环境DNA技术发展及其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展

长江流域鱼类资源丰富、生物多样性高。近年来,受人为干扰、环境变化等因素影响,鱼类资源急剧衰退,全面了解该流域水生生态学信息、进行长江大保护迫在眉睫。随着分子生物学技术的发展,环境DNA技术应运而生,其相比于传统调查方式更加高效、灵敏,应用领域更广;该技术的灵敏性使其非常适合于检测濒危物种、低密度物种入侵、瞬时和隐秘物种的存在,特别是当检测低密度物种的采样工作难以控制时,其敏感性、简便性和降低危害性的优势愈加显现出来。因此,该技术已被广泛应用于食品微生物、生物监测、群落生态学、古环境、保护生物学和生物入侵等领域的研究。介绍了环境DNA定义、发展史、研究方法与优劣势,在此基础上概述了其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展,最后展望了环境DNA技术与环境RNA技术相结合的技术革新以及新一代测序手段、大数据及机器智能技术多技术结合助力该领域研究的前景,以期为长江流域持续性生态学监测提供借鉴和参考。

基于深度学习的鱼类养殖监测研究进展

鱼类养殖是通过人工方式在水中养殖各种鱼类的经济活动。鱼类养殖可以在淡水、海水或者盐碱水环境中进行,通过各种监测技术和设备来培育和管理鱼的生长和繁殖。传统的鱼类养殖监测方法存在效率低和准确性差等问题。近年来,基于深度学习的视觉技术的发展为鱼类养殖监测提供了新的解决方案。该文阐述了基于深度学习的视觉技术在鱼类养殖监测中的应用,并从鱼体测量、鱼类计数、鱼类摄食、鱼类游泳行为和鱼病诊断5个方面分别对研究进展进行梳理。在此基础上总结了鱼类养殖监测在数据采集与传输、建立鱼类养殖监测数据集、超规模参数模型、终端监测设备边缘计算、数字孪生、智能监测业务化应用不足等问题和展望,旨在为深度学习在鱼类养殖监测中的推广应用提供科学参考。

基于深度学习的鱼类跟踪技术研究进展

近年来,水产养殖和渔业资源保护的智能化发展迅速,对鱼类跟踪技术的需求也随之增加。传统的鱼类跟踪方法主要依赖于目视观察和标签追踪,存在效率低、应用范围有限、准确率不高等问题,限制了其推广应用。随着深度学习技术在计算机视觉领域的快速发展,基于深度学习的鱼类跟踪技术能够提供准确、客观、可扩展和自动化的跟踪方法。首先,介绍了鱼类跟踪技术的跟踪对象和4种深度学习鱼类追踪方法,分别是语义分割、实例分割、目标检测和目标分类。其次,介绍了鱼类跟踪技术如何获取鱼类轨迹与姿态、鱼类数量以及鱼类体长等鱼类目标跟踪信息。接着,介绍了基于深度学习的鱼类跟踪技术在鱼类疾病、鱼类摄食行为以及鱼类健康状态方面的应用,并从低对比度和纹理模糊、图像颜色失真以及遮挡和变形等3个方面,探讨了目前基于深度学习的鱼类跟踪技术的主要问题和一些相应的解决方法。最后,对基于深度学习的鱼类跟踪技术的发展前景进行了总结和展望。研究认为:基于深度学习的鱼类跟踪技术具有更高的准确度和客观性,为不同场景下的实际应用提供了更多解决方案,该技术有望在水产养殖管理、鱼类科学研究以及海洋环境保护等领域发挥更重要的作用,为相关领域提供更多的数据和支持。

