江豚声学行为的观察与水下声信号的初步研究

江豚(Neophocaena phocaenoides G. Cuvier)俗称江猪,属鲸目(Cetacea),齿鯨亚目(Odontoceti),鼠海豚科,是海豚类中最小型的一种,也是我国沿海最常见的一种近岸小型无鰭鼠海豚。一般体长不超过2米,体重约30-80公斤,如图1照片所示。 江豚与其他海洋哺乳动物一祥,能发出多变的声信号,而且每一种声信号都受其生态行为的支配。发声系统是它们赖以生存的重要官能。海豚用其发射的声信号测定水下目标的距离、方位和大小,以至判断其形状,因而能有效的绕过障碍,避开或驱逐来犯之敌。依靠其声信号能更有效的捕获足够的食物,营养自身,抚育后代。声信号是海洋哺乳类动物在自然界进行生存斗争的有利武器。声信号又是海洋哺乳动物的语言,借以进行“社会”联络和通讯,甚至教育它们的后代。为此。人们把它们的这种功能称作“第六官能”(sixth sense)。 观察海兽类的声学行为,测试分析其声信号的结构和物理特性,是揭示它们的回声定位系统的机制,破译其“语言”奥密所必不可少的一步。从而将为驯养它们成为人类的水下得力“助手”提供可靠的实验方案,也将为仿生学等新的学科研究提供有效的理论依据。 本实验是为了把江豚驯养成“水下警犬”使其在海湾、河口进行人工放养鱼群的放牧,以及协助人类进行水下作业等目的而进行的基础工作,也是研究海洋哺乳动物回声定位的发射与接收机制的探索。实验工作是在一定的半自然条件下,对江豚某些生态行为下的声信号作了较详细的记录与分析。     

北海狮水下声信号类型分析

以水族馆内圈养的北海狮为研究对象,利用长达29 h的连续被动声学观测数据,对北海狮水下声信号类型进行了研究。共检测出22 689个水下声信号,对时长、最小频率、最大频率和峰值频率这4个声学参数采用聚类分析方法将信号分为10种类型:单脉冲(SP)、哨声(WS)、咕咕声(GG)、咚咚声(DS)、狗吠声(BK)、吼叫声(WY)、嗡嗡声(BZ)、撞击声(BG)、单频声(SF)以及咩咩声(BT)。该分类方式涵盖了北海狮92.6%的水下发声。北海狮水下声信号时长的均值为5~1 244 ms,峰值频率一般小于10 kHz。10种类型信号的占比各有不同,BK,BT和BG信号的比例较高;SP,WS和BZ信号的比例次之;DS,WY,SF和GG信号的比例较低。对北海狮水下声信号类型的分析能帮助了解北海狮的声行为特征,对野外北海狮的声学观测具有重要的指导价值。     

阿德雷企鹅声信号特征初步研究

企鹅是南极生物的代表，约有1.2亿只，其中阿德雷企鹅的种群最大，约占其总数量的1/3，主要分布在南极大陆东部和南极半岛及其沿岸岛屿。 南极鸟类发出的声信号是它们集群、行动、繁殖、辨认配偶及幼子、抚育后代和防御外来侵害保卫自己的重要功能之一。中外学者分别对南极某些鸟类的生态行为和发声信号进行了研究，并取得较好的研究成果(Taylor et al.，1990；张春光等，1991；程明华等，1992，1993；Kerry et al.，1993)。但有关企鹅在不同生态行为下发声信号的研究却较少，除Speirs等(1991)对企鹅发声识别能力进行研究外，迄今尚未见有关其他报道。因此，本文作者利用范振刚同志20世纪80年代从南极现场对企鹅录音磁带作为原始资料，采用日本产7T08信号处理器，对阿德雷企鹅伴随生态行为发出的声信号的波形结构、声频范围及频谱特征等有关物理参数进行了初步研究，为更好地保护企鹅、维持南极的生态平衡提供了科学依据。     

江豚的饲养管理与疾病防治

在对一头因误捕而受伤的江豚(Neophocaena phocaenoides)的治疗和饲养过程中,探索并积累了江豚的一些外伤治疗方法、常见内科疾病的诊断和治疗经验、日常所需维生素的补充,以及江豚生活环境的控制要求,为人工条件下饲养江豚提供参考。     

