基于PIV技术草金鱼幼鱼转弯运动动力学特性

为了解观赏鱼类在转弯运动状态下的推进机理及推进性能,以体长为5~8 cm的草金鱼(Carassius auratus)幼鱼为研究对象,利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)和涡量矩定理,对机动转弯运动流体流场变化进行追踪,分析了幼鱼转弯过程中尾部的运动特征和动力学特性。结果表明:草金鱼幼鱼转弯过程中,形态结构主要发生C型、S+C型结构两种变化,转弯过程中幼鱼尾部周围流场的正、负值涡量交替出现;鱼体形态呈C型结构转弯时,幼鱼平均速度为0.130 7 m/s,流体对幼鱼尾部产生的正作用力为2.06~133.49 mN,负作用力为-83.85~-2.15 mN;鱼体形态呈S+C型结构转弯时,幼鱼平均速度为0.104 4 m/s,流体对幼鱼尾部产生的正作用力为24.06~80.95 mN,负作用力为-59.60~-5.86 mN。研究表明,转弯时鱼体形态呈C型结构变化的机动性能优于鱼体形态呈S+C型结构变化,且不同转弯类型产生作用力峰值的时刻不同。

计算流体力学方法在仿生机器鱼中的应用研究进展

计算流体力学是研究仿生机器鱼水动力特性的重要数值模拟方法,已在仿生学及海洋学等众多领域得到广泛应用。本文利用CNKI中文数据库及Web of Science核心合集数据库分别检索到201篇中文文献和146篇英文文献,运用Cite Space软件的文献计量学分析方法,对文献类型、期刊分布、发文量趋势、作者、研究机构和高被引文献进行了系统分析,并结合关键词网络知识图谱、关键词聚类图谱,探讨了计算流体力学在仿生机器鱼领域中的应用研究热点。结果表明:仿生机器鱼领域中外文献发文量呈现逐年上升趋势,且仿生类期刊及文献具有较高的影响因子与被引频次;研究学科领域涉及工程学、机器人学、力学与材料科学等多个交叉性学科;该领域内研究热点与重点方向为动力学模型、三维流场仿真、设计与制作。针对现有研究的不足,建议未来研究应深入探讨水生生物集群运动仿真、鱼类侧线感知机制和仿生机器鱼水动力试验,以期促进多学科融合,为仿生机器鱼的发展提供科学参考。

中西太平洋鲣围网渔业入渔指标体系构建与应用

中西太平洋鲣围网渔业是典型的过洋性渔业,资源、经济、社会等多方面因素会影响远洋渔业企业对入渔国的选择。以密克罗尼西亚联邦、巴布亚新几内亚、马绍尔群岛、瑙鲁、基里巴斯等5个中西太平洋入渔国为对象,在以往资源分布、入渔风险评价研究的基础上,利用层次分析法构建中西太平洋鲣围网渔业入渔指标体系。体系以远洋渔业企业入渔利益最大化为目标,包含资源状况、经济成本、入渔风险3个一级指标及8个二级指标。根据中西太平洋渔业委员会统计数据及远洋渔业企业调研资料,以2017—2021年入渔各沿海国的入渔效益为例对本研究所构建的指标体系进行验证,验证前对数据进行标准化,以消除量纲差异对结果的影响。结果显示,瑙鲁是入渔评分最高的国家,历年分值均在65分以上,且评分波动较小;其次为基里巴斯、密克罗尼西亚和巴布亚新几内亚,3者评分略低于瑙鲁,且稳定性相对较差。马绍尔群岛入渔评分最低,历年均在65分以下。各一级指标权重由高到低依次为资源状况(0.479)、经济成本(0.372)、入渔风险(0.149);各二级指标权重由高到低依次为资源丰度(0.265)、作业天单价(0.171)、寻鱼时间(0.151)、适宜栖息地面积比(0.148)、社会稳定性(0.078)、国家外交关系(0.071)、高经济价值种类占比(0.066)、转场时间(0.050)。研究结果为我国远洋渔业企业进行入渔决策提供了参考。

