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青岛海洋大学学报（自然科学版） 1991年第2期21卷 136-142页

作者：高澜青岛海洋大学测试中心

通过S250MKⅢ型扫描电镜对圆筛藻亚微结构的显示图像,介绍该扫描电镜的几种扫描模式,分析各种图像的特点,对仪器的开发利用和亚微结构的研究、鉴别分析手段作些探索。

关键词：藻圆筛藻亚微结构图像扫描电镜

海链藻(Thalassiosira)与圆筛藻(Coscinodiscus)的形态学比较研究

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植物研究 2009年第3期29卷 282-288页

作者：李扬华南师范大学生命科学学院广东省高等学校生态与环境科学重点实验室广州510631

海链藻属(Thalassiosira)和圆筛藻属(Coscinodiscus)的种类繁多,是硅藻门中的大属和代表属。两者的形态学特征具有较多相似之处,易混淆鉴定。通过光学显微镜和电镜观察,比较研究了海链藻和圆筛藻种类的形态学特征。海链藻种类除了具有1... 详细信息

海链藻属(Thalassiosira)和圆筛藻属(Coscinodiscus)的种类繁多,是硅藻门中的大属和代表属。两者的形态学特征具有较多相似之处,易混淆鉴定。通过光学显微镜和电镜观察,比较研究了海链藻和圆筛藻种类的形态学特征。海链藻种类除了具有1～2个唇形突之外,还具有数量较多的支持突,少数种类具有闭合突;筛膜位于壳面内侧;中孔在壳面外侧。而圆筛藻种类只具有数量众多的唇形突,且其中两个较大;筛膜位于壳面外侧;中孔在壳面内侧。由于两属形态学特征的区别只有在电镜下才能清晰观察到,因此尚有较多的分类修订工作需要进行。

关键词：海链藻圆筛藻支持突唇形突筛膜中孔

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海州湾圆筛藻与环境因子的关系研究

环境监测管理与技术 2007年第1期19卷 15-18页

作者：潘雪峰张鹰张东刘吉堂江苏省环境演变与生态建设重点实验室江苏南京210097 连云港海洋环境监测站江苏连云港222001

通过对2004年海州湾圆筛藻等藻类与环境因子间的相关分析,得出磷酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、水温与藻类细胞数量间为单调相关,并且磷酸盐为藻类生长的主要限制因子;pH值、气压、化学需氧量、盐度、氨盐和藻类细胞数量间为线性相关,氨盐为... 详细信息

通过对2004年海州湾圆筛藻等藻类与环境因子间的相关分析,得出磷酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、水温与藻类细胞数量间为单调相关,并且磷酸盐为藻类生长的主要限制因子;pH值、气压、化学需氧量、盐度、氨盐和藻类细胞数量间为线性相关,氨盐为藻类吸收无机氮的主要形式。另外,以环境因子为自变量,藻类细胞数量为因变量,建立了回归模型,该模型可为监测该藻类细胞数量变化和赤潮提供参考。

关键词：圆筛藻环境因子相关分析多元回归模型海州湾赤潮

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微流控芯片及单细胞测量方法研究圆筛藻

微流控芯片及单细胞测量方法研究圆筛藻

作者：张祎然厦门大学

学位级别：硕士

圆筛藻是一种常见的硅藻,有比较好的研究价值:1.是一些具有经济价值的鱼、虾、贝类的食物来源2.其大量繁殖,是造成水体污染的成因之一。其属下种类较多,外形呈圆形,因此实验材料容易获取,其直径方便测量。因为硅藻细胞的大小有随着其分... 详细信息

