监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法

摘要

本发明公开一种监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法，包括以下步骤：1、在珊瑚礁分布海域安置一基座，其上安装珊瑚固定基座；2、采集珊瑚体，利用称量装置在预定液体内称量其相对重量M

说明书

技术领域

本发明属于珊瑚礁生理生态学研究领域，涉及一种监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法。

背景技术

精确测量自然海域造礁石珊瑚生长率或钙化率可以分析其所受到环境胁迫的压力，与某些环境因子的相关性及受其影响的强度。如果采用某一珊瑚礁生态系统的优势种作为实验对象，则可以反映该系统整体的生长状况。因此该方法是珊瑚礁生态系统研究的重要手段。它可以用于定量探讨造礁石珊瑚生长率或钙化率的季节变化，年际变化等，可以精确衡量珊瑚体乃至珊瑚礁生态系统在某一特定时期内生长状况、受胁迫状况并能反应珊瑚礁健康状况。目前我国沿岸海区珊瑚礁普遍受到环境污染、人为破坏等诸多复杂因素的共同作用，正处在不断衰退的过程中，如能定期对珊瑚礁生长和健康状况进行监测，对珊瑚礁的保护和研究将是十分有价值的。但是珊瑚礁在短期内的变化往往是很细微的，传统的监测方法很难捕捉到这种变化。目前我国的珊瑚礁生态系统监测主要采用传统的样带调查方法，虽然能够反映珊瑚礁生态系统的现状，如各种覆盖率、死亡率、底质类型等，但捕捉不到珊瑚礁的细微变化，从而无法进行精确的时空差异性研究。

通过野外现场培养实验珊瑚体能够更精确地反映自然海域造礁石珊瑚的各种生理指标及其受环境因子影响的水平。因此，在国内外的珊瑚礁生态系统研究中是一种广泛采用而又十分有效的实验方法。但是在以往的现场培养实验中，通常有两种做法，第一，将实验珊瑚体固定在较大块的基底上，无法进行移动及称量，因此不适合本方法使用；第二，将实验对象粘在小块的PVC板上，但很难阻止其它生物的附着，对称量精度造成较大误差。本发明专门针对这些问题进行了改进。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高精度的监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法，其包括以下步骤：

(1)在珊瑚礁分布海域安置一基座，并在该基座上安装一珊瑚固定基座；

(2)在珊瑚礁分布海域采集珊瑚体，利用称量装置在预定液体内称量珊瑚体的相对重量M₀；然后使用水下胶将其粘在一珊瑚收容基座内，放置自然风干，珊瑚收容基座与珊瑚体形成一连接体，通过上述称量装置在预定液体内称量该连接体的初始相对重量M₁；

(3)将珊瑚收容基座通过一连接件与珊瑚固定基座组装连接，并在珊瑚礁分布海域原位驯养一段时间；

(4)进行第i次测量：将连接件与珊瑚固定基座分离，使珊瑚收容基座与连接件脱离珊瑚礁分布海域，并将连接件与珊瑚收容基座分离，利用步骤(2)中的称量方法，称量连接体的相对重量M_i+1；

(5)再将珊瑚收容基座通过连接件与珊瑚固定基座组装连接，在该珊瑚礁分布海域养殖时间t_i后，再重复步骤(4)，记录经过时间t_i后连接体相对重量M_i+2；

(6)(M_i+2-M_i+1)为实验珊瑚体在t_i时间段内增加的相对重量，设珊瑚体密度为ρ₁，则其在t_i时间段内绝对钙化生长量：

C_i＝(M_i+2-M_i+1)*ρ₁/(ρ₁-ρ)                (1)；

(M₁-M₀)为珊瑚收容基座的相对重量；(M_i+1-(M₁-M₀))为第i次测量初始时实验珊瑚体的相对重量，其绝对重量：

C_i0＝(M_i+1-(M₁-M₀))*ρ₁/(ρ₁-ρ)            (2)；

(1)、(2)相除，再除以时间t_i得单位重量珊瑚体在单位时间内的钙化生长率R_cal为：

R_cal＝(M_i+2-M_i+1)/(M_i+1-M₁+M₀)/t_i            (3)

