类表型(如有氧代谢能力)存在明显的个体差异,影响群体中个体的空间占据能力,进而影响个体的生态收益和风险代价,最终呈现于群体动态过程。为考察营养状态和代谢范围对鱼类集群行为的影响,本研究以锦鲫(Carassius auratus)幼鱼为实验对象,在(25.4±0.2)℃条件下对体重相近、鱼体健康的760尾(40尾/批,共19批)进行实验,先测定40尾正常营养状态的锦鲫和40尾饥饿1w的锦鲫的摄食代谢(特殊动力作用,SDA),后测定实验鱼的标准代谢率(SMR)和最大代谢率(MMR)以获得代谢范围(AS=MMR-SMR),通过AS和营养状态组合不同处理组,对每个鱼群的6尾鱼分别做体外颜色标记,最后拍摄集群行为。本研究设定5个处理组,包括对照组(正常营养状态下3尾高AS+3尾低AS);饥饿组(饥饿1w的3尾高AS+3尾低AS);混合1组(饥饿1w的3尾高AS+正常营养状态3尾低AS);混合2组(饥饿1w 3尾低AS+正常营养状态3尾高AS);混合3组(饥饿1w和正常营养状态下AS相近的锦鲫各3尾)。通过对锦鲫集群视频分析,获取鱼群的摄食量、个体特征参数(包括个体空间位置、个体游泳速度、个体加速度和个体游泳总距离)和群体特征参数(包括群体游泳速度、群体加速度、群体游泳总距离、个体游泳速度同步性、个体间距离、最近邻距离和极性)。研究结果如下:(1)饥饿和代谢范围对锦鲫鱼群的个体空间位置均无影响,摄食与消化对鱼群中个体的空间位置也无影响。饥饿组的总摄食量少于对照组及混合组。(2)在对照组中,锦鲫鱼群在摄食期间的摄食量和摄食水平与摄食期间、餐后的30min,150min锦鲫个体空间位置呈负相关;饥饿组、混合1组、混合2组、混合3组在上述4个摄食阶段的个体空间位置与摄食量和摄食水平均不相关。(3)除饥饿组外,对照组、混合1组、混合2组及混合3组在餐后30min、餐后90min、餐后150min的剩余AS与摄食量和摄食水平均呈负相关。(4)适应期间,饥饿组的个体游泳速度与对照组无显著差异,其余3个混合组的个体游泳速度低于对照组和饥饿组,但三者之间均无差异。所有处理组在适应期间的个体游泳速度最大,在摄食期间的个体游泳速度最小,在消化期间的个体游泳速度居中。所有处理组的个体移动距离与个体游泳速度一致。适应期间,所有处理组的个体加速度无显著差异,摄食消化期间的个体加速度低于适应期间;适应和摄食期间,所有处理组的个体加速度无显著差异,但在摄食后3个阶段存在差异。(5)群体移动速度与个体游泳速度表现大致相同。适应期间,饥饿不影响群体移动速度;摄食消化期间,对照组、饥饿组、混合1组群体移动速度下降,混合2组和混合3组在摄食期间的群体移动速度低于适应和消化期间。所有组的群体移动距离与群体移动速度一致。适应期间,饥饿不影响群体加速度,所有组适应期间的群体加速度均低于摄食消化期间。(6)所有处理组在适应、摄食、消化期间的个体间距离和最近邻距离均无差异,在任意阶段各处理组间的个体间距离和最近邻距离也均无差异。适应期间,饥饿组与对照组的个体游泳速度同步性无显著差异;摄食消化对饥饿组和对照组的个体游泳速度同步性整体上无影响。适应期间,饥饿组的群体极性与对照组无差异;摄食消化期间,饥饿组的群体极性均低于对照组;所有处理组在摄食期间的群体极性低于适应及消化期间。(7)所有处理组在适应、摄食、消化期间的个体空间位置具有明显的重复性。除混合1组的个体加速度及对照组、饥饿组、混合1组、混合3组的群体的加速度外,所有处理组在适应、摄食、消化期间的集群行为参数均具有明显的重复性。研究表明:(1)营养状态和代谢范围对锦鲫群体中个体空间位置无影响,个体空间位置在各个时期具有明显的重复性。(2)在正常营养状态的锦鲫群体中,群体前部的空间可赋予个体获得更多食物资源的生态收益,但饥饿消除该群体中个体空间分布生态收益的异质性。(3)饥饿和消化对锦鲫群体的凝聚力并无影响,但饥饿降低该种鱼群体协调性的现象仅在消化期间存在,即群体中个体食物获取能力导致消化策略并非相同,由此引发个体游泳运动同步性更加紊乱,最终导致群体协调性下降。(4)锦鲫的集群行为特征存在明显的群体间差异,但在不同摄食消化阶段仍然维持稳定的表型重复性,表明该种鱼群具有群体个性。


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