沙柳河青海湖裸鯉早期資源發生量及時空分布

談龍飛 徐東坡， 祁洪芳 方弟安， 丁隆強 阿懷云 李元冬 吳艷紅 毛成誠

(1. 上海海洋大學水產科學國家級實驗教學示范中心， 上海 201306; 2. 中國水產科學研究院淡水漁業研究中心， 農業農村部長江下游漁業資源環境科學觀測實驗站， 無錫 214081; 3. 青海省青海湖裸鯉繁育與保護重點實驗室， 西寧 810016)

青海湖流域由青海湖主湖、附屬的尕海和洱海等小型湖泊， 及布哈河、沙柳河、哈爾蓋河、泉吉河和黑馬河等五大支流， 倒淌河和無名河等小型支流所構成。其中沙柳河是五大支流中的第二大支流， 屬于青海湖水系的重要組成部分。受青藏高原氣候影響， 整個流域一年之中有三分之二的時間處于冰封期[1]， 只有5—9月是解凍期， 也是該水域魚類的繁殖季節。

青海湖裸鯉(G. przewalksii)， 隸屬于鯉形目(Cypriniformes)， 鯉科(Cyprinidae)， 裂腹魚亞科(Schizothoracinae)， 裸鯉屬(Gymnocypris)， 僅分布于青海湖及周邊淡水支流， 是青海湖的特有種， 處于青海湖整個生態系統核心地位。解凍期， 青海湖裸鯉會溯河而上， 在淡水支流中繁殖產卵。青海湖裸鯉繁殖能力低， 又因生長在高寒、高鹽和高堿的水體之中， 生長速度十分緩慢， 平均每條魚10年僅增長0.5 kg[2]。由于早期的過度捕撈、產卵場的破壞和氣候等因素的影響， 青海湖裸鯉資源嚴重衰退，甚至面臨枯竭[3，4]， 于1979年被列為我國重要或名貴水生動物， 1994年被列入魚類優先保護物種二級名錄， 2004年被列為瀕危物種[5]。針對漁業資源嚴重衰退的情況， 青海省政府對青海湖實施了封湖育魚措施[6，7]， 經多年努力， 青海湖漁業資源逐步恢復[8]。

近年來積極開展增殖放流工作及修復洄游通道后， 青海湖裸鯉資源逐步恢復， 但青海湖裸鯉尚未恢復至歷史最高時期的資源量。加強天然產卵場和育幼場的保護或修復， 有望助力恢復青海湖裸鯉資源。如何系統評價增殖放流效果和洄游通道修復效果， 如何針對性開展產卵場和育幼場保護，是制定持續有效的保護策略所要考慮的問題。解析青海湖裸鯉早期資源狀況， 有助于解決上述問題。因此， 本研究基于對青海湖支流沙柳河青海湖裸鯉早期資源時空和晝夜分布的調查， 及環境因子對早期資源分布的影響， 初步了解沙柳河青海湖裸鯉早期資源動態， 積累早期資源數據， 以期為青海湖裸鯉早期資源發生量評估和產卵場定位等提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間與地點

研究表明， 青海湖裸鯉5月底開始洄游， 6—7月是洄游高峰期[9，10]。因此本實驗于2019年5月26日至2019年9月2日在青海湖支流沙柳河開展早期資源調查， 累計調查100d。沙柳河因河道兩岸遍布沙柳而得名， 長106 km， 寬度在50 m左右， 兩岸多山，地勢起伏多變， 河道水流湍急， 是青海湖裸鯉洄游的主要河道之一。根據實地情況， 結合陳大慶[11]及吳金明等[12]早期資源的研究， 在沙柳河每相隔20 km設置一個采樣斷面， 共設置1號斷面(N37°22′79.18″;E100°20′74.08″)、2號斷面(N37°31′41.46″;E100°13′52.40″)、3號斷面(N37°51′87.81″;E100°07′58.95″)和4號斷面(N37°70′62.92″;E100°03′87.84″)四個采樣斷面(圖1)， 其中1、2和3號斷面各設置左岸、中心和右岸3個采樣點， 4號斷面設置左岸和右岸2個采樣點， 各采樣點之間相距10 m左右， 左右兩岸采樣點與岸邊相距5 m左右。

圖1 青海湖沙柳河魚類早期資源采樣點設置Fig. 1 Sampling stations of fish in early life history stages setting in Shaliu River， Qinghai Lake