步骤(2)中，珊瑚收容基座与连接件连接后，在其连接处涂上一层玻璃胶，并在步骤(4)中称量连接体的相对重量时，将该玻璃胶剥离。

该称量装置包括用于放置测量天平的称量室、设于称量室下的防溅室及设于防溅室下的储水室，称量室与防溅室的接触面及防溅室与储水室的接触面上均设有称量孔，且两称量孔中心线重合，该测量天平通过穿设两称量孔的称量钩挂住位于储水室的称量物体；利用该称量装置的称量方法包括以下步骤：

a、将该称量装置置于水平界面上，并向储水室注入清洁海水；

b、将测量天平放入称量室中，使测量天平称量孔对准两称量孔，并挂上称量钩；

c、将该珊瑚体置于储水室中，并通过测量天平称量珊瑚体各个阶段的相对重量M₀、M₁、M₂或M₃。

该预定液体，指特定密度的海水，每次称量之前调节其密度至统一值。具体调节方法：添加人工海盐可将海水密度上调，添加纯水可将其下调。

该珊瑚体密度，根据以往的野外测量结果，同种珊瑚体密度时空差异不大，所以此处近似为一固定值。

该相对重量，为相对于某种特定液体密度的重量。

该基座为水泥板基座，其包括平板及设于平板下的四个固定脚，平板上设有多个用于安装珊瑚固定基座的孔洞，固定脚上设有用于打入珊瑚礁分布海域底质的钢钎。

该珊瑚固定基座包括相互连接的第一、第二固定件，该第二固定件穿过孔洞与连接件通过螺纹连接。

该珊瑚固定基座、连接件及珊瑚收容基座均由UPE棒材加工而成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明是一种精确监测珊瑚礁生长钙化率的方法，该方法测量精度较高，是珊瑚礁生态系统的监测和研究的一种重要手段。本装置操作简单，方便安装和拆卸，便于潜水员在海底操作，且可以多次重复利用。同时，由于采用无毒无害的UPE(一种工程塑料)和环氧树脂为原材料，珊瑚体不会产生明显应激反应，实验珊瑚体与自然条件下的珊瑚体生理状态基本相似，是进行原位实验的理想装置。水泥板与UPE珊瑚固定基座采用分体式设计，可自由组合，整个装置具有可拆解和易于再组装的特点，方便实验者将实验珊瑚体移到不同的实验地点。这样可以提高对实验珊瑚体的利用，同时也可以提高对实验装置的利用。

附图说明

图1是本发明的基座的结构示意图；

图2是珊瑚固定基座、连接件及珊瑚收容基座的分解结构示意图；

图3是本发明的称量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施例的结构细节作进一步的详细说明，

如图1及图2所示，本发明公开了一种监测自然海域造礁石珊瑚生长钙化率的方法，其包括以下步骤：

(1)在珊瑚礁分布海域安置如图1所示的水泥板基座，该基座为水泥板基座，其包括平板6及设于平板6下的四个固定脚7，平板6上设有多个用于安装珊瑚固定基座的孔洞5，固定脚7上设有用于打入珊瑚礁分布海域底质的钢钎。安装时应避免盖住现场的珊瑚，将四个固定脚7上露在外面的钢钎打入底质中，操作时可以在平板6的四个角上垫一块木板，然后使用铁锤轮流锤打四个角。

(2)将珊瑚固定基座安装到水泥板基座上。该珊瑚固定基座包括相互连接的第一、第二固定件1、2，该第二固定件2穿过孔洞5与连接件3通过螺纹连接。该珊瑚固定基座、连接件3及珊瑚收容基座4均由UPE棒材加工而成。

(3)在该珊瑚礁分布海域采集实验珊瑚体，使用电线钳将其剪成8cm长左右的小段的珊瑚体，采用浮力称量法(亦称“浸没称量法”，即将被称量对象浸没在一种已知密度的液体中，称量其相对重量)称量其相对重量，记录珊瑚体初始相对重量M₀。然后，将其中一端用干布揩干，然后使用水下胶将其粘在珊瑚收容基座内，如图2所示。放置，自然风干20分钟，即为水下胶凝固时间。采用浮力称量法称量珊瑚收容基座与珊瑚体的连接体，记录连接体初始相对重量M₁。接着将珊瑚收容基座4安装在连接件3上，揩干，在珊瑚收容基座4及其与连接件3的连接处涂上一层玻璃胶，原因是，在自然海域中的物体很容易附着其它生物，使被附着对象的重量发生变化，在表面涂上一层玻璃胶，称量其重量时剥去玻璃胶，可以较为真实地反映珊瑚体在特定时间内的生长钙化量。放置，风干10分钟，不要暴晒。

(4)将步骤(3)中形成的连接体3安装到珊瑚固定基座上，由于整个部件密度略大于海水，所以这些部件不会漂浮到水面上，将连接件3与第二固定件2组装起来，组装时避免用手扭压珊瑚收容基座4部分。