圆筛藻是一种常见的硅藻,有比较好的研究价值:1.是一些具有经济价值的鱼、虾、贝类的食物来源2.其大量繁殖,是造成水体污染的成因之一。其属下种类较多,外形呈圆形,因此实验材料容易获取,其直径方便测量。因为硅藻细胞的大小有随着其分裂代数地增加不断变小的特点,且复大孢子的产生与其密切相关,因此本文一是通过不断培养和筛选圆筛藻,并用单细胞测量的方法探究母代细胞与子代细胞直径间的关系以及孢子的产生与圆筛藻直径的关系;二是探究氮、磷、硅、铁四种营养盐对圆筛藻生长的作用;三是在细胞芯片中培养圆筛藻,通过磁珠的振动,形成环流,模拟自然环境水流对藻的作用,并通过调整作用频率和作用时间,得出促进其生长的最佳值。主要研究结果:1.圆筛藻随着其分裂逐代缩小,同一种类的圆筛藻,其母代细胞直径越大,缩小速度和缩小程度越快;虽然母代圆筛藻的初始直径,培养条件,分裂速度不同,使用单细胞测量的方法对其直径进行测量,多数圆筛藻细胞直径缩小至35μm～45μm（误差约为0.8～2μm）就不再继续缩小。2.在15℃,20℃,25℃三个培养温度中,琼式圆筛藻在25℃下生长最好,具体体现在生长速度较前两个温度快,在未补充培养基的情况下,细胞持续分裂较长时间以及相同时间内,培养所得的细胞总数多。3.未发现复大孢子的形成与营养盐和温度间的明显联系,初始细胞直径为60 μm左右的圆筛藻,通过不断筛选和培养,使用单细胞测量的方法精确测量其直径,当其直径缩小为30μ m（误差约为0.8～2μm）左右时,产生较多孢子。4.圆筛藻在氮浓度30mg/L左右时分裂速度最快,且10天之后细胞数量最多,且分裂对数期维持时间较长;在氮浓度10mg/L0.00mg/L,圆筛藻生长速度与氮浓度呈正相关,即在此区间内,氮浓度越高,分裂速率越快,当氮浓度超过30mg/L时,圆筛藻以较高的生长速度生长,提高氮浓度,对生长速率也无影响。5.圆筛藻在磷浓度2mg/L左右时分裂速度最快,且10天之后细胞数量最多,且分裂对数期维持时间较长;在磷浓度1mg/L～2mg/L,圆筛藻生长速度与磷浓度呈正相关;在2mg/L～6mg/L的区间内,圆筛藻以较高的生长速度生长,提高磷浓度,对生长速率没有进一步提高;当磷浓度6mg/L～16mg/L,对圆筛藻的生长有一定的抑制作用;当磷浓度超过16mg/L,圆筛藻基本无法成活。6.硅浓度对圆筛藻的生长速率,最终细胞数量多少,细胞在对数期维持的时间长度均无明显影响。7.圆筛藻在铁浓度在0.35mg/L～0.4mg/L之间时分裂速度最快,且10天之后细胞数量最多,且分裂对数期维持时间较长;在铁浓度0.1mg/L～0.35mg/L,圆筛藻生长速度与铁浓度呈正相关;在铁浓度0.4mg/L～1.5mg/L,圆筛藻生长速度与铁浓度相互独立,在此区间内,铁浓度超过5mg/L,圆筛藻的生长会受到较大抑制。8.通过磁珠振动形成的环流对圆筛藻的的生长有一定的影响,当振动频率在10HZ以下时,其作用效果不明显;当振动频率为10HZ,作用时间在1～3min/d时,对其生长有一定的促进作用,作用时间超过5min,对圆筛藻的生长有抑制作用,这种促进或抑制作用主要体现在同一时间段内,分裂所得细胞数量的多少以及细胞平均直径的缩小程度上,作用时间超过5min的组,其细胞数量及均直径的缩小程度均小于其他几个实验组。作用时间超过1h,圆筛藻无法成活。

