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1、毕业设计（论文）（2011届本科）题目：角类集群与视觉关系的初步研究学院：海洋科学学院专业：海洋渔业科学与技术班级：2007级（1）班 姓名：林兴虹 学号：0721101指导教师:应祺教授钱卫国副教授2011年6月鱼类集群与视觉关系的初步研究林兴虹（上海海洋大学海洋科学学院，上海201306）摘要：他类集群具有匝要的生物学意义，不仅关系到免类个体的生存，也宜接影响到其种群的发廉。一般认为,鱼 类的集群与其视觉、侧线和嗅觉等有关。本文以红鼻剪刀角为例，设计了一纽对比实验，通过观察比较盲他和正常 角的集群状态，分别计算各尾角个体之间的距离，來验证视觉与鱼类的集群关系。结果表明，盲負在角群中角的距
2、离要远大于正常角之间的距离，即视觉在集群中起了很大的作用。关键词：集群：视觉；红鼻剪刀鱼Preliminary study on re I ationship between fish schooI and visionLin Xing-hong(College of marine sciences, Shanghai ocean university, Shanghai 201306)Abstract： There is the important biological significance of fish school that is not related to single fis
3、h live, but also affect growth of some kinds of fish school. It is generally acknowledged, there is a relationship between fish school and their vision, lateral line as well as the sense of olfactory sensation. This essay design a comparative experiments by Rummy Nose Tetra to know the ditlerence co
4、ndition between blind lish school and normal lish school through observation as well as comparision and to calculate the distance of every single fish, which in order to prove there is a relationship between fish school and their vision. The outcome shows that: the separation distance of the blind f
5、ish school is far outweigh than normal fish school, it means that vision plays an important role in fish school.Key words： fish School ; vision ; Hemigraninuts bleheri-JLZL- - 刖HI鱼类的集群行为及其相关概念1鱼群的定义1.2ft群的结构2121鱼群的外部结构21.2.2鱼群的内部结构21.3鱼类集群行为的生物学意义2131集群行为的防御作用31.3.2集群行为的捕食作用31.3.3集群行为的其它作用31.4鱼类集群行为
6、的机制3141视觉在鱼类集群行为中的作用31.4.2侧线感觉在鱼类集群行为）I 的作用32红鼻剪刀鱼视觉能力与也群结构实验42实验H的42.2实验材料42.2.1红鼻剪刀鱼42.2.2生活习性42.2.3体形特征42.3方法概要42.4实验步骤42.4.1配置麻醉剂42.4.2 选鱼62.4.3 实验62.5结果分析63讨论133.1实验结论133.2视觉失灵133.3侧线的作用133.4普遍问题13谢辞13参考文献14前言鱼群是一种自组织群体，没有固定的领导山刀，为什么能形成运动方向有序、协调的群体，又如 何保持群体的集聚性等，以及这些行为在进化和生存方面的意义，是科学家所关注的问题。对自组
7、 织群体，包括鸟类、昆虫、鱼群的观察研究结果表明，群体中的毎一个体在遵循简单的行为规则条 件时，就有可能出现有序协调的运动状态7。例如，为了避免碰撞，个体间必须保持的最小距离； 群体中，同类的相互吸引或排斥等，这些自然的因素在群体行为中的影响和重要性等，都是值得探 索和研究的。有许多科学家利川计算机，进行数学建模和仿真可视化研究，已成为一种重要的研究 手段。通过考察模拟结果的相似稈度，推测和分析内在的机制，筛选具有重要影响的因子。还有更 多的科学家进行了大量实验和观察，拍摄记录鱼群在长时问游泳运动过稈中的相互位置等，如阿伯 丁海洋研究所对鲂鱼的观察。木研究通过实验设计来尝试解释视觉在红鼻剪刀鱼
8、集群行为中的作用O1鱼类的集群行为及其相关概念1.1鱼群的定义对鱼群定义的论述很多，但至今为止仍没有得到统一。“拟人论学说”认为鱼类集群是各个体为 寻求集团防御效应而采取有意识行为的结果。而Parr (1927)则反对“拟人论学说”，他认为，鱼群集群这一社会性行为是单纯的机械作用 所引起的，是各个体对彼此Z间的相互刺激所产生的自动反应的结果。Parr还进一步认为，视觉是 保持鱼群中备个体间相互联系的主要手段、集群要受到同伴间的“相互诱引力”和“相互排斥力” 这两个拮抗要素的影响相互诱引力在同伴间保持充足距离时发挥作用，相互排斥力作为抑制力 则在同伴间接近并超过某临界距离时发挥作用。Radako
