本發(fā)明涉及水體污染評價技術，涉及一種水體鎘污染對兩棲動物危害程度的評價方法。

背景技術：

近年來，隨著經濟的快速發(fā)展，由于大量的工業(yè)、農業(yè)及居民生活中污水和有害物質的排放。水生生態(tài)系統(tǒng)的污染也越來越嚴重，尤其是重金屬鎘離子的排放,像Hg,Cr,Cd,Ni,Cu,Pb。給動物和人類的生存與生活帶來諸多不利的影響，也嚴重影響到人類的健康和導致疾病的發(fā)生。所以評估這些污染物對水生生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境影響就顯得尤為重要，而兩棲動物的生存與水生生態(tài)環(huán)境密切相關。目前，關于受污染的水體是否對生物造成影響及其影響程度尚缺乏統(tǒng)一的參考標準和評價方法。因此，有必要針對受污染的水域，客觀真實評價其對動物的影響。

目前評價鎘污染對兩棲動物的影響多集中在形態(tài)解剖結構的變化及生理指標的波動等，這些指標有的測定起來很復雜，如測定形態(tài)解剖結構，需要制作石蠟切片或超薄切片，程序繁瑣，制作難度較大；有的指標對環(huán)境變化較敏感，如生理指標，包括體內離子含量變化，激素變化，酶的變化等，不但測定起來較復雜，而且指標變動較大，不太穩(wěn)定。而且，這些指標的測定也需要將動物處死進行分析，過程殘忍且實驗程序復雜。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種利用黑斑蛙的跳動能力來評價水體鎘污染狀況對兩棲動物危害程度的評價方法，可根據(jù)受污染水體中蛙的跳躍能力，制定相應的評價指標，來確定不同污染程度的水對兩棲動物的危害程度。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的一種水體鎘污染對兩棲動物危害程度的評價方法，包括以下步驟：

一種水體鎘污染對兩棲動物危害程度的評價方法，包括以下步驟：

步驟1.從自然界不同鎘污染程度的水體中采集生活的黑斑蛙個體，并以黑斑蛙生活水體的不同將黑斑蛙分為不同組；記錄不同水體的鎘污染參數(shù)備用；

步驟21.實驗環(huán)境搭建

21)將三維標定框架和多臺攝像機放置在一平面上，調整多臺攝像機，使多臺攝像機能夠分別從不同角度拍攝到三維標定框的所有標定點；在調整多臺攝像機的過程中，將擬真玩具蛙放在觀測范圍內，便于對多臺攝像機的焦距進行調整，從而標定測試區(qū)域，確定坐標系；焦距調整完畢后，將三維標定框和擬真玩具蛙移開，多臺攝像機位置不動備用；

22)準備閃光燈備用；

步驟3.黑斑蛙跳躍能力測試

31)圖像采集前準備

在圖像采集前，先對黑斑蛙的關鍵部位涂上白色涂料，通過標記這些關鍵部位來確定關鍵部位；

32)黑斑蛙運動圖像采集

首先將多臺攝像機的快門按下，攝像機開始記錄運動圖像；然后將第一組黑斑蛙放置在測試區(qū)域內，再觸發(fā)所述閃光燈，多臺攝像機記錄下該時刻的閃光點，作為圖像分析處理的同步點；接著實驗員對黑斑蛙進行刺激，使黑斑蛙在測試區(qū)域范圍內運動；當黑斑蛙完成一次完整的跳躍時，攝像機停止記錄；接著采集下一組黑斑蛙運動圖像，直至所有組黑斑蛙運動圖像全部采集完成；

33)跳躍能力參數(shù)獲得

采用運動分析系統(tǒng)對所有組的黑斑蛙運動圖像進行分析，并分別計算出不同組的黑斑蛙的跳躍能力參數(shù)；

34)將多組黑斑蛙的的跳躍能力參數(shù)和與其相對應的水體的鎘污染參數(shù)進行一一對應形成形成評價指標。

優(yōu)選的，所述步驟1中，分別從無污染、輕度鎘污染、中度鎘污染、重度鎘污染的水體中采集黑斑蛙個體，并將黑斑蛙分為4組。

優(yōu)選的，所述步驟21)中，所述三維標定框架為DLT單軸三維標定框架，標定的測量空間為0.31m×0.49m×0.20m。

優(yōu)選的，所述步驟21)中，所述多臺攝像機為4臺，分布在測試區(qū)域的四周。

優(yōu)選的，所述步驟31)中，黑斑蛙的各個關鍵部位為腰帶中心、左髂關節(jié)、右髂關節(jié)、左膝關節(jié)、右膝關節(jié)、左踝關節(jié)、右踝關節(jié)，并分別在上述各關鍵部位涂抹白色涂料進行標記。

