44天大渡河科研行——科學家追蹤高原魚類“生命起點”

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在四川西部崇山峻嶺之間,大渡河像一條銀灰色巨龍,自高原奔流而下。這片地勢險峻、氣候寒冷的高海拔區域,是長江上游衆多特有魚類的重要棲息地。儘管這裏氧氣稀薄、水溫低、餌料稀少,但依然孕育着16種珍稀及特有魚類,其中包括4種國家重點保護魚類:川陝哲羅鮭、青石爬鮡、厚脣裸重脣魚和重口裂腹魚(張東亞,2024)。

川陝哲羅鮭

(圖片來源:張志明 攝)

青石爬鮡

(圖片來源:張志明 攝)

然而,這些脆弱而珍貴的高原生命,正面臨前所未有的生態挑戰。要了解它們能否適應新的水文條件,最直接的方式就是追蹤它們的“生命起點”——魚類早期資源。2025年的春天,我們(水利部中國科學院水工程生態研究所科研團隊)在大渡河上游開展了一次爲期44天的魚類早期資源監測行動,爲魚類資源與水環境的保護提供了寶貴的數據支撐。

野外採樣:44天監測大渡河

魚類早期資源主要包括魚卵、仔魚等處於初始發育階段的個體,它們是評估魚類種羣健康和自然繁殖能力的重要指標(胡興坤,2018)。我們的主監測斷面位於猴子巖水電站下游,該河段是大渡河上游魚類重要的產卵場棲息地。

野外採樣主要依靠圓錐網、弶網、抄網等工具,將水中漂浮的魚卵、仔魚集中捕撈。我們還同步採集水樣,提取“環境DNA”,通過對水中游離DNA的分析,識別其中曾出現的魚類種類。

與我們人類相似,魚類生物鐘也受光照調節。黎明時分水溫較低、光線柔和,魚類的警惕性降低且覓食活動增加,將會出現魚類繁殖和魚卵漂流的高峯。因此每天凌晨,我們便開始帶上採樣設備,跋涉於高原之上。高海拔帶來的強烈紫外線和缺氧環境,讓人頭痛、胸悶,舉步維艱。天氣更是變幻莫測,一場冰雹或雪暴隨時可能打亂計劃。即便如此,團隊依然堅持每日在固定站點佈設採樣網,只爲獲取最真實的一手數據。由於魚類早期資源的丰度受水文、水溫、繁殖週期等多因素影響,僅憑短期的數據無法反映真實動態,因此每次魚類早期資源調查都需要長時間的堅守。此外,固定站點可以減少人爲操作變異,使不同年份的數據具備直接可比性,並且水電工程需要實時預警與調度響應,固定站點數據可直接支撐工程的調度決策。

科研人員在大渡河上游進行魚類早期資源採樣

(圖片來源:易燃 攝)

樣本分析:顯微鏡下的生態密碼

回到現場工作臺,科研人員立即展開初步分析。藉助便攜式顯微鏡觀察樣本,判斷卵苗的種類與發育階段,經過觀察發現採集到的卵苗以產粘沉性卵的魚類爲主,主要爲細尾高原鰍和戴氏山鰍,魚苗發育期介於鰾一室和鰾二室之間。另一部分樣本則被固定保存,送回實驗室進一步利用DNA條形碼技術精確鑑定。由於傳統的形態學鑑定依賴鑑定人員經驗且易受主觀因素影響,準確性有限,而DNA條形碼技術通過分析特定基因序列(如線粒體COI基因),從分子層面實現了精準物種鑑定,具有準確性高、標準化操作等優點,且不受發育階段、季節和樣本完整性(部分卵苗在採集過程中破碎)的限制,尤其適用於形態相似的種類鑑別和區分。這種“雙重分析”方式,大大提高了監測精度,也爲研究魚類的遺傳多樣性提供了堅實支撐。

同時,我們實時記錄了各監測點水溫、pH值、溶解氧等關鍵水質參數,爲理解魚類繁殖與環境條件之間的關係提供重要依據。

顯微鏡下觀察到的魚類魚卵

(圖片來源:作者)

聚焦生態調度:助益大渡河重新“呼吸”

本次監測特別聚焦於生態調度對魚類自然繁殖的影響。所謂生態調度,是指通過調整水庫運行方式,使下游水文節律更貼近自然狀態,從而減緩水電站對水生生態系統的干擾(陳幫富,2022)。我們在生態調度的三個關鍵時間段——前期、中期與後期同步開展采樣,全面記錄魚類早期資源的數量與分佈變化。通過數據比對,分析生態調度是否能使魚類自然繁殖節律有效恢復。

最終,我們繪製出魚卵和仔魚在不同時間與空間尺度上的分佈圖譜。目前大渡河全流域共規劃了28個水電開發梯級,已建成投產發電14個梯級,在建2個梯級。梯級電站的開發使水流流速減緩、水深增加,導致部分急流性魚類棲息地喪失。而大渡河上游分佈有16種特有魚類,包括國家一級保護魚類川陝哲羅鮭,中游以裂腹魚和條鰍類爲主,而下游分佈有重口裂腹魚等國家二級保護魚類。爲了減少水電開發對魚類的不利影響,大渡河流域已經開展了大量的研究工作,並採取了一系列的保護措施,如棲息地保護、魚類人工增殖放流、過魚設施和生態調度等。我們所採集的這些數據不僅成爲科學評估生態調度成效的“硬核證據”,也爲未來水資源管理和生態保護提供了寶貴參考。

大渡河珍稀魚類分佈圖

(圖片來源:參考文獻[3])

科學守望:保護高原“水下生命線”

調查雖已階段性結束,但整理與分析工作仍在繼續。回到實驗室,我們團隊將野外數據錄入、清洗、建模分析,探尋魚類與環境之間的互動關係。高原上的每一次發現都令人震撼,在氧氣稀薄的環境下,這些特有魚類依然能完成繁殖與發育,展現出生命驚人的適應能力。面對不斷變化的水文環境,它們用微弱但堅韌的生命力回應自然的挑戰。

開展大渡河上游魚類早期資源監測,是一項科學行動,也是一種生態信念。我們穿越風雪、攀爬山岩,只爲記錄下這片高原水域中最初的生命信號。這些不起眼的魚卵和仔魚,連接着高原生態系統的未來。我們所做的不只是記錄數據,更是在爲大渡河上游的水生生態系統構築一塊堅實的基石。未來,我們仍將堅守在這片土地上,持續監測、持續研究,爲魚類資源保護、水生態修復和可持續開發,貢獻更堅實的科學力量。

高原的每一滴水,都承載着生命的希望;而我們,將會成爲這份希望的守望者。

參考文獻:

[1]張東亞,金弈,侯軼羣,等.水電開發對大渡河上游魚類資源的影響與保護對策[J].水生態學雜誌,2024,45(06):76-85.

[2]胡興坤.長江中游黃石江段魚類早期資源研究[D].華中農業大學,2018.

[3]陳幫富,王東勝,張迪,等.流域水電開發水生態及魚類保護實踐:以大渡河流域爲例[J].水利水電技術(中英文),2022,53(S1):347-357.

出品:科普中國

作者:魏祕(水利部中國科學院水工程生態研究所)

監製:中國科普博覽

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