1.2 調查方法與數據獲取

定量采集， 由于采樣河流水深較淺， 不足1 m，各河段深淺不一， 傳統的圓口拖網并不適用。本實驗在傳統圓口拖網的基礎上， 將其改良為可調節方口拖網， 網口為長0.80 m寬0.50 m的可調節方口， 可通過調節網口長度改變網口大小; 網身長2.0 m， 網目為0.25 mm的浮游生物網; 可調節方口拖網末端接圓柱形仔魚收集裝置(尾部可打開)， 長20 cm直徑10 cm; 網口固定德國JKY/Hydrobios/438115數字網口水平流量計測儀。采樣斷面河水徑流量數據來自青海湖裸鯉救護中心。

白天調查， 2號斷面每天定量調查1次， 1、3和4號斷面每周定量調查1次。根據河道寬度， 1、2和3號斷面河道較寬， 每個斷面設置3個采樣點， 分別位于河道的右岸、中心和左岸， 由于4號斷面河道較窄， 只設置左、右岸2個采樣點; 由于河道較淺，每個采樣點基本都能采集水體的上、中和下層， 故不再做分層采樣。在每個采樣點用可調節方口拖網逆流固定收集10min， 同時記錄每個采樣點水溫、pH、DO、透明度、水深、流速和水平流量計測儀轉數， 及天氣狀況與采集時刻。夜間調查， 主要為2號斷面的3個采樣點， 方法與白天調查相同，以作對比分析。定性調查， 時間為20:00至8:00， 由于種類較少， 定性調查頻次不多。

采集樣品， 分類計數后將實驗用樣一部分使用4%的福爾馬林溶液固定， 10min后轉75%的中性酒精保存， 在實驗室用于形態鑒定; 一部分直接用75%中性酒精保存， 并通過分子生物學手段進行種類鑒定，做進一步確證， 與高原鰍區分。剩余卵部分孵化后用于耳石研究， 其余卵全部放流回河道， 剩余仔魚也全部放流回河道。鑒定工作在Nikon SMZ745T解剖鏡下進行， 分子樣由公司通過COⅠ(Cytochorme Coxidase Subunit Ⅰ)測定， 將所測結果同已經用成魚建立的青海湖裸鯉DNA數據庫(本實驗室測定的成魚DNA數據)和NCBI庫同時進行比對得到種類鑒定的結果， 并做系統進化樹分析。

1.3 數據處理

魚卵仔魚的豐度計算參考易伯魯等[13]和曹文宣等[14]的計算方法， 以每100 m3水體含有魚卵仔魚數量(ind.)， 其計算公式為:

式中，D為采集期間的過網魚卵仔魚的平均豐度(ind./m3)，Ni為第i次采集魚卵仔魚的數量(ind.)，Q為采集期間的過網水量(m3)，S為圓錐網的網口面積(m2)，ti為第i次采集時間(s)，Ci為第i次采集時流量計的始末差值， 0.3為計算過網水量的公式系數。

斷面系數計算:

式中，C為魚卵仔魚平均豐度相比系數，di為固定采樣點的魚卵仔魚豐度(ind./m3)，為斷面各采樣點魚卵仔魚的平均豐度(ind./m3)。

采集期間魚卵仔魚徑流量:

式中，Mi為第i次采集時段內通過該河段斷面的魚卵仔魚數(ind.)，Di為第i次采集的魚卵仔魚豐度(ind./m3)，Qi為第i次采集時的斷面流量(m3/s)，ti第i次采集所用的時間(s)。

非采集期間魚卵仔魚徑流量:

用相鄰兩次采集的徑流量及其間隔時間進行插補計算。式中，Mi，i+1為第i，i+1采集時間間隔內的魚卵仔魚徑流量，ti，i+1為第i，i+1次采集時間間隔(s)。

采集河段的卵苗總徑流量為:

數據和圖像分析采用SPSS 23.0和ArcGIS10.4.1等軟件分析處理。

2 結果

2.1 青海湖裸鯉卵苗徑流量及物種確定

隨機選取的10個樣本， 其中卵5粒， 苗5尾。經過生物公司PCR擴增和測序， 序列拼接合成后返回，經校對后序列與青海湖裸鯉成魚DNA數據庫序列比對， 該數據庫由本實驗室測得的成魚DNA數據組成， 比對數據同源性均達到99%以上; 同時與NCBI庫中青海湖裸鯉DNA數據對比， 比對數據同源性達到99%以上， 并發現種內遺傳距離均極小，且與NCBI庫中青海湖裸鯉共享同一個單倍型(圖2)。因此， 可以確定所采集魚卵仔魚樣本均為青海湖裸鯉(G. przewalksii)。

圖2 青海湖裸鯉基于COⅠ建立的系統進化分析Fig. 2 Phylogenetic analysis of G. przewalksii populations using the mitochondrial COⅠsequences

