CN115161202A - 一种浮游生物的原位培养方法及其培养*** - Google Patents

一种浮游生物的原位培养方法及其培养*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浮游生物的原位培养方法及其培养***，包括以下步骤：研究不同光照强度对浮游生物的生长影响并得出不同光强对浮游生物生长的影响；研究不同温度对浮游生物的生长影响并得出不同温度对浮游生物生长的影响；研究不同营养盐浓度对浮游生物生长影响并得出不同营养盐浓度对浮游生物生长的影响；本发明得出浮游生物在不同光照强度、温度和营养盐浓度下的生长速率，用于评估原位水体中浮游生物生长、衰亡、种群演变、生产力估算以及浮游生物对环境变化的响应，同时具有传感器监测***，随时监测培养环境内温度和叶绿素等指标，实时掌握浮游生物的生长状态，更好地控制浮游生物生长所需的温度、光照、营养盐等培养条件的单一变化。

Description

一种浮游生物的原位培养方法及其培养***
技术领域
本发明涉及浮游生物培养技术领域，特别是涉及一种浮游生物的原位培养方法及其培养***。
背景技术
近年来，原位培养和受控实验是国际水生生态学研究领域普遍认同的一种研究思路，原位培养法是评估水体中浮游生物生长、衰亡、种群演变、生产力估算以及浮游生物对环境变化响应的重要方法。其中，影响浮游生物生长的因素包括光照、温度、营养盐和水动力等。浮游生物原位培养装置需保证浮游生物的生长环境接近于实际的自然环境。
目前，原位培养装置多为立方体透明有机玻璃培养器，四周封闭，顶部开孔用于取样和投加浮游生物，底部网筛覆盖，能够抵挡浮游生物乃至单细胞的进出。其存在明显的不足，装置仅有底部进行水流交换，且当装置向水体中取出时，底部网筛需要承受较大的压力，比较容易破裂。专利201120242490.8浮游植物原位培养桶，提供了一种水流交换效率高的原位培养桶，是在桶的四周侧壁上安装网筛，顶部开孔用于取样，该装置虽能最大限度地进行水流交换，但是由于其为直立细长圆柱状，取样时仅能取上部的样品，并不能完全反映中层和下层浮游生物生长状况，该装置也不能研究原位条件下不同的光照、温度和营养盐的差异对浮游生物的影响。
专利202010547108.8一种藻类原位培养装置，该装置集成控制光量子仪、藻类培养装置调控、YSI监测调控等，主要研究光照强度对藻类生长的影响，便于设置对照实验和平行实验且该装置为封闭式装置，不能和外界进行营养盐的交换，不能真正模拟原位的营养盐，且不能控制温度、光照强度或者营养盐某一因素的单一变量，即利用该装置进行原位培养时，温度、光照、营养盐，三个参数中至少有两个参数在同时变化。
为了解决上述问题，本发明提供一种浮游生物的原位培养方法及其培养***，来解决以往的实验方法和装置模拟效果不佳的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种浮游生物的原位培养方法及其培养***，达到的提高浮游生物培养模拟效果目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种浮游生物的原位培养方法，包括以下步骤：
研究不同光照强度对浮游生物的生长影响：
向若干透明的所述浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物和相同浓度的营养盐，并使所述浮游生物培养桶内的浮游生物处于相同的温度下，对每个浮游生物培养桶提供不同的光照强度，将若干所述浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶内浮游生物的生长状态，评估不同光强对浮游生物生长速率的影响；
研究不同温度对浮游生物的生长影响：
向若干所述浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物和相同浓度的营养盐，对每个浮游生物培养桶提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶中的浮游生物处于不同的温度下，将若干所述浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶内浮游生物的生长状态，评估不同温度对浮游生物生长速率的影响；
研究不同营养盐浓度对浮游生物生长影响：
向若干所述浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物并对所述浮游生物培养桶的两端进行密封，对每个浮游生物培养桶提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶中的浮游生物处于相同的温度下，向每个所述浮游生物培养桶中分别注入不同浓度的营养液，将若干所述浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶内浮游生物的数量和叶绿素含量，评估不同营养盐浓度对浮游生物生长速率的影响；
