基于栖息地模拟法的中华鲟自然繁殖适合生态流量分析

以长江中华鲟作为目标物种,通过中华鲟自然繁殖期间产卵江段的的栖息地调查,确定了中华鲟的偏好水深、偏好流速及偏好底质。以河道内流量增量法(IFIM)为基础,采用二维水力学模型结合鱼类栖息地模型对中华鲟产卵场的栖息地条件进行了分析,计算了中华鲟自然繁殖期间流量与栖息地加权可利用面积的关系。结果表明,流量在13000～15000m3/s时,栖息地加权可利用面积达到最大,约2.1km2。     

物理栖息地模型在中华鲟自然繁殖生态流量决策中的应用

以国家一级保护物种中华鲟(Acipenser sinensis)为研究对象,探讨三峡大坝和葛洲坝水利工程在不同流量调度措施下对中华鲟产卵栖息地的影响。通过考虑中华鲟生境需求特性建立了中华鲟产卵场的物理栖息地模型,根据模型得出的适宜栖息地面积变化来量化不同的流量调度措施对其产卵场质量的影响,然后利用实测的中华鲟产卵量和资源量数据来验证和评价物理栖息地模型的可靠性和实用性,从而进行合理的生态流量决策。结果发现,年平均适宜栖息地面积的变化曲线与中华鲟的产卵量和资源量变化曲线有着相同的变化趋势,从而推断适宜栖息地面积可以反映中华鲟产卵栖息地的质量;并通过不同流量工况的计算,进行最佳生态流量决策。利用该物理栖息地模型可以有效地量化流量改变对目标物种栖息地质量的影响,为中华鲟产卵栖息地的生态水利调度提供评估和决策的方法。     

物理栖息地模型在中华鲟自然繁殖生态流量决策中的应用

以国家一级保护物种中华鲟（Acipenser sinensis）为研究对象,探讨三峡大坝和葛洲坝水利工程在不同流量调度措施下对中华鲟产卵栖息地的影响。通过考虑中华鲟生境需求特性建立了中华鲟产卵场的物理栖息地模型,根据模型得出的适宜栖息地面积变化来量化不同的流量调度措施对其产卵场质量的影响,然后利用实测的中华鲟产卵量和资源量数据来验证和评价物理栖息地模型的可靠性和实用性,从而进行合理的生态流量决策。结果发现,年平均适宜栖息地面积的变化曲线与中华鲟的产卵量和资源量变化曲线有着相同的变化趋势,从而推断适宜栖息地     

从连续到偶发：中华鲟在葛洲坝下发生小规模自然繁殖

中华鲟(Acipenser sinensis Gray)为国家一级重点保护野生动物,典型的溯河洄游产卵鱼类。历史上,中华鲟在长江上游及金沙江下游产卵,由于葛洲坝修建阻隔了其洄游通道,1981年以后在葛洲坝下形成了比较稳定的产卵场,1982―2013年,每年均有自然繁殖发生。由于其栖息生境退化,每年洄游进入长江的中华鲟繁殖亲本逐年减少,2013―2015年连续3年在已知葛洲坝下中华鲟产卵场未监测到中华鲟自然繁殖活动。2016年11―12月的野外监测发现,中华鲟在宜昌葛洲坝下已知产卵场发生了自然繁殖。其中底层网具采集到中华鲟鱼卵(卵膜)67粒、仔鱼22尾;解剖食卵鱼发现,10尾食卵鱼类共摄食中华鲟卵454粒;水下视频观测到5处中华鲟卵黏附底质位点。根据采集到的鱼卵发育期及采集位点推算,产卵时间为2016年11月24日凌晨,产卵场位于葛洲坝大江电厂以下约300 m的江段内,产卵日水温为19.7℃,流量为6610 m3/s,水位为39.7 m。     

