長江中華鱘生殖洄游和棲息地選擇.pdf

1、中華鱘(Acipenser sinensis)作為典型的大型溯河生殖洄游型魚類，是現(xiàn)存鱘形目中唯一跨過北回歸線的種類，曾廣泛分布于我國近海(包括黃渤海、東海、臺灣海峽甚至朝鮮半島和日本海域)以及流入其中的大型河流(包括長江、珠江、閩江、錢塘江和黃河)。目前，閩江、珠江、錢塘江和黃河種群已經(jīng)絕跡，長江種群是唯一還有分布的中華鱘種群。1981年葛洲壩水利樞紐工程截流阻斷了長江中華鱘的洄游通道，原來分布在葛洲壩以上江段的產(chǎn)前棲息地和產(chǎn)卵場無法

2、再被利用。所幸的是，截流后的第2年發(fā)現(xiàn)中華鱘在葛洲壩下至古老背約30 km的江段有產(chǎn)卵活動，后期逐漸在葛洲壩至廟咀約3.85 km的江段形成較穩(wěn)定的產(chǎn)卵場，而產(chǎn)卵場面積僅為葛洲壩截流前的5%。但是，2003年三峽水電站開始正式蓄水發(fā)電，導(dǎo)致葛洲壩下江段的自然水文節(jié)律被打破；2004～2006年在葛洲壩下中華鱘產(chǎn)卵場實(shí)施河勢調(diào)整工程。這些水利工程影響了中華鱘在產(chǎn)卵場的正常分布和產(chǎn)卵活動。此外，由于受生境退化、環(huán)境污染、航運(yùn)以及誤捕等諸多因

3、素的影響，加上中華鱘自身的生物學(xué)特性，長江中華鱘的資源量在不斷下降。盡管針對中華鱘保護(hù)采取了包括列為國家一級重點(diǎn)保護(hù)動物、全面禁止商業(yè)捕撈、建立保護(hù)區(qū)和實(shí)施人工增殖放流等一系列措施，但是仍沒有扭轉(zhuǎn)種群下降的趨勢。2010年，中華鱘被IUCN紅色目錄列為極危等級物種(CR)。
　　 中華鱘性成熟晚、繁殖周期長，這是恢復(fù)種群的不利條件；但是雌性成熟個體的懷卵量大，一定程度上彌補(bǔ)了這種劣勢。而這些特點(diǎn)充分說明了保護(hù)參加繁殖的中華鱘至關(guān)

4、重要。因此，掌握中華鱘進(jìn)入長江后完整的生殖洄游和棲息地分布狀況，確保每一尾中華鱘能夠順利產(chǎn)卵對中華鱘整個種群的保護(hù)和恢復(fù)意義重大。本文借助超聲波遙測和水聲學(xué)探測并結(jié)合微生境測量和地理信息系統(tǒng)等手段，2006～2011年研究了中華鱘進(jìn)入長江以后完整的生殖洄游過程、中華鱘在葛洲壩下棲息-產(chǎn)卵場的精確分布及其適合度模型(HSI)，確定了中華鱘在長江重點(diǎn)江段的產(chǎn)前棲息地分布及非生物環(huán)境特征(中生境和微生境尺度)，建立了長江重點(diǎn)江段中華鱘的潛在產(chǎn)

5、前棲息地模型，以期為中華鱘產(chǎn)前棲息地保護(hù)和人工改良潛在棲息地提供科學(xué)依據(jù)。具體采用的方法和獲得的主要結(jié)果如下：
　　 1.使用超聲波標(biāo)志并結(jié)合移動跟蹤和固定監(jiān)測等手段，觀察了27尾中華鱘(8雄、19雌，全長為245～368 cm)在長江的洄游過程和分布位置。其中，26尾魚定位時長范圍為7～707 d，平均定位859次/尾，另有一尾魚未獲得定位。標(biāo)志魚在長江中的完整洄游可分為4種階段類型：(1)產(chǎn)卵洄游(Spawning migr