得出不同光照、温度、营养盐浓度下浮游生物的生长速率，评估浮游生物和环境变化之间的响应并用于不同环境下浮游生物的造成的水华预警。
优选地，所述浮游生物培养桶包括透明的桶体、设置在筒体两端的滤膜和由内到外依次包裹在所述筒体外壁上的透明储水层和真空层，所述储水层设置有用于填充不同温度液体的注水孔，所述桶体用于盛装浮游生物。
优选地，还包括端盖，所述端盖为多孔结构，用于扣压在所述桶体两端的滤膜上。
优选地，所述桶体的两端周向设置有密封垫。
优选地，所述桶体上开设有用于注入和抽取浮游生物的通孔。
一种应用于浮游生物的原位培养方法中的浮游生物培养***，应用权利要求所述的浮游生物培养桶，包括传感器监测***、泵送***和驱动机构，所述驱动机构包括卷扬机和设置在同一高度的若干滑轮，所述卷扬机的主牵引线上设置若干分线，若干所述分线分别绕过若干所述滑轮并分别与若干所述浮游生物培养桶连接，所述泵送***用于向桶体内输送或者抽取浮游生物，所述传感器***设置在所述培养桶上并用于监测桶体内浮游生物的生长状态。
优选地，每个所述浮游生物培养桶被两根分线牵引，且两根分线分别环套在所述浮游生物培养桶上，两根所述分线距离所述浮游生物培养桶两端的距离相等。
优选地，所述泵送***包括管道和设置在所述管道上的泵体，所述管道的一端与通孔连接，所述泵机通过正转和反转完成对桶体内浮游生物的输送和抽取。
优选地，所述传感器检测***包括控制器、温度传感器和用于监测浮游生物叶绿素的叶绿素传感器，所述控制器分别与温度传感器和叶绿素传感连接并接收桶体内浮游生物温度和叶绿素的变化。
优选地，还包括支架，所述支架包括支座、垂直设置在所述支座上的立杆以及与所述立杆垂直连接的横梁，若干所述滑轮设置在所述横梁上，所述泵送***和驱动机构均设置在所述支座上。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1.本发明通过原位实验方法分别得出浮游生物在不同光照强度、温度和营养盐浓度下的生长速率，用于评估水体中浮游生物生长、衰亡、种群演变、生产力估算以及浮游生物对环境变化的响应。同时具有传感器监测***，随时监测培养环境内温度和叶绿素等指标，实时掌握浮游生物的生长状态，更好地控制浮游生物生长所需的温度、光照、营养盐等培养条件的单一变化。
2.本发明中浮游生物培养桶包括透明的桶体、设置在筒体两端的滤膜和由内到外依次包裹在所述筒体外壁上的透明储水层和真空层，储水层设置用于填充不同温度液体的注水孔，桶体用于盛装浮游生物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明培养***的结构示意图；
附图2为培养桶的截面图；
附图3为第二端盖的俯视图；
附图4为不同光照强度下浮游生物生长速率曲线图；
附图5为不同温度下浮游生物生长速率曲线图；
附图6为不同营养盐浓度下浮游生物生长速率曲线图；
其中，1、支座；2、横梁；3、立杆；4、主牵引线；5、滑轮；6、分线；7、管道；8、卷扬机；9、控制器；10、浮游生物培养桶；11、传感器；12、通孔；13、桶体；14、储水层；15、真空层；16、第二端盖；17、泵体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种浮游生物的原位培养方法及其培养***，达到提高浮游生物培养模拟效果目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图4至图6，一种浮游生物的原位培养方法，包括以下步骤：研究不同光照强度对浮游生物生长的影响：向若干透明的浮游生物培养桶10中分别注入相同数量的浮游生物，并使所述浮游生物培养桶10内的浮游生物处于相同的温度下，对每个浮游生物培养桶10提供不同的光照强度，将若干所述浮游生物培养桶10置于水体中的同一高度处；利用传感器监测***监测浮游生物培养桶10内浮游生物的生长状态，并得出不同光照强度下浮游生物的生长速率；研究不同温度对浮游生物的生长影响：向若干所述浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物，对每个浮游生物培养桶10提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶10中的浮游生物处于不同的温度下，将若干所述浮游生物培养桶10置于水体中的同一高度处；利用传感器监测***监测浮游生物培养桶10内浮游生物的生长状态，并得出不同温度下浮游生物的生长速率；研究不同营养盐浓度对浮游生物生长影响：向若干所述浮游生物培养桶10中分别注入相同数量的浮游生物并对所述浮游生物培养桶10的两端进行密封，对每个浮游生物培养桶10提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶10中的浮游生物处于相同的温度下，向每个所述浮游生物培养桶10中分别注入不同浓度的营养液，将若干所述浮游生物培养桶10置于水体中的同一高度处；利