长江中游仔鱼的空间格局与三峡大坝运行的影响

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大坝运行改变坝下水文流态,低温水下泄导致坝下江段水温降低,水库悬浮物沉降和清水下泄使坝下江段水体生产力降低。大坝运行影响坝下鱼类的繁殖和早期个体的摄食、生长和存活,导致坝下江段鱼类资源下降。根据“河流非连续体理论”,随着与大坝距离的增加,以及支流的加入,大坝运行对坝下江段的影响逐渐减弱,形成环境梯度,对鱼类繁殖和早期资源的影响也逐渐降低。研究坝下江段鱼类早期资源的空间格局,确定大坝对坝下江段鱼类资源的影响和恢复过程,对鱼类资源的保护和管理具有重要的指导意义。三峡大坝是目前世界上最大的水利枢纽工程,大坝运行导致坝下鱼类资源显著衰退。随着离大坝距离的增加,以及洞庭湖水系、汉江和鄱阳湖水系等的加入,长江中游干流不同江段可能形成相应的环境梯度,坝下不同江段鱼类补充过程对环境梯度的响应也将不同。  本研究对2012年4月至2013年9月长江中游仔鱼在监利、洪湖和武穴三个江段的空间动态进行比较:在种群水平上,对三个江段以四大家鱼为代表的江湖洄游鱼类和以鳜为代表的非洄游性鱼类的分布、摄食、生长和死亡进行比较,建立距大坝不同距离江段仔鱼状况与环境因子之间的关系;在群聚水平上,对三个江段的群聚结构进行比较,确定影响仔鱼时空格局的关键因子;以及通过仔鱼群聚数据建立鱼类完整性指数评价体系对长江中游三个江段的健康情况进行评价。主要结果如下:  1、采用分子生物学和形态学相结合的方法,共鉴定长江中游仔鱼54个分类群,其中52个鉴定到种,其他2个鉴定到科。2012和2013年仔鱼群聚高峰出现在5月至8月,2012年仔鱼丰度高于2013年。仔鱼丰度随着离大坝距离的增加而增加(2012年,监利:320.2±943.1ind./1000m3;洪湖:576.2±864.0ind./1000m3;武穴:584.1±796.5ind./1000m3;2013年,监利:137.6±324.4ind./1000m3,洪湖:194.2±340.7ind./1000m3,武穴:578.1±789.6ind./1000m3)。离大坝越远江段种类数量出现高峰的时间越早(监利:7月中旬;洪湖:5月下旬;武穴:5月上旬)。优势种的数量在武穴江段(5种)多于监利和洪湖江段(3种)。优势种的时间生态位宽度随着离大坝距离的增加而增加。繁殖期监利的江段仔鱼群聚与洪湖和武穴江段不同。仔鱼群聚结构沿着空间梯度改变,与水温、流量和溶解氧等环境因子密切相关。以前研究三峡大坝运行对仔鱼群聚的影响主要关注单个江段的群聚数量,本研究对坝下不同江段的仔鱼群聚进行比较分析,结果显示仔鱼群聚的空间格局与离大坝不同距离的江段的环境梯度密切相关,三峡大坝运行改变的环境梯度是决定长江中游仔鱼群聚结构的空间格局的关键。  2、四大家鱼仔鱼的丰度、摄食和生长在长江中游监利、洪湖和武穴江段呈现明显的差异。在监利江段,四大家鱼仔鱼的丰度最低(监利:0.5±0.3ind./1000m3;洪湖:1.5±0.7ind./1000m3;武穴:8.4±5.0ind./1000m3),仔鱼高峰出现时间最晚(监利:7月下旬;洪湖:6月下旬;武穴:5月下旬),空胃率最高(监利:86.2%;洪湖:63.0%;武穴:28.6%)以及生长率最小(P<0.05)。而在武穴江段呈相反的趋势,仔鱼的丰度最高,仔鱼高峰出现时间最早,空胃率最低以及生长率最大。