液体中声吸收对光声信号波形的影响

研究液体中声吸收对三种具有不同波形的脉冲光声信号的影响，把吸声介质视为一个线性、时空不变的低通滤波器，得到了考虑声吸收后光声脉冲的幅值和波形随传播距离变化的表达式。     

液体中光声信号吸收衰减的研究

研究水的声吸收所引起的光声脉冲幅度的变化。脉冲声波由激光通过光击穿机制产生。文中给出了光声脉冲峰值声压与传播距离和声吸收系数之间的理论关系式。实验测量结果和理论曲线所描述的变化规律相符合。     

福建南部沿海的江豚

在闽南厦门至漳浦沿海获22只江豚,根据背部棘状小结节的数量与分布,可明显分为两个亚种,即指名亚种(N.P.Phocaenoides,81%)和北方亚种(N.P.Sunameri,19%),表明本海域是几个亚种的混栖地带,分析了这些江豚的外部形态和种群结构,测定了脂肪层及各内脏的重量.     

主动声探测信号的捕获与回波重构电路设计

针对主动声探测脉冲偶发、短时、超声、单频、大动态的特点,传统的微弱信号采集电路已不能满足对其探测捕获的需求。提出了一种多级放大多路同步采集的电路系统,对预处理的信号进行多级放大。 由 DSP 同时对多级输出信号进行采集与识别,将采集的某路合适信号进行分析并重构回波。该方法有效地提高了系统的实时性,满足实际情况下对主动探测脉冲的捕获与分析重构。     

高浓度气体共振光声光谱信号饱和特性研究

采用恒流驱动耦合机械斩波技术在激光光声光谱装置上系统测量了5%—100%宽浓度范围甲烷气体的共振光声信号,发现在高浓度区共振光声信号呈现异常的饱和特征.基于气体吸收和光声光谱原理定量分析了光声信号饱和的主要原因及影响因素,研究表明,气体样本对入射光强吸收而导致的声源与本征共振模式的耦合系数改变是异常饱和的主要原因,并导出判定光声信号饱和深度的准则以用于判定高浓度气体饱和深度.     

单通道低功耗大容量海洋声信号测量仪的设计与实现

海洋环境噪声是海洋声场的背景场,通常被当作干扰项,许多国家纷纷投入力量,开展海洋环境噪声数据获取、分析及噪声场建模工作。针对海洋环境噪声的测量,同时为了满足设备在水下较长时间工作,设计了一种基于ARM芯片的海洋声信号高速数据采集系统,即单通道低功耗大容量海洋声信号测量仪,集成温度传感器、压力传感器和同步模块,具备定时和连续两种工作方式。采用ARM Cortex-M3微控制器LPC7168控制24位AD芯片ADS1271实现声信号采集,最高采样速率可达50 k,采集的AD数据以文件格式存储在SD卡(容量256 Gbyte)中。采用单片机PIC12F509作为值班电路,PIC12F509在控制系统工作时作为看门狗使用。经过实验室试验和湖试,验证系统工作稳定,数据采集存储正常,在消声水槽完成与DSG比测试验,通过对回放数据的分析,验证采集数据一致性较好。试验证明声信号测量仪是获取海洋环境噪声的重要设备。     

黄、渤海及东海江豚的洄游和种群差异

江豚对食物没有明显的选择性,常随分布区优势饵料种类的变化而变化。探讨了江豚洄游与饵料分布的关系,并对黄、渤海和东海长江两地理种群的差异进行了比较。     

黑鲷的营养需要及配合饲料研究

本文论述了黑鲷饲料中最适蛋白质含量及动，植物蛋白比例的有关研究，黑鲷对于饲料中磷的需要量及钙磷化，黑鲷饲料中必需氨基酸添加的必要性，在此基础上，制成黑鲷配合饲料并与冰冻玉筋鱼进行了比较养殖试验，取得较好的结果。     

黄土高原东西部末次间冰期以来黄土显微特征与古气候记录

以西安刘家坡和甘肃会宁西雁山末次间冰期以来黄土剖面为例,通过剖面土壤结构特征、骨架颗粒矿物成分、主要碎屑颗粒形态、骨架颗粒接触关系以及孔隙特征的分析对比,研究了黄土高原东西部黄土显微特征,进而探讨了其古气候意义。研究进一步证明,古土壤形成期气候比黄土形成期气候湿热,黄土剖面中黄土与古土壤交替反映了干与湿、热与冷的古气候变换;在古土壤形成期气候较湿热的总趋势下,黄土高原东南部比西北部更为湿热,在黄土形成期气候较干冷的总趋势下,黄土高原西北部比东南部更为干冷,这与现今黄土高原的区域性气候差异一致。     

声学海流计多普勒信号的采集与处理

本文对超声波多普勒信号的噪音作了初步分析,探讨了在背景噪音污染严重的情况下采集多普勒信号的方法,并经实践验证了多普勒信号的采集与处理方案。 .     

