一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置和方法

1.本发明涉及研究浮游动物粪便沉降速率技术领域，具体涉及一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置和方法。


背景技术：

2.中型浮游动物包括淡水和海水中的桡足类和枝角类等浮游动物，小型浮游动物指淡水和海水中的纤毛虫和放射虫等浮游动物。水生态系统中数量庞大的浮游动物通过其各个生理过程参与颗粒碳的形成以及颗粒碳从水体表层向底部的输出，是生物泵的主要贡献者。浮游动物粪便在水体的垂直碳通量中占有较大的份额，近年来浮游动物粪便通量在水体碳中和中的功能成为研究热点。测量水生动物粪便颗粒下沉的常规方法是直接观察粪便颗粒在柱状透明容器的水体中的下沉情况，记录确定垂直下沉距离和耗时，然后计算下沉速率。由于桡足类、枝角类和原生动物等中小型浮游动物的粪便颗粒较小(长度《150微米，直径《40微米)，肉眼难见，使用常规方法难以直接肉眼观察其沉降过程，因此测量或计算其沉降速率目前还是难题，亟需一套针对中小型浮游动物粪便沉降研究的装置解决这一难题。本研究发明填补了这一技术空白，将有利于中小型浮游动物粪便沉降研究的广泛开展。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的方法。
4.本发明的另一目的是提供一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的方法。
5.本发明是通过以下的技术方案实现的：
6.一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，包括纵向设置的沉降管，所述沉降管的顶部盖设有一密封塞，所述密封塞安装有一接头，所述接头延伸至所述沉降管的顶部，所述接头通过连接管连接有一注射器，所述沉降管的上部设有上出水口，所述上出水口设有上出水口开关，所述沉降管的下部设有下出水口，所述下出水口设有下出水口开关，所述沉降管的底部设有底出水口，所述底出水口设有底出水口开关。
7.进一步，所述密封塞为硅胶密封塞，所述密封塞设有供所述接头套穿的通孔，所述接头与所述密封塞紧密配合。
8.进一步，所述沉降管为亚克力沉降管，所述沉降管呈长筒状设置。
9.进一步，所述上出水口的内径与所述沉降管的内径的比值《1:5，所述下出水口的内径与所述沉降管的内径的比值《1:5，所述沉降管的底部由上至下逐渐变小，沉降管的底部呈倒圆锥状形设置。
10.进一步，所述上出水口连接有一上橡胶管，所述上橡胶管设有上夹子。
11.进一步，所述下出水口连接有一下橡胶管，所述下橡胶管设有下夹子。
12.进一步，所述底出水口连接有一底橡胶管，所述底橡胶管设有底夹子。
13.一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的方法，包括以下步骤，
14.步骤一：准备沉降管、密封塞和注射器，将密封塞和注射器连接，关闭沉降管的上出水口开关、下出水口开关与底出水口开关，将注射器的活塞拉至抽取状态的初始刻度处；
15.步骤二：经滤膜过滤的海水注入沉降管，收集中小型浮游动物产生的完整的粪便颗粒，投入沉降管水体表面，立即塞紧密封塞；
16.步骤三：打开上出水口开关，同时记下时刻t0，将注射器的活塞缓缓推至初始刻度处数值一半的中间刻度处，上出水口流出水样，用离心管收集完毕后，关闭上出水口开关；
17.步骤四：几分钟后，打开下出水口开关，同时记下时刻t1，将注射器的活塞缓缓推至最底端，下出水口流出水样，用离心管收集完毕后，关闭下出水口开关；
18.步骤五：用戊二醛固定粪便颗粒，在显微镜下进行粪便颗粒密度计数；
19.步骤六：测量上、下出水口之间的垂直距离(l)；
20.步骤七：按照公式计算粪便颗粒平均沉降速度(s，单位：厘米/分钟)
[0021][0022]
其中：
[0023]ns
:下出水口粪便颗粒密度(个/毫升)；
[0024]nt
：上出水口粪便颗粒密度(个/毫升)；
[0025]
l:沉降距离(厘米)；
[0026]
t0:上水口收集样品时间；
[0027]
t1:下水口收集样品时间。
[0028]
相对于现有技术，本发明通过监测上、下出水口水样中粪便颗粒密度来确定粪便颗粒的沉降情况，将粪便颗粒密度变化率作为因子，对平均沉降速率进行估算。因中小型浮游动物粪便颗粒受外力容易断开、破碎，利用注射器可在密闭系统内部推动水体，进而对上、下出水口样品的流出速度进行控制，避免了连通系统中水流过大冲散粪便颗粒的情况，还使粪便颗粒的自然沉降过程免受样品外流的影响，巧妙地将直接观测转化为追踪粪便颗粒在水体中下沉时的颗粒密度的变化，并结合距离和耗时计算出粪便的下沉速率，解决了常规观察法无法直接测量中小型浮游动物粪便颗粒沉降速率的难题。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
