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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

作者: 文章来源: 点击数: 更新时间:2018年11月08日

  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。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。


 

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