近日，齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）海洋技術(shù)科學(xué)學(xué)部海洋生物監(jiān)測(cè)技術(shù)創(chuàng)新單元在海洋雙殼貝類行為解析研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于海洋與淡水生物學(xué)一區(qū)TOP期刊《Frontiers in Marine Science》（IF 5.247）。

我國(guó)是貝類產(chǎn)業(yè)大國(guó)，貝類健康評(píng)價(jià)方法的發(fā)展對(duì)降低貝類養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)、提高養(yǎng)殖產(chǎn)量、提升育種效益具有重要意義。但現(xiàn)有方法多為實(shí)驗(yàn)室操作，步驟繁瑣，且傷害貝類活體。雙殼貝類貝殼張合行為作為貝類重要的生物行為，與其日常生理活動(dòng)、躲避敵害等息息相關(guān)，能夠反映貝類活性、環(huán)境耐受性與抗逆性。因此，突破貝類張合行為跟蹤無損監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)解析貝類行為規(guī)律、促進(jìn)貝類育種養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展具有積極意義。

海洋學(xué)部研究團(tuán)隊(duì)圍繞貝類張合行為監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，開發(fā)了適用于海洋雙殼貝類行為監(jiān)測(cè)傳感器。基于霍爾效應(yīng)，通過電磁感應(yīng)技術(shù)獲取貝類雙殼張合行為電信號(hào)，根據(jù)裝置中線性霍爾元件與磁鐵之間的電勢(shì)差變化，計(jì)算出貝類雙殼張合的實(shí)際距離，實(shí)現(xiàn)貝類雙殼張合時(shí)間、距離、頻率、及速率的原位、連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前樣機(jī)根據(jù)需求可進(jìn)行8-16通路數(shù)據(jù)采集，采樣間隔100ms、精度1mV，距離監(jiān)測(cè)精度0.1mm，并已完成水下監(jiān)測(cè)測(cè)試（圖1）。

圖1 雙殼貝類張合行為監(jiān)測(cè)樣機(jī)（A）及蝦夷扇貝張合行為長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)（B、C）

以我國(guó)北方重要養(yǎng)殖品種蝦夷扇貝（Patinopecten yessoensis）為例，在實(shí)驗(yàn)室下模擬貝類正常生長(zhǎng)環(huán)境，通過長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，扇貝雙殼張合行為具有日周期節(jié)律特點(diǎn)，即每日7:00-9:00和17:00-19:00期間張合頻率顯著升高（圖2），其活躍時(shí)間段與貝類心跳的日周期節(jié)律規(guī)律相似。通過連續(xù)監(jiān)測(cè)至扇貝自然死亡發(fā)現(xiàn)，存活時(shí)間久的個(gè)體，其快速開合的雙殼運(yùn)動(dòng)在其整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中的日分布可能更均勻（圖3），這提示我們速率指標(biāo)是反映貝類活性的重要參數(shù)，貝類張合行為與其機(jī)體能量利用代謝具有密切聯(lián)系。

圖2 蝦夷扇貝雙殼張合行為日周期頻率統(tǒng)計(jì)圖

圖3 不同蝦夷扇貝個(gè)體雙殼快速?gòu)埡线\(yùn)動(dòng)日分布圖

進(jìn)一步評(píng)估雙殼開合運(yùn)動(dòng)與扇貝活力及死亡率的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，利用扇貝體尺參數(shù)及張合運(yùn)動(dòng)指標(biāo)，能夠評(píng)估扇貝生存潛力，其生存潛力預(yù)測(cè)系數(shù)與扇貝存活時(shí)間呈顯著正相關(guān)(R2=0.873,P<0.01)（圖4）。在此回歸分析中，貝類雙殼快速?gòu)埡夏芰皻挘ㄘ愵惡穸戎笜?biāo)）是評(píng)估扇貝生存潛力重要的變量（圖4），且上述指標(biāo)被認(rèn)為可能與殼韌帶和肌肉的運(yùn)動(dòng)屬性相關(guān)，影響貝類張合行為強(qiáng)度。本研究為貝類生存潛力預(yù)測(cè)提供了一種高效無損的評(píng)估方法。

圖4 蝦夷扇貝雙殼張合行為與其存活時(shí)間回歸分析（A：預(yù)測(cè)系數(shù)與扇貝存活時(shí)間呈顯著正相關(guān)，B：殼寬或最高速率指標(biāo)缺失對(duì)R²影響較大）

海洋學(xué)部海洋生物監(jiān)測(cè)技術(shù)創(chuàng)新單元主要從事海洋生物信號(hào)識(shí)別與原位監(jiān)測(cè)方法基礎(chǔ)研究。單元負(fù)責(zé)人荀小罡是本論文第一作者，海洋環(huán)境智能監(jiān)測(cè)技術(shù)院士創(chuàng)新中心孔祥峰副研究員、中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡曉麗教授是本論文的通訊作者。

文章鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2023.1129456/full