2023年冬季宁德核电冷源海域棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)资源声学评估

滨海核电厂冷却水源的取水安全正受到海洋生物暴发引起的堵塞威胁,鱼类堵塞核电冷源的事件时有发生。声学技术在海洋生物探测方面具有高效、实时的优势,因此,被广泛应用于海洋生态系统研究。为了解冬季宁德核电厂冷却水源取水海域棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)的密度和运动规律,利用声学技术对相关海域冷却水源生物量进行了测量和评估。研究结果显示,棘头梅童鱼为研究海域的优势种,拖网调查显示平均尾数密度为1964尾·km^(-2),平均质量密度为0.483 kg·km^(-2)。棘头梅童鱼丰度在研究海域向核电厂方向减少,质量密度以核电厂温排水区域站点最高。通过对鱼类回波特征和个体轨迹的追踪统计,分析了该海域冬季内单体目标强度检测及其空间结构分布、资源现存量和资源丰度密度的时空分布变化。声学走航海域鱼类平均密度为2.78×10^(5)尾·n mile^(-2),生物量密度均值为1.41×10^(4) kg·n mile^(-2),棘头梅童鱼资源总量为7.47×10^(5) kg。研究表明,声学技术在宁德核电厂取水海域冬季冷却水源生物量测量中具有明显优势。通过不断改进和优化方法,声学技术将能更好地支持核电厂取水海域的生态环境监测与资源管理,为冷却水源取水安全提供科学依据。

养殖水体中校色卡识别与色彩变化分析

水下环境中颜色变化是一种常见现象,研究其变化特征可应用于水下图像处理和水产养殖生物监测等。利用校色卡分析不同水深颜色变化的特点,实验中首先对图像进行大小归一化及颜色空间转换;其次用图像与标准色块对比计算差值图像;然后进行轮廓提取并筛选出可能的色块加入候选列表,通过候选列表中的色块计算出原图色卡的位置;再通过仿射变换将原图色卡提取出来;最后,通过比较不同水深图像中色卡色块的颜色值,分析水下环境中的颜色变化。实验结果表明,该方法能够有效地检测和分析水下环境中的色卡,在0~3 m的浅水域中检测准确率达到100%,在3~10 m的中层水域中检测准确率达到93%,在大于10 m背景较为复杂深水域中提取准确率达到73.7%,在占用极小内存空间的情况下达到了较高的识别准确率;通过水下颜色分析得出:随着水深的增加,红色光的吸收和衰减最明显,蓝色光的吸收和衰减也比较多,而绿色光的影响较小。研究内容为利用水下摄影研究水产养殖生物行为提供了参考方法。

枸杞岛海藻场大型底栖无脊椎动物摄食类群研究

随着海洋生态学研究的深入和海洋环境监测的需要,一些传统的研究方法如多样性指数等在评价大型底栖生物群落结构变化时显得说服力不足,而摄食功能群的研究越来越受到重视。本实验根据2012年8月对浙江枸杞岛海藻场大型底栖无脊椎动物的调查实验,分析该海域夏季大型底栖无脊椎动物摄食类群的组成、空间及数量分布,并进行相关生态评价。结果表明,枸杞岛海藻场夏季大型底栖无脊椎动物组成以肉食者和滤食者占较大优势,食碎屑者、植食者和食底泥者次之,杂食者最少;肉食者的优势种为布尔小笔螺、寄居蟹、扁平管帽螺、甲虫螺和四齿矶蟹等,滤食者的优势种为条纹隔贻贝、带偏顶蛤、短石蛏和布氏蚶等,植食者的优势种为钩虾、单一丽口螺和锈凹螺等;各摄食类群水平分布较均匀,垂直分布受水深和摄食饵料的限制;基于大型底栖无脊椎动物功能类群的生态参数评价结果表明,枸杞岛海藻场大型底栖无脊椎动物群落健康状态呈虚弱水平,大部分站位大型底栖无脊椎动物群落受到轻度扰动,底栖生态质量状况较好。

猪副粘病毒感染的初步诊断和病毒分离

在临床症状复杂的不同猪群中 ,分离出 4株副粘病毒。该病毒能凝集鸡红细胞 ,其血凝性能被鸡新城疫标准血清抑制。病毒能在鸡胚中生长繁殖。电镜观察不是冠状病毒而是副粘病毒。该病毒能引起猪的腹泻、呼吸急促、繁殖障碍、神经症状和体温升高等临床症状。

