高 欣 林鵬程 常 濤 劉煥章
(中國科學(xué)院水生生物研究所, 中國科學(xué)院水生生物多樣性與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430072)
中華鱘(Acipenser sinensis)是一種大型河海洄游魚類, 國家一級(jí)野生保護(hù)動(dòng)物。中華鱘在我國近海生長, 長江中繁殖。中華鱘在長江中生活了數(shù)千萬年, 它們?cè)陂L江中能否正常繁殖, 應(yīng)該作為長江生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好壞、生態(tài)系統(tǒng)功能是否正常的重要考核指標(biāo)。
中華鱘成魚每年6—7月進(jìn)入長江開始溯河洄游, 次年10—11月在長江中上游產(chǎn)卵場繁殖, 整個(gè)繁殖過程需要15個(gè)月以上。在長江中, 中華鱘繁殖群體包括了新老兩個(gè)股群, 新股群是準(zhǔn)備次年產(chǎn)卵的親魚, 老股群是當(dāng)年產(chǎn)卵的親魚[1,2]。繁殖群體數(shù)量間接地反映了中華鱘種群數(shù)量和動(dòng)態(tài)變化, 也是中華鱘能否成功繁殖的重要影響因子。建議中華鱘繁殖群體數(shù)量作為長江生態(tài)考核的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。
目前, 宜昌葛洲壩下產(chǎn)卵場是中華鱘唯一確認(rèn)了的產(chǎn)卵場。根據(jù)中華鱘的歷史繁殖群體數(shù)量、目前產(chǎn)卵場的環(huán)境容納量、中華鱘的最小可存活種群等重要種群參數(shù)[3—5], 結(jié)合本團(tuán)隊(duì)長期監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史資料, 基于穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換理論和方法[6,7], 確定中華鱘繁殖群體數(shù)量指標(biāo)的評(píng)估基準(zhǔn)值和等級(jí)。參考生物完整性的分級(jí)方法, 將中華鱘繁殖群體數(shù)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5級(jí), 分別為“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”、“極差”(表 1)。
表1 中華鱘繁殖群體數(shù)量指標(biāo)的基準(zhǔn)值及評(píng)估等級(jí)Tab. 1 Reference value and evaluation grade of the spawning population size of Chinese sturgeon
已有研究結(jié)果顯示, 葛洲壩工程的修建對(duì)中華鱘的產(chǎn)卵場規(guī)模有重要影響。研究認(rèn)為, 葛洲壩下產(chǎn)卵場容納量平均為38尾, 最大可以達(dá)到64尾[3,9],種群生存力分析認(rèn)為這樣的環(huán)境容納量足夠維持中華鱘的物種延續(xù)。如果以產(chǎn)卵場容納量平均值38尾計(jì)算, 受此限制, 建壩后中華鱘種群將下降到建壩前的17%[3], 與此相對(duì)應(yīng), 中華鱘繁殖群體數(shù)量將由建壩前的2176尾[8]下降至約360—400尾[9]。如果以最大容納量64尾計(jì)算[9], 則中華鱘繁殖群體數(shù)量將下降至約為600—670尾。根據(jù)監(jiān)測, 1998—2001年, 三峽工程蓄水之前中華鱘繁殖群體數(shù)量平均值約為420尾, 中華鱘繁殖活動(dòng)可正常進(jìn)行, 支持產(chǎn)卵場平均容量的分析結(jié)果。綜合計(jì)算后, 在該狀況下中華鱘繁殖群體數(shù)量平均約為400尾[3,9]。因此, 本文建議將最大環(huán)境容量的中華鱘繁殖群體數(shù)作為產(chǎn)卵場功能修復(fù)和種群復(fù)壯的目標(biāo), 即將繁殖群體數(shù)量大于670尾定為“優(yōu)”; 將平均值和最大環(huán)境容量之間的狀況定為“良”, 即繁殖群體數(shù)量為400—670尾。
穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果顯示, 中華鱘繁殖群體數(shù)量在2004年和2013年的時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)生了顯著變化。2004—2012年, 中華鱘繁殖群體數(shù)量的平均值約為200尾, 繁殖群體數(shù)量持續(xù)減少, 說明在產(chǎn)卵場環(huán)境條件不斷變化的情況下, 200尾的繁殖群體已經(jīng)導(dǎo)致種群處于不穩(wěn)定的狀態(tài), 將200—400尾定為“中”。2013年開始, 中華鱘繁殖活動(dòng)出現(xiàn)中斷, 沒有產(chǎn)卵活動(dòng)的年份中華鱘繁殖群體數(shù)量大部分為50尾以下, 表明50尾的親魚數(shù)量太少, 導(dǎo)致無法配對(duì), 繁殖活動(dòng)失敗, 因此將50—200尾定為“差”,50尾以下定為“極差”(表 1)。
每年中華鱘繁殖季節(jié)11—12月, 在葛洲壩下游至艾家河江段, 采用分裂波束回聲探測儀(Miriam FUSO-405和SIMRAD EY60)探測中華鱘親魚的信號(hào), 巡航探測路線為“之”字形, 探測前采用校準(zhǔn)球?qū)υO(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集后利用Sonar5Pro、Echoview等后處理軟件對(duì)聲學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分析。依據(jù)探測水體體積估算中華鱘的繁殖群體數(shù)量。具體探測和估算方法見已發(fā)表的論文和公布的標(biāo)準(zhǔn)[4, 10, 11]。
探測和估算結(jié)果顯示, 從1998年開始, 中華鱘繁殖群體數(shù)量逐步減少。與三峽工程蓄水前相比,2017—2020年中華鱘繁殖連續(xù)4年中斷, 中華鱘繁殖群體數(shù)量減少到年均15尾, 減少了96.4%。1998—2001年三峽工程蓄水前, 中華鱘繁殖群體數(shù)量年均423尾, 指標(biāo)評(píng)級(jí)為“良”; 2004—2012年三峽工程蓄水后和向家壩蓄水前, 中華鱘繁殖群體數(shù)量年均215尾, 指標(biāo)評(píng)級(jí)為“中”; 2013—2020年向家壩蓄水之后中華鱘繁殖群體數(shù)量年均39尾, 指標(biāo)評(píng)級(jí)為“極差”(圖 1)。
圖1 20年來中華鱘繁殖群體數(shù)量的變化及種群穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換Fig. 1 Regime shifts of the time series for spawning population of Chinese sturgeon during the past 20 years
本研究結(jié)果顯示, 在長江上游水利水電工程梯級(jí)開發(fā)的不斷影響下, 中華鱘繁殖群體數(shù)量呈減少趨勢, 評(píng)級(jí)逐漸降低。在三峽工程蓄水前, 長江中下游江段仍保持著自然流態(tài), 水生生態(tài)系統(tǒng)受到的影響較小, 中華鱘繁殖群體數(shù)量指標(biāo)評(píng)級(jí)為“良”。在三峽工程蓄水后, 大壩下游水文情勢發(fā)生顯著變化, 水生生態(tài)系統(tǒng)受到不利影響, 該指標(biāo)評(píng)級(jí)為“中”。在向家壩工程蓄水后, 梯級(jí)水庫蓄水運(yùn)行的疊加影響進(jìn)一步改變中下游的水文情勢, 指標(biāo)評(píng)級(jí)下降為“極差”。因此, 本文提出的指標(biāo)等級(jí)敏感地反映了長江中下游生態(tài)環(huán)境的變化, 具有很好的適用性。