两类（反）El Nio年与热带风暴活动的初步分析

本文分析了两类（反）ＥＩＮｉｎｏ年１９４９～１９８８年西北太平洋热带风暴活动的气候特点，包括热带风暴生成数和登陆数、风暴生成位置及路径，并讨论了其与太平洋副热带高压的关系。分析结果表明，在ＥＩＮｉｎｏⅠ类年，１０５°～１１９．９°Ｅ经度范围内的热带风暴生成数偏多，而１２０°～１７９．９°Ｅ范围内的风暴生成数偏少；风暴生成位置偏西、偏北；移动趋势多转向路径而少西行路径；另外，登陆我国的热带风暴数也偏多，此时，副高脊线偏南，西伸脊点偏东，强度及面积指数均偏弱，Ⅱ类年则相反。同样，分析反ＥＩＮｉｎｏⅠ、Ⅱ类年亦可得到类似的结果。     

用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统总体方案分析

论证了用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统的总体方案,其拖曳方式选择是其核心问题之一,重力型拖体操作方便但稳定性差,弱正浮力型拖体稳定性好而操作复杂。首先论证了两型声学深拖的运动性能,分析了提升重力型拖体稳定性的措施,结果表明,重力型拖体俯仰运动稳定性显著弱于弱正浮力型拖体,并且各项改善措施对于稳定性提高不显著。其次对测深侧扫声呐、多波束测深声呐、浅地层剖面仪和声多普勒测速仪等声学深拖系统主要搭载声呐开展分析,准定量的得到对拖曳平台稳定性的要求。综合考虑拖体稳定性、配套装备要求、开发经验和成本等因素,为了获得更好的探测结果,最终确定采用弱正浮力型拖曳系统,并给出了系统的总体设计方案。     

江豚的分娩及相关行为观察

于１９９３年４月１０日,在日本江之岛水族馆,江豚顺利分娩,对其分娩过程,以及与之相关的呼吸,活动行为进行较详细的观察和研究,结果表明,母豚将小母豚发尾部生以占分娩的绝大部分时间,分娩后期段平均呼吸频率减缓,游动速度放慢,水面活动增多,并趋于单独活动,此外,还记录到母豚的喷水,跳水,收腹,摆尾,转游等分娩时的特殊行为及出生后幼豚的行为。     

长松藻ITS序列特征及其系统进化分析

采用PCR扩增的方法获得了第一个松藻目物种长松藻(Codium cylindricum)的ITS序列,长松藻ITS全长515bp,其中ITS1的长度为74bp,5.8S序列长163bp,ITS2的长度为278bp.与已知的绿藻门其它5个目8个属物种的ITS序列的系统发育分析结果表明,绿藻门物种分为三大支,其中团藻目藻类为一支,松藻目和刚毛藻目藻类为一支,石莼目、顶管藻目和丝藻目藻类构成一大支;长松藻与刚毛藻目的刚毛藻属和硬毛藻属物种同为多核藻体,在系统发生上表现出更近的亲缘关系;不同绿藻目海藻的聚类关系表明,其能够准确地反映出其在单核与多核、单细胞与多细胞等生物结构特性方面的差异与水平.     

黑鲷饲料中最适蛋白质含量及动、植物蛋白比的研究

于1988年7月—8月和1989年7月—8月，以酪蛋白为蛋白源，采用蛋白含量梯度法进行黑鲷饲料中最适蛋白质含量研究。结果表明，黑鲷幼鱼饲料中，蛋白质的最适含量约为50．19％。1988年8月—9月和1989年8月—9月，以玉筋鱼为动物蛋白源，以花生饼粉为植物蛋白源，饲料中总蛋白质含量相等，进行黑鲷饲料中最适动、植物蛋白比研究。结果表明，黑鲷幼鱼饲料中，动、植物蛋白的最适比例为1.00：0.89－0.96。