用传感器监测***监测浮游生物培养桶10内浮游生物的数量和叶绿素含量，并得出不同营养盐浓度下浮游生物的生长速率；最终得到浮游生物在不同光照强度、温度和营养盐浓度下的生长速率，用于评估水体中浮游生物生长、衰亡、种群演变、生产力估算以及浮游生物对环境变化的响应，评估浮游生物和环境变化之间的响应并用于不同环境下浮游生物造成的水华预警；其具体预警方式如下：对实际水体的温度、营养盐浓度、光照和叶绿素进行监测，根据该培养***探讨的浮游生物在不同温度、光照和营养盐下的生长速率，推算出其在该水体中发生水华的风险，如果存在发生水华的风险，则发出预警并采取相应的措施来降低水华发生的危险，可通过调整水体的温度、光照强度以及营养盐浓度对浮游生物生长进行抑制。
以云南昭通某水体中的硅藻为例进行说明：经过实验得知该硅藻原位生长的最适宜温度为20℃至25℃，适宜光照强度为1000lux-5000lux，适宜的营养盐总氮≥1mg/L,总磷≥0.05mg/L，如若某月或某周，其叶绿素浓度达到50ug/L，而且其环境影响因子温度在20℃至25℃之间，光照在1000lux-5000lux之间，营养盐总氮≥1mg/L,总磷≥0.05mg/L，则可以发出水华预警，并通知相关部门采取相应的措施。其中对硅藻生长速率的影响按重要程度从大到小依次为温度、光照强度和营养盐浓度。温度是影响是否发生水华的关键影响因子。
参考图1，浮游生物培养桶10包括透明的桶体13、设置在筒体两端的滤膜和由内到外依次包裹在所述筒体外壁上的透明储水层14和真空层15，储水层14设置用于填充不同温度液体的注水孔，桶体13用于盛装浮游生物；进一步的，还包括遮光条，每个浮游生物培养桶10的储水层14外壁上均设置有不同数量的遮光条用于调节光照强度。
参考图3，还包括端盖，端盖用于扣压在桶体13两端的滤膜上，用于对滤膜的固定；进一步的，端盖包括全封闭的第一端盖和带孔洞的第二端盖16，当进行营养盐浓度对浮游生物生长状态影响的实验时，采用第一端盖对桶体13进行全封闭，避免桶体13内的营养盐与水体中的进行交换，导致桶体13的营养盐浓度发生变化，影响测定结果；当不需要进行营养盐浓度对浮游生物生长状态影响的实验时，采用第二端盖16，使得桶体13内的营养盐与水体中的可进行流通交换，使得所有桶体13内的营养盐浓度保持一致。
进一步的，桶体13的两端周向设置有用于密封的密封垫，避免在进行营养盐浓度对浮游生物生长状态影响的实验时，桶体13内的液体外漏，对桶体13内的营养盐浓度造成影响。
参考图1，桶体13上开设有用于注入和抽取浮游生物的通孔12。
参考图1，一种应用于浮游生物的原位培养方法中的浮游生物培养***，包括传感器监测***、泵送***和驱动机构，驱动机构包括卷扬机8和设置在同一高度的若干滑轮5，卷扬机8的主牵引线4上设置若干分线6，若干分线6分别绕过若干滑轮5并分别与若干浮游生物培养桶10连接，泵送***用于向桶体13内输送或者抽取浮游生物，传感器***设置在培养桶上并用于监测桶体13内浮游生物的生长状态，卷扬机8的设置可保证浮游生物培养桶10实现同步的升降。
参考图1，每个浮游生物培养桶10被两根分线6牵引，且两根分线6分别环套在浮游生物培养桶上，两根分线6距离浮游生物培养桶两端的距离相等，保证桶体13在提升或者下降过程的稳定。
参考图1，泵送***包括管道7和设置在管道7上的泵体17，管道7的一端与通孔12连接，泵机通过正转和反转完成对桶体13内浮游生物的输送和抽取。
参考图1，传感器检测***包括控制器9、温度传感器和用于监测浮游生物叶绿素的叶绿素传感器，控制器9分别与温度传感器和叶绿素传感连接并接收桶体13内浮游生物温度和叶绿素的变化。
参考图1，还包括支架，所述支架包括支座1、垂直设置在支座1上的立杆3以及与立杆3垂直连接的横梁2，若干滑轮5设置在所述横梁2上，泵送***和驱动机构均设置在支座1上。
本发明的具体培养方法如下：
参考图4，研究不同光照强度对浮游生物的生长影响：
向若干透明的浮游生物培养桶10中分别注入相同数量的浮游生物，并使浮游生物培养桶内的浮游生物处于相同的温度下，在每个浮游生物培养桶外壁上缠绕不同数量的遮光条，将若干浮游生物培养桶置10于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶10内浮游生物的生长状态，并得出不同光照强度下浮游生物的生长速率；
参考图5，研究不同温度对浮游生物的生长影响：
向若干浮游生物培养桶10中分别注入相同数量的浮游生物，对每个浮游生物培养桶10提供相同的光照强度，向每个浮游生物培养桶中的储水层14中注入不同温度的水，将若干浮游生物培养桶10置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶10内浮游生物的生长状态，并得出不同温度下浮游生物的生长速率；
参考图6，研究不同营养盐浓度对浮游生物生长影响：