中華鱘產(chǎn)卵場的功能修復(fù)研究表明, 中華鱘繁殖對(duì)產(chǎn)卵場的環(huán)境條件要求嚴(yán)格。歷史上, 中華鱘已確定的產(chǎn)卵場有16處, 分布在長江上游干流新市至涪陵江段之間, 產(chǎn)卵日水溫變化為15.2—20.1℃[12], 首次產(chǎn)卵日流量變化為4550—7420 m3/s。在葛洲壩修建之后, 產(chǎn)卵場限制在葛洲壩下游3—5 km的江段, 產(chǎn)卵水溫變化為15.8—20.8℃, 首次產(chǎn)卵日流量變化為5830—27050 m3/s。人類活動(dòng)的不斷加劇, 顯著改變了中華鱘產(chǎn)卵場的環(huán)境條件, 對(duì)中華鱘繁殖活動(dòng)造成了嚴(yán)重不利影響, 比如長江中上游水利水電工程蓄水運(yùn)行改變了中華鱘產(chǎn)卵場的水文條件, 減少了含沙量; 葛洲壩下游隔流堤改變了中華鱘產(chǎn)卵場的地形特征; 在產(chǎn)卵場水域修建了跨江大橋產(chǎn)生振動(dòng)和光污染。2003年以后, 中華鱘產(chǎn)卵時(shí)間推遲、次數(shù)減少, 表明中華鱘產(chǎn)卵場的環(huán)境條件被破壞, 其功能已經(jīng)受損。
因此, 建議開展中華鱘產(chǎn)卵場功能修復(fù)措施,包括: (1)在繁殖季節(jié)開展生態(tài)調(diào)度, 保證繁殖所需的水溫和流量; (2)拆除隔流堤, 恢復(fù)中華鱘的產(chǎn)卵場面積和地形地貌特征; (3)增加下泄的含沙量, 同時(shí)在產(chǎn)卵場范圍補(bǔ)充泥沙, 恢復(fù)產(chǎn)卵場的泥沙底質(zhì);(4)在繁殖季節(jié)的夜間, 關(guān)閉產(chǎn)卵場跨江大橋, 禁止車輛通行和關(guān)閉燈光, 避免驚擾中華鱘的繁殖活動(dòng)。
大規(guī)模放流性腺成熟親魚和大規(guī)格個(gè)體近年來, 中華鱘繁殖活動(dòng)連續(xù)中斷, 在沒有補(bǔ)充的情況下, 中華鱘野生種群滅絕風(fēng)險(xiǎn)極高。研究結(jié)果表明, 造成中華鱘繁殖活動(dòng)中斷的主要原因, 有些年份是由于環(huán)境條件不能滿足要求, 比如2013年和2015年[13]。在2018年、2019年和2020年, 葛洲壩下中華鱘的產(chǎn)卵場條件相對(duì)較合適, 中華鱘沒有產(chǎn)卵的原因可能是中華鱘繁殖群體數(shù)量極少, 配對(duì)困難。為了延續(xù)中華鱘野生種群, 首先必須恢復(fù)和維持中華鱘的繁殖活動(dòng)。
因此, 建議: (1)在葛洲壩下游產(chǎn)卵場大規(guī)模放流性腺成熟親魚, 尤其是增加性腺成熟雄魚的數(shù)量;(2)放流大規(guī)格個(gè)體, 以增加繁殖群體和補(bǔ)充群體數(shù)量, 提高配對(duì)成功的發(fā)生概率, 恢復(fù)中華鱘的自然繁殖活動(dòng)。近十年來, 中華鱘在 2012年和2016年有兩次繁殖活動(dòng), 估算的中華鱘當(dāng)年繁殖群體數(shù)量為165尾和46尾, 平均約為100尾, 在條件允許的情況下, 放流100尾性腺成熟的親魚, 雌雄性比為1∶1。
建立國家級(jí)中華鱘保育中心借鑒大熊貓、朱鹮等物種保護(hù)和復(fù)壯的成功案例, 建立國家級(jí)的中華鱘保育中心, 整合現(xiàn)有的中華鱘親魚資源,集中馴養(yǎng)和繁殖, 優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)和總體保護(hù)方案,有目標(biāo)、有計(jì)劃地集中力量推進(jìn)物種保護(hù)工作。同時(shí), 開展中華鱘生活史及關(guān)鍵棲息地專項(xiàng)研究等,最終恢復(fù)中華鱘的野外繁殖活動(dòng)。