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瞭望 在长江源寻鱼研究青藏高原土著鱼的存活机理有何意义?

发布时间:2022-08-09   浏览次数:

  在最低气温达零下40摄氏度等极端环境下,长江源鱼类表现出较强的适应性,长江源成为我国重要的高原生物多样性物种资源库和渔业资源基因库

  小头裸裂尻鱼分布范围较小,仅分布在海拔4400米至5200米的部分区域,是长江源水生态系统健康与否的指示种,具有极高的科研价值、生态价值和潜在的经济价值

  “越冬场的鱼从哪里来,洄游通道如何,各种鱼之间的生态位关系怎样,这些未解之谜还需要深入观察。”

  当海拔超过4000米时,不少初上高原的游客会因空气稀薄出现高原反应。而在海拔超4500米的长江源头,一些鱼群却能依旧“活蹦乱跳”、繁衍生息。

  在最低气温零下40至零下30摄氏度的情况下,长江源鱼类是如何越冬的?气候变化可能会对这些独特鱼类带来哪些影响?3年多来,来自长江水利委员会长江科学院的研究团队,在人迹罕至的长江源持续艰辛“寻鱼”,逐步揭开当地关键鱼种的越冬、繁殖机理,开启长江源鱼类栖息地研究和保护的序幕,为长江大保护提供科研支撑。

  李伟在长江南源当曲河畔采集发育成熟的小头裸裂尻鱼(2022年6月12日摄) 陈杰摄/本刊

  走进青海省渔业技术推广中心冷水鱼繁育车间,一条条小头裸裂尻鱼幼鱼苗,在培育池里游动、觅食。这些生活在海拔4800米的长江源关键鱼种,去年6月份首次实现规模化人工繁殖,如今长度达到10厘米。这批小头裸裂尻鱼是长江科学院研究团队在长江南源——当曲,捕获发育成熟的亲鱼,通过人工授精获取受精卵后人工繁殖而来的。

  长江被誉为我国淡水渔业的摇篮、鱼类基因的宝库。业内人士介绍,长江源头地处被称为地球“第三极”的青藏高原腹地,当地土著鱼类基本分布在海拔4000米以上地区,且多为我国的特有鱼种。

  海拔高也意味着鱼类生长速度极为缓慢。在长江源,河湖的水温、水质和平原地区差异很大。由于高寒缺氧,生物饵料十分贫乏,鱼类普遍缺少食物来源,甚至只能通过刮食水藻勉强维持生存。

  据青海省渔业部门统计,长江流域青海段分布有土著鱼类21种。“分布在长江源头区域的鱼类主要有6种,其中包括2种裂腹鱼和4种高原鳅属。”长江科学院长江源关键鱼类栖息地研究创新团队负责人李伟介绍,2种裂腹鱼中的小头裸裂尻鱼前期被认为只是植食性鱼类,但研究发现,在越冬期,小头裸裂尻鱼转化为肉食性,以处于同一个越冬场的高原鳅为食,成为长江源水域的顶级捕食者。这类顶级捕食者往往是关键种,通过捕食作用控制其他鱼类的数量,维护着生态系统的平衡。

  另一方面,从地理分布来看,小头裸裂尻鱼分布范围狭窄,仅分布在海拔4400~5200米的藏北地区,而另外一种裂腹鱼和4种高原鳅是广布种,在青藏高原地区分布较广。因此,严格意义上长江源的关键鱼类指的是裂腹鱼中的小头裸裂尻鱼。

  2019年,李伟带领团队参加长江源科考时,将小头裸裂尻鱼列为长江源鱼类研究的代表对象。

  观察裂腹鱼标本可以发现,这种鱼的腹部后方有两列对称裂开的皮质层,左右各一列臀鳞沿皮质层有序分布,看起来就像腹部裂开一样,因此得名裂腹鱼。李伟说,裂腹鱼并不是某一种鱼,而是随着青藏高原隆起进化演变形成的一类鱼的统称,“在我国,裂腹鱼类种数占世界裂腹鱼类种数的80%以上”。

  小头裸裂尻鱼具有明显的“三高”特性:随青藏高原隆起进化程度最高、海拔分布高、生活史昼夜温差高,是长江源水生态系统健康与否的指示种,具有极高的科研价值、生态价值和潜在的经济价值。

  同时,在青藏高原最低气温达零下40摄氏度等极端环境下,长江源鱼类表现出较强的适应性,长江源成为我国重要的高原生物多样性物种资源库和渔业资源基因库。

  研究表明,长江源鱼类具有抗低氧、抗紫外线等多重抗逆性,是青藏高原独特生态链中的关键因子。加上其主要类群分化时间与青藏高原阶段隆升在时间上基本一致,对研究青藏高原隆起过程具有重要参考意义。

  冬季,长江源接近零下30摄氏度的气温,让河流发生“连底冻”:从水底到水面全部冻住。这种条件下,小头裸裂尻鱼等鱼类怎么存活?这个问题吸引着李伟和他的团队持续研究长江源鱼类。

  通过查阅文献得知,我国70余种裂腹鱼中,目前仅青海湖裸鲤、四川裂腹鱼和短须裂腹鱼在产卵场等方面有过相对详尽的研究,裂腹鱼类整体研究较少,关于冬季“连底冻”状态下,长江源鱼类如何越冬的研究处于空白。

  由产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道组成的“三场一通道”,是鱼类生态学重点研究领域。综合国内对长江源鱼类的研究进展,李伟团队决定从小头裸裂尻鱼的越冬场入手展开野外调查。

  长江有三源:北源楚玛尔河、正源沱沱河、南源当曲。个个一望无际,去哪里寻找鱼儿越冬场?

