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野生中华鲟十年后灭绝?详解大坝对中华鲟致命一击

2018年11月07日 22:42

来源:环球科学ScientificAmerican

自长江大坝建成以来,野生中华鲟赖以生存繁殖的环境每况愈下,在某些年份已经捕捞不到中华鲟的幼苗。最新的研究指出,如果不对长江环境作出改变,野生中华鲟可能10年以后就会消失。

中华鲟是长江最大江海洄游鱼类和旗舰物种,有自古以来固定不变的洄游通道:每年夏季,成年中华鲟会从东海进入长江口,溯江而上,历经一年多的长途跋涉,直到第二年秋季来到它们的繁殖地点——长江上游江段及金沙江一带,进行交配和产卵,之后便顺流而下,重返大海。

而当幼鲟逐渐生长,它们也会顺江直下游回大海,大约十年之后,当幼鲟成年,它们又追寻着祖辈的足迹,从大海返回繁育地点寻根产卵。在中华鲟的一生中,繁殖次数几乎不会超过两次。这样的习惯,中华鲟已经保持了1.4亿年,因此有人称中华鲟为“长江的主人”、“水中活化石”。直到1981年,情况发生了变化。

1981年开始的剧变

从1981年开始,长江上的大坝陆续建设运营,葛洲坝、三峡大坝、溪洛渡大坝……。最近,中国水利水电研究院教授黄真理和王鲁海在Cell旗下子刊Current Biology中发表的论文称,大坝阻隔了中华鲟的原有通道,使其迁移距离缩短了近一半,因为没有足够的水流刺激,中华鲟的性腺大幅退化。随着库容巨大的三峡大坝、溪洛渡大坝的运行,在中华鲟自然繁殖时期,葛洲坝下游的中华鲟产卵地水温大幅上升,中华鲟的繁殖行为对水温极其敏感,因此水温上升意味着中华鲟的繁殖受到极大的威胁,对于整个种群而言可谓是致命一击。在有限的产卵窗口期,中华鲟常因水温不适,而无法繁殖,只能悻悻而归。

据黄真理和王鲁海在论文中所称,在1981年葛洲坝建成之前,长江中的中华鲟数量稳定在1700余尾,但是到2015年则仅余约156尾,国际自然保护联盟红色名录在2010年将其收录为极危物种。而作者在论文中预测,到2020年,中华鲟的数量预计在100尾左右,而到2030年中华鲟数量估计只有20尾,其中雄性中华鲟的数量将为0。

此前,虽然已有很多措施用以保护中华鲟,如人工繁殖放流,但是均收效甚微。作者提出,目前首要解决的问题是,降低中华鲟繁殖期间的水温。 “生存还是死亡?这是一个问题。”黄真理在接受《环球科学》采访时引用莎士比亚的名言说道。黄教授在2012年以前长期从事三峡工程生态保护及其管理工作,十分熟悉长江水坝及其生态保护。

葛洲坝令中华鲟被迫“搬家”

葛洲坝水利枢纽,是长江干流上第一座大型水利枢纽。1981年,葛洲坝工程在宜昌落成,自此中华鲟通过三峡产卵洄游的生命之路被阻隔。

1981年1月4日对于葛洲坝的建设是重要的一天:葛洲坝工程大江截流成功。但对于很多中华鲟来说,这是性命攸关的一天。

截流之后被阻隔在上游的中华鲟再无返回大海的机会,这对于它们而言意味着死亡。 成年中华鲟在海中主要以高蛋白底层鱼虾为食,自进入长江,就开启“禁食”模式,刚进入长江的时候,中华鲟的体重有四五百斤,当他往返数千公里,产卵后回归大海时,体重仅剩两百斤左右,它需要尽快回到大海填饱肚子、补充能量,所以这些无法回归大海的中华鲟失去了存活下去的条件。

根据作者介绍,1982年以后,在葛洲坝上游再也没有成年野生中华鲟。“后来,我们去上游实地调查,也没有发现。”

图解:1981年,由于葛洲坝的合龙,下游的中华鲟无法冲破大坝进入上游,它们聚集在下游,令当年渔民的捕捞量大幅上升。1982年,上游几乎已经没有中华鲟,渔民捕捞量为0。

此前,中华鲟的产卵地在长江上游江段及金沙江一带,在长达800公里,有19处产卵地,而葛洲坝建成后,由于大坝的阻隔,中华鲟只能在葛洲坝下游地带活动,繁殖行为发生在长约30公里的水域,稳定产卵地仅有1处。

图解:葛洲坝建设前后,产卵地位置、数量发生变化

体型巨大的中华鲟需要较大的空间交配和产卵。因此,产卵地会限制繁殖中的成年中华鲟的数量。据研究人员的评估,目前产卵地的空间承载能力仅为此前的6.5%。

中华鲟性腺退化

中华鲟发生繁殖行为的一个前提条件是性腺成熟,当中华鲟从大海进入长江口时,性腺还未发育成熟,在向长江上游迁移的过程中,性腺逐渐成熟,到产卵场地附近时性腺基本成熟,才能得以产卵繁殖。