海洋硬骨鱼类对海洋碳循环的影响研究现状

海洋硬骨鱼类在全球碳循环中扮演着重要角色,其生理活动对海洋碳汇具有显著影响。研究回顾并总结了海洋硬骨鱼类对海洋碳汇影响的研究进展,分析了鱼类通过主动和被动运输机制对海洋碳循环的贡献,并整理了关于碳酸盐排泄的现有模型。研究认为,海洋硬骨鱼类通过呼吸作用、垂直洄游和死亡沉降等过程,对海洋深层的碳储存具有重要作用。这些过程不仅与鱼类的代谢活动紧密相关,而且还受到水温、盐度、pH值等环境因素的影响。然而,当前对海洋硬骨鱼碳汇的定量估算有限,且缺乏系统性研究。研究强调了未来深入研究的必要性,包括全球范围内的鱼类固碳潜力评估、环境因素对鱼类固碳效率的影响、以及鱼类死亡沉降作为碳汇过程的评估。研究建议建立全球鱼类固碳数据库等基础平台,以促进国际合作并提高对鱼类在海洋碳循环中作用的科学认识。

茎柔鱼摄食生态学研究进展

茎柔鱼(Dosidicusgigas)从太平洋阿拉斯加湾到智利南部海域均有分布,是该海域特有的种类[1-3],也是该海域种群最丰富的海洋无脊椎动物[2,4-5],其特点是对环境变化的适应性强,生长迅速,生命周期一般只有1年,有些种群的较大个体生命周期较长,可达2年[6]。由于该物种对外界环境变化(温度和氧气)具有极强的适应能力,使其生活海域的扩展成为可能[7-9],例如1997年入侵加利福尼亚水域[10]。

全球煤炭地下气化发展态势及展望——基于专利分析

文章采用合享(Incopat)全球专利数据库商业专利检索系统对煤炭地下气化(UCG)领域的专利技术进行检索,以此探究全球UCG发展态势。研究显示:从对全球UCG专利申请数量、申请趋势、布局地区、主要专利申请人的分析来看,目前UCG产业正处于高速发展阶段。自2001年以来,UCG专业领域的专利逐年上升,尤其是在2013年以后,UCG技术领域的专利申请量进入快速增长的阶段,申请的专利囊括了整个UCG的产业链,专利技术功效也主要集中于经济、高效、灵活可控、安全、稳定运行等方面。本轮UCG产业的发展主要得益于我国相关技术的快速发展,我国UCG专利申请量从2013年开始进入飞速增长的阶段。总体来说,随着石油工程类高精尖技术应用,深层煤炭地下气化体现出强大的活力和经济优势。

玛纳斯小产区4种干红葡萄酒颜色特征及花色苷组成的研究

为探究天山北麓玛纳斯小产区干红葡萄酒的颜色及花色苷特征,采用CIElab颜色空间法结合高效液相色谱-串联三重四级杆质谱仪技术分别对玛纳斯小产区同一酿造技术的4个年份、4个品种共14款干红葡萄酒的颜色和花色苷物质组成进行鉴定分析,并进行相关性分析。结果表明,葡萄酒彩度C^(*)_(ab)和a^(*)值具有相同的变化趋势,品种是其主要的影响因素。色相h^(*)_(ab)和b^(*)值变化趋势基本一致,受陈酿时间影响最大,‘烟73’和‘美乐’存在颜色老化程度较大的问题,建立了14款干红葡萄酒的颜色特征图,酒样间颜色特征差异显著。在14款干红葡萄酒中均检测出15种单体花色苷物质,不同酒样单体花色苷组成比例和质量浓度显示出一定差异,主要受酿造年份、葡萄品种的影响。通过聚类分析分成6个类别。综上所述,颜色特征指标和单体花色苷组成及质量浓度反映在酒样的酿造年份、葡萄品种上均表现出一定的相关性。该文分析我国小产区多品种、多年份的干红葡萄酒颜色特征及与花色苷的相关关系,对了解该产区葡萄酒的颜色特性有一定的参考价值。

学历继续教育数字化转型路径探索

在信息技术迅猛发展背景下,文章阐述了数字化转型的理论基础,分析了数字化转型的驱动力,指出了当前学历继续教育在数字化转型中取得的进展与面临的挑战,最后提出了数字化转型的具体路径,旨在推动学历继续教育教学改革,满足社会对适用型人才培养的需求,促进教育公平。