  “长江源鱼类完全适应了极低温环境,具有明显的地理分布隔离特征,因此不会沿河洄游至下游河段越冬。”李伟说,在实地科考后,他推断长江源存在一片不会发生“连底冻”的水域,充当鱼类的“避难所”。

  经对比人为干扰因素、交通科研条件,李伟决定从位于玉树州的长江南源当曲开始寻觅鱼类越冬场。2019年4月,科考小组五个人,两台车,开始了沿河寻觅之旅。

  4月的长江源,依旧白雪盖地、河流冰封。当年玉树遭遇雪灾,冰雪融化时间相对推迟一个月,科考车辆行进在大雪覆盖的高原,道路时隐时现,随时面临“趴窝”危险。

  沿途遇到未冻住的河段,科考队员穿戴防水服和潜水面罩,带着采集设备,把头埋入冰冷的河水中,近距离观察鱼类形态和水底环境,进行采样,出水后人冻得直哆嗦。数百公里河道一段段搜寻。

  受“放生”习俗和饮食习惯影响,当地藏族群众很少捕鱼。一次沿河野外调查过程中,李伟突然听到警笛声临近。原来有附近群众向警察举报,认为他们在非法捕鱼,“经过解释才得以继续采集样本”。

  冷风呼啸,脚还被藏在鞋子里的木蜂蜇伤过。长时间身处高寒缺氧的环境,有时不得不在车里过夜,寂静的野外和残酷的自然环境一度让队员们想放弃。

  在快熬不住的时候,惊喜出现了。一天下午,在一段没有封冻的河流,李伟用手一探,发现河水是温的。下水发现,有小头裸裂尻鱼等4种长江源鱼类在这里过冬。这意味着苦苦寻觅的越冬场终于被发现。

  兴奋劲过后,李伟在周边观察,很快找到鱼儿在此越冬的奥秘:一处温泉入河,保证这个河段常年不冻。他由此推测,小头裸裂尻鱼等长江源鱼类在河流冰封前,从各处支流游到此地过冬,待夏季来临,再游到不远处的产卵场繁育。

  随后的研究异常顺利。李伟团队相继开展了越冬场鱼类组成、小头裸裂尻鱼等关键鱼类回到越冬场时间以及越冬食物研究等;2020年揭示越冬场形成机制,找准关键鱼类离开越冬场的时间并精准定位产卵场。由此,小头裸裂尻鱼的越冬机制、产卵机制、越冬和产卵时间等均被掌握。为获得研究所用样本,李伟练得一手撒网捕鱼本领,加上长期被紫外线暴晒导致皮肤黝黑,被同事笑称为“博士渔夫”。

  调节梯度水温、挑选鱼卵进入不同水温的培养系统,在位于青海省玉树藏族自治州杂多县的长江科学院江源基地里,李伟正在开展鱼类胚胎发育实验。在接连数天中,对数百颗鱼卵进行不同温度条件下的生存考验,模拟气温变化对小头裸裂尻鱼受精卵发育的影响。

  “全球平均气温上升已是科学界的共识,位于青藏高原的长江源是全球气候变化的敏感区。”李伟说,掌握小头裸裂尻鱼的越冬、索饵、繁殖机理后,他开始扩大研究范围,关注气候变暖促使江源流域水温升高,同时盐湖扩张可能导致周围河流盐分提高等因素,将对水生态系统稳定性带来的影响。

  科考发现,江源地区的昼夜温差最高达15摄氏度以上,小头裸裂尻鱼等高原鱼类在水温接近0摄氏度时仍能适应。但在一定高温下,鱼卵是否还能健康发育?在实验场地,水温设置在22摄氏度至28摄氏度的4个鱼卵培育系统,以2摄氏度为温差并列摆放,一旁的气泵源源不断地将氧气注入水中。

  为模拟自然中真实的水温变化过程,每过12小时,李伟通过换水让培养系统恢复到初始温度,同时观察鱼卵的发育情况。经过数天的孵化,高温条件下培育的部分鱼卵破膜时发育异常,畸形率显著高于对照组。李伟说,如果气候持续变暖,将会对鱼类生存繁殖造成冲击,“河流盐度升高风险不能忽视,需要进一步开展研究。”

  “长江源生态系统非常脆弱,物种丰富度较低。”李伟说,高原鱼类作为生态系统的重要组成部分,繁殖能力弱,一旦受到破坏,种群数量短期内难以恢复,水鸟等候鸟的生存食物基础将受到威胁。

  利用在长江南源搜集的发育成熟亲鱼,李伟团队通过人工授精获取受精卵,在海拔4000多米的科考基地实施人工孵化,连续三年成功实现小头裸裂尻鱼人工繁殖。去年6月,首次实现规模化人工繁殖;今年6月,首次将人工孵化繁育的千余尾小头裸裂尻鱼苗在当曲河畔放流。“未来一旦长江源关键鱼类资源受损,就能实施适当的增殖放流,修复鱼类生态系统”。

  在李伟看来,找到小头裸裂尻鱼的越冬场、实现人工孵化,都还只是开启长江源鱼类栖息地研究和保护的序幕。“越冬场的鱼从哪里来,洄游通道如何,各种鱼之间的生态位关系怎样,这些未解之谜还需要深入观察。”李伟说,从更长远来看,人工培育并畜养相当数量的长江源关键鱼类是开展系列研究的基础,这需要科研机构做好长远布局。后续也可以通过生物信息学分析,在鱼类基因组水平上研究鱼类与极端环境适应相关的特殊遗传机制,通过技术手段将高原鱼类的基因特性应用到良种培育、生物医药产品开发等领域,“从而实现对长江源鱼类更好的研究和保护”。■返回搜狐,查看更多

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