(1)历史产卵场分布。1963年初,重庆市科委将水研所提出的“金沙江鲟鱼生物学调查和人工繁殖研究”列为市级科研计划。同年10月初鲟鱼科研组奔赴金沙江下游江段,开展中华鲟产卵场调查。11月3日,在金堆子江边一浅水碛坝的卵石上发现黏着孵化的中华鲟卵14粒,接着又在岸边浅水滩上捞到刚孵化出膜的中华鲟仔鱼22尾,证明金堆子是中华鲟产卵繁殖场。这是我国金沙江中华鲟产卵场的首次发现。
以后几年,鲟鱼科研组又先后在金沙江偏岩子、三块石及长江的合江江段清水溪和望龙碛等地发现新的中华鲟产卵场多处。通过对产卵场产卵亲鲟的群体结构组成,亲鲟产卵条件、产卵场环境条件的多次现场观测,收集到一系列中华鲟繁殖生物学新资料。
在葛洲坝截流前,历经多年不间断对中华鲟产卵场的系统调查,证实中华鲟产卵场分布于牛栏江以下的金沙江下游江段和重庆以上的长江上游江段。
通过调研有关资料,主要产卵场(图7-2)有:
1)已经查明确定的产卵场有:金沙江下游宜宾至屏山县之间的三块石、偏岩子和金堆子产卵场;长江上游泸县的铁炉滩产卵场;合江县望龙碛产卵场。
2)据渔民报道,比较可靠的产卵场有:宜宾至新市镇之间的黑板湾和红岩子产卵场;胃水附近的姚家沱—苦竹滩产卵场;重庆市巴县木洞的佛堆产卵场。
3)经调查访问,渔民介绍的产卵场有:宜宾至新市镇间的二郎滩、腊子窝、观音店、大窝沱;新市镇至冒水的旱田坝、沙湾、油房子;泸县与合江县江段的黄河口;江津县下江段的甘碛石;重庆广阳坝江段的饿狗堆等处。
图7-2 葛洲坝截流前长江干流中华鲟产卵场分布
(2)历史产卵场河道特征。以三块石(图7-3)为例,历史产卵场河道特征简述如下:
三块石产卵场位于金沙江下游宜宾以上27km,宜宾县安边镇下游1.5km的南岸。产卵场所在位置的南岸是陡峭的山岩,因长年被水流冲击而崩塌,造成了大沱至三块石一带乱石林立,产卵场上段江底坡度较大,由断裂岩层和乱石组成。在大沱至老鸦石江段,有从南岸伸向江心的断裂岩层,露于水表的老鸦石处,有第二个伸向江心的断裂岩层,三块石则是伸向江心的第三个断裂岩层。在大沱至三块石以下江段,有三个深水区,即大沱深水区、老鸦石附近的深水区和三块石下游的深水区。在产卵期内,大沱深水区的水深约17m,老鸦石深水区的水深约22m,三块石下游的深水区水深约17m。在三块石以下,由于南岸断裂岩层的阻挡,主流渐转向北岸,此段江面较宽,比降较大,有较大的卵石在这里沉积,形成大面积的碛坝,三块石以下的碛坝处水深都在9m以下。从大沱至三块石以下的碛坝,就是中华鲟的产卵场及孵化场。
图7-3 三块石产卵场卫星图片
据测定,在产卵期大沱处的江面宽度约300m,老鸦石处的江面宽度约280m,三块石处的江面宽度约360m,三块石以下碛坝边缘附近的江面宽度在400m左右。产卵场的长度从大沱至三块石长约1.5km,三块石以下的碛坝长约1.0km,整个产场近2.5km。
在横江入河口上游,水流湍急,主流沿弯道逐渐向右岸靠拢,下游受石梁挑流复折回左岸。在小岸坝上码头、毛血滩至瞌睡坝及甑子山附近,水流较缓,局部出现回流、“二流水”,三块石处流速略大,但其上下游均存在较大范围缓流区域。
(3)历史产卵场水动力学条件。