秘鲁外海茎柔鱼索饵场栖息地研究

两步广义加性模型被广泛应用于渔业资源栖息地的分析与研究中。笔者根据2006—2010年秘鲁外海茎柔鱼鱿钓生产数据以及海洋环境数据,利用两步广义加性模型分析环境因子对秘鲁茎柔鱼资源丰度的影响,预测秘鲁茎柔鱼索饵场栖息地分布。研究结果显示:春季,仅纬度对单位捕捞努力量渔获量的影响显著(P<0.01);夏季,纬度和海表面温度对单位捕捞努力量渔获量影响显著(P<0.01);秋季,海表面温度和海表面高度对单位捕捞努力量渔获量的影响显著(P<0.01);冬季,纬度和海表面高度对单位捕捞努力量渔获量的影响显著(P<0.01);叶绿素a对各季节资源分布的影响不显著(P>0.01)。根据单位捕捞努力量渔获量与海洋环境的关系,推测春季茎柔鱼索饵场位于S15°,W77°附近海域,夏季位于S24°~26°,W75°~78°海域,秋季位于秘鲁沿岸S12°~16°和智利中部S28°附近海域,冬季位于秘鲁沿岸S13°~18°海域。研究结果可为指导我国远洋鱿钓鱼船在秘鲁海域的作业生产提供基础资料。

基于MaxEnt模型的南海鸢乌贼栖息地季节性分布及关键环境因子选择研究

为了解南海鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)栖息地的时空分布特征及关键环境因子的选择过程,根据2014—2017年1—12月南海鸢乌贼渔业数据和环境数据构建最大熵模型,分析了鸢乌贼栖息地季节性分布,量化了不同因子对栖息地变化的贡献率,筛选关键环境因子并厘清其季节性变化规律。其中环境数据包括海表面温度(SST)、叶绿素(Chla)、海面高度(SSH)、海面盐度(SSS)、混合层深度(MLD)以及不同水层水温(Temp_50 m、Temp_100 m、Temp_150 m、Temp_200 m和Temp_300 m)。结果表明,南海鸢乌贼的栖息地具有显著的季节性变化特征,其适宜栖息地面积春夏季高,秋冬季相对减少。不同季节环境因子对鸢乌贼栖息地的贡献具有显著差异,具体表现为:春季关键环境因子为Temp_50 m、Chla和MLD;夏季为SST、Temp_100 m和Chla;秋季为SST、MLD和Chla;冬季为Temp_50 m、SST和MLD。整体来看,0~100 m水层的温度、MLD和Chla对南海鸢乌贼栖息地的影响最大。此外,各关键环境因子具有明显的季节和空间变动规律。研究表明,最大熵模型可以用来模拟鸢乌贼栖息地的季节性分布,且探究其分布模式需要考虑不同环境因子影响的差异。

紫檀茋减轻百草枯诱导的模型大鼠肺纤维化

目的探究紫檀茋(Pte)减轻百草枯(PQ)诱导大鼠肺纤维化的作用及机制。方法将大鼠随机分为对照(control)组,PQ组(1次性灌胃50 mg/kg百草枯),低、中、高剂量Pte干预组(灌胃PQ 30 min后分别灌胃25、50和100 mg/kg Pte。每天1次,共7 d。)。治疗7 d后,用苏木精-伊红(HE)染色评价肺组织形态,用Masson三色染色评价肺纤维化。ELISA检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中IL-1β、IL-6和MIP-2水平。用试剂盒检测肺组织中MDA和SOD含量。Western blot检测肺组织中E-cadherin、α-SMA、vimentin、Nrf2、NF-κB p65、p-NF-κB p65、TGF-β1、Smad3和p-Smad3的蛋白表达。结果与对照组比较,PQ组大鼠肺组织损伤程度,肺纤维化评分,BALF中的IL-1β、IL-6和MIP-2水平,肺组织中MDA含量,α-SMA、vimentin和TGF-β1的蛋白表达水平,NF-κB p65和Smad3蛋白的磷酸化水平均显著升高(P<0.05),而肺组织中SOD含量,E-cadherin和Nrf2的蛋白表达水平均显著降低(P<0.05)。Pte干预后,与PQ组比较,Pte组大鼠肺组织损伤程度,肺纤维化评分,BALF中的IL-1β、IL-6和MIP-2水平,肺组织中MDA含量,α-SMA、vimentin和TGF-β1的蛋白表达水平,NF-κB p65和Smad3蛋白的磷酸化水平均显著回降(P<0.05),而肺组织中SOD含量,E-cadherin和Nrf2的蛋白表达水平均显著回升(P<0.05)。结论紫檀茋可能通过激活Nrf2和抑制NF-κB和TGF-β1/Smad2/3信号通路减轻肺部氧化应激和炎性反应,从而抑制纤维化进展。