葛洲坝下中华鲟产卵场食卵鱼资源量的调查和分析

为了解葛洲坝下游中华鲟(Acipenser sinensis)产卵场食卵鱼的资源量,于2011年8—12月在葛洲坝下游江段,利用三层流刺网张网采集渔获物样品并进行鉴定分类。结果显示:采集渔获物共有24亚种,分属于3目5科,其中鲤形目鲤科鱼类最多,共有14种,未发现外来物种。食卵鱼铜鱼(Coreius heterodon)和瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)在所捕获渔获物中所占比例较大,其中瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)的捕捞量占总捕捞量的79.31%;在11月份的捕获物中,食卵鱼的捕捞数量足过10月和12月的2~8倍;在中华鲟产卵期间,食卵鱼的日捕获量达到最高峰。     

葛洲坝下中华鲟自然繁殖流速场的初步观测

2004和2005年10~11月间,在中华鲟产卵区葛洲坝至庙咀江段利用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对中华鲟(Acipenser sinensis)自然繁殖期间的流速进行了测量。在该江段沿水流方向设置监测断面共20个,其中2004年设12个(编号1~12),2005新增8个(编号A~H)。监测结果表明,产卵区内所有断面平均流速变化范围为72.99~175.23 cm/s,平均值为(128.89±26.28)cm/s;产卵区内12、和4号断面的垂向平均流速值较其他断面约高2.10 cm/s;从A至12号断面,各断面的平均流向大约从225.91°下降至164.39°,并且产卵区内1、2和4号断面的流向变幅较大,变异系数比其他断面约高18.4%;下产卵区内脉动流速测量结果表明平均流速变化较大,而平均流向变化相对较小,变异系数分别为7.1%和2.9%;葛洲坝下所进行的河势调整工程使中华鲟产卵场内的流速发生了较大程度的改变,主要表现为在导流堤两侧形成了一个流速较缓的区域。导流堤的建设可能会导致上产卵区的位置改变甚至消失,下产卵区改变其具体位置。     

基于四大家鱼产卵需求的汉江中下游生态流量研究

针对汉江中下游梯级电站开发后水文节律变化造成四大家鱼栖息地生境质量降低的问题,分别通过几种常用水文学法和栖息地模型计算了汉江中下游河道最小生态流量和四大家鱼产卵适宜生态流量,并在最小生态流量的基础上,结合四大家鱼产卵适宜生态流量以及生态水文特征在5-8月进行了脉冲设计,综合确定出了满足四大家鱼产卵需求的生态流量过程。结果表明,Lyon法和7Q10法最适宜汉江中下游最小生态流量的计算,流量为294~863 m3/s;通过栖息地模型计算,彭市和仙桃江段四大家鱼产卵适宜生态流量为1233~3950 m3/s;流量日涨幅在139.1~534.8 m3/s,持续5 d的涨水过程可为四大家鱼产卵提供良好的条件。该研究从考虑四大家鱼产卵需求的角度,为汉江中下游梯级电站的生态调度提供科学参考。     

乌东德水电站日调峰对下游裂腹鱼类栖息地的影响研究

日调峰是乌东德水电站日常运行的主要出力约束和调度目标，但调度引起的水库出库流量大幅涨落也可能对下游生态环境产生不利影响。采用河道内流量增量法，通过构建二维水动力模型，研究了乌东德水电站日调峰引起的下游河段水文水动力条件波动对裂腹鱼类繁殖期栖息地适宜性的影响，并分析了2023年电站基荷发电生态调度试验效果。结果表明：当乌东德电站下泄流量低于1160 m3/s时，坝下江段裂腹鱼类潜在产卵场面积相对较大；当流量高于2000 m3/s时，裂腹鱼类潜在产卵场面积显著减少。电站日调峰结束时，出库流量降幅越大，裂腹鱼类潜在产卵场脱水面积及鱼卵脱水风险越大。2023年乌东德电站基荷发电生态调度期间，坝下江段裂腹鱼类潜在产卵场的加权面积有所减少，但潜在产卵场和鱼卵早期的脱水风险有显著降低。为提高繁殖期裂腹鱼类生境适宜性和持续性，电站有必要进一步减少调峰频次、降低出库流量至适宜区间。     