随时间变化,雌性中华鲟体内的鱼卵逐渐增大

中华鲟性腺成熟的过程需要消耗有限的性腺脂肪,如果性腺脂肪被消耗殆尽时,性腺依然未成熟,则无法进行繁殖活动。另一方面,性腺成熟需要依靠水流的刺激。

葛洲坝使得中华鲟的迁移路线缩短了1175千米,缺失了长江上游水流的刺激,中华鲟的性腺成熟也受到了很大影响。根据作者的计算,这使得中华鲟性腺成熟的时间较此前晚了37天,原本,中华鲟在繁殖期大致为9月15日-11月15日,约60天,现在由于性腺成熟晚,造成繁殖期缩短为约23天(10月22日-11月15日)。

在葛洲坝之前,雌性中华鲟的怀卵量很高,平均可达到64万枚卵,雄性的精子活力也很高,寿命也更长。而葛洲坝之后,中华鲟的生育力显著下降,雄性的精子量下降,精子活力也不断减弱。此前有研究表明,1973年-1976年,雄性中华鲟的精子在水中存活的时间为2624秒,1998年-2004年这一时间大幅缩减,仅为923秒,是此前的35.2%,而到了2005年-2006年,这一时间仅为162秒,下降为葛洲坝之前精子存活时间的6.2%。

中华鲟在水中完成受精过程,精子活力的降低将直接影响中华鲟受精率,这是显而易见的。

给中华鲟的致命一击

中华鲟的繁殖行为对水温极为敏感,尤其是产卵过程,只有在合适的水温条件下,雌性中华鲟才能够产卵。在论文中,黄真理等人指出中华鲟产卵的适宜温度为16.1℃-20.6℃之间,最适合的水温范围是18℃-20℃。

在葛洲坝建立之后,由于其库容较小,并没有对水温造成明显影响,但是当三峡大坝投入使用之后,随着蓄水水位的提升,中华鲟繁育时期的水温显著升高,根据黄真理等人的研究,三峡大坝建成后,蓄水高度为135米时,下游水温还未有显著升高,但是当蓄水高度达到156米和175米时,水温升高明显,与葛洲坝建成之后三峡大坝建成之前的水温相比,平均升高了2.7℃,这导致适宜中华鲟产卵的时间再次向后延迟,使其正常繁殖期仅剩0-13天。也就是说,目前,最好的情况,一年中仅有13天适宜中华鲟繁殖,而最差的情况,比如梯级水坝的“叠加影响”,则一天都没有。这就解释了为什么目前中华鲟的繁殖行为越来越难以发现。

一直以来,中华鲟的产卵行为都发生在11月15日之前,这也是研究人员所认为的适宜中华鲟产卵的最后时刻,11月15日之后,支撑中华鲟性腺成熟的有限的性腺脂肪就将消耗殆尽,有效繁殖能力大幅降低。

2008年,当三峡大坝的蓄水高度达到175米时,首次发现中华鲟的产卵行为发生在了11月15日之后,已属非正常繁殖,其产卵范围及繁殖率都极度缩小。

2013年,库容量仅次于三峡水电站的溪洛渡水电站开始运行,那一年没有观测到野生中华鲟的自然繁殖行为,次年也未捕获幼苗。直到2016年,才再次监测到野生中华鲟的繁殖行为,“那个时候,我们都非常关注,实时关注着水温的变化。”黄真理说。“我们发现,产卵的时候,水温刚好降到适宜产卵的温度。”当年的11月24日凌晨,于葛洲坝大江电厂以下约300米的江段内,中华鲟发生了小规模自然繁殖。当时水温为19.7℃,刚好在最适宜的温度范围内(18℃-20℃)。

大库容的水坝对下游水温有很大影响,这在此前就有发现,它们往往造成春季下游水温降低,秋季水温升高,“但是过去忽视了水温上升的影响。”黄真理说。“水温上升对中华鲟的繁殖影响是致命的。”

据黄真理介绍,2017年,亦未监测到中华鲟的自然繁殖活动。这意味着自2013年开始,原本每年都有的中华鲟自然繁殖行为,变成了偶发性事件。

人工繁殖放流为何不管用?

野生中华鲟的保护工作,从80年代开始至今一直没有停止,人工繁殖放流是主要方法。它切中的是幼鲟成活率低这一问题,雌性中华鲟正常繁殖的情况下,每次能产约64万个卵,但是,其中成活并能够回到长江的中华鲟仅为7-8尾。通过人工繁殖可以降低死亡率,提高存活率。但是黄真理提出,中华鲟一生大部分时间都在大海,只进入长江一到两次,唯一目的就是‘生娃’,如果只放流但没有自然繁殖,那中华鲟回到长江又有什么意义?“维持野生种群的繁殖行为,是一个物种野外生存的前提条件,是更重要的问题,人工放流只能是补充,”黄真理说,“本末倒置就失去了意义。”

“了解到水温升高才是对野生中华鲟生存的致命问题,就应该尽早采取针对性措施,在中华鲟繁殖的有效时间内,降低水温。”黄真理说。

当然,降低水温并不是容易的事情,“大坝的综合效益是毋庸置疑的,不可能将大坝拆掉。”黄真理说,“我们提出了建设性的应对措施。当前最重要的是需要正视问题,商讨研究具体解决方案。”

在黄真理看来,野生中华鲟现在已经到了生死存亡的关键时刻,如果无法尽早采取有效措施,那么,野生中华鲟的灭绝在未来的10-20年将成为可能。

文章来源:http://tech.72177.com/2018/1107/4434296.shtml