1)流速。产卵场水体流速是影响中华鲟产卵的一个重要水文因子,对中华鲟产卵主要发挥三个方面的作用:一是流速对中华鲟亲鱼的影响。中华鲟产卵繁殖前期,一定的流速刺激中华鲟亲鲟可促进性腺发育;产卵繁殖期,一定流速的水流,也可刺激中华鲟产卵排精行为的发生。二是流速对产卵环境影响。一定流速的水流,对产卵场环境有清理的作用,如水流对产卵场里卵石、岩石等表面以及其缝隙里夹杂的泥沙和杂物都有冲刷作用,以便受精卵的黏附,也可减小泥沙、杂物等对受精卵的损害,提高其成活率。三是流速对受精卵影响。中华鲟产卵排精活动完成后,一定流速的水体可维系的较高溶氧水平,以便黏附于江底岩石或卵石上的受精卵有适宜的孵化环境。中华鲟作为一种底栖性鱼类,产卵时主要生活在水体的底层,因此水体底层流速的变化与其产卵的关系更为密切。
2)流量。适宜中华鲟产卵条件的不同水深和流速特性对应着不同的水文流量过程。根据宜宾和屏山1961—1980年间中华鲟产卵期的流量资料,对中华鲟产卵场水文要素进行分析,屏山产卵期特征流量为3500~6700m3/s,上阈值流量为16800m3/s,下阈值流量为1990m3/s;宜宾产卵期特征流量:3700~7050m3/s,上阈值流量为17600m3/s,下阈值流量为2100m3/s。
3)水位变化。选取屏山水文站水文数据来分析金堆子和偏岩子产卵场的水文条件。据调查,在金沙江原产卵场调查的21次产卵活动中,产卵日屏山水文站最高水位为286.78m,最低水位为281.70m;较之产卵前一日,中华鲟4次产卵活动发生于涨水过程中,17次产卵活动发生于退水过程中。在涨水过程中,水位涨幅最大为0.34m/d,平均涨幅为0.175m/d。在退水过程中,水位最大降幅为0.58m/d,平均降幅为0.136m/d。产卵活动多数发生于退水过程,少数发生于涨水过程。
2.葛洲坝坝下产卵场及水动力学条件
(1)葛洲坝坝下产卵场分布。葛洲坝大江截流前其坝下近坝段河床结构不满足中华鲟产卵场地形结构条件,不适于中华鲟产卵。葛洲坝大江截流后,中华鲟被阻隔于坝下,在坝下形成了新的产卵场,也是目前已知的唯一的中华鲟产卵场。葛洲坝下江段中华鲟产卵场的位置主要集中在葛洲坝坝下至胭脂坝约10km的江段内,在1986年和1987年曾在虎牙滩江段发现过小规模的中华鲟产卵活动。(www.xing528.com)
从1981年葛洲坝大江截流开始至三峡工程蓄水运行至今,葛洲坝工程建设、河势调整工程、三峡工程蓄水以及年际水文变化,使葛洲坝下游4km江段河床地形发生不同变化,有可能对中华鲟产卵场位置和规模产生一定影响,但尚满足适宜中华鲟产卵的河床地形基本要求,2013年之前每年都有中华鲟产卵活动。
按照产卵场假说,可将产卵场划分为“上产卵区”和“下产卵区”,以此对中华鲟产卵场分布进行研究。在统计的14次产卵活动中,仅在上产卵区产卵的有1次(1996年),仅在下产卵区产卵的有9次,上产卵区和下产卵区同时发生产卵的有4次(1999年和2001年)。以自然年划分,在1996—2003年的8年中,每年均有中华鲟在下产卵区产卵,但仅有3年中华鲟在上产卵区产卵,分别是1996年、1999年和2001年,有5年未在上产卵区监测到中华鲟的产卵活动。因此,在三峡工程蓄水前,中华鲟的主产卵区位于下产卵区。
(2)葛洲坝坝下产卵场地形特征。根据三峡水文局实测的2004年和2008年10月地形资料(图7-4),葛洲坝至庙咀总长约4500m江段河道走势比较顺直,略呈西南方向逐渐转入东南方向的“S”形,整个江面由宽变窄,江段平均宽度约为950m,河道最宽处位于胭脂坝处约为1600m,最窄处位于江庙咀处约为598m。
