青海湖裸鲤自然繁殖环境需求及其人工模拟产卵场构建技术

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青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii),生物学上具有生长缓慢、生命周期长、湖河洄游等特性,因气候变化加剧、早年过度捕捞及水利设施兴建等因素的影响,其资源量日趋减少,由50年代30余万吨下降到90年代的最低2743吨,直到上世纪末,其保护工作才受到了重视,通过封湖育鱼和资源增殖放流,其资源量得到了一定恢复。然而,青海湖裸鲤自然繁衍仍因修坝引水、农业灌溉、河流断流等问题面临一系列威胁。因此,现有自然产卵场保护和自然繁衍的维持对于青海湖裸鲤的资源恢复尤为重要,研究探索有效保护现有产卵栖息地的对策措施,通过开展产卵场的修复扩大自然繁殖的规模,提升繁殖效果等这方面的研究需求十分迫切。本研究通过人工构建模拟产卵环境,研究青海湖裸鲤对不同模拟环境的行为偏好,通过环境调控设法诱导野生洄游群体在模拟环境中的自然繁殖发生,了解其繁殖行为和环境需求,阐明其自然繁殖生态需求,最终为筛选优化青海湖裸鲤仿自然繁殖环境条件和青海湖野外自然产卵场重建提供技术支撑。主要研究结果如下:1、研究基于野外自然产卵场原位调查结果,以2019-2021年5-8月繁殖期青海湖裸鲤生殖洄游群体为对象,在可控环境中人工模拟青海湖裸鲤繁殖环境,并成功诱导野生洄游亲体自然繁殖发生。人工模拟产卵环境相较自然环境更加稳定的同时可对环境因子进行精准调控,包括流速、水深、底质环境、光照等。研究以亲鱼繁殖行为及繁殖效果为依据,历时三年将人工仿生态环境的繁殖诱导率由27.5%提升至67.8%,繁殖效果也显著提升,通过对环境参数的不断改进及优化,初步掌握了青海湖裸鲤人工模拟产卵环境的构建技术。2、本研究通过室内河床质偏好实验、人工模拟产卵场构建以及野外自然产卵场改造等实验,结合标志跟踪、Ethovision XT行为跟踪等技术手段,对青海湖裸鲤的河床质偏好,卵石河床诱发自然繁殖的规律和效果进行了系统研究实验。研究结果表明:青海湖裸鲤在卵石、砂和卵石加砂3种底质中的栖息偏好具有显著差异性,青海湖裸鲤产前和产后均喜好停留在砂底质(p<0.05),而自然繁殖发生时(产中)青海湖裸鲤均选择在卵石中发生,而且繁殖期虽然在砂底质的时间较长,但进入卵石底质的频次却很高。因此繁殖发生期青海湖裸鲤喜好卵石底质。通过对比空白组、细砂组、泥沙组和卵石添加组的繁殖效果,结果明显表明,在空白和泥沙组青海湖裸鲤不会自然产卵,而卵石组,以及空白和泥砂组再次添加卵石后立即就诱发了自然繁殖发生,这表明青海湖裸鲤自然繁殖依赖于卵石底质。为验证此结果,本研究在野外产卵场中人工铺设了全卵石底质河床,通过行为和产卵监测,表明卵石底质可明显诱导青海湖裸鲤的底质选择偏好,并且卵石具备提升产卵量的效果。基于以上的实验结果,我们提出卵石河床是诱导青海湖裸鲤自然繁殖的必要条件。3、除底质需求外,研究采用单因子实验的方法,筛选人工模拟产卵环境下最适野生洄游群体自然繁殖所需的流速、温度、水深、光照等其它环境参数。通过梯度递增的方式对水深及水流进行精准调控并监测繁殖诱导情况。结果发现,亲体于10-45cm水深,静水至0.8m/s流速均可自然繁殖,且20cm水深及0.3-0.4m/s流速繁殖效果最佳;通过全黑、全光、日光节律三种照射方式进行诱导,结果发现青海湖裸鲤于全黑及日光节律光照环境下可成功诱导自然繁殖,且长黑短日照的日光节律繁殖效果最佳;同时通过温度记录仪共计监测野外产卵场及人工产卵环境中35次交尾行为的瞬时水温,统计结果显示,青海湖裸鲤平均繁殖瞬时水温为13.82℃。本研究不仅优化了青海湖裸鲤人工模拟产卵环境的构建技术,还填补了其繁殖微生境需求的数据空缺,为开展进一步行为生态学研究提供理论基础。4、为阐明青海湖裸鲤的繁殖行为模式,本研究利用标志跟踪、视频监控等方法,定义了包含追逐、伴游、潜尾、溅戏、交尾等典型行为。其中溅戏行为(单尾雌鱼或雄鱼背鳍露出水面并用尾部拍击水面)首次被观察确认,常被误认为是交配行为。追逐、伴游、潜尾、溅戏等繁殖行为平均频次分别为:5.7次/d、14.7次/d、9.3次/d和3.5次/d。通过采用不同性比重复配对实验发现,在观测到的34次交配行为中,32次(94.1%)均为1雌和1雄配对交配。研究还发现性成熟的雌性青海湖裸鲤为一次产卵类型,短时间内多次交尾排卵,雌雄交配(排卵授精)行为约每天3-9次,每次排卵耗时约4-9s,每次平均排卵量131粒(范围15-376),每尾雌鱼可连续交配产卵3-7天。观测到34次的交配行为中,31次(91.1%)均发生在夜间(23:00-次日2:00),3次(8.9%)发生在白天(早晨6:00-7:00)。这是首次基于人工模拟产卵环境系统地观察定义了青海湖裸鲤的繁殖行为特征。本研究通过实验模拟和人工调控实现青海湖裸鲤在人工环境中自发交配产卵;通过实验生物学和人工环境的精确调控和测量,研究揭示青海湖裸鲤对底质的栖息及繁殖偏好习性、生态需求;首次系统地定义了青海湖裸鲤繁殖行为特性,建立和完善人工产卵场构建技术。从而为未来青海湖裸鲤栖息地保护和资源养护决策制定提供理论基础和技术支撑。
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