关键词：圆筛藻复大孢子细胞芯片

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基于生物质形体结构特征的封装成形技术研究

基于生物质形体结构特征的封装成形技术研究

作者：周治锋河南农业大学

学位级别：硕士

自然界中生物质资源丰富、结构多样,包括植物(秸秆类、农作物废弃物等)、动物(粪便、表皮、骨头等)和微生物(硅藻、细菌等),其广泛应用于吸附剂、助滤剂、功能填料等领域。在当前社会环境下,电磁辐射和电磁干扰不仅会严重影响精密仪器... 详细信息

自然界中生物质资源丰富、结构多样,包括植物(秸秆类、农作物废弃物等)、动物(粪便、表皮、骨头等)和微生物(硅藻、细菌等),其广泛应用于吸附剂、助滤剂、功能填料等领域。在当前社会环境下,电磁辐射和电磁干扰不仅会严重影响精密仪器的正常运行,而且还会威胁人类健康。应用电磁屏蔽复合材料是有效减少或消除电磁辐射危害的常用且有效方法之一。屏蔽功能微粒是制备电磁屏蔽复合材料的关键,常用的电磁屏蔽功能微粒包括铁氧体、碳材料、软磁合金等。然而,其微粒形状单一、比重较大且综合性能提升空间有限,极大限制了其应用范畴。因此,亟需研究一种满足“薄、轻、宽、强”要求的电磁屏蔽功能微粒。将特殊的形体结构、优良的功能材质和适宜的封装包覆技术相结合,为制备出综合性能优异的电磁屏蔽功能微粒提供了可能。鉴于此,本文以圆筛藻为成形模板,选取羰基铁和Ni-Fe合金作为功能材质,化学镀和电镀作为封装成形工艺,尝试制备综合性能优异的电磁防护功能微粒。本论文探索了一条电磁防护功能微粒制造的新方法,为多功能集成的复杂微纳结构微粒制造及调控提供新的手段,也为生物质资源功能材料化的利用开拓了一个新方向。主要研究内容和结论如下:(1)研究了三种预处理改性方式对圆筛藻孔隙结构优化的影响,与未处理的圆筛藻相比,改性处理可以减少杂质,稳固内部孔隙结构,提高了圆筛藻比表面积和平均孔径。搭建了化学镀与电镀封装装置,实现了生物基电磁防护功能微粒的制造。探究了羰基铁纳米颗粒在无水乙醇中的分散工艺,以吸光度为评价指标,获得了羰基铁纳米颗粒最佳的分散工艺:p H=7,超声分散时间35 min,表面活性剂KH-550质量分数3%,超声功率600 W。(2)探索了圆筛藻孔隙吸附羰基铁纳米颗粒的新工艺,实现了羰基铁纳米颗粒的吸附封装工艺;将羰基铁纳米颗粒与复杂形体生物微粒相结合,获得了圆筛藻吸附羰基铁纳米颗粒工艺的影响规律:当羰基铁纳米颗粒装载量0.5 g/L,硅藻土装载量1 g/L,吸附时间20 min,KH-550质量分数为2%时,圆筛藻孔隙内部吸附羰基铁纳米颗粒的含量最高。(3)研究了圆筛藻孔隙吸附羰基铁纳米颗粒后的化学镀Ni封装成形工艺,并详细探究了活化方式、施镀时间和装载量对圆筛藻封装后表面Ni含量的影响,以及对比了封装成形前后的表面形貌与晶相结构。最佳封装工艺为:采用胶态钯活化液,施镀时间为25 min,装载量为250 m L/g。研究了化学镀和电镀对圆筛藻孔隙吸附羰基铁纳米颗粒后的表面封装Ni-Fe合金的工艺,并对比了吸附前后表面化学镀Ni-Fe合金微粒的微观形貌和晶相结构,以及分析了成形工艺对生物质功能材料微观形貌和晶相结构的影响。电镀呈现出4个衍射面,即(111)、(110)、(200)、(220)晶面,化学镀出现1个晶面结构即(110),电镀表面镀层为面心立方晶格结构(fcc)。同时,热处理不会改变圆筛藻的微观形貌与晶相结构,但能增强衍射峰的强度。(4)分析了生物质基功能材料的静磁特性、电磁性能和力学性能。对比了封装前后、热处理前后和两种成形工艺的生物质基功能材料的静磁特性、电磁性能和力学性能。与封装前相比,封装后的生物质基功能材料的Ni-Fe含量高,这直接影响了其电磁性能。与化学镀成形工艺相比,电镀可实现圆筛藻表面Ni-Fe纯合金的封装包覆,并且镀层结晶度高,电磁性能优于化学镀。热处理能够改善镀层结构缺陷和晶体取向,能增强功能微粒的电磁性能。生物质基磁性功能微粒的添加比越高,其材料的抗拉伸强度就越弱,拉断伸长率就越低,进而导致力学性能就越差。对比了两种成形工艺下制备生物质基功能微粒的力学性能,与化学镀成形工艺相比,电镀制备生物质基功能微粒的力学性能优于化学镀。