(5)原位暂养2个月左右。

(6)进行第i次测量。将连接件3与珊瑚固定基座分离，带到岸上，剥去珊瑚收容基座4表面的玻璃胶，采用浮力称量法称量连接体的相对重量M_i+1。然后再将连接件3与珊瑚收容基座4重新组装在一起，涂上玻璃胶，放置，风干10分钟，重复过程4。原位养殖时间t_i后，再重复称量，记录经过时间t_i后连接体相对重量M_i+2。

(7)(M_i+2-M_i+1)为实验珊瑚体在t_i时间段内增加的相对重量，设珊瑚体密度为ρ₁，则其在t_i时间段内绝对钙化生长量：

C_i＝(M_i+2-M_i+1)*ρ₁/(ρ₁-ρ)                    (1)；

(M₁-M₀)为珊瑚收容基座的相对重量；(M_i+1-(M₁-M₀))为第i次测量初始时实验珊瑚体的相对重量，其绝对重量：

C_i0＝(M_i+1-(M₁-M₀))*ρ₁/(ρ₁-ρ)                (2)；

(1)、(2)相除，再除以时间t_i得单位重量珊瑚体在单位时间内的钙化生长率R_cal为：

R_cal＝(M_i+2-M_i+1)/(M_i+1-M₁+M₀)/t_i               (3)。

重复步骤(6)、(7)。可以积累实验珊瑚体在不同时期的生长率数据，从而为研究和监测该珊瑚礁提供更精确的定量数据。当在几个珊瑚礁海域同时进行，就可以进行珊瑚礁生长钙化率时空差异性分析。如果使用几种优势种作为实验对象，监测数据能在一定程度上能够反映出该珊瑚礁生态系统的总体生长状况及在过去一段时期内受胁迫情况。

如图3所示，该称量装置包括用于放置测量天平的称量室8、设于称量室8下的防溅室9及设于防溅室9下的储水室10，称量室8与防溅室9的接触面及防溅室9与储水室10的接触面上均设有称量孔11，且两称量孔11中心线重合，该测量天平通过穿设两称量孔11的称量钩挂住位于储水室10的称量物体；利用该称量装置的称量方法包括以下步骤：

a、将该称量装置置于水平界面上，并向储水室10注入清洁海水；

b、将测量天平放入称量室8中，使测量天平称量孔对准两称量孔11，并挂上称量钩；

c、将该珊瑚体置于储水室10中，并通过测量天平称量珊瑚体各个阶段的相对重量M₀、M₁、M₂或M₃。

本实施例中，该测量天平为电子天平，且电子天平通过蓄电池供电。该防溅室9用于防止下层储水室10的水溅到天平上，同时还减少了下方空气扰动给称量带来的影响。该储水室10用于盛放称量水体。该称量装置由压克力板制成，便于从不同角度读数，该材料具有较好的耐磨性和抗冲击能力，同时其材质较轻，便于携带。使用蓄电池供电，解决了野外用电困难的问题。使用压克力材料制作，使得整个装置美观、耐用。

具体地，水泥板基座共有9个孔洞，每两个孔洞之间的最小距离控制在20cm以上，以防止实验珊瑚体间的相互影响，比如遮光效应等。由于水下操作不方便以及UPE材料成本较高，水泥板不宜过厚。

发明人按上述方法于2009年6月至9月在中国海南省三亚鹿回头使用了本发明。实验珊瑚体在鹿回头珊瑚礁海域暂养了3个月(6、7、8月)，8月12日进行第二次称量(M₂)，9月4日进行第三次称量(M₃)，其间24天。测量结果及珊瑚体单位重量生长率计算结果如下：

  样品  编号  珊瑚种类  M₀  (g)  M₁  (g)  M₂  (g)  M₃  (g)  M₃-M₂  (g)  (M₃-M₂)/  (M₂-M₁+M₀)/t₁(g*g^-1*  天^-1)  LHT3111  鼻形鹿角珊瑚  16.081  27.282  69.999  84.082  14.083  0.00998  LHT3112  刺柄珊瑚sp  28.801  39.708  87.063  90.754  3.691  0.002019  LHT113  澄黄滨珊瑚  18.257  30.185  47.196  50.783  3.587  0.004238  LHT3312  澄黄滨珊瑚  17.853  29.565  42.372  45.332  2.96  0.004023  LHT3313  疣状杯形珊瑚  15.501  26.455  77.354  84.440  7.086  0.004447

经实践证明本发明所设计的装置使用灵活方便，能够较好地模拟自然条件下的珊瑚生长，能够很好地防止其它生物的附着，能够保证较高的测量精度。所涉及的方法操作简单、安全、有效，适合野外实地操作、精确无损测量自然海域造礁石珊瑚生长钙化率。