大江电厂下游距大坝800m左右,大约在两岸正中的位置,有一长近800m,宽l00m左右的狭长浅滩——江心滩,其平均高程在37m左右。西坝凸咀以下,坝下游1450m左右,距左岸250m左右处存在一个长约700m,最大宽度约240m的深槽,最低处高程4m左右,称为西坝深坑。在西坝深坑中心下游约700m处有一浅滩,距左岸边很近,长约300m,宽约100m,其最高处高程约36.4m,称为药厂浅滩。笔架山以下,江中间位置,存在一道深槽,槽长600m左右,最宽处宽度约250m,称笔架山深槽。由于深槽和浅滩的交替,为中华鲟提供了较宽范围的水深选择。镇江阁下游河道,水下地形相对平坦,虽然也有深槽—浅滩交替出现的情况。但其深槽浅滩之间的落差相对较小,河道相对顺直,平均高程在20m左右,相应水深较大。总体上来看,葛洲坝下的产卵场与中华鲟历史产卵场地形(金沙江下游)相似:该江段,江面由宽变窄,上有深水急滩,中有深洼的洄水沱,并有河道转向的特征。江心堤长约900m、宽约60m,堤顶高程为52.0m。
图7-4 中华鲟葛洲坝下产卵场河道地形
(3)葛洲坝坝下产卵场水动力学条件。
1)流速。流速是与鲟鱼类自然繁殖活动密切相关的一个重要的非生物因素,多数鲟类发生自然活动对流速均有特殊要求。中华鲟通常选择较粗糙的河床底质并有一定流速的位置产卵,这是中华鲟长期进化的结果。
2)水位。江水水位的涨落变化是长江水体流速和流量变化的一种直观体现。中华鲟自然产卵时江水的水位高低变化,将使该时期产卵场江段可利用面积以及江底物理环境如光照条件发生变化。中华鲟选择在一定的水位高程和出现时机时产卵,是其对环境变化的一种适应。
3)水深。水深是一定的水位与河道地形相叠加的结果,不同鱼类对水深有不同的选择。通常水深主要在两方面影响鱼类:一方面是为底栖型鱼类提供适当的活动空间;另一方面是为沉性卵提供适当的孵化环境。研究资料表明在作为底栖型鱼类的中华鲟在葛洲坝下游产卵时选择水深为6.10~15.00m的区域交配。无论雌雄,其在8~12m范围出现的频率都较高。
4)动能梯度和涡量。王远坤等对中华鲟产卵场平面平均涡量进行了计算与分析,得出鱼卵密集区的平面平均涡量为1.38×10-3~1.64×10-3s。
杨宇研究认为:中华鲟产卵对区域平面涡量强度有偏好选择,而且这种选择具有生物学意义。面平均涡量与单位适宜面积卵浓度贡献之间呈正相关性,中华鲟卵主要分布在动能梯度大于0.02J/kg·m-1和断面平均涡强度大于 0.4/S的位置,最大单位面积卵浓度贡献位置的断面部分平均涡强度为0.81/S。
中华鲟是一种大型溯河洄游性鱼类,平时栖息于近海水域,性成熟后洄游至江河上游产卵繁殖。
历史上长江中华鲟的产卵场分布在金沙江下游的新市至长江上游的涪陵约800km长的江段,而现今已知的中华鲟产卵场仅在葛洲坝下游近坝段。
综合各个产卵场的基本特点,可以看出构成中华鲟产卵场的地形条件是:
1)上有深水急滩,下为宽阔砾石或卵石碛坝浅滩,中有较深的回水区,底质必为岩石或卵石;
2)同时中华鲟产卵场对河势可能还有一定的要求。如产卵场附近存在使主流转向的峡谷、巨石、矶头延伸江中夹束水流,以及存在弯曲河道等。产卵场一般在弯曲河道的外侧,使产出的鲟卵能被水冲散并散布于下段的碛坝上。
结合国内外对中华鲟产卵场适宜性研究,可知中华鲟对流速、水深和涡量具有选择性。
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