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重點實驗室, 武漢 430072)

中華鱘(Acipenser sinensis)是一種大型河海洄游魚類, 國家一級野生保護動物。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, 它們在長江中能否正常繁殖, 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)。

1 評價指標(biāo)和基準(zhǔn)值

1.1 評價指標(biāo)

中華鱘成魚每年6—7月進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, 整個繁殖過程需要15個月以上。在長江中, 中華鱘繁殖群體包括了新老兩個股群, 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)考核的重要評價指標(biāo)。

1.2 基準(zhǔn)值

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)合本團隊長期監(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)的評估基準(zhǔn)值和等級。參考生物完整性的分級方法, 將中華鱘繁殖群體數(shù)量評價指標(biāo)分為5級, 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)值及評估等級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, 中華鱘繁殖活動可正常進行, 支持產(chǎn)卵場平均容量的分析結(jié)果。綜合計算后, 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年的時間節(jié)點發(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, 中華鱘繁殖活動出現(xiàn)中斷, 沒有產(chǎn)卵活動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, 繁殖活動失敗, 因此將50—200尾定為“差”,50尾以下定為“極差”(表 1)。

2 評估方法

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, 巡航探測路線為“之”字形, 探測前采用校準(zhǔn)球?qū)υO(shè)備進行校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集后利用Sonar5Pro、Echoview等后處理軟件對聲學(xué)數(shù)據(jù)進行轉(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]。

3 評估結(jié)果

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)評級為“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)評級為“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)評級為“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

4 相關(guān)問題討論及中華鱘保護建議

4.1 中華鱘繁殖群體數(shù)量變化與評價指標(biāo)的適宜性

本研究結(jié)果顯示, 在長江上游水利水電工程梯級開發(fā)的不斷影響下, 中華鱘繁殖群體數(shù)量呈減少趨勢, 評級逐漸降低。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)評級為“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)評級為“中”。在向家壩工程蓄水后, 梯級水庫蓄水運行的疊加影響進一步改變中下游的水文情勢, 指標(biāo)評級下降為“極差”。因此, 本文提出的指標(biāo)等級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。

4.2 中華鱘物種保護建議

中華鱘產(chǎn)卵場的功能修復(fù)研究表明, 中華鱘繁殖對產(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。人類活動的不斷加劇, 顯著改變了中華鱘產(chǎn)卵場的環(huán)境條件, 對中華鱘繁殖活動造成了嚴(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)生振動和光污染。2003年以后, 中華鱘產(chǎn)卵時間推遲、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, 同時在產(chǎn)卵場范圍補充泥沙, 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。

大規(guī)模放流性腺成熟親魚和大規(guī)格個體近年來, 中華鱘繁殖活動連續(xù)中斷, 在沒有補充的情況下, 中華鱘野生種群滅絕風(fēng)險極高。研究結(jié)果表明, 造成中華鱘繁殖活動中斷的主要原因, 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。

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)格個體, 以增加繁殖群體和補充群體數(shù)量, 提高配對成功的發(fā)生概率, 恢復(fù)中華鱘的自然繁殖活動。近十年來, 中華鱘在 2012年和2016年有兩次繁殖活動, 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。

建立國家級中華鱘保育中心借鑒大熊貓、朱鹮等物種保護和復(fù)壯的成功案例, 建立國家級的中華鱘保育中心, 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)計和總體保護方案,有目標(biāo)、有計劃地集中力量推進物種保護工作。同時, 開展中華鱘生活史及關(guān)鍵棲息地專項研究等,最終恢復(fù)中華鱘的野外繁殖活動。