6、ation)。兩尾超聲波標(biāo)志中華鱘(1尾雌魚、1尾雄魚)分別于6月和10月從海中到達(dá)長江口并溯河洄游，其中一尾到達(dá)葛洲壩下產(chǎn)卵場(rkm1678)，溯河洄游速度分別為0.54 km/h(0.26～1.77 km/h)和2.20 km/h(1.82～2.35 km/h)，雄魚的速度大于雌魚。(2)產(chǎn)前棲息(Pre-spawning holding)。2008年秋季標(biāo)志的4尾Ⅲ期中華鱘在葛洲壩至廟咀約3.85 km的江段長期停留直至第2年的

7、產(chǎn)卵期。(3)產(chǎn)卵遷移(Spawningmovements)。所有的標(biāo)志魚大部分時間都集中在大江電廠尾水區(qū)至廟咀江段洄游，其中，大部分魚都會在產(chǎn)卵日到來前向下游遷移平均距離約18.21 km(3.93～24.64km)后再返回葛洲壩下產(chǎn)卵場。產(chǎn)卵發(fā)生時，多數(shù)魚都出現(xiàn)在產(chǎn)卵位點(diǎn)。(4)產(chǎn)后降河洄游(Post-spawning migration)。雌魚和雄魚表現(xiàn)出了不同的離開產(chǎn)卵場時間的特征。產(chǎn)卵結(jié)束后，雌魚立即離開，雄魚則在產(chǎn)卵場停留較

8、長時間再行降河洄游。平均降河速度為4.87 kmh(0.68～7.60 km/h)，并且在不同江段以及性別之間沒有顯著性差異(P=0.56＞0.05和P=0.69＞0.05)。此實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果可為中華鱘在大范圍的時空保護(hù)策略提供依據(jù)。
　　 2.獲得了25尾中華鱘產(chǎn)卵季節(jié)在葛洲壩棲息-產(chǎn)卵場的分布特征。標(biāo)志魚在水平空間上呈現(xiàn)高度的聚集分布(Clumped；CE=0.332＜1)，主要分布于葛洲壩上產(chǎn)卵區(qū)(areaⅠ)、隔流堤左邊

9、(東岸；areaⅠ-Ⅱ)、下產(chǎn)卵區(qū)首部(areaⅢ)、廟咀(areaⅥ)和十里紅江段(areaⅦ)，分布比例占91%。剩余的分布位點(diǎn)位于磨基山(rkm1671)、胭脂壩中部(rkm1665.5)、虎牙灘(rkm1653)。在橫向上主要分布于主河槽的深水區(qū)位置。分布位置在產(chǎn)卵前后有顯著差異(P＜0.001)，在不同的年際間和不同性別存在差異。性成熟魚的平均棲息水深為8.71 m(95% CI=8.58～8.85 m)，并且在白天的棲息水深

10、顯著大于夜間；通過比較產(chǎn)卵前后15 d的棲息水深后發(fā)現(xiàn)，隨著產(chǎn)卵日的臨近，棲息水深逐漸減小，在產(chǎn)卵日達(dá)到最小值(平均水深為5.15 m)。未達(dá)到性成熟的Ⅲ期魚的平均棲息水深(14.59 m；95% CI=13.75～15.43 m)大于性成熟魚(P＜0.001)。
　　 3.通過超聲波遙測數(shù)據(jù)、野外微生境測量，并基于GIS數(shù)據(jù)分析平臺，繪制出葛洲壩至十里紅江段的水深、底部水流、坡度和底部懸移質(zhì)充塞度的柵格圖，并用于分析中華鱘棲息

11、位點(diǎn)的非生物環(huán)境。從水深來看，中華鱘棲息位點(diǎn)的平均值為10.10 m，大于整個棲息-產(chǎn)卵場的平均水深，棲息水深位置達(dá)38.32 m。從流速來看，棲息位置的平均流速(1.18 m/s；95% CI=1.16～1.19 m/s)和底部流速(0.97 m/s；95% CI=0.95～0.98 m/s)略大于整個棲息地產(chǎn)卵場平均流速(1.14 m/s；95% CI=1.12～1.16 m/s)和底部流速(0.95 m/s；95% CI=0.94