氦气资源的分类、特征及富集主控因素分析

我国氦气供应量不足,根本原因是氦气资源相对贫乏。加强对富氦天然气的分类研究,明确不同类型氦气藏的特征及富集主控因素,对促进我国氦气勘探开发研究和保障我国用氦安全都具有重要意义。通过研究氦气的成因,同时考虑氦气资源丰度禀赋,铀、钍放射性元素所处空间层位,载体气藏类型,以及成藏主控因素的差别,对含氦气藏进行了细致划分。氦气藏总体分为两类:壳幔混合型和壳源型,壳源型又可细分为壳源远源型(包括烃类伴生型和水溶气型)和壳源近源型(页岩气型),不同类型氦气资源特征大相径庭。从国内目前发现的氦气藏来看,只有与烃类气藏共同成藏的壳源氦才具有工业利用价值,尽管其资源品位相对较低,但资源潜力较大。壳源远源型和壳源近源型氦气藏富集主控因素大致相同,但在氦源岩和运移通道上存在差异。

福岛核泄漏对北太平洋海洋生物的影响研究进展

2011年福岛核事故导致大量放射性物质进入太平洋,引起社会恐慌。本文总结了福岛核电站释放的人工放射性核素在北太平洋海域的运输分布情况,分析了福岛人工放射性核素对北太平洋不同营养级生物如鲯鳅(Coryphaena hippurus)、大青鲨(Prionace glauca)和柔鱼(Ommastrephes bartramii)等影响的研究进展,对比讨论了受福岛人工放射性核素影响的中高低营养级生物之间的普遍规律,梳理了福岛核电站事故在北太平洋海域影响的整体脉络,并提出人工放射性核素对生物影响研究的未来发展方向。

东太平洋赤道海域茎柔鱼角质颚形态差异

海洋生物的表型与其栖息环境密切相关,了解其与资源利用相关的表型特征有助于理解其资源利用方式及生态位特征。茎柔鱼广泛分布于东太平洋,是该海域生态系统的关键种,其个体形态受环境影响变化明显。为探究不同环境条件是否会对茎柔鱼的重要摄食器官角质颚的形态产生影响,本研究对东太平洋赤道海域加拉帕戈斯群岛东、西部两个群体共244尾茎柔鱼的角质颚进行了形态学分析。采用传统形态方法测量了角质颚的12项外部形态参数,并利用几何形态测量方法对其上、下角质颚图像分别设置20个地标点并进行数字化分析。结果显示,不同群体的茎柔鱼角质颚的11项外部形态参数均存在显著差异,但差异系数均小于1.28。几何形态分析显示,不同群体茎柔鱼角质颚的整体大小及形状均差异显著,并具有不同的异速生长模式,形状差异主要体现在上颚的喙部与侧壁、下颚的喙部与翼部。不同群体的上、下角质颚均具有较高的判别成功率,平均判别正确率分别为89.61%和85.88%。加拉帕戈斯群岛以东海域的茎柔鱼具有较小的角质颚、较弯曲和尖锐的喙部、较大的侧壁及较短较宽的翼部,可能与该栖息地的环境及食物类型有关。这些与资源利用相关的表型可塑性反映了茎柔鱼对于不同栖息环境的适应,有利于提高其生存能力。