南海台风活动特征及其对渔业活动的影响

为获知台风在南海渔场的活动规律,满足我国南海渔业生产安全及渔场环境监测工作的需要,利用1959-2014年中国气象局提供的热带气旋最佳路径资料,分析了56年间影响南海渔场的台风活动特征。结果表明,影响南海渔场的台风生成源地为西北太平洋和南海,其中67. 2%的台风来自于西北太平洋。台风的主要移动路径由西北移进入南海中北部和西移进入南海大部海域,并存在明显的季节变化。年均台风频数约有10个,研究期内台风频数呈现小幅振荡,年累积气旋能量(ACE)呈下降趋势并存在周期性变化,影响南海的台风数量或强度呈增大趋势。6~11月是南海台风盛行期,月平均ACE逐月上升,极值出现在10月。北部渔区和中部渔区北部是受台风影响较严重的区域,其中中沙东部渔场和东沙渔场附近海域是台风活动的高频中心,南部渔区受台风活动影响较小。南海渔场台风活动对捕捞生产和渔业设施存在较大影响,基于南海台风活动规律和影响范围角度考虑,认为2017年南海伏季休渔制度规定合理。

马鞍列岛趋礁鱼类褐菖生物学特性初步研究

根据2009年马鞍列岛海域渔业资源调查数据,对岩礁生境褐菖鲉体长体重组成、体长与体重关系、性比、繁殖习性和摄食等级等生物学特性进行了初步分析。结果表明:褐菖鲉的体长范围为24～166 mm,优势体长组为60～100 mm,占68.79%;体重范围为0.4～132.8 g,优势体重组为0.1～30 g,占75.99%;体长与体重关系为W=1.983×10-5L3.077(R2=0.961,P<0.01,n=1 144);褐菖鲉属于等速生长;雌雄性比为1.42∶1,繁殖高峰期为1～4月和11～12月;摄食等级以0～1级为主,占73.33%。

鸽冠状病毒的分离与鉴定

从有呼吸道症状、有胰脏充出血、肺脏肉样病变的肉鸽中,通过鸡胚接种、电镜观察和反转录套式PCR分析,证实分离的病毒为冠状病毒;经过动物试验,鸡传染性支气管炎标准毒株I(BVM41)不引起试验鸽感染,而本次分离株对试验鸽具有一定的致病性,表明该分离株与IBV有较大差异,暂命名为鸽冠状病毒P(SH)。

大型底栖海藻种群生态学研究概述

随着人类对自然界的干扰日益剧增和生态环境逐渐恶化,全球范围内大型底栖海藻场生境加速丧失和破碎化。为了解大型底栖海藻的生物学特性和种群生态学状况,本文从种群生态学的角度分析大型底栖海藻与环境相互关系,并结合大型底栖海藻的自然分布、种群生长繁殖等方面综述国内外大型底栖海藻种群生态学的研究进展,特别是环境因子对海藻影响的研究,为今后海藻场修复及建设提供参考依据。

EDS_（76）灭活油乳剂疫苗的乳化工艺研究

本研究是在研制成ＥＤＳ７６油乳灭活苗的基础上．用高压匀浆机代替原先使用的高速均装机来大批量生产疫苗．系统地研究了整个工艺流程中质量控制的各种因素，确定了水相和油相比例、乳化剂和稳定剂的ＨＬＢ值和乳化压力这３个技术参数．结果表明３３％的水相、复合乳化剂的ＨＬＢ值为７．１和在２０Ｐ压力下初次乳化。再在３０Ｐ压力下匀乳的工艺流程能获得稳定性好、粘度低、质量可靠的ＥＤＳ７６油乳剂灭活疫苗，适宜于生产实际使用．

上海地区鸡传染性支气管炎病毒流行与疫苗株的血清型比较

从上海地区疑有IB感染的病鸡中,分离出4株冠状病毒其中3株为形态典型的传染性支气管炎病毒（IBV）,1株形态上与IBV差异较大。用鸡胚中和试验将这3株典型的IBV与目前使用的IB疫苗株（H株,M_(41)株）进行血清交叉保护率测定,表明上海地区流行的IBV毒株中,有与疫苗株血清型相近的毒株（R>25％）,也有与疫苗株血清型差异较大的毒株（R<25％）。为上海地区IB防治工作及研制更有针对性的疫苗提供了依据。

