基于ZooScan技术的浮游动物体形参数和生物量关系研究

论文摘要

浮游动物是海洋生态系统的重要组成部分，其生物量研究具有重要意义。本研究通过一种新型的浮游动物扫描、处理和自动分辨系统——ZooScan迅速地获得样品的数量、大小和种类，根据体长、面积和体积等体形参数，建立与湿重、干重和C、N含量等生物量参数的回归关系，可以快速准确地获得浮游动物生物量。本研究的主要结果如下：1，建立了桡足类、毛颚类、端足类和小型虾类的体长、面积和体积与湿重的回归关系，经检验表明所有的关系式回归明显（P<0.01）。通过比较相同类群的三个关系的相关系数，桡足类、毛颚类和小型虾类的湿重与面积相关程度最好。端足类生物湿重与体长相关程度最好。回归关系分别是:Copepod：lgWW=1.16lgA+2.53; Chaetognath：lgWW=1.56lgA+2.24Small shrimp：lgWW=1.02lgA+2.63; Amphipoda： lgWW=2.25lgL+2.242.建立了中华哲水蚤（Calanus sinicus）和强壮箭虫（Sagitta crassa），体长、面积和体积等体形参数与干重的回归关系。研究结果表明：中华哲水蚤体长、面积和体积与干重都有显著的回归关系（P<0.01）。在中华哲水蚤三个体形参数与干重的回归关系中，面积与干重相关性最好，说明ZooScan方法中，面积是最适于估测干重。强壮箭虫体长与干重无明显的回归关系，ZooScan方法不适于使用体长估测强壮箭虫的干重，而面积和体积与干重回归关系极显著（P<0.01）。面积-干重回归关系的相关系数大于体积-干重回归关系，即面积最适于估测强壮箭虫干重。中华哲水蚤面积-干重回归关系可以分为两个部分：非成熟期公式：lgDW=1.44lgA+1.69成熟期： lgDW=0.85lgA+2.08强壮箭虫可以用4个月份总的面积-干重回归关系粗略地估计干重：lgDW=1.54lgA+1.323.建立中华哲水蚤和强壮箭虫体形参数与C、N含量的回归关系。研究结果显示：中华哲水蚤C相对含量（占干重百分比）为31.2%-44.5%，平均C相对含量为38.2%；N相对含量为8.1%-9.5%，平均含量为9.5%。中华哲水蚤的C、N含量与体长、面积和体积的都存在显著的回归关系（P<0.01）。在中华哲水蚤三个参数中面积与C、N含量相关性最好。强壮箭虫C相对含量为16.0%-41.3%，平均含量为29.5%，N相对含量为3.2%-10.8%，平均含量为7.4%。强壮箭虫体长与C、N含量无显著的回归关系，面积和体积与C、N含量之间存在显著的回归关系（P<0.01）。强壮箭虫面积与C、N含量的相关性优于体积。中华哲水蚤可以将面积-C、N含量回归关系分成两个部分：非成熟期：lgN=1.61lgA+0.63lgC=1.72lgA+1.22成熟期： lgC=1.62lgL+1.31lgN=1.23lgA+0.86强壮箭虫面积-C、N含量可以用合并回归关系粗略估计C、N含量：lgC=1.56lgA+0.76lgN=1.71lgA+0.04本研究结果表明，利用图像手段进行浮游动物主要类群生物量及碳氮含量的估算是一种可行的方法。这种方法的建立，将为浮游动物生物量的估算提供一种快速、简便的手段。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 研究现状及进展
• 1.1 引言
• 1.2 ZOOSCAN
• 1.2.1 ZooScan介绍
• 1.2.2 ZooScan的基本工作流程
• 1.3 浮游动物的生物量研究
• 1.3.1 生物量的概念
• 1.3.2 生物量测量方法及难点
• 1.3.3 生物量之间的转换系数和经验公式研究
• 1.4 技术路线
• 1.5 研究目标
• 第二章 湿重与体形参数的关系
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 浮游动物样品采集及湿重称量
• 2.1.2 ZooScan扫描及数据处理
• 2.2 结果
• 2.2.1 湿重-体形参数回归关系
• 2.2.2 湿重-体形参数回归关系类群之间的比较
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 第三章 干重与体形参数的关系
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 浮游动物样品采集及麻醉
• 3.1.2 ZooScan扫描及图像的处理
• 3.1.3 干重测定
• 3.2 结果
• 3.2.1 中华哲水蚤体形参数与干重的回归关系
• 3.2.2 强壮箭虫体形参数与干重的回归关系
• 3.3 讨论
• 3.3.1 中华哲水蚤和强壮箭虫干重月份间的变化
• 3.3.2 与其他学者建立关系的比较
• 3.4 小结
• 第四章 C、N含量与体形参数的关系
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 样品采集、处理及干重测定
• 4.1.2 样品扫描
• 4.1.3 C、N 含量测定
• 4.2 结果
• 4.2.1 中华哲水蚤体形参数与C、N含量的关系
• 4.2.2 强壮箭虫的体形参数与C、N含量的关系
• 4.3 讨论
• 4.3.1 C、N含量与其他研究的比较
• 4.3.2 与其他学者所建立回归关系的比较
• 4.4 小结
• 参考文献
• 致谢