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水电开发作为清洁能源在世界各国普遍受到重视,尤其在我国能源战略中起着举足轻重的作用。雅砻江水电开发是西南能源战略的重要组成部分,但其脆弱的生态系统由于水电开发受到了明显的干扰。其中,鱼类栖息地就是一个重要的方面。大坝建设对水生态环境的改变产生明显的影响,造成河流连续体(RCC)分裂,导致了序列不连续体(SDC)的产生,使得河流水文、泥沙、水质等显著性的变化。鱼类生活周期中部分甚至全部生命阶段需要某种特定的水文、水力学条件,大坝建设对江河洄游或半洄游性鱼类具有深刻的影响。 本研究依据鱼类行为学、生理学和生态学等原理,选取雅砻江为研究区域,典型鱼类圆口铜鱼和裂腹鱼为研究对象,以四大家鱼为参照,通过鱼类控制限制实验,获得鱼类运动过程中的耗氧率、血液生化指标、临界游泳速度、摆尾频率和摆幅等数据;开展鱼类生理生态行为和运动能量分配对温度、流速、环境颜色等适应性规律研究;探讨鱼类在不同温度、流速、环境颜色中的反应及适应性机制,以期得到适用于河流生态因子改变的鱼类生理生态行为指标,为鱼类保护中生态水利调度,鱼类洄游通道建设和鱼类增殖放流等生态工程的建设标准的制定提供参考。 研究内容如下: (1)对雅砻江流域鱼类资源进行了调查,确定了雅砻江流域的优势种群。考察了雅砻江鱼类的生境条件,并评价了水电开发对鱼类栖息地的影响。并针对优势物种开展相关的生物学特性研究,圆口铜鱼形态模型: M=3.22×10-2 BL2.68;M=1.06 Me+087, L肠=0.78BL+0.43;裂腹鱼形态模型:M=8.0×10-3 BL3.22,生长模型为, Wt=7.34×103(1-e-0.13(t+0.83))3.22,Lt=68.86(1-e-0.13(t+0.83))。 (2)细鳞裂腹鱼(Schizothorax chongi,S.chongi),鲤科(Cyprinidae),裂腹鱼亚科(Schizothoracinae),裂腹鱼属,是中国特有的重要冷水性经济鱼类,在自然环境中具有短距离上朔洄游特性。在自制流速可调控游泳能力测定装置中,通过流速递增方法,研究了裂腹鱼生理生态行为对流速的适应性。结果表明:细鳞裂腹鱼(BL,5-14 cm;M,8-40 g),摆尾频率随游泳速度的变化有明显的变化规律,摆尾频率(TBFs(Hz))随着游泳速度的增加而显著性的增加, TBF=0.29×U+0.47,R=0.99,而摆尾幅度(TBA(%BL))随着游泳速度的增加呈现减小趋势,各游泳速度条件下差异性不显著。结果还显示,(26±1)℃时,(10.60±0.54) cm细鳞裂腹鱼的相对临界游泳速度为(11.5±0.5) BL/s,(110.28±2.02) cm/s。测定的相对临界流速较其他的鲤科鱼大,是对生存水流环境(流速0.5-1.5 m/s)适应性的表现。这一结果表明鱼类的游泳能力是能够训练的。耗氧率与相对流速的关系为, MO2=89.34×e0.33U+301.76,R=0.99;单位距离能耗与相?对游泳速度的指数关系为COT = 2 8× e-1.03U+6.05, R=0.99。裂腹鱼单位时间内耗氧率随着游泳速度的增加而显著性增加,而且随着游泳速度的增加,单位距离能耗逐渐减少,最小能耗在6BL/s,0.68 m/s时出现,为6.11(J/(kg·m))。 (3)圆口铜鱼(Coreius guichenoti, C.guichenoti)为鲤科鱼类,又称水密子、麻花,主要分布于长江上游水系的干流和金沙江及其它一些支流,栖息于水流湍急的底层,喜集群生活,产卵场主要分布于长江上游。在流水中产漂流性卵,顺水漂流孵化,补充长江中游以下江段鱼苗,在成长过程中逐渐向上游洄游。文中研究了圆口铜鱼生理生态行为对水温和流速的适应性,结果表明:圆口铜鱼幼鱼,15.5-18.9 cm,49.8-84.2 g,临界游泳速度随着温度升高呈增加趋势,25℃下的平均临界游泳速度最大,为7.35 BL/s,1.28 m/s。