向若干所述浮游生物培养桶10中分别注入相同数量的浮游生物并对浮游生物培养桶10的两端进行密封，对每个浮游生物培养桶10提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶10中的浮游生物处于相同的温度下，向每个浮游生物培养桶10中分别注入不同浓度的营养液，将若干浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶10内浮游生物的数量和叶绿素含量，并得出不同营养盐浓度下浮游生物的生长速率；
最终得到浮游生物在不同光照强度、温度和营养盐浓度下的生长速率，用于评估水体中浮游生物生长、衰亡、种群演变、生产力估算以及浮游生物对环境变化的响应以及不同水体中浮游生物的生物量是否造成水华及其预警具有重要的意义。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种浮游生物的原位培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
研究不同光照强度对浮游生物的生长影响：
向若干透明的浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物和相同浓度的营养盐，并使所述浮游生物培养桶内的浮游生物处于相同的温度下，对每个浮游生物培养桶提供不同的光照强度，将若干所述浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶内浮游生物的生长状态，评估不同光强对浮游生物生长速率的影响；
研究不同温度对浮游生物的生长影响：
向若干所述浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物和相同浓度的营养盐，对每个浮游生物培养桶提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶中的浮游生物处于不同的温度下，将若干所述浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶内浮游生物的生长状态，评估不同温度对浮游生物生长速率的影响；
研究不同营养盐浓度对浮游生物生长影响：
向若干所述浮游生物培养桶中分别注入相同数量的浮游生物并对所述浮游生物培养桶的两端进行密封，对每个浮游生物培养桶提供相同的光照强度，使每个浮游生物培养桶中的浮游生物处于相同的温度下，向每个所述浮游生物培养桶中分别注入不同浓度的营养液，将若干所述浮游生物培养桶置于水体中的同一高度处；
利用传感器监测***监测浮游生物培养桶内浮游生物的数量和叶绿素含量，评估不同营养盐浓度对浮游生物生长速率的影响；
得出不同光照、温度、营养盐浓度下浮游生物的生长速率，评估浮游生物和环境变化之间的响应并用于不同环境下浮游生物造成的水华预警。
2.根据权利要求1所述的一种浮游生物的原位培养方法，其特征在于，所述浮游生物培养桶包括透明的桶体、设置在筒体两端的滤膜和由内到外依次包裹在所述筒体外壁上的透明储水层和真空层，所述储水层设置有用于填充不同温度液体的注水孔，所述桶体用于盛装浮游生物。
3.根据权利要求2所述的一种浮游生物培养桶，其特征在于，还包括端盖，所述端盖用于扣压在所述桶体两端的滤膜上。
4.根据权利要求3所述的一种浮游生物培养桶，其特征在于，所述桶体的两端周向设置有密封垫。
5.根据权利要求2所述的一种浮游生物培养桶，其特征在于，所述桶体上开设有用于注入和抽取浮游生物的通孔。
6.一种应用于浮游生物的原位培养方法中的浮游生物培养***，其特征在于，应用权利要求1-5任一项所述的浮游生物培养桶，包括传感器监测***、泵送***和驱动机构，所述驱动机构包括卷扬机和设置在同一高度的若干滑轮，所述卷扬机的主牵引线上设置若干分线，若干所述分线分别绕过若干所述滑轮并分别与若干所述浮游生物培养桶连接，所述泵送***用于向桶体内输送或者抽取浮游生物，所述传感器***设置在所述培养桶上并用于监测桶体内浮游生物的生长状态。
7.根据权利要求6所述的一种浮游生物培养***，其特征在于，每个所述浮游生物培养桶被两根分线牵引，且两根分线分别环套在所述浮游生物培养桶上，两根所述分线距离所述浮游生物培养桶两端的距离相等。
8.根据权利要求6所述的一种浮游生物培养***，其特征在于，所述泵送***包括管道和设置在所述管道上的泵体，所述管道的一端与通孔连接，所述泵机通过正转和反转完成对桶体内浮游生物的输送和抽取。
9.根据权利要求6所述的一种浮游生物培养***，其特征在于，所述传感器检测***包括控制器、温度传感器和用于监测浮游生物叶绿素的叶绿素传感器，所述控制器分别与温度传感器和叶绿素传感连接并接收桶体内浮游生物温度和叶绿素的变化。
10.根据权利要求6所述的一种浮游生物培养***，其特征在于，还包括支架，所述支架包括支座、垂直设置在所述支座上的立杆以及与所述立杆垂直连接的横梁，若干所述滑轮设置在所述横梁上，所述泵送***和驱动机构均设置在所述支座上。
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