麥穗魚群體結構與視覺關系的研究.pdf

1、大多數(shù)魚類具有集群性。群體結構與魚的行為能力之間的關系是魚類行為學研究的重要內容。本論文通過實驗觀察探究麥穗魚群體動態(tài)結構的特征參數(shù)，以及這些參數(shù)可能反映的行為機理，初步探測了視覺在魚類集群形成和保持中所起的作用。
　　在生物學條件和環(huán)境條件得到控制的實驗室里，選取了13尾麥穗魚，使用兩臺攝像機從俯視和側視兩個方向同步拍攝，獲取麥穗魚群體中各個體的三維位置連續(xù)數(shù)據(jù)。對個體間最近鄰近距離（Nearest Neighbor Dista

2、nce, NND）、視角、轉角變化量、個體游泳速度等參數(shù)進行分析。結果表明：麥穗魚個體最近鄰近距離多數(shù)處于0.5-2BL之間，偏好的最近鄰近距離為0.6-0.8BL；參考視網(wǎng)膜的功能，數(shù)據(jù)表明本魚總是將最鄰近的個體保持在其80o視野范圍內；在避免碰撞時，個體魚轉角改變量在0-30o間；在無人為干擾的自然條件下，個體魚以0.75BL/s左右的速度配合其他個體保持運動速度一致性。實驗觀察證實，視覺對麥穗魚個體間的分布起著關鍵性作用，此外麥穗

3、魚群體結構還受到個體狀態(tài)（飽食與饑餓）的影響。
　　在麥穗魚魚群中，最近鄰近個體間距隨著本魚視角的增大而減小。為了進一步探究其他的魚群是否也存在相同的規(guī)律，本實驗選用個體體長較小的喜成群的紅鼻魚（由30尾組成，平均體長：（20.3±0.2）mm）作為對比研究對象。將其放置在水深5cm的水族缸（78.0cm×52.0cm×65.0cm）中，使用攝像機從正上方獲得魚群影像，提取魚群影像中各個體頭部、質心（近頭部1/3處）、尾部的二維數(shù)

4、據(jù)，利用能夠表征魚群結構的兩個重要參數(shù)：鄰近個體間距和視角，探究紅鼻魚魚群中鄰近個體間距與視角間的關系。結果表明：1）紅鼻魚與麥穗魚的視角均集中在80o內。2）在體長差異較大的兩種魚群中，鄰近個體占據(jù)本魚的視野范圍不會因為魚體的增大而增加。3）通過實驗發(fā)現(xiàn)，鄰近個體占據(jù)本魚視野的最大視角與NND間滿足以下關系：xy=A，y為視角（用弧度表示）x為 NND（單位:BL），A為常數(shù)。該關系具有特殊的物理意義：x與y之間的乘積可以看作是一個圓

5、的半徑與弧度的乘積，A可以看作是一個弧長。由于個體魚的的體型呈現(xiàn)“柳葉型”，故該弧長可以看作是鄰居魚的體長。同時，該規(guī)律對本實驗中的兩種魚類都適用。4）該關系說明：在不考慮嗅覺、電感覺、磁感覺等，只考慮視覺、側線的情況下，當個體魚非常靠近本魚時，為了避免碰撞，僅有視覺在起作用，僅有視覺在調控個體間的相互位置。
　　對實驗數(shù)據(jù)進行分析，結果顯示：在視覺的范圍內，個體間通過視角控制相互之間的距離。那么，在控制個體間距離時，側線是否起作

6、用呢？為此，進一步設計了鏡像實驗進行檢驗。在水槽兩側安放透明玻璃作為本底實驗；再將透明玻璃換成鏡子作為比較實驗。拍攝觀察麥穗魚個體離開玻璃和鏡子的距離。實驗結果表明：在兩側均為玻璃的實驗中，個體魚偏向趨近于左側玻璃。換成鏡子后，個體魚偏向于趨近右側的鏡子，且個體魚離開鏡子的距離小于其離開左側玻璃的距離（左玻右玻時，離開左邊玻璃0.5BL占比1.46％；左玻右鏡時，離開右邊鏡子0.5BL占比9.54%）。實驗證明：在無嗅覺，無振動等條件下