[0030]
图1为本发明研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置的结构示意图。
[0031]
图中：1-沉降管；2-密封塞；3-接头；4-注射器；5-上出水口；6-下出水口；7-底出水口；8-上橡胶管；9-上夹子；10-下橡胶管；11-下夹子；12-底橡胶管；13-底夹子。
具体实施方式
[0032]
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。
[0033]
如图1所示本发明的一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，包括纵向设置的沉降管1，沉降管1的顶部盖设有一密封塞2，密封塞2安装有一接头3，接头3延伸至沉降管1的顶部，接头3通过连接管连接有一注射器4，沉降管1的上部设有上出水口5，上出水口5设有上出水口开关，沉降管1的下部设有下出水口6，下出水口6设有下出水口开关，沉降管1的底部设有底出水口7，底出水口7设有底出水口开关。注射器4用于装置内压强与出水的速度及体积，上出水口5与下出水口6分别用于控制上、下出水，底出水口7用于控制底出水，用于沉降管1的洗涤和剩余水体的释放。
[0034]
密封塞2为硅胶密封塞，密封塞2设有供接头3套穿的通孔，接头3与密封塞3紧密配合，提高密封塞2连接的密封性。
[0035]
作为一种具体的实施方式，沉降管1为亚克力沉降管，沉降管1呈长筒状设置。
[0036]
上出水口5的内径与沉降管1的内径的比值《1:5，下出水口6的内径与沉降管1的内径的比值《1:5，能缓和控制出水的速度，方便收集，沉降管1的底部由上至下逐渐变小，沉降管1的底部呈倒圆锥状形设置，方便沉降管1内剩余水体的释放。
[0037]
上出水口5连接有一上橡胶管8，上橡胶管8设有上夹子9，上夹子9用于控制上橡胶管8的通闭，方便上出水口5出水的控制。
[0038]
下出水口6连接有一下橡胶管10，下橡胶管10设有下夹子11，下夹子11用于控制下橡胶管10的通闭，方便下出水口6出水的控制。
[0039]
底出水口7连接有一底橡胶管12，底橡胶管12设有底夹子13，底夹子13用于控制底橡胶管12的通闭，方便底出水口7出水的控制。
[0040]
一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的方法，包括以下步骤，
[0041]
步骤一：准备沉降管1、密封塞2和注射器4，将密封塞2和注射器4连接，关闭沉降管1的上出水口开关、下出水口开关与底出水口开关，将注射器4的活塞拉至抽取状态的初始刻度处；
[0042]
步骤二：经滤膜过滤的海水注入沉降管1，收集中小型浮游动物产生的完整的粪便颗粒，投入沉降管1水体表面，立即塞紧密封塞2；
[0043]
步骤三：打开上出水口开关，同时记下时刻t0，将注射器4的活塞缓缓推至初始刻度处数值一半的中间刻度处，上出水口流出水样，用离心管收集完毕后，关闭上出水口开关；
[0044]
步骤四：几分钟后，打开下出水口开关，同时记下时刻t1，将注射器4的活塞缓缓推至最底端，下出水口流出水样，用离心管收集完毕后，关闭下出水口开关；
[0045]
步骤五：用戊二醛固定粪便颗粒，在显微镜下进行粪便颗粒密度计数；
[0046]
步骤六：测量上、下出水口之间的垂直距离(l)；
[0047]
步骤七：按照公式计算粪便颗粒平均沉降速度(s，单位：厘米/分钟)
[0048]
[0049]
其中：
[0050]ns
:下出水口粪便颗粒密度(个/毫升)；
[0051]nt
：上出水口粪便颗粒密度(个/毫升)；
[0052]
l:沉降距离(厘米)；
[0053]
t0:上水口收集样品时间；
[0054]
t1:下水口收集样品时间。
[0055]
具体实施例
[0056]
(1)准备沉降管1、密封塞2和注射器4，将密封塞2和注射器4连接，关闭沉降管1的上出水口开关、下出水口开关与底出水口开关，将注射器的活塞拉至40ml刻度处；
[0057]
(2)沉降管1(高28cm，内径3.9cm)注入300ml(经0.22μm滤膜过滤)海水，收集海洋桡足类安氏伪镖水蚤产生的100-150个完整的粪便颗粒，投入沉降管中1水体表面，立即塞紧密封塞2；
[0058]
(3)松开上出水口5的上夹子9，同时记下时刻t0，将注射器4的活塞缓缓推至20ml处，上出水口5流出水样20ml，以50ml离心管收集完毕，夹紧上出水口5的上夹子9；
[0059]
(4)9-10分钟后，松开下出水口6的下夹子11，同时记下时刻t1，将注射器4的活塞缓缓推至最底端，下出水口6流出水样20ml，以50ml离心管收集完毕，夹紧下出水口6的下夹子11；
[0060]
(5)用戊二醛固定粪便颗粒(终浓度为1％)，在显微镜下进行计数；