关键词：圆筛藻羰基铁镍铁合金化学镀封装电镀封装

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层流水槽中藻细胞输运及附着实验研究

层流水槽中藻细胞输运及附着实验研究

作者：仝阳中国海洋大学

学位级别：硕士

我国提出向深远海发展的目标,涉海工程必将飞速发展。涉海工程设备受海洋生物附着的问题将更加严峻。解决此类问题的起点在于研究浮游动植物进出并驻留物体表面的机制,即近壁区域,特别是边界层附近海洋浮游生物的输运规律,以及受壁面结... 详细信息

我国提出向深远海发展的目标,涉海工程必将飞速发展。涉海工程设备受海洋生物附着的问题将更加严峻。解决此类问题的起点在于研究浮游动植物进出并驻留物体表面的机制,即近壁区域,特别是边界层附近海洋浮游生物的输运规律,以及受壁面结构的影响。解决问题的关键除了颗粒物质输运,还需要耦合生物体本身的水动力学特性以及生物运动的特征。本研究就解决上述问题建立了实验研究的系统和方法。主要内容包括：以圆筛藻细胞为模型浮游生物,运用先进的实验技术对该现象进行定量的实验观测,以期获得藻细胞在设定流动结构中的输运规律。主要内容和结果如下：(1)建立符合流体力学理论的层流水槽实验室模型,并综合考虑生物实验和光学测量的要求。所建立的层流水槽可以实现对均匀流动和近壁区流动的模拟。雷诺数239。实验观测截面尺寸为350mm x 30mm x 20mm,边界层厚度约3mm,远大于藻细胞直径50um。(2)建立数字全息图像测量系统实现对三维流场内颗粒/藻细胞运动的定量测量和分析。根据选用镜头的不同,观测体积分别为3mm x 3mm x 20mm和6mm x 6mm x 20mm。采样频率150Hz。(3)分别通过实验研究定量测量50um的示踪颗粒与圆筛藻细胞在不同的流动区域的输运,包括空间定位,位移,速度,轨迹形状等。记录和识别圆筛藻的姿态变化过程并与背景流场性质相结合。(4)圆筛藻的密度大于背景海水样品,在低速输运过程中凭借重力向壁面接近。在均匀流动中的轨迹为线性,而在近壁区速度梯度场内的轨迹为曲线。姿态变化较明显。

关键词：数字全息层流水槽圆筛藻输运

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典型赤潮藻絮凝及絮凝过程实验研究

典型赤潮藻絮凝及絮凝过程实验研究

作者：殷悦中国海洋大学

学位级别：硕士

长期以来，众多学者对絮凝作用机理及其工艺过程进行了大量的研究，絮凝基础理论也随之得到了迅速发展。但是由于研究方法的限制，在过去的研究中，大多是把絮凝体系视为一个“黑箱”。只管絮凝剂的投入和所产生的絮凝效果的输出，而对... 详细信息

