基于鱼类游泳体能分配模型的养殖海区潮流选址方法研究

A key task for marine aquaculture is to choose a suitable farming site. However, there is still absence of effective calculating method of the maximum tidal current for fish farming site. And it has been always a difficult problem in marine aquaculture. This project was proposed aiming at settling the problem. Some typical cage cultured fish such as the Red Drum and the Large Yellow Croaker will be chosen for experimental tests. The consumption of main energy substance including blood sugar, liver glycogen and muscle glycogen, fat, etc. was studied as well as the accumulation of the main metabolite including blood lactic acid and muscle lactic acid, etc. Therefore, a key substance which controls fish’s swimming performance will be found out. Based on which the physical energy consumption model will be built and the calculating method of the maximum tidal current for fish farming site will be given. The research results are respected to give guidance to practical use.

适宜的海区选址是鱼类海洋设施养殖的首要问题之一，其中养殖海区的最大潮流选择至关重要，但尚无科学依据，也一直是海洋设施养殖领域的难点问题。项目针对这一问题，以典型的网箱养殖鱼类（如美国红鱼或大黄鱼），针对鱼类游泳运动的主要供能物质（包括血糖、肝糖原、肌糖原、脂肪等）和主要代谢产物（包括血乳酸、肌乳酸等）的消耗和积累情况进行研究，找出影响鱼类游泳能力（或疲劳）的关键因子，并跟踪该因子在鱼类整个游泳过程中的历时变化情况，构建鱼类游泳体能分配模型。在此基础上，结合养殖海区特定的潮流规律，利用数学方法，建立基于潮流规律的养殖海区最大潮流选址计算方法，实现海洋设施养殖在海区潮流选址理论和方法上的突破。

美国红鱼和黑鲷由于其生长快，产量大，耐受性高等优良性状，成为我国近海网箱养殖鱼类的主要经济鱼种。本项目研究了美国红鱼和黑鲷在游泳过程中的主要供能物质和主要代谢产物的变化情况；找出影响鱼类游泳能力（或疲劳）的关键因子，并跟踪其在鱼类整个游泳过程中的消耗（或积累）情况，构建鱼类游泳体能分配模型；结合养殖海区特定的潮流规律，利用数学建模方法，建立基于潮流规律的养殖海区最大潮流选址方法；研究美国红鱼流速胁迫的机制。主要结果：三组不同规格的美国红鱼其游泳时间随着流速的改变均呈幂函数下降。S1组美国红鱼在持续游泳过程中血糖的浓度总体呈上升趋势，当美国红鱼接近疲劳时，肝糖原几乎消耗殆尽，血液乳酸含量和肌乳酸含量变化显著；S2组美国红鱼在持续游泳过程中肝糖原含量在游泳过程中随着时间的增加而减少，当美国红鱼接近疲劳时，肝糖原几乎消耗殆尽。血糖的浓度总体呈上升趋势，平均肌糖原含量基本保持不变；S3组美国红鱼在持续游泳过程中肝糖原含量随着时间的增加而减少，血糖的浓度总体呈上升趋势，血乳酸改变明显。三组不同规格的黑鲷其游泳时间随着流速的改变均呈幂函数下降。三组不同规格的黑鲷其游泳时间随着流速的改变均呈幂函数下降。A1组黑鲷在持续游泳过程中血糖的浓度持续上升，肝糖原含量在游泳过程中随着时间的增加而减少，当黑鲷接近疲劳时，肝糖原几乎消耗殆尽，肌肉乳酸含量也有显著升高；A2组黑鲷肝糖原含量在游泳过程中随着时间的增加而减少，血糖含量提高了约2倍，肌肉乳酸和血液乳酸含量随着时间的增长出现良好的线性上升。A3组黑鲷在持续游泳过程中血糖的浓度持续上升，肌糖原含量逐渐下降，肝糖原含量呈线性下降趋势。以肝糖原浓度作为美国红鱼持续游泳能力的重要指标，用数学物理公式的方法，探究美国红鱼在持续运动过程中的能量消耗情况。转录组测序发现美国红鱼应对流速胁迫的相关基因均出现显著变化，在美国红鱼应对流速胁迫的机制中发挥重要作用。