12、～0.96 m/s)。棲息位置的推移質(zhì)充塞度明顯大于棲息-產(chǎn)卵場的其他區(qū)域。此外，通過比較中華鱘棲息位置與整個棲息-產(chǎn)卵場的值，發(fā)現(xiàn)二者水深、平均流速、底部流速和河床坡度上都存在顯著性差異(P＜0.05)。比較中華鱘棲息位置各因子的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，中華鱘棲息位置的環(huán)境因子之間具有顯著的相關(guān)性。最后，根據(jù)中華鱘棲息位置各變量因子的值，建立了各因子的適合度曲線和綜合因子的棲息適合度模型，基于模型算出葛洲壩下適合中華鱘性成熟魚和未達(dá)到性成熟魚棲息

13、的加權(quán)可利用面積(WUA)分別為0.37 km2和0.18 km2。
　　 4.2010～2011年冬季，選擇長江重點(diǎn)江段對中華鱘產(chǎn)前分布進(jìn)行了水聲學(xué)探測，共獲得64個中華鱘信號數(shù)據(jù)。其中，2010年宜昌至武漢江段(620 km)調(diào)查期間，總走航里程約為2137.5 km，獲取中華鱘信號46個；2011年，宜昌至新廠江段(220km)總走航里程約為610 km，獲取中華鱘信號18個。分析發(fā)現(xiàn)，中華鱘主要集中分布在4個江段：葛洲壩

14、下產(chǎn)卵場(5尾)、胭脂壩(5尾)、梅子溪(8尾)和調(diào)關(guān)(23尾)，分布位置與歷史文獻(xiàn)和本研究組以前的捕撈數(shù)據(jù)較一致。中華鱘平均魚體分布水深為17.69 m(95% CI=15.84～19.53 m)，中華鱘分布位置的平均水深為21.63 m(95% CI=19.00～24.26 m)，魚體位置距河流底部的百分比為85.66%(95%CI=82.09～89.24%)，說明中華鱘主要分布于水體的底層。對4個主要分布江段成魚的棲息水深、棲息位

15、點(diǎn)的水深以及距河底深度進(jìn)行方差分析或者非參數(shù)檢驗(yàn)(方差不具齊性的數(shù)據(jù))，結(jié)果顯示，葛洲壩棲息-產(chǎn)卵場和胭脂壩中華鱘的魚體分布水深與其他江段均有差異，而梅子溪和調(diào)關(guān)中華鱘魚體分布的水深之間沒有顯著性差異；葛洲壩棲息-產(chǎn)卵場棲息位置的水深與胭脂壩沒有顯著差異，但與梅子溪和調(diào)關(guān)有極顯著差異；中華鱘棲息水層在江段之間差異不顯著。從總體上看，葛洲壩下棲息-產(chǎn)卵場的中華鱘棲息位點(diǎn)的非生物環(huán)境特征與梅子溪和調(diào)關(guān)差異較大，造成這種差異的主要原因是葛洲壩

16、截流形成了一個非自然狀態(tài)下棲息地環(huán)境。
　　 5.通過測量長江重點(diǎn)江段的非生物環(huán)境因子，結(jié)合回聲探測儀獲得的中華鱘分布位點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立了中華鱘產(chǎn)前棲息地的關(guān)鍵環(huán)境因子適合度曲線，并構(gòu)建出胭脂壩和調(diào)關(guān)兩個產(chǎn)前棲息地的適合度模型。其次，綜合5個自然江段中華鱘產(chǎn)前棲息地的主要地形和水深特征，獲得理想狀態(tài)下中華鱘產(chǎn)前棲息地的適宜特征為：河道為彎曲型或者分叉型，有沙壩或沙洲，河道長度為21.39 km，深水區(qū)(水深大于19m)長度為13.8

17、8 km，河道轉(zhuǎn)角為172°，河道平均寬度和深水區(qū)寬度為分布874 m和279 m，深弘線平均水深和最大水深分別為28.01 m和40.55 m，河道曲折率為2.56。最后基于這些特征篩選出了9個適宜中華鱘產(chǎn)前棲息的江段，其中，4個適宜性較高，5個江段適宜性一般。
　　 6.在掌握中華鱘生殖洄游、產(chǎn)前棲息地分布及棲息地適合度的基礎(chǔ)上，本文分析和討論了人類活動尤其是水利工程建設(shè)對中華鱘的洄游和棲息地選擇產(chǎn)生的影響，并基于這些研究結(jié)