长期以来，众多学者对絮凝作用机理及其工艺过程进行了大量的研究，絮凝基础理论也随之得到了迅速发展。但是由于研究方法的限制，在过去的研究中，大多是把絮凝体系视为一个“黑箱”。只管絮凝剂的投入和所产生的絮凝效果的输出，而对于中间反应过程的絮凝体的形态和结构特征以及阐明絮凝体在成长过程中的变化情况没有进行有效的探测分析并予以定量的描述。本文以数字全息图像处理技术为核心，建立了数字全息图像处理系统、显微全息图像处理系统和数字图像相关系统。其中数字显微全息图像处理系统通过加装10X的显微放大镜头实现了>1um颗粒的特征参数的提取，如轮廓、有效粒径。在本文中测得最小尺寸的颗粒为粘土颗粒，平均粒径为3um。本文首先观测测量了沙粒沉降的过程。运用数字全息图像处理技术和相关算法提取出沙粒的空间位置信息和粒径大小，获得沙粒的沉降速率，再通过Stokes沉降速度公式得到沙粒的Stokes粒径。之后通过对比沙粒的stokes粒径和实验测得的沙粒粒径，得出结论，数字全息图像处理技术可以应用在对微小颗粒的速度和粒径方面的测量。通过对前人絮凝体沉降方面的了解，选择了30cm高的沉降塔。运用数字显微全息图像处理技术，对粘土-圆篩藻絮凝体的平衡阶段进行研究。实验结果表明圆篩藻和粘土絮凝一段时间后平均尺寸59.96um>圆篩藻细胞的平均尺寸，故可知粘土-圆篩藻絮凝体的尺寸是增长趋势;沉降速度与絮凝体上附着的粘土颗粒数成正比;沉降最终阶段絮凝体会达到饱和，粘土颗粒不会再附着，絮凝体将以稳定的速度继续沉降;在絮凝的过程中，圆篩藻会因为粘土附着的原因改变姿态，最终达到统一的饱和的姿态继续沉降。

关键词：数字全息絮凝圆筛藻沉降

硅藻典型壳壁结构的摩擦学特性及其在水润滑轴承上的应用

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硅藻典型壳壁结构的摩擦学特性及其在水润滑轴承上的应用

作者：高贵响重庆大学

学位级别：硕士

圆筛藻是一种典型的海生硅藻，生存在恶劣的海洋环境中。研究发现，圆筛藻壳壁精细的多级孔状结构优良的弹性、韧性等相关力学性能，但对该结构下的摩擦学性能研究尚少。本论文研究了该多级孔状结构的摩擦学性能，并将该结构应用到水润... 详细信息

圆筛藻是一种典型的海生硅藻，生存在恶劣的海洋环境中。研究发现，圆筛藻壳壁精细的多级孔状结构优良的弹性、韧性等相关力学性能，但对该结构下的摩擦学性能研究尚少。本论文研究了该多级孔状结构的摩擦学性能，并将该结构应用到水润滑轴承的摩擦学性能改性上，这对有效控制水润滑轴承润滑失效，提高其工作效率，具有重要意义。本文立足国家自然科学基金面上项目“仿生硅藻典型壳壁结构的水润滑轴承摩擦学性能研究”(项目编号51375509),主要研究内容如下：本文首先介绍了硅藻的培养方法，发明设计并自行制造了硅藻培养装置，结合ZEISSAURIGA双束系统设备(扫描电子显微镜)，以圆筛藻为研究对象，对其进行了图像采集，观察了圆筛藻的形貌结构，发现圆筛藻壳壁具有精细的多级孔状结构。然后，选取圆筛藻壳的一个基本单元作为研究对象，应用ANSYS14.5中的CFX模块对其进行了流固耦合分析，研究了不同孔状结构尺寸对其承载力（抗水压能力）、摩擦力和摩擦系数等摩擦学性能的影响，并与无孔结构对比。数值结果表明：圆筛藻壳的单层孔状结构能够增大圆筛藻在水中游动时的承载力，减小摩擦力和摩擦系数。并通过近似的实验进行了验证，为硅藻壳体摩擦学研究提供了一定的参考。进一步，在上述研究的基础上，分析计算了具有双层孔状结构的圆筛藻壳在不同孔状结构尺寸下的摩擦学性能，并将双层结构与对应的单层结构以及无孔结构下的性能进行了对比。计算结果表明：具有双层孔状结构的圆筛藻壳在海水中运动时，其承载力大于单层孔状结构的对应值，大于无孔结构的对应值;摩擦系数小于单层孔状结构的对应值，小于无孔结构的对应值。此外，本文将与圆筛藻壳孔状结构相似的微造型应用于水润滑轴承的内表面，应用ANSYS14.5中的Fluent模块对其进行了声功率级以及相关摩擦学性能分析。研究发现：与圆筛藻孔状结构相类似的微造型具有减小滑动轴承声功率级噪音的作用，在一定尺寸范围内，滑动轴承对应的噪音随着微造型深度的增大而减小，且微造型置于不同位置时，减小噪音的能力不同;适当尺寸和位置的微造型具有提高滑动轴承承载力，减小摩擦力的作用。