三个江段环境因子(水温、透明度和流量)随着离三峡大坝距离的增加形成梯度格局,监利江段低水温和高透明度反映了坝下流量的影响;而洪湖江段相对升高的水温和低透明度,以及武穴江段最高的水温反映出支流的加入和距离增加缓解了大坝的影响。坝下三个江段四大家鱼仔鱼阶段的丰度、摄食和生长格局与形成的环境梯度相关。以前研究三峡大坝对四大家鱼的影响主要集中在资源量监测方面,且研究的范围关注监利及以上江段。本文通过研究三峡大坝对坝下不同江段四大家鱼仔鱼摄食和生长空间动态的影响,揭示了大坝不仅对鱼类早期资源的数量具有影响,而且对其“质量”也影响显著。  3、鳜仔鱼的丰度、摄食、生长和死亡在长江中游监利、洪湖和武穴江段呈现与四大家鱼仔鱼的分布、摄食和生长格局相似的空间差异。在监利江段,鳜仔鱼的丰度最低(监利:1.6±3.4ind./1000m3;洪湖:5.7±8.2ind./1000m3;武穴:38.0±39.0ind./1000m3),仔鱼高峰出现时间最晚(监利:8月初;洪湖和武穴:6月初),空胃率最高(监利:38.51%;洪湖:21.56%;武穴:6.78%),生长最慢(弯曲前期:P<0.05;弯曲期:P>0.05)以及死亡率最高(监利:0.64/天;洪湖:0.54/天;武穴0.50/天)。而在武穴江段呈相反的趋势,仔鱼的丰度最高,仔鱼高峰出现时间最早且持续时间长,空胃率最低,生长最快和死亡率最低。先前关于大坝对坝下鱼类资源影响主要关注水文条件改变对四大家鱼等产漂浮性卵鱼类的影响。鳜属于非洄游性鱼类,产浮性卵,其早期个体的分布、摄食、生长和存活随距离大坝距离的改变说明,三峡大坝对其产卵繁殖和早期资源补充过程产生显著的影响。因此,三峡大坝对坝下鱼类资源的影响不限于产漂浮性卵鱼类,对鳜等其它各种类型生活史鱼类均有显著的影响。  4、根据长江中游鱼类的实际情况,从种类组成与丰度、耐受性、营养结构、繁殖共位群、个体数量等5个方面,选择了27个候选指标,通过指标的筛选,最终确定了5个指标(丰度、敏感性鱼类数量百分比、肉食性数量百分比、沉性卵数量百分比、个体数量)作为适合长江中游的鱼类完整性指标体系。应用1、3、5赋值法分别对两年间三个采样江段每个指标进行赋值计算总得分,结果表明监利江段两年属“很差”等级河段;2012年洪湖江段属“好”等级河段,而2013年属“差-一般”等级河段;2012年和2013年武穴江段属“一般-好”等级河段。  5、本研究的结果为恢复和增殖长江中下游鱼类资源实施有效的保护和管理对策提供了基本资料。对长江中下游鱼类早期资源发生的空间格局和时间动态研究结果显示,不同江段仔鱼出现的高峰时间不同,实施灌江纳苗(重新建立长江干流与泛滥平原湖泊的连接)应根据仔鱼高峰期的时空动态而设定(监利:7月中旬或者更晚些;洪湖:7月上旬;武穴:5月中旬及7月上旬)。目前三峡大坝在进行人工调蓄制造洪峰时间在5-6月,影响范围在监利以上江段,根据监利江段仔鱼的时空动态建议调整时间为7月中旬。武穴江段仔鱼丰度较高,也可能反映鄱阳湖与长江干流连通对繁殖群体补充的重要性。历史上,洞庭湖湖口上下游的监利和洪湖江段是四大家鱼等重要鱼类资源的主要产卵场分布区域,三峡大坝运行改变了洞庭湖湖口江段的环境,使该江段不适合鱼类的繁殖及早期个体的摄食、生长和存活,从而破坏了洞庭湖-长江江湖复合生态系统在鱼类种群补充中的功能。因此,优先保护鄱阳湖湖口江段,包括江湖连通复合生态系统,将会对长江鱼类种群成功补充具有十分重要的意义。
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