泥蚶动态能量收支模型参数的测定

以泥蚶为试验对象,测定动态能量收支模型的6个关键基本参数。采用贝类壳长与软体组织湿质量回归拟合计算泥蚶形状系数;通过循环水控温法测定10、15、20、25、30、35℃6个温度条件下泥蚶干质量耗氧率,计算阿伦纽斯温度;通过连续测定泥蚶饥饿过程中软体部干质量和耗氧率的变化,计算形成单位体积结构物质所需的能量、单位时间单位体积维持生命所需的能量、单位体积最大储存能量和储备能量。试验结果表明,泥蚶壳长(L)与软体部湿质量(mW)回归分析呈幂函数关系:mW=0.0556L3.1831(r^(2)=0.9256),形状系数δm=0.405。泥蚶阿伦纽斯温度为(4830±586)K。泥蚶饥饿试验计算得知:泥蚶单位体积所需能量和单位体积最大储存能分别为5475 J/cm^(3)和2026 J/cm^(3);泥蚶维持生命所需的能量为32.2 J/(cm^(3)·d);储备能量为23376 J/g。试验结果可为泥蚶动态能量收支模型的构建提供数据支撑,并为进一步利用动态能量收支模型指导贝类养殖生产和渔业管理和养殖容量评估奠定基础。

虾夷扇贝动态能量收支生长模型

本研究旨在建立虾夷扇贝的动态能量收支(Dynamic Energy Budget,DEB)数值模型,为进一步构建北方海域虾夷扇贝养殖容量评估模型奠定基础。根据DEB理论,以水温和叶绿素浓度作为强制函数,基于现场及室内实验收集DEB模型参数,针对桑沟湾养殖环境和虾夷扇贝生长的数据,利用STELLA软件构建了虾夷扇贝的DEB模型,以长海县养殖环境和1龄、2龄、3龄虾夷扇贝生长的数据对模型进行验证。模型的模拟结果显示:(1)构建的DEB模型能够很好地模拟虾夷扇贝软体部干重的生长,反映了不同时间的能量分配情况;(2)在桑沟湾,6月1日至9月25日期间水温的限制性强于食物限制;在长海海域,9月15日至次年的6月20日期间食物的限制性强于水温的限制,由此推断,长海海域虾夷扇贝的养殖密度过大,可能超出了海域的养殖容量。另外,敏感性分析结果显示,能量分配系数k以及食物摄食能力参数–最大体表面积吸收率PAM、半饱和常数Xk,对虾夷扇贝生长模拟结果有着较大的影响,例如,PAM提高10%,生长模拟结果可增加13%。因此,这些敏感性较大的参数需要通过室内实验或者现场实验准确测定,谨慎赋值。

虾夷扇贝动态能量收支模型参数的测定

本研究以虾夷扇贝为实验生物,介绍了动态能量收支(dynamic energy budget,DEB)模型5个关键基本参数的测定及计算方法,分析了方法的利弊及注意事项,为贝类DEB模型参数的准确获取提供参考方法。采用壳长与软体部湿重回归法计算虾夷扇贝的形状系数δm;采用静水法测定不同温度条件下虾夷扇贝的呼吸耗氧率,计算阿伦纽斯温度TA参数;采用饥饿法测定、计算单位时间单位体积维持生命所需的能量[]、形成单位体积结构物质所需的能量[EG]和单位体积最大储存能量[EM]3个参数。室内饥饿实验持续60 d,直至呼吸耗氧率及软体部干重基本保持恒定。结果显示,壳长(SL)与软体部湿重(WW)的回归关系式为WW=0.0118SL3.4511(R2=0.9365),根据公式V=(δm L)3,对软体部湿重的立方根和壳长进行线性回归,所得的斜率即为形状系数δm值(δm=0.32);获得不同规格的虾夷扇贝耗氧率与水温(热力学温度,K)倒数的线性回归关系,线性回归方程斜率的绝对值为阿伦纽斯温度TA,平均为(4160±767)K。饥饿实验结束时,软体部干重和呼吸耗氧率分别降低了56%和81%。虾夷扇贝的耗氧率稳定在0.17 mg/(ind·h),经计算获得[]=25.9 J/(cm^3·d);饥饿持续30天之后,虾夷扇贝软体部干重基本维持在(0.25±0.01)g,经计算获得[EG]=3160 J/cm^3,[EM]=2030 J/cm^3。动态DEB理论是基于能量代谢的物理、化学特性而建立的,体现了生物能量代谢的普遍性规律,能够反映摄食获取能量在不同发育生长阶段的能量分配情况。但是,DEB模型参数的测定及计算比较复杂。基本参数的准确获取将影响其他参数以及模型的准确性。本研究为虾夷扇贝DEB模型的构建奠定基础。

文蛤动态能量收支模型参数的测定

采用壳长与软体部组织湿重回归、温度实验、饥饿实验以及摄食实验获得估算文蛤(Meretrix meretrix)动态能量收支(dynamic energy budget,DEB)生长模型构建所需的7个关键参数。壳长与软体部组织湿重回归得到文蛤形状系数δm,其值为0.374;温度实验获得阿仑尼乌斯温度TA,测得的阿仑尼乌斯温度值为(5849.31±328.11)K。进行45 d的饥饿实验,测定单位时间单位体积维持生命所需的能量[PM]、形成单位体积结构物质所需的能量[EG]以及单位体积的最大存储能量[EM],其值分别为28.35 J·cm^-3·d^-1、5682.84 J·cm^-3和2549.32 J·cm^-3;摄食实验测定25℃时文蛤的摄食参数,主要包括:单位体表面积的最大摄食率{PAm}和单位表面积的最大吸收率{JXm},其值分别为120.84 J·cm^-2·d^-1和87.00 J·cm^-2·d^-1。研究获得的7个生物学参数是构建文蛤动态能量收支模型必不可少的,可为今后构建文蛤动态能量收支模型提供数据资料。

胶州湾菲律宾蛤仔个体生长模型的构建与验证

为更好地掌握胶州湾菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的动态生长情况,本研究基于动态能量收支(Dynamicenergybudget,DEB)理论,利用python软件构建了菲律宾蛤仔的个体生长模型,以2018年4月24日~2019年1月9日观测的胶州湾海域叶绿素a和水温为强制函数,通过现场实验和已有文献报道获取模型参数,模拟了菲律宾蛤仔软体组织质量和壳长的生长情况,并根据胶州湾海域菲律宾蛤仔生长的实测数据对模型进行了验证。结果表明,构建的个体生长模型能够很好地模拟胶州湾海域菲律宾蛤仔软体组织干重和壳长的生长,软体组织干重和壳长的模拟值与实测值呈显著线性相关关系(P<0.01),R^2分别为0.9374和0.9168。敏感度指数最高的是阿伦纽斯温度TA和参考温度T1,如果TA和T1分别改变10%,菲律宾蛤仔软体组织干重增加高达8.86%。研究结果为后续开展基于生态系统动力学模型的养殖容量动态评估提供了基础模块和数据支撑。