近海栖息地卫星遥感监测与生境变化对生态影响的研究进展

回顾了卫星遥感监测近海栖息地的总体发展趋势,归纳了影响生物栖息的近海地理环境要素、生物环境要素和理化环境要素,并结合当前运行的卫星遥感传感器性能特征,介绍了生境各要素的卫星遥感监测方法。同时,本文还回顾了大型漂浮性藻类、赤潮、游泳生物个体以及生物多样性等大尺度生物现象的综合遥感监测方法,并从生物环境适应性出发,围绕生境要素变化对生态的影响,赤潮与大型藻类的发生与分布,以及珊瑚礁、红树林分布与健康状况等监测应用,介绍了近期典型案例,以供相关领域的学者借鉴。     

基于线粒体D-loop序列的长江口中华鲟幼鱼遗传多样性分析

采用线粒体DNA控制区(D-loop)序列对2015年和2017年长江口中华鲟(Acipenser sinensis)幼鱼样本进行了遗传多样性分析。2015年的682个样本共检测出11个单倍型,2017年的158个样本共检测出8个单倍型。2015年和2017年长江口中华鲟幼鱼的平均单倍型多样性(h)为0. 857±0. 006,核苷酸多样性(π)为0. 010 2±0. 005 5,均低于截流前数据(h=0. 949±0. 010;π=0. 011±0. 006)。分子变异方差分析(AMOVA)显示,中华鲟幼鱼的遗传变异主要来自于群体内,但其年度样本之间出现了中等程度的遗传分化。     

葛洲坝产卵场中华鲟繁殖群体数量与繁殖规模估算及其变动趋势分析

采用声学探测的方法,进行中华鲟(Acipenser sinensis)繁殖群体数量的估算.2005～2007年,第1次产卵前的资源量分别为235尾、217尾和203尾;第1次产卵后的资源量分别为157尾、157尾和102尾.采用食卵鱼解剖统计和股分析的方法对中华鲟的自然繁殖规模进行估算.其结果为,2005～2007年间中华鲟的产卵量分别为356万粒、119.6万粒和238.6万粒.结合历史相关研究数据,对近10年的中华鲟繁殖群体数量和繁殖规模的变动趋势进行分析,结果显示,在20世纪90年代中期,第1次产卵前的中华鲟繁殖群体数量下降趋势明显,但2002年以来其数量趋于基本稳定,年际间的差异没有统计学意义(P>0.05).自2002年以来,第1次产卵后停留产卵场的中华鲟数量有增加的趋势,而中华鲟的繁殖规模近10年来呈现极其显著性的下降趋势(P<0.01).     

梯级开发对家鱼产卵场高低流量过程的影响

产卵场特有的水力条件是四大家鱼繁衍的重要影响因素,尤其是流量脉冲引发的流速上涨是刺激家鱼产卵、保证鱼卵孵化的关键水力因子;流域梯级开发改变了天然河道的流量脉冲过程,导致产卵场破碎萎缩、苗量锐减。为揭示梯级开发对湘江干流四大家鱼产卵场水力特征的影响机理,建立了湘江干流家鱼产卵场二维数值模型,模拟了梯级开发前后典型高低流量脉冲过程,分析梯级开发对鱼类产卵场的影响。结果表明,梯级开发后,水流结构复杂性减弱甚至消失,高、低流速脉冲过程变得“尖锐”,流速上涨时间缩短50%（高流量脉冲）和67%（低流量脉冲）,高流量过程的“喜好流速”或“触发流速”基本消失,低流量过程大部分流速均低于“腰点流速”;对流速上涨过程中平均流速分级水域面积统计表明,低于“腰点流速”面积分别扩大至3.0倍（Q_高）和3.2倍（Q_低）,“感应流速”范围水域面积减少至天然情况的15.8%(Q_高）和1.2%(Q_低）,“触发流速”范围面积减小至天然情况的1.5%(Q_高）和1.6%(Q_低）,“喜好流速”范围面积减小至天然情况的2.0%(Q_高）和3.1%(Q_低）。研究结果可为鱼类资源保护和恢复等措施提供参考和依据。