2019年5月26日至9月2日， 共在沙柳河調查100日， 總計采集魚卵3386粒， 仔魚4690尾。4月份河流還未解凍， 5月中上旬河流開始解凍， 5月28日水位上升， 水溫增高， 親魚開始洄游， 沙柳河最早于6月8日發現魚卵， 魚卵為沉性和黏性卵， 脫黏后才開始漂流; 6月25日發現仔魚。

經青海湖裸鯉魚卵仔魚數量及斷面流量估算，沙柳河魚卵仔魚總徑流量為87.58×106粒(尾)， 仔魚徑流量為62.00×106尾， 日徑流量最大值為29.30×106尾， 仔魚徑流量出現了2個明顯的峰值， 其中8月6日至8月9日為大高峰， 8月19日至8月22日為小高峰; 魚卵徑流量為25.58×106粒， 日徑流量最大值為2.46×106粒， 其中7月3日至7月17日為大高峰，7月23日至8月8日為小高峰。

2.2 青海湖裸鯉早期資源的時間分布特征

沙柳河魚卵日平均豐度為(14.86±22.16) ind./100 m3(mean±SD)。魚卵自6月8日出現起逐漸增加，7月初達到最高峰， 后呈下降趨勢， 至7月底出現第二個峰值， 集中出現于7月初和7月底， 至8月中旬魚卵逐漸消失， 共出現2次峰值， 分別為7月9日98.28 ind./100 m3、8月2日62.10 ind./100 m3。由此表明青海湖裸鯉6月初有少量繁殖， 之后逐漸增多， 繁殖高峰期集中在7月上旬， 8月初繁殖基本結束。

仔魚日平均豐度為(21.62±39.64) ind./100 m3(圖3)。仔魚在6月份有少量出現， 自7月初呈波動式上升趨勢， 8月初達到峰值， 之后呈現明顯下降趨勢， 9月初仔魚逐漸消失， 共出現1次峰值， 為8月7日260.71 ind./100 m3。

圖3 沙柳河魚卵仔魚豐度逐日變化Fig. 3 The abundance of daily variation of fish eggs and larvae in Shaliu River

2019年沙柳河晝夜監測斷面顯示， 魚卵豐度自7月10日起呈波動式遞增， 至7月23日達到峰值， 夜間為315.86 ind./100 m3， 白天為15.05 ind./100 m3，之后開始遞減， 日平均豐度值夜間為(104.53±120.55) ind./100 m3， 白天為(6.23±5.35) ind./100 m3(圖4a)。仔魚豐度自7月10日起逐漸遞增， 至8月11日達到峰值， 夜間為453.62 ind./100 m3， 白晝為82.87 ind./100 m3， 之后開始下降， 晝夜變動趨勢基本一致， 日平均豐度值夜間為(191.83±145.06) ind./100 m3， 白天為(26.82±29.68) ind./100 m3(圖4b)。

圖4 沙柳河魚卵仔魚豐度晝夜變化Fig. 4 The abundance of fish eggs and larvae varies day and night in Shaliu River

對沙柳河2號斷面晝夜魚卵仔魚豐度數據進行顯著性分析， 對比分析青海湖裸鯉早期資源晝夜差異性。Kruskal-Wallis檢驗表明， 晝夜仔魚豐度存在極顯著性差異(P＜0.01)， 晝夜魚卵豐度存在顯著差異(P＜0.05)。

2.3 青海湖裸鯉早期資源的空間分布特征

對沙柳河4個斷面的魚卵仔魚豐度數據進行顯著性分析， 對比分析青海湖裸鯉早期資源河流空間上的差異性。Kruskal-Wallis檢驗表明， 沙柳河四個斷面魚卵豐度無顯著差異(P＞0.05)， 沙柳河魚卵平均豐度分布呈2號斷面＞1號斷面＞3號斷面＞4號斷面， 各斷面魚卵平均豐度依次為20.56、17.11、2.14和1.53 ind./100 m3; 仔魚平均豐度分布呈1號斷面＞2號斷面＞3號斷面＞4號斷面， 各斷面仔魚平均豐度依次為43.77、37.98、7.60和0.71 ind./100 m3(圖5)。

圖5 沙柳河4個斷面魚卵仔魚豐度變化Fig. 5 The abundance of fish eggs and larvae in 4 sections of Shaliu River

