溫度梯度對四大家魚臨界游泳速度的影響*

王 曉 廖冬芽 俞立雄 高 雷 段辛斌 陳大慶 蘇云垓 歐陽珊

溫度梯度對四大家魚臨界游泳速度的影響*

王 曉1,2廖冬芽3俞立雄2高 雷2段辛斌2陳大慶2蘇云垓4歐陽珊1①

(1. 南昌大學生命科學學院 江西 南昌 330031；2. 中國水產科學研究院長江水產研究所 農業農村部長江中上游漁業資源環境科學觀測實驗站 湖北 武漢 430223；3. 江西省水利規劃設計研究院 江西 南昌 330029；4. 長江四大家魚監利老江河原種場 湖北 監利 433300)

在水利工程建設中，魚道是一項重要的生態補償措施，研究魚類游泳能力可為魚道等過魚設施設計提供參考數據。本研究以四大家魚為研究對象，分別測定其在不同溫度(10℃、15℃、20℃、25℃和30℃)梯度下的臨界游泳速度。結果顯示，在10℃～30℃溫度范圍內，青魚()、草魚()、鰱()、鳙()的相對臨界游泳速度分別為(3.93±0.24～9.94±1.65) BL/s、(3.50±0.48～10.55± 2.07) BL/s、(0.95±0.04～4.68±0.58) BL/s、(2.22±0.18～3.95±0.23) BL/s [BL為實驗魚的體長(cm)]。在水溫為10℃～20℃范圍內，四大家魚的絕對臨界游泳速度和相對臨界游泳速度均隨水溫升高而增大，基本表現為在20℃時達到最大值，隨后趨于穩定，且20℃組四大家魚游泳能力顯著高于15℃組和10℃組，20℃組、25℃組和30℃組四大家魚臨界游泳速度均無顯著性差異。此外，隨著溫度的升高，草魚的游泳能力增加速度高于其他3種魚。相同溫度條件下，草魚和青魚的臨界游泳速度相近，均極顯著高于鰱和鳙(<0.01)。當考慮過魚對象為四大家魚時，建議延長魚道在夏季的開放時間，將鳙的臨界游泳速度作為魚道設計的主要依據。

水溫；魚道；游泳能力；四大家魚

水利樞紐的建設改變了河流的天然條件，直接影響河道的水動力特征，阻斷魚類的洄游通道(楊宇等, 2006)。在水利樞紐中修建過魚設施是一項重要的生態補償工程，可以滿足魚類繁殖、索餌及越冬洄游需求。魚類游泳能力是魚道流速設計的主要依據，是決定過魚設施成敗的重要因素之一(陳凱麒等, 2012)。魚類能否順利上溯取決于魚道內水動力條件和其自身游泳能力，因此，水力學特性與魚類行為學結合的研究對恢復河流連通性和保護水生生物具有重要意義。

青魚()、草魚()、鰱()和鳙()合稱“四大家魚”，是我國特有的經濟魚類，也是長江流域魚道主要針對的過魚對象(李思發等, 1998)。長江是四大家魚的主要繁殖棲息地，該水系四大家魚種質性狀明顯優于其他水系。水利工程建設運行改變長江的天然水文情勢，阻斷四大家魚洄游通道，對漁業資源產生明顯影響。20世紀60年代，贛江峽江、新干江段“四大家魚”苗天然產量曾高達25×108尾，20世紀80年代降至13×108尾，20世紀末已降至2000萬尾左右，2009年通過新干段的“四大家魚”卵苗徑流量僅為600萬粒(尾)(劉彬彬等, 2009)。為減緩大壩的阻隔影響，應基于魚類的游泳能力設計魚道，從而維護水域生態平衡，保護漁業資源。

溫度是魚類生存活動中重要的環境因子，對魚類游泳運動的生理代謝產生直接影響(施兆鴻等, 2016)。臨界游泳速度(critical swimming speed,crit)是評價魚類游泳能力的重要指標(Zeng, 2009; 王萍等, 2010)。研究發現，不同溫度下魚類臨界游泳速度不同，如在34℃下，鳊()的相對臨界游泳速度為(8.82±0.27) BL/s [BL為實驗魚的體長(cm)]，而在10℃下其相對臨界游泳速度為(6.01± 0.32) BL/s(楊陽等, 2013)。研究表明，魚類游泳運動有一個最佳溫度，當水溫偏離最佳溫度時，魚類將通過生理功能和游泳行為調節維持自身平衡(Pang, 2013)，表現為游泳能力減弱，代謝壓力增加(袁喜等, 2014)。鑒于環境溫度對魚類游泳能力具有較大影響，同時考慮到長江中下游流域水溫主要變幅為10℃～ 30℃，本研究根據長江自然水文變化情況，設計了 5個溫度(10℃、15℃、20℃、25℃和30℃)梯度，分別測量青魚、草魚、鰱和鳙的臨界游泳速度，以期了解不同溫度下“四大家魚”游泳能力的差異，為魚道流速設計與改進提供游泳能力參數，也為提升“四大家魚”增殖放流效果提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本研究于2020年6月—8月在長江四大家魚湖北監利老江河原種場開展，實驗所用青魚、草魚、鰱和鳙取自老江河原種場，共計80尾。實驗魚處于同一發育期，每種實驗魚均選擇體長一致的樣本，青魚平均體長為(9.73±0.94) cm、草魚為(7.36±1.00) cm、鰱為(9.91±1.72) cm以及鳙為(15.53±0.84) cm，實驗魚活力正常，外觀無傷且鱗片完整。