空间信息技术在海洋牧场中的应用研究进展

空间信息技术作为一种实体空间分布特征信息的技术,可为海洋牧场科学研究提供新的数据源。空间信息技术提供的数据具有全面、系统、高精确的特性,可有力地促进现代海洋牧场的发展。结合国内外研究现状,对空间信息技术在海洋牧场选址建设、海洋牧场渔业资源增殖放流、海洋牧场生物资源与环境监测评价、海洋牧场管理4个方面中的应用进行了归纳和总结,并在此基础上分析了空间信息技术在海洋牧场的应用中所存在的问题,对今后我国现代海洋牧场的建设与发展提出了建议。

海洋环境因子对日本海太平洋褶柔鱼渔场时空分布的影响

根据2010—2013年11—12月日本海太平洋褶柔鱼（Todarodes pacificus）的渔获生产数据，并结合遥感获取的海洋环境数据，利用渔获量重心法、地统计插值和数理统计方法，分析了太平洋褶柔鱼的资源丰度与渔获量重心的时空变化及其与主要环境因子（海表温度、叶绿素浓度、海流）之间的关系。研究表明，渔场重心每年稍有差异，经度重心集中在132°20′E附近；纬度重心集中在36°30′N和37°30′N两个位置附近。GAM模型显示，日本海太平洋褶柔鱼渔场的最适海表温度为16~18℃；最适叶绿素a浓度为0.37~0.45 mg/m3。海洋环境与单位捕捞努力渔获量（CPUE）的回归方程的显著性检验表明，除了叶绿素 a 浓度呈一般显著外，海表温度和空间因子在 CPUE 上的回归均极显著（P〈0.01），符合统计意义。4年间渔场的适宜环境范围有所差异，推断主要是日本海海域对马暖流、东朝鲜暖流与里曼寒流相互交汇的强弱作用力引起的，也有不同年份季风的强弱不同以及全球气候变化的因素存在。每一年的渔场海洋环境因子稍有差别，对其资源量的影响巨大。

海洋环境对中西太平洋金枪鱼围网渔场影响的GIS时空分析

根据2008年~2012年中西太平洋金枪鱼(Thynnus)围网的渔获生产数据,并结合利用遥感信息技术手段同期获取的海表温度、次表层和温跃层温度、叶绿素等海洋环境数据,分析了围网主要捕获品种渔获量、资源丰度与渔场重心的时空变化及其与主要环境因子之间的关系。结果显示,目前中西太平洋金枪鱼围网渔获量分布在10°N^10°S、140°E^180°E,中心渔场经度重心集中在150°E^165°E,大体走向是由西向东;纬度重心在1°N^3°S,呈现先南后北的走向。渔场主要适温在28~32℃,最适海表温度为29~31℃,次表层50 m,适温为26.84~29.47℃,100 m适温为24.71~28.57℃,温跃层上界深度在54.09~121.49 m,对应的海水温度为27.10~29.18℃;主要渔获产量集中在叶绿素质量浓度0.02~0.35 mg·m-3内,叶绿素质量浓度处于0.04~0.18mg·m-3时渔获产量出现频次最高,为渔场的最适叶绿素质量浓度范围。

江苏海门蛎岈山牡蛎礁生态现状评价

基于2013—2014年间的生态调查结果,评价了江苏海门蛎岈山牡蛎礁的生态现状。无人机航拍结果显示,江苏海门蛎岈山分布有750个潮间带区牡蛎礁斑块,总面积约为201519.37 m2;与2003年相比,海门蛎岈山牡蛎礁面积约下降了38.8%。活体牡蛎的平均盖度约为66%,2013年5和9月熊本牡蛎Crassostrea sikamea的平均密度分别为(2199±363)个/m2和(2894±330)个/m2。2013年5月海门蛎岈山熊本牡蛎种群的平均肥满度(CI)和性腺指数(GI)分别为(9.76±0.95)%和(1013±82)mg/g,均显著低于浙江象山港养殖的熊本牡蛎种群(P<0.05)。海门蛎岈山熊本牡蛎的单倍体多样性和核苷酸多样性指数分别为0.119和0.00028,均高于长江口野生种群和浙江象山港养殖种群。海门蛎岈山熊本牡蛎种群受到尼氏单孢子虫(Haplosporidium nelson)的轻度浸染,其感染率(17.2%)低于浙江象山港养殖群体(47.3%)。泥沙沉积和人类捕捞是江苏海门蛎岈山牡蛎礁面临的主要胁迫因子,今后牡蛎礁恢复的重点是增加附着底物的数量。