关键词：圆筛藻孔状结构摩擦学性能声功率级流固耦合

硅质壳/氧化钛复合材料的制备及其在太阳能电池中的应用

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硅质壳/氧化钛复合材料的制备及其在太阳能电池中的应用

作者：陈然中国海洋大学

学位级别：硕士

由于硅藻硅质壳在微纳米尺度范围内具有精美绝伦的三维立体结构，以及这种结构赋予它的高比表面积、高韧性以及高传输率等非同一般的性质，使其成为新型材料领域的研究热点。与此同时，随着化石能源的日渐匮乏，太阳能作为新能源的典型... 详细信息

由于硅藻硅质壳在微纳米尺度范围内具有精美绝伦的三维立体结构，以及这种结构赋予它的高比表面积、高韧性以及高传输率等非同一般的性质，使其成为新型材料领域的研究热点。与此同时，随着化石能源的日渐匮乏，太阳能作为新能源的典型代表被广泛关注。近年来，通过众多科学工作者的不懈努力，在太阳能电池的研究方面取得了很大的进展，其中，染料敏化太阳能电池作为太阳能电池中的新成员，因其结构简单、易于制造、成本低廉而备受瞩目。本文选取了个体较大、易于分离观察的圆筛藻（Coscinodiscus sp.）硅质壳为模板，利用钛的前躯体，通过模板合成-乙酰丙酮-溶胶凝胶法，在温和的条件下成功合成了基于圆筛藻硅质壳三维结构的硅质壳/氧化钛复合材料和硅质壳/掺N氧化钛复合材料，并以此为基础成功获得了生物形状的木耳状氧化钛纳米材料;借助扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）以及固体荧光等表征手段对得到的三类材料进行了表征，提出了材料制备的可能反应机理。在此基础上，对比分析了不同材料的染料敏化太阳能电池的性能。主要研究成果如下：（1）圆筛藻（Coscinodiscus sp.）硅质壳呈精细的三维多级孔状结构;Si-O-Si基团为硅质壳上的主要基团，未经高温煅烧处理的硅质壳表面存在Si-OH活性基团，但经550℃以上的高温加热后，Si-OH活性基团消失;硅质壳的光致发光特征波长为311nm。（2）利用圆筛藻硅质壳模板-乙酰丙酮-溶胶凝胶法合成了硅质壳/氧化钛、硅质壳/掺N氧化钛以及生物形状氧化钛纳米材料，并得出了基于该方法的最佳硅钛摩尔比为3:1。在此基础上阐述了制备过程的反应机理。制备出了具有光放大功能的反蛋白石结构的三种不同光电材料，即硅质壳/氧化钛、硅质壳/掺N氧化钛、木耳状的生物形状氧化钛。通过扫描电子显微分析，得出了硅质壳/掺N氧化钛复合材料的表面材料涂覆比硅质壳/氧化钛复合材料表面材料涂覆更加均匀;扫描电子显微分析和X射线衍射分析结果表明生物形状氧化钛纳米材料的氧化钛粒径有所减小，显然，其木耳状大大增加了材料的比表面积;通过荧光分析得出硅质壳/氧化钛复合材料的光致发光特征波长为399nm。（3）制成了性能良好的以硅质壳/氧化钛复合材料改性的氧化钛基染料敏化太阳能电池，其最大能量转化率为3.12％，较同薄膜体积的氧化钛染料敏化太阳能电池而言，能量转化率提高了约50％。与此同时，得出了采用不同材料的染料敏化太阳能电池的能量转化率的顺序为：加入硅质壳/氧化钛复合材料的＞加入圆筛藻硅质壳的＞普通的。

