鱼类游泳绩效评估

Summary

游泳的鱼大部分生活的前提。这个协议描述技术，捕捉游泳个人和鱼群的模式可供选择的范围，包括游泳的生理和行为相关的指标。

Abstract

鱼游泳的性能测试已经不可或缺的肌肉能量的研究，游泳力学，气体交换，心脏生理，疾病，污染，缺氧和温度。本文介绍了一种灵活的协议，以评估鱼游动的性能，使用的设备，可以控制水的流速。该协议涉及到一个加强流动速度的目的是造成鱼类疲劳增加。步速度和持续时间可以设置捕捉到不同的生理和生态相关的游泳能力。最常见的步长的大小，以确定临界游泳速度（U _暴击 ），其目的是捕捉到的最大持续游泳能力。传统上，这个测试包括约十个步骤，每20分钟持续时间。然而，持续时间较短（例如1分钟）的步骤是越来越多地被用来捕捉加速能力或突发游泳性能。无论游泳测试步长，可重复随着时间的推移来衡量的个体差异和恢复能力。端点相关的代谢率，鱼翅使用，通风率和行为，如鱼群之间的距离，措施，如游泳，通常包括之前，期间和之后，游泳测试。鉴于鱼类物种的多样性，一些未开发的研究问题，许多物种的重要性，对全球生态和经济的健康，鱼游动性能的研究仍将在可预见的未来的流行和宝贵的。

Protocol

1。捕捉和驯化

1. 使用无结网，收集他们的保温水箱的个人鱼。最小采集时间，避免收集多种鱼类和不持有超过净几秒钟的鱼，因为这些因素可以增加压力。压力可以影响游泳的表现。
2. 放置鱼在麻醉或直接向游泳隧道呼吸计（“游泳隧道”）转让坦克。如果鱼被麻醉后，无论是tricaine磺酸（MS222），或可以用丁香油。可接受的浓度将取决于许多因素，包括物种的灵敏度和温度，但通常范围从10-100毫克/ L为^一麻醉1,2。麻醉药浓度应诱导第3阶段的麻醉（即对外界刺激的反应迟钝），并允许快速恢复（即秒）。使用淡水MS222时，应使用碳酸氢钠等份（质量）作为缓冲。无缓冲，MS222将大大降低pH值，低pH值可能会损害鳃组织。缓冲是在海水中的必要，因为它包含足够的缓冲能力。
3. 可以绝育手术，麻醉鱼的质量和长度的测量，并给出一个粗略的外部考试对​​自己的病情。长度可被视为总长度（TL），叉长（FL）或身体的长度（BL）。这些不同的指标通常是根据标准的做法，种形态（如没有分叉鳍）或鱼的条件（如尾鳍磨掉）。
4. 麻醉和非麻醉鱼类应尽快和流动的水，因为这将有助于恢复到在游泳隧道引入。流速通常是这样，鱼将能够在底部休息而勉强游泳。一个成年红鲑率是0.3 BL / s的
5. 鱼需要留在游泳隧道驯化。驯化期间可以设置传统的周期（如12小时），或可高达30分钟的简短的最新研究中所使用的。要确定一个理想的驯化期，对于一个给定的鱼，达到一个稳定的，最好是低，代谢率可使用（详细下一节）的时间。

2。测量代谢率

1. 在游泳隧道内氧气的变化应当记录在游泳试验的持续时间（S）。氧探头可以直接进入游泳隧道被封闭，但是，它必须首先确定水流量超过探头是否会影响探头的功能。如果探头是由水的速度，在测试过程中可能出现的影响，探头将需要被放置在隧道外的自己的商会，并与隧道水由泵提供。
2. 为了补充氧气和减轻废物堆积，游泳隧道可能会需要定期刷新。氧饱和度不得低于70％下降为大多数物种，作为游泳的性能可能会降低或有可能是无氧代谢的转变。法拉盛隧道水，也可能有助于降低水温的任何增加，但是，水的温度应举行由耦合游泳隧道冷却器不断。温度的变化会影响代谢率。
3. 常规和最大代谢率，缩写“，RMR”和“孕产妇死亡率”，通常是确定的（图1A）。这些费率可以在体积（V O _2）或质量（M O _2）每单位质量的氧气表示，单位时间内，如_mg O 2 /公斤/小时。可以采取两种税率之间的差异“活动的范围”。 “氧债”下面的练习中，被称为“过量运动后耗氧量（EPOC），也可确定和等于在运动后返回，RMR所需要的氧气。

1. 注：许多氧探头，其输出会自动提供溶解氧温度校正的变化。那些不将需要予以纠正。此外，一些值需要加以纠正，如果在盐碱条件下进行测量。

游泳的性能测量

各种游泳表现能力，可以评估在游泳隧道。最常见的方式来刻画游泳的表现是它可以维持³的时间。速度越慢，它可以维持，反之亦然。速度一般被称为“爆裂”，“长期”或“持续”，它们分别对应秒的持续时间，以小时（MAX = 200分钟）分钟，小时，超出（> 200分钟），分别。要确定这些速度，鱼类受到用户定义的“步骤”，设置“高度”，即水流的速度增加，和“长度”，即一步期限。台阶高度最大化和最大限度地减少步长将捕捉到的最大的连拍速度，同时做反向，将捕获的最大持续速度。在步骤测试，传统的方式来报告所取得的最大速度是相等的全面完成的最后一步加的决赛中，未完成的步骤（图1A）的时间部分的速度。

突发游泳绩效评估

1. 为了捕捉突发游泳或冲刺能力，下面的驯化，估计最高（如两次ü _暴击带来的流动速度，见下文），并激励游泳的鱼。鱼应休息室后部流动的速度迅速增加。鱼可能需要动机游泳。动机可机械（如触摸）或电（如适用于游泳隧道背面冲击电网充了一小）。
   
