水利工程的过度开发使得河流连续性遭到严重破坏,鲟科鱼类洄游通道被阻隔,其正常繁殖受到了极大干扰和威胁。现今全球各大流域修建了大量水利工程,我国也正在大力发展水利工程。为了帮助鱼类洄游,人们提出了修建鱼道等过鱼设施。最初的鱼道设计主要由水力学专家来完成,然而随着人们对鱼道的研究加深,发现鱼类学信息也是鱼道设计中不可缺少的参考指标,鱼类游泳特性研究的需求迫在眉睫。研究发现除了水温、流速等常见因素之外,运动疲劳和摄食/消化也是影响鱼类游泳特性的重要因素,并且国内外相关研究报道很少。本研究测试了施氏鲟、中华鲟、西伯利亚鲟和小体鲟等鲟科鱼类游泳特性,分析了不同鲟科鱼类之间的游泳特性差异,揭示了流速、运动疲劳和摄食/消化对鱼类游泳特性的影响。主要研究内容和结果包括:1.利用鱼类运动呼吸测试装置,运用国际通行的递增流速法测试了四种鲟科鱼类游泳特性并发现,施氏鲟游泳能力较低,而中华鲟游泳能力较强;小体鲟游泳效率较低,而西伯利亚鲟游泳效率较高;中华鲟无氧呼吸能力较低,而西伯利亚鲟无氧呼吸能力较高;中华鲟运动疲劳后恢复得较快,而西伯利亚鲟运动疲劳后恢复得较慢。我国大部分鱼类资源为鲤科鱼类,与鲤科鱼类相比,鲟科鱼类游泳能力较弱,但游泳效率较高,这也正符合鲟科鱼类的长距离洄游需求。2.通过改变流速,测试了施氏鲟游泳能力、呼吸代谢和能量代谢,发现施氏鲟游泳能力较低,其临界游泳速度Ucrit为1.96±0.10bl/s (20oC)。耗氧率MO2[mgO2/(kg×h)]和游泳速度U(bl/s)的关系为MO2=337.29+128.10U (R2=0.971, P<0.001),由于其游泳速度指数为1,因此说明施氏鲟游泳效率较高。力竭运动后过量耗氧EPOC为48.44mgO2/kg,说明其拥有较强的恢复能力。随着游泳速度的增加,施氏鲟单位体重单位时间内的运动能耗较少。3.通过设置四次连续的运动疲劳和恢复周期,测试了中华鲟游泳特性的变化规律,发现由于反复的运动疲劳导致中华鲟Ucrit从4.34bl/s下降到2.98bl/s,活动耗氧AOC从438.24mgO2/kg下降到169.82mgO2/kg, EPOC从36mgO2/kg下降到22mgO2/kg。因此可以看出,有氧呼吸供能的下降是Ucrit下降的主要原因,无氧呼吸供能的下降是次要原因。随着运动疲劳和恢复周期的持续,为了能获得高速运动,中华鲟无氧呼吸出现时间提前。中华鲟拥有较高的游泳效率和较强的疲劳后恢复能力。4.让西伯利亚鲟运动直至疲劳,然后将其分为4组并提供不同时间的休息周期,随后再进行运动测试。发现西伯利亚鲟Ucrit为3.26±0.11bl/s,但运动疲劳会降低其Ucrit。运动疲劳并休息恢复1小时后, Ucrit恢复率可达78%;休息1天后, Ucrit基本可以完全恢复。最大耗氧率MO2, maximum和Ucrit变化规律类似。虽然西伯利亚鲟游泳效率较高,但运动疲劳会降低其游泳效率,且运动疲劳对游泳效率的影响是持久性的(至少持续1周)。运动疲劳会抑制西伯利亚鲟无氧呼吸能力。运动疲劳后的休息恢复时间少于1天,会对过量快速运动后耗氧量有强烈影响。5.通过设置不同的禁食时长,研究小体鲟游泳特性的变化规律。随着禁食时间的加长,小体鲟幼鱼Ucrit呈现出小幅上升后逐步下降的趋势。若禁食时间少于2天,则对小体鲟游泳能力影响小;若禁食时间长于1周,则其游泳能力会显著降低。若禁食时间少于1周,对游泳效率影响并不大,而当禁食时间大于2周,则对游泳效率会产生很大影响。当小体鲟体内食物还有大量未消化完或机体呈现饥饿胁迫时,小体鲟无氧呼吸能力较弱;当食物消化完毕时,小体鲟无氧呼吸能力较强。