幼鱼在运动疲劳前耗氧率随流速的增加显著上升(P<0.05),在临界游速时达到峰值;运动疲劳后耗氧率逐渐下降,40-50 min内耗氧率恢复至缓流速水平。不同温度下,耗氧率与相对流速的关系为,10℃,MO2=170.2+16.8U1.18,R2=0.93;15℃,MO=212.9+1.72U1.72,R2=0.94;20℃,MO=236.6+2.44U2.66,R2=0.99;25℃,MO2=284.6+0.84U2.94,R2=0.98。相同温度下,幼鱼的可持续游泳时间随游泳速度增加逐渐减小,适宜温度范围内,随着温度的降低可持续游泳时间呈减小趋势,流速7.5 BL/s时,可持续游泳时间都能控制在60 min以上。数据分析表明,摆尾频率(TBFs)与游速的关系呈线性正相关(P<0.05),且 TBFs随流速增加的趋势越明显。水温20℃时最大爆发流速为1.42 m/s,7.0 BL/s。通过检测疲劳前后圆口铜鱼血浆中的总蛋白(TP),血糖(GLU)和甘油三酯(TG)发现,随着胁迫流速的增加铜鱼单位体重血浆中的TP,GLU和TG呈现先减小后增加的趋势,接近疲劳胁迫流速时含量达到最大,随着休息时间的延长含量逐渐降低,120 min之后趋于平衡。 (4)在自制流速可调控游泳能力测定装置中,通过流速逐步递增方法,研究了鳙(Aristichthys Nobilis(Richardson),A.Nobilis)生理生态行为对水温和流速的适应性,主要结果为:实验水温设置5、10、15、20和25℃。在测定温度范围内,鳙临界游泳速度随着温度的升高而增大,在25℃时最大,临界游泳速度为6.82±0.05 BL/s,0.77±0.08 m/s。相同温度下,耗氧率随着流速的增大而增加,接近疲劳时呈下降趋势;相同流速下,耗氧率随着温度的升高而增大。摆尾频率和摆尾幅度随着流速的增加而增大,在接近疲劳时呈下降趋势;同一流速下,摆尾频率随着温度的升高而增大,不同温度组差异性不显著(P<0.05)。比较疲劳前后血浆中TP、GLU和TG含量,疲劳运动后,呈上升趋势。疲劳运动抑制鱼类代谢活动,进而影响其生长。 (5)研究了鳙和鲢(Hypophthalmichthys Molitrix,H, Molitrix)生理生态行为对光照、底质颜色适应性,分布结果为:鳙,10.4±0.18 cm,17.92±1.07 g;鲢,10.06±0.34 cm,13.66±2.66 g,幼鱼在静水中活动频率偏好于沙和小卵石(1-2 cm),遮光与不遮光条件差异性显著,分别为,不遮光,小型卵石,48.28±3.45%,沙23.56±2.79%;遮光,小型卵石,48.28±3.45%,沙,25.45±2.27%。在循环水中,流速0-0.35 m/s,则偏好于小型卵石和中型型卵石(2-4 cm),不遮光,小型卵石,21.63±2.87%,中型卵石,71.35±2.92%;小型卵石,35.5±3.98%,中型卵石,62.95±4.12%,遮光与不遮光条件差异性不显著(P>0.05)。不同颜色底质环境中,鳙临界游泳速度,蓝色(9.42±0.19BL/s)>红色(8.23±0.05 BL/s)>白色(7.70±0.04 BL/s),白鲢,红色(9.12±0.28 BL/s)>蓝色(7.72±0.02 BL/s)>白色(6.98±0.13 BL/s),不同颜色底质差异性显著(P<0.05)。鳙耗氧率呈现红色>蓝色>白色,而鲢耗氧率则为蓝色>白色>红色,但不同颜色之间,耗氧率差异性不显著(P>0.05)。相同流速下,不同颜色条件中,摆尾频率和摆尾幅度变化不明显。红色和蓝色光环境可以用于短时内刺激提高鳙和鲢的游泳能力。 (6)利用单因子分析法建立鱼类对温度及流速的行为适宜度模型。一方面从生态行为角度上解释河流生态因子对鱼类的影响;另外,使用相关的仪器装置,借助统计分析手段,准确地评价河流生态因子变化对鱼类适宜性的影响。