對沙柳河2號斷面左岸、右岸和中心3個采樣點的魚卵仔魚豐度數據進行顯著性分析， 對比分析青海湖裸鯉斷面空間上的差異性。Kruskal-Wallis檢驗表明， 2號斷面魚卵平均豐度分布呈左岸＞右岸＞中心， 各采樣點卵平均豐度依次為54.13、40.78和21.62 ind./100 m3; 2號斷面左岸、右岸和中心3個采樣點的仔魚豐度差異不顯著(P＞0.05)， 仔魚平均豐度分布呈左岸＞右岸＞中心， 各采樣點仔魚平均豐度依次為35.53、34.89 和18.86 ind./100 m3(圖6)。

圖6 沙柳河2號斷面各采樣點魚卵仔魚豐度變化Fig. 6 The abundance of fish eggs and larvae in section 2 of Shalihe river

2.4 青海湖裸鯉早期資源與水文環境因子之間的關系

在調查期間， 青海湖沙柳河水文變化范圍為水溫5.1—21.8℃， 平均值為(11.89±3.14)℃; 透明度2—100 cm， 平均值為(31±18) cm; 溶解氧6.25—9.40 mg/L， 平均值為(8.02±0.58) mg/L; pH 7.84—9.07， 平均值為8.73±0.19; 鹽度0.10%—0.35%， 平均值為(0.21±0.05)%; 流速0.06—0.80 m/s， 平均值為(0.29±0.14) m/s， 最大日上漲率為0.22 m/s; 斷面深度15—110 cm， 平均值為(39±18) cm; 沙柳河徑流量為6.8—131.0 m3/s， 最大日上漲率117 m3/s; 通過SPSS對青海湖裸鯉早期資源與水文環境因子進行的皮爾遜相關性分析發現， 青海湖裸鯉魚卵日豐度變化與流速呈顯著正相關(P＜0.05; 圖7a)， 回歸方程為y=33.06x+5.72， 與溫度呈顯著負相關(P＜0.05;圖7b)， 回歸方程為y=-0.02x+12.34; 青海湖裸鯉仔魚日豐度變化與流速呈極顯著正相關(P＜0.01; 圖7c)，回歸方程為y=77.65x+7.99， 與徑流量日上漲率呈極顯著正相關(P＜0.01; 圖7d)。

圖7 沙柳河各環境因子對魚卵仔魚豐度的影響Fig. 7 Effects of various environmental factors on the abundance of fish eggs and larvae in Shaliu River

3 討論

3.1 青海湖裸鯉卵苗出現情況及資源補充量

本研究發現， 沙柳河從5月底河道解凍后， 水位上升， 水溫增高， 親魚開始洄游[9]， 至9月份繁殖結束， 河道中仔魚大多已回湖， 冰封開始， 相比于布哈河10月初仔魚回湖結束[15]， 沙柳河仔魚回湖時間較早。親魚洄游始于5月底， 親魚洄游1周后在河道內發現魚卵， 近1月后發現初孵仔魚。

青海湖裸鯉早期資源的研究相對較少， 僅張宏等[15]報道了青海湖最大的支流布哈河早期資源狀況。沙柳河作為青海湖入湖徑流量第二大貢獻河流， 對于青海湖裸鯉資源的補充貢獻非常重要， 沙柳河水流多年平均徑流量為2.51×108m3， 占入湖徑流量的15 %[16]， 2019年沙柳河對青海湖裸鯉資源補充魚卵仔魚總徑流量為87.58×106粒(尾)， 其中魚卵補充徑流量為25.58×106粒， 仔魚補充徑流量為62.00×106尾。

3.2 青海湖裸鯉早期資源時空分布

魚卵自6月8日第一次出現， 隨后逐漸增加， 7月9日達到第一個峰值后呈波動式變化， 7月29日出現第二個峰值后逐漸減少， 8月中旬河道中未再發現魚卵; 仔魚于6月25日第一次出現， 至8月7日達到最高峰值， 隨后逐漸減少， 9月初仔魚基本消失。仔魚出現時間較魚卵滯后半月有余， 高峰期滯后近1個月。青海湖裸鯉繁殖季節洪水頻發， 親魚洄游極易受阻[16]， 導致繁殖中斷， 繁殖時間延長， 因而出現多個魚卵高峰期; 其次特殊的高原氣候， 雨熱同季， 導致繁殖高峰期河水水溫較高， 孵化期縮短， 仔魚孵化較為集中。