優(yōu)選的，所述步驟31)中，當黑斑蛙受到刺激時表現(xiàn)出不跳躍狀態(tài)，停止試驗，待黑斑蛙休息24h后再進行試驗。

優(yōu)選的，所述步驟33)中，所述運動分析系統(tǒng)為德國的Simi Motion三維運動分析系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述步驟33)中，所述黑斑蛙的跳躍能力參數(shù)為最大高度(m)、最遠距離(m)、最大速度(m/s)、最大加速度(m/s²)、左膝關節(jié)最大伸展度(°)、右膝關節(jié)最大伸展度(°)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種活體測定方法。無尾兩棲動物的運動能力對其獲取食物、逃避天敵、占有領域和交配等有重要的作用，而其存活和交配能力直接影響了種群動態(tài)。為探討鎘造成兩棲動物種群數(shù)量下降機制，本發(fā)明緊扣與運動行為有關的指標，從運動行為探討了鎘污染水體對黑斑蛙運動生物力學的影響效應，從而客觀的評價不同程度的鎘污染對生態(tài)環(huán)境的影響程度，為水污染治理提供重要的依據(jù)。本發(fā)明主要通過跳躍能力的改變來反應水體鎘污染對動物的影響，相對比較簡單，高效，便于實際中應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種水體鎘污染對兩棲動物危害程度的評價方法的整體流程圖；

圖2為本發(fā)明一種水體鎘污染對兩棲動物危害程度的評價方法中對黑斑蛙的圖像關鍵部位進行標記的位置顯示示意圖。

具體實施方式

為使對本發(fā)明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：

一種水體鎘污染對兩棲動物危害程度的評價方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1.分別從無污染、輕度鎘污染、中度鎘污染、重度鎘污染的水體中采集黑斑蛙個體，并分為4組，記錄不同水體的鎘污染參數(shù)備用。

步驟2.實驗環(huán)境搭建

21)將DLT單軸三維標定框架和4臺(具體數(shù)量根據(jù)實際需要確定，不限于此)高速攝像機放置在一平面上，調整4臺攝像機，使4臺攝像機能夠分別從不同角度拍攝到三維標定框的所有標定點。在調整4臺攝像機的過程中，將擬真玩具蛙放在觀測范圍內，便于對4臺攝像機的焦距進行調整，從而標定測試區(qū)域，確定坐標系，標定的測量空間為0.31m×0.49m×0.20m。焦距調整完畢后，將三維標定框移開，4臺攝像機位置不動備用；

22)準備閃光燈備用。閃光燈通常采用人工在適合的時機觸發(fā)。

步驟3.黑斑蛙跳躍能力測試

31)圖像采集前準備

如圖2所示，在圖像采集前，先對黑斑蛙的各個關鍵部位進行標記。一般黑斑蛙的各個關鍵部位為腰帶中心、左髂關節(jié)、右髂關節(jié)、左膝關節(jié)、右膝關節(jié)、左踝關節(jié)、右踝關節(jié)，并分別在上述各關鍵部位涂抹白色涂料進行標記，便于觀察黑斑蛙的運動狀態(tài)。

32)黑斑蛙運動圖像采集

首先將多臺攝像機的快門按下，攝像機開始記錄運動圖像；然后將第一組黑斑蛙放置在測試區(qū)域內，再觸發(fā)所述閃光燈，多臺攝像機記錄下該時刻的閃光點，作為圖像分析處理的同步點；接著實驗員對黑斑蛙進行刺激，使黑斑蛙在測試區(qū)域范圍內運動；當黑斑蛙完成一次完整的跳躍時，攝像機停止記錄；接著采集下一組黑斑蛙運動圖像，直至所有組黑斑蛙運動圖像全部采集完成。當黑斑蛙受到刺激時表現(xiàn)出不跳躍狀態(tài)，停止試驗，待黑斑蛙休息24h后再進行試驗，以提高測試的準確度。將拍攝的所有黑斑蛙運動圖像信息保存在攝像機的內存卡中，將攝像機中的圖像信息拷貝到計算機中并詳細命名。

33)跳躍能力參數(shù)獲得

采用德國的Simi Motion三維運動分析系統(tǒng)對所有組的黑斑蛙運動圖像進行分析。在對每幀圖像中的各標記點進行跟蹤后，系統(tǒng)可自動計算各個標記點的運動學參數(shù)。從運動分析系統(tǒng)中可以直接得到的運動學參數(shù)有：X軸、Y軸、Z軸瞬時速率和加速度V_X、V_Y、V_Z(m/s),a_X、a_Y、a_Z(m/s²)；各個標記點的絕對速度和合加速度V_a(m/s),a(m/s²)；X軸、Y軸、Z軸方向位移S_X、S_Y、S_Z(m)合位移S(m)；任意時刻的三維坐標；其他運動學和動力學參數(shù)可以由上述結果計算獲得。

本發(fā)明通過該系統(tǒng)計算出黑斑蛙的跳躍能力參數(shù)為最大高度(m)、最遠距離(m)、最大速度(m/s)、最大加速度(m/s²)、左膝關節(jié)最大伸展度(°)、右膝關節(jié)最大伸展度(°)。

在此，對德國的Simi Motion三維運動分析系統(tǒng)進行說明，該系統(tǒng)為現(xiàn)有技術，其對圖像處理及數(shù)據(jù)的分析能力能夠得到本發(fā)明所需要的各項參數(shù)。

34)將多組黑斑蛙的的跳躍能力參數(shù)和與其相對應的水體的鎘污染參數(shù)進行一一對應形成形成評價指標，如表1。從而確定水體中鎘的污染程度對兩棲動物的危害程度。

表1水體的鎘污染對黑斑蛙的的跳躍能力參數(shù)的影響

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。