关键词：圆筛藻溶胶凝胶法硅质壳/氧化钛生物形状染料敏化太阳能电池

基于三维测量和模式识别的浮游动、植物细胞特征的观测技术研究

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基于三维测量和模式识别的浮游动、植物细胞特征的观测技术研究

作者：金岩中国海洋大学

学位级别：硕士

当前对海洋生态系统的研究主要有两种方式,一种是从从宏观尺度研究整个海洋生态系统与地球生态系统的相互关系,另一种是从微观尺度研究海洋中的个体或群体与海洋环境的相互耦合关系,但是介于这两种尺度之间存在着微生态系统。海洋中的... 详细信息

当前对海洋生态系统的研究主要有两种方式,一种是从从宏观尺度研究整个海洋生态系统与地球生态系统的相互关系,另一种是从微观尺度研究海洋中的个体或群体与海洋环境的相互耦合关系,但是介于这两种尺度之间存在着微生态系统。海洋中的浮游生物的种类和分布十分广泛,这些微小的浮游生物与周围的环境相互作用,共同构成了相对独立的生态系统,称为微生态系统。研究这种微生态系统内浮游生物和周围环境的相互作用机制,有助于建立和完善海洋浮游生物种群模型,进一步探索海洋物理过程和生态过程。对这个尺度问题的研究难点在高分辨率与大视场这两个矛盾的要求,目前的观测技术无法达到。基于此目的,本文充分利用本课题组的全息测量技术优势,在总结之前的实验基础上,建立了两套数字显微全息实验系统,并应用于浮游动植物的观测。重点在于：结合全息三维记录和重现的优势在视场有限的情况下从轴向扩展观测范围;结合模式识别理论,发现对目标生物体具有识别价值的参数系统,提高全息测量和分析的自动化程度;根据全息测量的精度,适当放宽对分辨率的限制,扩大视场,涵盖更广泛的微生态系统特征尺度。本文以数字显微全息技术为核心,建立了两套不同的实验光路,垂直显微全息测量系统和水平显微全息测量系统,这两种光路是根据不同生物的特点,分别针对不同的浮游生物进行全息测量。根据生物体的差异,对数字显微全息系统中设备参数进行了优化测量,包括系统分辨率的测量校准、显微镜头的选取原则以及全息记录距离对再现效果的影响等。主要结果有：分别实现了浮游生物不同尺度的代表生物样品的全息测量,包括圆筛藻细胞(Coscinodiscus),褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis),卤虫(Brine Shrimp)幼体和隆线溞(Daphnia carinata);测量和提取了浮游生物的周长、面积、圆等效直径、七个不变矩等特征参数,并分别应用于识别隆线溞和圆筛藻在自由水体内的身体姿态变化;应用高倍显微全息系统对圆筛藻自由沉降过程中的水动力学参数进行了直接测量,包括圆筛藻姿态的变化、速度和加速度的变化,为研究圆筛藻与典型流动结构的耦合研究奠定了基础。

关键词：显微数字全息三维测量特征提取圆筛藻