[0061]
(6)测量上、下出水口之间的垂直距离(l)；
[0062]
(7)按照公式计算粪便颗粒平均沉降速度(s，单位：厘米/分钟)
[0063]
本发明通过监测上、下出水口水样中粪便颗粒密度来确定粪便颗粒的沉降情况，将粪便颗粒密度变化率作为因子，对平均沉降速率进行估算。因中小型浮游动物便颗粒受外力容易断开、破碎，利用注射器可在密闭系统内部推动水体，进而对上、下出水口样品的流出速度进行控制，避免了连通系统中水流过大冲散粪便颗粒的情况，还使粪便颗粒的自然沉降过程免受样品外流的影响，巧妙地将直接观测转化为追踪粪便颗粒在水体中下沉时的颗粒密度的变化，并结合距离和耗时计算出粪便的下沉速率，解决了常规观察法无法直接测量中小型浮游动物粪便颗粒沉降速率的难题。
[0064]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：包括纵向设置的沉降管，所述沉降管的顶部盖设有一密封塞，所述密封塞安装有一接头，所述接头延伸至所述沉降管的顶部，所述接头通过连接管连接有一注射器，所述沉降管的上部设有上出水口，所述上出水口设有上出水口开关，所述沉降管的下部设有下出水口，所述下出水口设有下出水口开关，所述沉降管的底部设有底出水口，所述底出水口设有底出水口开关。2.根据权利要求1所述的研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：所述密封塞为硅胶密封塞，所述密封塞设有供所述接头套穿的通孔，所述接头与所述密封塞紧密配合。3.根据权利要求1所述的研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：所述沉降管为亚克力沉降管，所述沉降管呈长筒状设置。4.根据权利要求1所述的研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：所述上出水口的内径与所述沉降管的内径的比值<1:5，所述下出水口的内径与所述沉降管的内径的比值<1:5，所述沉降管的底部由上至下逐渐变小，沉降管的底部呈倒圆锥状形设置。5.根据权利要求1所述的研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：所述上出水口连接有一上橡胶管，所述上橡胶管设有上夹子。6.根据权利要求1所述的研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：所述下出水口连接有一下橡胶管，所述下橡胶管设有下夹子。7.根据权利要求1所述的研究中小型浮游动物粪便沉降速率的装置，其特征在于：所述底出水口连接有一底橡胶管，所述底橡胶管设有底夹子。8.一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一：准备沉降管、密封塞和注射器，将密封塞和注射器连接，关闭沉降管的上出水口开关、下出水口开关与底出水口开关，将注射器的活塞拉至抽取状态的初始刻度处；步骤二：经滤膜过滤的海水注入沉降管，收集中小型浮游动物产生的完整的粪便颗粒，投入沉降管水体表面，立即塞紧密封塞；步骤三：打开上出水口开关，同时记下时刻t0，将注射器的活塞缓缓推至初始刻度处数值一半的中间刻度处，上出水口流出水样，用离心管收集完毕后，关闭上出水口开关；步骤四：几分钟后，打开下出水口开关，同时记下时刻t1，将注射器的活塞缓缓推至最底端，下出水口流出水样，用离心管收集完毕后，关闭下出水口开关；步骤五：用戊二醛固定粪便颗粒，在显微镜下进行粪便颗粒密度计数；步骤六：测量上、下出水口之间的垂直距离(l)；步骤七：按照公式计算粪便颗粒平均沉降速度(s，单位：厘米/分钟)其中：n
s
:下出水口粪便颗粒密度(个/毫升)；n
t
：上出水口粪便颗粒密度(个/毫升)；l:沉降距离(厘米)；t0:上出水口收集样品时间；
t1:下出水口收集样品时间。

技术总结
本发明公开了一种研究中小型浮游动物粪便沉降速率的方法，包括以下步骤，步骤一：将注射器的活塞拉至抽取状态的初始刻度处；步骤二：海水注入沉降管，将中小型浮游动物的粪便颗粒，投入沉降管水体表面；步骤三：打开上出水口开关，同时记下时刻T0，用离心管收集完毕；步骤四：几分钟后，打开下出水口开关，同时记下时刻T1，用离心管收集完毕；步骤五：在显微镜下进行粪便颗粒密度计数；步骤六：测量上、下出水口之间的垂直距离(L)；步骤七：按照公式计算粪便颗粒平均沉降速度(S，单位：厘米/分钟)。本发明结合距离和耗时计算出粪便的下沉速率，解决了常规观察法无法直接测量中小型浮游动物粪便颗粒沉降速率的难题。颗粒沉降速率的难题。颗粒沉降速率的难题。


技术研发人员：何学佳 雷鸣龙 安保叶 许高铭 王庆
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/6