江苏海门蛎岈山牡蛎礁恢复工程的生态评估

江苏海门蛎岈山牡蛎礁是我国目前现存的面积最大的潮间带活体牡蛎礁,但由于人类活动干扰及泥沙淤积等原因,该自然牡蛎礁面积不断缩小,影响着该牡蛎礁的生态功能与保护管理。于2013—2014年开展了首期江苏海门蛎岈山牡蛎礁恢复工程,基于生态监测结果评估该牡蛎礁恢复工程的生态效果。多层礁体上活体牡蛎丰度显著高于单层礁体(P<0.05);随着礁体的发育,恢复礁体上牡蛎丰度显著下降(P<0.05)。非参数Kruskal-Wallis检验结果显示,在两个生活周期内(2013-09—2013-11,2014-03—2014-05)牡蛎均呈现快递的生长(Q=10.519,Q=6.527,P<0.05),而在越冬期内(2013-11—2014-03)牡蛎几乎停止了生长(Q=0.35,P>0.05)。随着礁体的发育,恢复牡蛎礁上大型底栖动物群落的物种丰度并没有增加,但其平均总密度和总生物量均呈现显著性的增长(P<0.05);礁体构建后1a时恢复牡蛎礁中大型底栖动物的平均总密度和生物量均接近于自然牡蛎礁(P>0.05),但显著高于未恢复区(P<0.05);恢复牡蛎礁与自然牡蛎礁具有显著不同的大型底栖动物群落(ANOSIM,P=0.001)。研究结果表明该牡蛎礁恢复工程取得初步成功。

枸杞岛铜藻垂直分布格局及成因分析

以枸杞岛铜藻垂直分布特征为基础,并通过现场实验分析了环境因子(沉积物、暴波强度(wave exposure)、光照强度)对铜藻幼苗阶段垂直分布及生长的影响。结果表明:铜藻的主要繁殖群体集中分布在潮间带低潮区121—240 cm的水深范围内,水深大于480 cm没有发现成藻植株;光照对铜藻的生长起重要作用,低光照强度可能不会导致铜藻的大量死亡,但明显抑制了铜藻的生长,248μmol m-2s-1的光照强度为铜藻快速生长提供了有利条件,而并没有导致铜藻幼苗大量死亡;低暴波强度虽降低了铜藻被移除的风险,但为沉积物和附生生物在铜藻附着基上的积累创造了条件,进而影响了铜藻早期定居阶段的存活;随着水深的增加,沉积物在附着基上的沉积水平显著增多(P<0.01),沉积物长时间的覆盖导致了铜藻幼苗大量死亡。因此说,沉积物可能是影响铜藻垂直分布格局的主要因子。

计算机视觉技术在监测鱼类游泳行为中的研究进展

借助计算机视觉技术研究鱼类游泳行为已逐渐成为热点课题,它模拟生物视觉原理,通过处理采集的图片或视频获得动态目标参数信息,以达到对鱼类游泳行为监测分析的目的,本研究旨在介绍国内外该领域的研究进展,并展望其发展趋势。首先介绍鱼体监测目标的种类选择与影像获取方法,然后介绍影像中的背景去除与目标检测,并对影像数据直接和拟合提取目标参数的单个鱼体目标游泳参数提取方法,以及运动预测法和特征匹配法的多鱼体目标监测方法进行详细阐述,对游泳行为监测参数进行分类,并介绍了相关影像处理常用软件,最后总结了计算机视觉监测存在的难点及未来发展趋势。