本研究發現魚卵豐度晝夜分布差異顯著(P＜0.05)， 仔魚豐度晝夜分布差異極顯著(P＜0.01)，魚卵仔魚1d的漂流高峰時間主要集中于夜間， 這與Marchetti和Moyce[17]、White和Harvey[18]的研究相似。根據現場監測情況， 夜間的水溫更適合親魚繁殖產卵[15]。沙柳河河水透明度高， 水中光線極強，不利于仔魚白天活動攝食， 調查期間， 還發現大部分仔魚會向弱光或無光處聚集， 藏匿于石縫中， 說明仔魚具有較強避光性， Pavlov等[19]的研究也表明，當光線較強時， 仔魚會主動避免強光傷害， 躲避敵害， 故而夜間更為活躍。唐錫良等[20]和徐薇等[21]對長江一些江段的研究表明魚卵和仔魚豐度在晝夜無顯著性差異， 這應是水域環境差異和種間特異性的影響。此外， 長江上游很多產漂流性卵的魚類對產卵場要求較低， 導致魚類總體產卵時間分散，對魚卵仔魚豐度晝夜差異產生了一定的影響[14]。青海湖裸鯉的產卵場是以砂礫底質為主， 大小卵石分布其間， 處于水流緩慢的河道淺灘[22]， 對產卵環境要求較高， 河段內適宜的產卵場較少， 致使許多親魚在同一產卵場聚集， 增加了集中產卵的可能性，因此形成了魚卵仔魚豐度在夜間顯著高于白天的特點。

河流魚類早期資源漂流豐度受仔魚自主游泳能力、洄游親魚量等、洪水和流速等因素的影響[23]。魚卵和仔魚豐度在同一河流不同斷面分布存在差異， 整體上離河口由遠及近魚卵豐度依次遞增， 這是由于離河口越遠親魚洄游量就越少， 產卵量也就越少， 魚卵和早期仔魚具有漂流性[14]， 故而越靠近河口豐度越高。但2號斷面魚卵豐度高于1號斷面，結合現場調查情況分析， 是由于2號斷面附近相比1號斷面附近產卵場較多。魚卵和初孵仔魚漂流一般存在一定的規律， 岸邊豐度要高于江心[24，25]。本研究發現魚卵仔魚的斷面分布也存在差異， 右岸豐度最高， 左岸次之， 但左右岸差異不顯著， 河道中心最小， 與左右岸差異顯著， 對于有一定游泳能力的后期仔魚， 發現在沿岸淺灘、回水區和流速緩慢的小分叉分布密集， 與后期仔魚具有一定的游泳和自主能力有關[23]。岸邊較中心流速小， 更利于仔魚活動， 且左右岸岸邊植被多以草灘為主， 隨著水流的沖刷， 能為仔魚提供豐富的餌料生物， 也可能與調查河段地形相關。

3.3 環境因子與青海湖裸鯉卵苗豐度的關系

水溫和流速是影響魚卵仔魚豐度的重要環境因子[19]。研究表明， 親魚需要在特定的水溫條件下，同時有適宜水位漲幅才能促使排卵[26]， 與大多數鯉科魚類相似， 青海湖裸鯉親魚也需要在特定的水溫條件(6.0—17.5℃)下進行繁殖[27]。皮爾遜相關性分析結果顯示， 溫度對魚卵豐度變化有著較高的影響，魚卵出現時的河道水溫為6.70—17.14℃， 魚卵豐度最高時水溫為12.8℃， 魚卵豐度隨溫度變化呈現一定變化規律[28，29]。有研究發現魚卵豐度與水溫呈現負相關性[30]， 而青海湖裸鯉在8月之前魚卵仔魚密度隨著溫度的升高呈現顯著的上升趨勢， 隨著時間推移， 8月之后魚卵數量逐漸減少直至消失。

魚類的繁殖與環境因子、水文條件密切相關，同時水文條件的變化往往不是單一因子的變化， 如漲水是包括水位升高、流量增大、流速加快、透明度減小、水溫變低、溶解氧增加及流態紊亂等一系列水文要素變化的過程， 它們之間有一定的相互關聯， 即水位升高是流量加大的結果， 流量增大必然伴隨流速加快和透明度減小， 一系列的變化都會影響到魚類早期資源量和豐度等的變化[31]。而本文相關性分析結果顯示， 隨著河流徑流量增大，徑流量日上漲率對仔魚豐度的影響呈極顯著正相關， 并伴有流速增大， 魚卵仔魚豐度受流速影響也隨之上升， 流速對魚卵仔魚豐度的影響呈現正相關，繁殖季節的沙柳河極易發生洪峰， 隨之引起的流量增大和流速加快， 對于無游泳能力或弱游泳能力的魚卵仔魚， 只能隨波逐流， 曹文宣等[14]也認為， 魚卵仔魚豐度與徑流量、流速等水文因子息息相關， 鑒于此， 后續應增加地勢和河床地形等因素來深入研究魚卵仔魚豐度的變化。

致謝:

感謝青海湖裸鯉救護中心工作人員對本文采樣工作的支持。