中西太平洋暖池时空变动及其对鲣分布的影响

中西太平洋热带海域是世界上最大的鲣(Katsuwonus pelamis)渔场。为合理开发和利用中西太平洋围网鲣自由鱼群的渔业资源,根据1995—2019年中西太平洋渔业委员会的围网鲣数据计算资源丰度指数,得出渔场重心,并结合海表温度(Sea surface temperature,SST)、海洋尼诺指数(Oceanic Niño Index,ONI)进行皮尔森相关性分析。结果显示,单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit effort,CPUE)可用于表征自由鱼群渔场重心的资源丰度,且与暖池重心经度以及右边缘经度有显著相关性;渔场重心与暖池指标(暖池重心经度与右边缘经度)的相对位置以及变动趋势在不同气候模式下存在差异,而在同一气候模式中相同。结果表明,渔场重心可通过暖池重心的变化进行预测,而通过构建暖池场与自由鱼群资源丰度的时空分布关系发现,暖池右边缘能够与自由鱼群的空间分布产生联系,为商业性捕捞围网鲣自由鱼群提供渔场边界的指示,为其资源开发与养护提供科学依据。

小滦河流域土地沙化时空动态监测及景观格局演变特征

【目的】河北省围场满族蒙古族自治县(简称围场县)的小滦河流域位于中国北方典型的农牧交错带,土地沙化问题严重。探究小滦河流域土地沙化变化过程,了解土地利用变化和海拔对土地沙化的影响,为流域土地沙化的防治和山水林田湖草沙综合治理提供理论依据。【方法】基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine)和ArcGIS平台分析2000、2010、2020年Landsat系列遥感数据,通过构造归一化植被指数(NDVI)和地表反照率(Albedo)特征空间,建立荒漠化差值指数(DDI)模型,对沙化土地进行程度划分,分析区域土地沙化的时空变化特征。【结果】20 a间小滦河流域土地沙化总体呈好转趋势,极重度、重度沙化土地面积分别减少近80%和56%,流域以轻度沙化、非沙化土地为主,约占流域面积的65%。沙化土地改善速率在后期有所降低,集中分布在塞罕坝林场及小滦河下游。流域沙化景观趋向于集中,景观破碎化程度持续降低。林地、草地的沙化状况改善作用明显,土地沙化程度随海拔升高呈降低趋势。【结论】2000年来小滦河流域土地沙化状况整体有所好转,而御道口镇及牧场等区域存在土地沙化恶化趋势。今后需加强对流域沙化的改善措施,开展精准治沙,进而实现小滦河流域的可持续发展。

中西太平洋鲣鱼空间聚类特征及其与ENSO的关系

为了解在不同厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件下中西太平洋鲣鱼(Katsuwonus pelamis)资源的变动规律,本研究根据中西太平洋渔业委员会(WCPFC)2008—2018年中西太平洋鲣鱼的生产数据,结合海洋尼诺指数(ONI),利用聚类分析和灰色关联分析,研究季时间尺度下鲣鱼的自由鱼群和随附鱼群的渔场空间特征及其与ENSO事件的关系。季尺度下渔场重心聚类分析表明,各簇所包含季度发生的异常气候事件具有一致性。拉尼娜时期,两种鱼群的主要渔场都有向西移动的趋势,厄尔尼诺时期则相反。在异常气候事件下,随附鱼群的迁移幅度小于自由鱼群,且随附鱼群渔场的经向分布更稳定。不同ENSO模态下,资源丰度的空间分布存在差异。对自由鱼群而言,在拉尼娜事件发生于第1、2季度时165°E以西海域的资源丰度最高,灰色关联度为0.650,在拉尼娜事件发生于第3、4季度时165°E—180°海域的资源丰度最高,灰色关联度为0.411,在厄尔尼诺时期,180°以东海域的资源丰度最高,灰色关联度为0.727。对随附鱼群而言,165°E以西海域及165°E—180°海域资源丰度最高时期为拉尼娜时期,灰色关联度分别为0.852和1.000,180°以东海域资源丰度最高时期为厄尔尼诺时期,灰色关联度为1.000。研究结果可用于气候变化背景下鲣鱼渔情的预报。