   虽然没有特别的突发能力的测试，鱼也可以得到一个“不断加速测试（CAT 或 _UΔV）组成的几个步骤，持续时间短（如1 ^分钟 ） 4,5。
2. 记录游泳时间。个别突发的数量和他们的距离，也^可以记录 6。速度可以得到最大达到或按图1a中的方程计算。
   
   长期和持续的游泳绩效评估
   
   使用最频繁的措施，估计长期或持续的游泳能力被称为“临界游泳的表现_”（U暴击）。步长为 U _暴击历来被设置在20分钟，虽然也被用于较短的时间，如10分钟。一个一般的规则是，至少有十个步骤之前，应采取疲劳，这可能会导致在长时间的测试，如3小时/鱼。为了缩短美国 _暴击测试，最初的七个步骤可缩写为5分钟（测试，然后是所谓的“斜坡- U _的暴击” ）。

1. 经过驯化和/或做法游泳，增加流动的速度，根据步长。
2. 要设置适当的步骤为 U _暴击高，它可能会是必要的，估计一个被测试的鱼样本 _ü暴击。这可以通过使用文献值。另外，鱼类可以得到一个“实践游泳”后引入隧道。对于这一点，给鱼短，用户定义的步骤，直到疲劳。使用作为一个早期的 U _暴击估计达到最终速度。每条鱼的调整步长大小（高度和长度）。
3. 为了测试恢复能力或性能确定的个体差异，鱼可给予第二次游泳测试后， ^回收期 7-9 。
4. 鱼也可以在学校进行测试，虽然鱼往往在不同的时间的疲劳，在测试过程中可问题，他们从隧道中取出和消除氧气的吸收能力来衡量。
5. 一旦疲劳，鱼应该允许恢复或组织取样立即删除。
   
   游泳相关的一些性能指标可以收集在测试过程中或以后使用视频分析（图1 C，D）。
6. 要测量通风率和尾部摆动频率，鳃盖抽水率和尾巴拍应超过几秒钟的时期（图^1B）10,11采样。
7. 要衡量尾击败幅度最大挠度，尾鳍可以进行测量（图^1B）12。
8. 以下测试，鱼可以安乐死，给予了验尸检查和收集，以确定血细胞比容（盒装红细胞体积），应激激素的浓度，肌肉能量储备（如磷酸肌酸，糖原），酶的活动（如乳酸脱氢酶，乙酰胆碱酯酶的组织），或其他生理参数。

3。代表性的成果

图1 A）的一个例子斜坡- U的_暴击测试少年鲑鱼孵化场提出的虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）的大规模，6.3厘米，身体长度（BL）和3.5克。测试进行了修改布雷特式呼吸仪（枪乌贼系统，丹麦，一个12升www.loligosystems.com ）。常规和最大代谢率计算斜坡（毫克/小时）×容积（L）/鱼质量（kg），分别为198和961 _毫克 O 2 /公斤/小时，分别为（为活动范围= 4.84） 。这些费率由Brett报道少年红鲑（O. ^{nerka）13。}注：氧摄取量计算，水的体积等于呼吸计数量少，鱼量。交叉表示点里的鱼拒绝进一步游泳， 其中 U _暴击计算。二）尾摆动频率值均录得超过10秒六倍;尾击败振幅值均录得三倍;值显示是平均值± SEM。 c）在扩大后的侧视图和D）的内游泳室的鱼游泳的顶视图。 d）显示EthoVision软件（Noldus，荷兰追踪鱼; www.noldus.com ）。缩写：ü _暴击 =临界游泳速度; ü _F =速度全面完成的最后一步_{，U S} =步的速度_，T F =最后一步花的_时间 ，T S =步的时间。

Discussion

在自然环境中，如捕食逃生和迁移的行为取决于能够在不同时期的具体强度游泳。在实验室环境中，游泳隧道的呼吸和加强在速度增加，可用于估计鱼的能力，以执行众多的行为。代谢率和其他组织水平的评估（如乳酸生产）的措施可以包括游泳测试，以帮助确定潜在的生理机制不同的游泳方式。

游泳隧道的设计，可以大大影响游泳性能。有几种类型的游泳隧道，用于确定游泳性能，大多数的特点是要么^布雷特 13 -或^Blazka 14类型。无论是设计，主要考虑因素包括水流均匀度“（这是多么的直线），最大流量速度和游泳室的长度。均匀度是很重要的，因为鱼会本能地发现，在低流量区游泳，以尽量减少工作量。高潜在的流量可能是必要的测试突发游泳能力或快速游泳的物种（如金枪鱼）。鱼游泳室的长度可以是非常有意义的小长度，即鱼的长度>腔长度的10％的商会，可能无法利用所有游泳模式。具体来说，小管，可能会限制能力从一个稳定的鱼类过渡到不稳定游泳门，即爆裂和海岸游泳。因此，鱼可能会停止在大约相同的速度游泳，不论步长和 _U暴击可能是类似于“门过渡的速度^”15 。

所有游泳隧道需要使用，如流的探头或粒子成像测速（PIV）设备的设备进行校准。理想的情况下游泳隧道将有直线流量，但如果鱼被发现有利于一个地区，它们的游泳速度可以调整的基础上在流动的地方差异。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
tricaine methanesulfonate (MS222)	Argent Labs		Optional
Clove oil	Sigma-Aldrich		Optional
Swim tunnel respirometer	Loligo Systems		Required
High speed cameras	Multiple Suppliers		optional
Video capture card	Multiple Suppliers		optional
Behaviour analysis software	Noldus		optional