9、v(1973)指出，我们使用鱼群(School) 一词时，通常都是指其中没有带头鱼的状态，并且 鱼群丿应该是大部分或全部祁具有相同生活史的同种个体的暂时性集团、其中各个体部在积极地相互 接近冋。此群体在生物学上选择了有益于群中备个体的行为，其外部状态随着鱼类内部环境和外部 环境的不同将会发生剧烈的变化。Shaw (1978)认为,鱼群可看作是由于同伴间的相互诱引所形成的集团。在相互诱引所形成的 群体中，具有一定规律的空间定位的群体只是表现为某一时问内的群体状态。对于朝向各种方向的 个体所形成的群体，只要是相互诱引所形成的，即使缺乏严密的几何队形也可称为鱼群。Partidge (182)认为，可
10、以给鱼群下一个适用的定义：时刻调整自己的速度和方向以配合群中 其他成员的三尾或三尾以上的鱼的组合即称为鱼群7。1.2鱼群的结构了解清楚鱼群的结构，对于进一步阐明鱼类集群行为有着重要的意义。可以从两个方面对鱼群 的结构加以考虑：一为外部结构，如鱼群的形状、大小等，二为内部结构，如鱼群的种类组成、体 长组成、各个体的游泳方法、间隔及速度等】。1.2.1鱼群的外部结构对于不同种的鱼类，鱼群的形状、大小都是不同的。即使同一种类的鱼，鱼群的这些外部构造 也将会随时间、地点、鱼的生理状态及环境条件等而变化。前苏联学者发现，黑海竹莢鱼群的形状随肴其行为的改变而不同、竹莢鱼在缓慢游泳时成两端 变细的形状，在索
11、饵时为圆形，在防御时成密集的形状或包围捕食鱼的形状，在受到迸一步威吓时 会潜入深处，处于休息状态时竹莢鱼群成齐种不固定的形状。LI木龊负群的形状非常容易改变，常 显示似变形虫的形状改变。在鲂鱼起水鱼群中，经常出现的鱼形状有箭头形、半圆形、方形、圆形 和长方形等心刃。1.2.2鱼群的内部结构Partidge（ 1982）对鱼群的结构也作了很好的研究，研究表明，过去人们对鱼群内部结构的看法 认为鱼群具有一种除某些晶体的立方体品格那样规则的儿何结构是错误的，鱼群的结构是相当 松散的，或者说是一种随机结构，而且这种结构是由于每尾都遵守一些简单的行为规则而形成的I。 鱼群中的每个个体在其周围都要保持一定
12、的空间。每一种鱼都有一特定的最小接近距离，邻近的鱼 不能超越此距离。最小接近距离取决于鱼的大小，通常约为体长的3/109-121o但是，最小接近距离 并非就是鱼群中鱼与鱼之间通常所保持的距离。在每一种鱼中，都有一种对其最邻近鱼的典型偏好 距离，通常是一个鱼体长。一般来说，一次只有一尾邻近鱼位于某一特定鱼的偏好距离处（从立方体 品格的观点来看，应该有几属相邻的鱼同时位于这一距离上）。由于鱼不断调节自身的方向，所以， 群体中各尾鱼之间的空间关系总是在发生改变。这样一来，即使对同一尾鱼来说，它到最邻近鱼的 距离也并不是一样的。任何一种鱼都还有这样的一种倾向，即它总是使最邻近鱼与白己体轴保持在一定角度
13、上，这一 角度被称为偏好角度。人多数鱼群的结构看来都是以同样的方式通过保持偏好距离和偏好角度 而组织起来的。衡量鱼群结构的一个有用的度量是任何一尾鱼与次最邻近鱼的距离和该鱼与最邻近鱼的距离的 平均比值。此比值越接近于1,群内部个体的位置排列就越趋于均匀“。1.3鱼类集群行为的生物学意义集群行为是鱼类经过长期白然选择而被保留的一-种适应的行为，对鱼类的生存起着I分有利的作用。例如，在有记载的鱼类已达2万多种，桀个生涯都集结成群的约rS 25%,4-,6,01.3.1集群行为的防御作用现在普遍认为，集群行为不仅可以减少饵料鱼被捕食鱼发现的概率，而且还可以减少已被发现 的饵料鱼遭到捕食鱼成功捕杀的概
14、率。1.3.2集群行为的捕食作用捕食鱼形成群体Z后，不仅感觉器官总数会增加，而且还可以增加搜索面积。鱼群中的一个成 员找到了食物，其他成员也可以捕食。如果群中成员Z间的距离勉强保持在各自的视线Z内，则搜 索瓯积最大。因此，鱼类在群体中比单独行动时能更多更快找到食物。1.3.3集群行为的其它作用Alle (1931)认为，与单独个体鱼相比，鱼群对不利环境变化有较强的抵抗能力。集群行为 不但能够增强鱼对毒物的抵抗，而口还能降低佝的耗氧量。从水动力学方面来看，在水中集群游泳 可以节省备个体的能量消耗，游泳中的鱼所产生的涡流能量可以被紧跟其后的其他鱼所利用，因而 群体中的各个体就可减少一定的游泳努力而
15、不断前进。列别捷夫(1946)以醍鱼为例指出，集群性鱼 类能更快地找到涸游路线，较易发现某些定向标记。集群行为在产卵时的作用是很明显的，这对于 鱼类繁衍后代、维持种族有着决定性的意义。1.4鱼类集群行为的机制1.4.1视觉在鱼类集群行为中的作用许多学说都断言视觉是使鱼类集群的最重要感觉，甚至有的学说还断言视觉是与集群行为有关 的唯一感觉。但是，现在我们已经知道这些看法都是片面的，由于除视觉之外，听觉、侧线感觉及 感觉及嗅觉等也祁与集群行为冇着密切的关系20-231,而且，它们的作用也未必就不如视觉。不过， 视觉的确在集群行为中发挥了重要的作用。视觉能够提供一种鱼群成员间的相互诱引力，使鱼群内的备个体相互诱引和相互接近，因而在 集群行为中发挥了重要的作用。1.4.2侧线感觉在鱼类集群行为中的作用虽然过去人们曾提到侧线在鱼群形成过程中能发挥一定的作用，但多数研究者都认为视觉比侧 线更为重要Partridge (1982)通过详细的研究认为侧线感觉在鱼类集群行为中具有与视觉同等重要 的作用。大多数鱼类在身体的两侧都具有侧线系统,2227,o鱼集群时利用了来自眼睛和侧线的信息，仅用眼睛保持的距离比仅用侧线保持的