基于GAM和BRT模型的不同渔汛期水温垂直结构对西北太平洋柔鱼CPUE的影响

为探究水温对西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)单位捕捞努力量渔获量(CPUE)的影响,利用2015—2019年间5—11月西北太平洋柔鱼的生产统计数据,结合同时期海洋环境数据,对不同渔汛阶段分别采用广义加性模型(generalized addictive models,GAM)及提升回归树(boosting regression tree,BRT)模型,分析不同水层(0-300 m)温度及垂直温度梯度对CPUE的影响,并采用多次十折交叉验证评估了两种模型的稳定性和准确性。结果表明:渔汛初期(5—7月),GAM模型筛选的关键因子依据偏差解释率大小依次为纬度(Lat)和150 m水层温度(T_(150))、50-100 m水温梯度(G_(50-100))、经度(Lon)和100-150 m水温梯度(G_(100-150)),BRT模型筛选出的关键因子按贡献率大小依次为表层温度(T_(0))、0-50 m水温梯度(G_(0-50))、50 m水层温度(T50)、Lat和G_(50-100);渔汛旺期(8—11月),GAM模型筛选出的关键因子依据偏差解释率大小依次为Lat、Lon、T_(0)、G_(0-50)和G_(50-100),BRT模型筛选出的关键因子按贡献大小率依次为G_(0-50)、Lon、T_(0)、Lat和T50;两种模型比较显示,BRT模型在拟合优度方面优于GAM模型。研究表明,不同渔汛阶段西北太平洋柔鱼CPUE的关键影响因素有所不同,渔汛初期中上层水温对CPUE影响较大,而渔汛旺期浅水层水温对CPUE贡献较大。

基于碳、氮稳定同位素技术的秋刀鱼栖息地变动研究

为了解秋刀鱼(Cololabis saira)的栖息地分布特征,根据2018年7—11月秋刀鱼渔船“鲁蓬远渔027”在西北太平洋公海(40°28′N~48°56′N、^(15)0°08′E~164°20′E)采集的127尾秋刀鱼样本,测定了其肌肉组织稳定同位素含量,分析了肌肉的碳稳定同位素比值(δ^(13)C)和氮稳定同位素比值(δ^(15)N),探讨了δ^(13)C和δ^(15)N的时空分布规律。基于广义加性模型(GAM)分别讨论了δ^(13)C、δ^(15)N与纬度、体长、离岸距离和叶绿素a浓度之间的关系。t检验结果表明,秋刀鱼雌雄个体间的δ^(13)C、δ^(15)N不存在显著性差异(P>0.05)。不同体长组间的δ^(13)C和δ^(15)N的分布较为相似,整体上呈现先上升后平稳的趋势。分析认为,1龄的秋刀鱼栖息在亲潮海域,随后向南洄游到黑潮-亲潮混合水域。GAM模型结果显示,δ^(13)C与纬度呈负相关关系,与体长呈正相关关系;δ^(13)C随离岸距离的增加呈先减小后增大的趋势,随叶绿素a的增加呈先增大后减小再增大的趋势;δ^(15)N与纬度呈负相关关系;δ^(15)N随着离岸距离的增大呈现先下降后缓慢升高再继续下降的趋势。研究进一步验证了1龄的秋刀鱼经历了南下洄游移动,其栖息地随之发生了变化。

基于加速度信号分解和正则化的宽频位移重构方法

实际工程应用中,位移测量通常需要设置参考点,导致大型结构的位移难以直接测量。为此,本文提出了一种基于加速度信号分解和正则化的位移重构新方法,直接利用易获取(无需参考点)、精度高的加速度数据来恢复结构的位移信息。首先,建立位移与加速度的离散线性方程,直接求解该方程得出,位移是加速度的二重积分。但由于直接积分对低频噪声十分敏感,导致出现低频漂移现象。因此在离散线性方程的基础上引入Tikhonov正则化,克服求解中的病态性,解决低频漂移问题。为了提高位移重构精度,还发展了基于重叠窗的位移重构方案,每个窗的区间长度应取信号主频周期的3倍左右。研究发现,该方法适合于单一主频(或窄频)加速度的位移重构,对宽频位移重构通常效果较差。为了提高宽频位移重构精度,本文进一步提出有限带宽信号分解方法,将宽频加速度信号分解为若干窄频信号,然后,利用正则化方法对每个窄频信号进行高精度的位移重构。最后,数值和实验算例结果表明,所提方法确实能从宽频加速度信号中准确重构出结构的位移响应。