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Fishes：中国海洋大学黄六一教授团队：光照强度与光照周期对虹鳟摄食行为的影响研究

已有 511 次阅读 2026-5-21 17:04 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

作者简介

第一作者：

姓名：刘晓

机构：中国海洋大学水产学院

研究方向：鱼类行为与生理学、鱼类福利

通讯作者：

姓名：黄六一

机构：中国海洋大学水产学院

研究方向：设施渔业工程结构设计及水动力学、渔具理论与渔具渔法、鱼类行为学

文章亮点

光照是调控鱼类摄食行为的关键环境因子。针对深远海网箱低光环境对硬头鳟摄食效率的潜在影响，中国海洋大学水产学院黄六一教授团队在Fishes期刊发表研究成果，系统探究了光照强度与光周期对硬头鳟摄食行为的协同作用。研究依托团队自主研发的“鱼类养殖光源智能调控系统”，精准构建多梯度光环境，通过视频行为追踪技术量化五项游泳指标，发现10 lx低照度配合8L:16D光周期最有利于摄食探索；经50天适应后，鱼群轨迹显著向投喂点集中，摄食策略由“广泛搜索”向“精确定位”转变。该成果为深远海鲑鳟鱼类养殖的光环境精准管理提供了科学依据。

研究背景

深远海养殖是海水渔业拓展的重要方向，我国“深蓝1号”等大型网箱已在黄海冷水团实现硬头鳟规模化养殖。然而网箱布设于20米以深水层，自然光衰减严重，内部长期处于低光照或近黑暗状态，与硬头鳟自然光环境差异显著。硬头鳟属典型视觉摄食鱼类，光强与光周期偏离适宜范围将直接影响其觅食效率与生产性能。目前针对硬头鳟在不同光照组合下摄食行为的动态适应过程尚缺乏系统观测。本研究通过可控光环境养殖实验与行为监测，旨在明确光照影响规律并筛选适宜光环境参数。

研究过程与结果

1. 自主光源系统实现光环境精准调控

实验依托团队自主研发的“鱼类养殖光源智能调控系统”。该系统由控制机柜、定点可控光源及控制软件组成，可实现定时、定点、定亮度的自动控制。本实验中，各光源亮度精确设定至10 lx、100 lx、1000 lx三档，光周期按8L:16D、16L:8D、24L:0D独立编程控制，确保了各处理组光环境的稳定与一致。

图1. 实验系统示意图，(a) 养殖池 (6 m × 6 m) 内安装的养殖隔间结构 (1 m × 1 m × 0.80 m)，以及每个隔间上方用于行为记录的摄像头位置；(b) 养殖池内实验装置的整体布局；(c) 可控光源在水面上方 (20 cm) 的布置，以及相邻隔间之间为阻隔光干扰而安装的遮光布；(d) 用于调控光照强度与光周期的鱼类养殖智能照明系统，包括控制软件界面、照明控制柜和可控光源。

2. 实验设计与行为量化

实验采用光照强度与光照强度完全正交双因素设计，共设9个处理组及1个全黑暗对照组，每个处理组10尾硬头鳟幼鱼，养殖周期50天。每日8时定点投喂，投喂点固定于光源正下方睡眠中央位置，利用视频监控系统记录投喂后10分钟内实验鱼摄食行为，随机选取3尾个体量化分析平均游泳速度 (AS)、平均转角变化 (AC)、运动总距离 (TM)、距投喂点平均距离 (DC) 及最快运动速度 (FM) 五项指标。游泳轨迹借助开源行为追踪软件Tracker生成，并结合Digimizer软件完成数据提取。

3. 光照强度与光照周期的交互效应

实验第1天双因素方差分析表明，光强与光周期对五项指标均存在显著交互作用。在8L:16D短光周期下，10 lx组TM显著高于更高光强组，提示低照度促进摄食探索范围；24L:0D持续光照下，10 lx组DC显著大于其他组，显示长时间光照扩大游泳范围。完全黑暗组各项活动指标均显著降低，轨迹高度集中于投喂点附近，反映视觉缺失条件下鱼群仅能依赖就近觅食。

4. 行为适应与策略转变

经50天适应，除黑暗组外各处理组AS与TM均显著提升。D50时各光照组游泳轨迹密度分布明显向舱心投喂点聚集，空间集中度高于D1，表明硬头鳟在稳定光环境中形成了空间学习与摄食习惯化。相关性分析显示，D1时AS与AC呈显著负相关，呈快速直线探索特征；至D50，AC与FM呈显著正相关，表明高速运动中方向调整更灵活。此转变印证摄食策略从“广泛搜索”向“目标定向定位”的过渡。

5. 极端光环境的行为抑制表现

高光强 (1000 lx) 或长光周期 (24L:0D) 在某些组合下同样表现出行为抑制趋势。如在D1的L6组 (100 lx、24L:0D) 和L7组 (1000 lx、8L:16D) 中，游泳轨迹异常集中于中心区域，与黑暗组类似。这表明光照不足或光照过强均可能干扰虹鳟的视觉感知与空间定向能力，从而影响其高效定位食物的能力。

研究总结

本研究揭示了光照强度与光周期对硬头鳟摄食行为的协同影响及动态适应规律。10 lx低照度结合8L:16D光周期能有效促进摄食活动并减少能耗。更重要的是，硬头鳟在长期稳定光照下展现出显著的行为可塑性，通过空间学习实现从广泛探索到精确定位的策略优化。团队自主研发的智能光源系统为实验提供了精准可控的光环境，也为深远海养殖场景下的光环境工程化应用奠定了基础。该成果为深远海硬头鳟养殖光环境管理提供了科学依据，通过合理调控光照有望同步提升摄食效率与养殖福利。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2410-3888/11/3/183