为生物医学与生物工程研究建立章鱼生态系统

本方案具有重要意义，因为它为研究人员提供了维持章鱼环境的指导，详细说明了如何建立水族箱以及对章鱼进行日常护理。该技术可指导缺乏章鱼饲养经验的新研究人员在实验室中建立适合章鱼生存的水族环境，并长期维持健康个体以用于科学研究。对于初次开展章鱼研究的研究人员而言，必须充分认识到饲养这些动物需要投入大量精力和坚定的承诺。

在动物到达之前，就需要进行每日护理，并持续监测水质，确保其处于稳定状态。章鱼养殖箱成熟一周后，通过将八加仑成熟的海水转移至新箱中，建立一个独立的虾类养殖箱，然后在箱底加入15千克碎珊瑚。同时添加若干活石，为蜕壳提供隐蔽场所。

接下来，将一个筒式过滤器连接到水族箱边缘，并按照制造商的说明进行设置。在水族箱旁放置一个气泵，并通过软管连接至带有气石的装置，将气石放入水族箱中。待珊瑚砂沉淀物消散后，即可将虾类加入水族箱。在收到虾类后，应先将其从运输用水转移至小型中间盐水暂养箱中放置五分钟，以去除生物代谢废物，随后即可将虾类直接加入水族箱中。

食蚊鱼到达后可直接放入虾缸中。用鱼粮、腐烂的植物或藻类喂养虾和鱼。每周清洁一次过滤器，更换滤棉，并更换 25% 的水。

使用水质检测试剂盒，每天检测食物养殖箱中的氮、pH 和温度参数。若水中氮含量持续偏高，应更频繁地换水，并添加氮吸附袋。如果问题持续超过一个月，应将虾转移到更大的养殖箱中。

对于蟹类养殖箱，将10千克的卵石堆放在一侧以形成陆地，另一侧注入一加仑的海水。然后直接将招潮蟹放入养殖箱中。蟹类大部分时间生活在陆地上，但可连续在水下存活数天，因此部分淹没的养殖箱对其长期生存至关重要。

每天喂食一次招潮蟹，将鱼粮 flakes 加入水箱区域的容器中。每周清洁水箱一次，先将螃蟹移出，然后更换 100% 的海水，并清洗卵石。在章鱼的海水水箱中放置海洋双壳软体动物，例如蛤蜊和贻贝。

这些软体动物会张开，提供另一种水过滤机制。在将章鱼引入水箱之前，确保氨、亚硝酸盐和硝酸盐的浓度分别低于 5、25 和 10 ppm。准备一个手动水泵，以便从水箱中清除章鱼墨汁。

此操作需要两人配合完成。到达后，将袋子放在秤上，记录装有章鱼的袋子的总重量。在将动物转移至水箱的过程中，向袋中加入一个增氧石，以增加水中的氧气含量。

测量运输用水的温度和盐度，并记录运输后出现的长期病害情况。不要将袋中的水转移到水族箱中，将运输袋悬挂在水族箱角落，使袋子部分浸入水族箱水中，以开始调节运输袋内的温度。从袋中移除10%的水并倒入下水道，然后加入等量的水族箱水至袋中。

每10分钟重复一次，直到袋中水温与水族箱水温相差不超过1°C。然后戴上手套，双手置于章鱼下方以在转移过程中提供支撑。第二名操作人员需轻轻将吸附在袋壁上的腕足拉开。

将章鱼从袋中取出后，应迅速将其放入新栖息地的水中，尽量减少随 shipping 袋带入的水量。使用手动泵清除章鱼在水箱中释放的任何墨汁。现在称量带水的袋子，以获得动物的大致重量。

在到达后的前两周内，监测章鱼每日的摄食量，应为其体重的4%至8%。每天应检查章鱼四次。两周后可减少至每天两次。

每两周称量一次动物体重，并根据需要调整食物摄入量。使用市售的海水测试试剂盒检测 pH、氨、亚硝酸盐和硝酸盐水平。按照试剂盒说明，将指定量的水箱水加入试剂盒提供的四个试管中。

根据测试试剂盒的说明，将相应量的比色反应试剂加入对应的试管中。若氨、亚硝酸盐和硝酸盐的浓度分别超过5、25和10 ppm，则需将袜式过滤器中的生物膜冲洗干净，或更换新的袜式过滤器。此外，使用刷子清理蛋白质分离器顶部的生物膜，并向水体中添加额外的反硝化细菌。

如果问题仍然存在，则更换25%的水体为新鲜海水。使用手动泵从水箱中清除所有死亡的蟹和虾的尸体，以及章鱼的粪便。将水箱中所有存活的蟹全部移出，并放回储存水箱中。

接下来，重新布置水箱内的大型物体。然后，向水箱中引入该章鱼每日食量一半数量的螃蟹。用解冻的虾或小型雄性招潮蟹喂养幼年章鱼。

根据实验需求，可在水族箱内任意位置或直接向章鱼引入螃蟹和虾类。每天提供五只幽灵虾。为丰富章鱼的食物种类，每周提供一次活的蛤蜊或贻贝，并始终在水族箱内维持三条食蚊鱼。

每周进行卫生清洁时，先关闭蛋白质分离器、水泵和藻类箱的照明，然后清洁泵系统；接着关闭系统的自动阀门，再排出水分。最后，仅从底缸系统中移除蛋白质分离器及其中的全部水体。用软刷轻轻擦洗藻类箱内壁以去除大部分生物膜，并用刷子清洁底缸其他区域，随后取出滤棉袋，用醋清洗干净并晾干。

每周更换另一个袜式过滤器，每三个月更换一次新的过滤器。清理完撇沫器顶部的生物膜后，将撇沫器重新放回系统中，并开始注入海水。当泵区开始注水时，重新启动所有系统。

当浮阀的自动顶部处于关闭位置时，停止加水。拧开试管是了解章鱼感觉运动功能以及学习记忆能力的一项重要测试。该测试对三只章鱼每天进行一次，章鱼平均需要四天时间学会打开试管。

此处展示的是章鱼大脑与腕足的超高空间分辨率 MRI 图像，其共同构成了包含超过 5 亿个神经元的神经系统。该图像为头部的冠状切面，显示了脑组织及视叶结构。在腕足的冠状切面中，七条腕足中的每一条均可见轴向神经索；而吸盘的矢状切面则展示了复杂的外周神经结构。

冷冻荧光断层成像技术可生成整个动物的三维形态图像，能够在470纳米波长下可视化脑部以及沿腕足分布的吸盘。消化系统则在555纳米和640纳米波长下实现可视化。该技术建立后，即可利用机器学习工具对章鱼的运动进行追踪与分类。