1.2 實驗設計

本研究設置5組溫度梯度，分別為10℃、15℃、20℃、25℃和30℃(其中，10℃和15℃為低溫狀態，20℃、25℃和30℃為常溫狀態)，每個溫度組均測定4尾魚，控制每種魚在5個溫度組間的平均體長一致，探究5個溫度梯度下四大家魚的游泳能力。實驗開始前用恒溫冷暖機調節5個溫度梯度(溫度變化±1℃/d)，分別對應5個不同自凈化循環控溫水箱，在設定溫度下暫養7 d，連續充氧24 h，每天換水一次。實驗開始時將實驗魚移至游泳能力測定裝置密封區域內，控制裝置內環境條件(水溫、水質等)與暫養水箱相同，讓實驗魚在低流速(5 cm/s)適應2 h，整個過程保證溶氧量在7 mg/L以上。

1.3 實驗裝置

魚類游泳速度測定設備購自丹麥Loligo system公司，包括環形實驗水槽、水泵、電機、動力輸出控制器等，使用溶氧儀(上海維賽儀器公司的YSI550A)測定溶氧，2 HP恒溫冷暖機(8℃～40℃)調節水溫，流速儀(重慶水文儀器廠LS45A型旋杯式)測定不同葉輪轉速下環形實驗水槽游泳區域內的流速，建立魚類游泳區域水流速度與葉輪轉速之間的關系。環形實驗水槽體積為90 L，游泳測試斷面尺寸為20 cm× 20 cm×70 cm (圖1)。其工作原理為在密封區域內，假設游泳速度與水流速度相等，通過調頻器控制電機轉速使水流速度發生變化，環形槽內多孔整流器使游泳區域各處水流速度為均勻流，采用流速儀對不同葉輪轉數下的流速進行測量，最終通過控制葉輪轉數得出魚類游泳速度。整個環形實驗水槽采用透明的樹脂玻璃，從側面和頂部均能清晰地觀察魚類游泳行為。

圖1 魚類游泳能力測試水槽

a1和a2：動力部分；b：動力控制部分；c：水泵；d：游泳區域；e：參數檢驗部位；f：冷暖機

a1and a2: Power part; b: Control part; c: Water pump; d: Swimming area; e: Parameter detection area; f: Heating and cooling machine

1.4 臨界游泳速度的測定

實驗中臨界游泳速度的測定采用Brett流速遞增法(1964)。正式實驗開始之前，先進行預估實驗魚的絕對臨界游泳速度(e)。選取1尾健康且無損傷的實驗魚放入水槽，在低流速(5 cm/s)的環境中適應1 h，消除魚體轉移過程中產生的脅迫。之后每2 min增加0.4 BL/s的速度，直至實驗魚疲勞無法游動，此時流速即為e，從而確定正式實驗時絕對臨界游泳速度實際值(absolute critical swimming speed,a)的增量Δ(15%e)。

1.5 數據分析

實驗數據使用Excel 2019進行常規計算，采用SPSS 21.0進行數據分析比較。對全部相對臨界游泳速度的觀察值進行雙因素協方差分析(two-way ANCOVAA)。不同溫度條件下的絕對臨界游泳速度和相對臨界游泳速度比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，利用Duncan法進行多重比較及顯著性檢驗，顯著性概率臨界值為0.05。統計數值用平均值±標準誤(Mean±SE)表示。

2 結果與分析

2.1 不同溫度梯度下四大家魚的臨界游泳速度比較

不同溫度下“四大家魚”臨界游泳速度不同(表1)。水溫為10℃時，青魚相對臨界游泳速度[r為(3.93± 0.24) BL/s]最高，草魚[r為(3.50±0.48) BL/s]、鳙[r為(2.22±0.18) BL/s]次之，鰱最低[r為(0.95± 0.04) BL/s]；水溫為15℃時，草魚相對臨界游泳速度[r為(7.38± 0.08) BL/s]最高，青魚[r為(6.73±0.25) BL/s]、鳙[r為(3.03±0.47) BL/s]次之，鰱[r為(2.19±0.28) BL/s]最低；常溫條件下(20℃、25℃和30℃)，4種魚的相對臨界游泳速度均以草魚[Ur為(9.83±0.73) BL/s]最高，青魚[r為(8.91±0.91) BL/s]、鰱[r為(5.13±0.48) BL/s]次之，鳙[r為(4.23±0.46)BL/s]最低。根據表1中不同溫度梯度下臨界游泳速度變化可知，草魚的臨界游泳速度隨溫度升高增加最快。

表1 不同溫度下“四大家魚”的臨界游泳速度

Tab.1 The critical swimming speed of four major Chinese carps under different temperature

續表

注：同一行中標有不同字母表示組間差異顯著(<0.05)

Note: Values with the different letters in the same line are significantly different (<0.05)

2.2 溫度與種類對“四大家魚”相對臨界游泳速度的影響

以“四大家魚”的體長作為協變量，溫度和種類為固定變量，對實驗得到的所有相對臨界游泳速度進行雙因素協方差分析。結果顯示，體長對四大家魚的相對臨界游泳速度無顯著影響(>0.05)，溫度與種類及二者的交互作用均會對四大家魚的相對臨界游泳速度有顯著影響(<0.05)(表2)。

2.3 “四大家魚”臨界游泳速度的變化

水溫在10℃～20℃范圍內，“四大家魚”的絕對臨界游泳速度和相對臨界游泳速度均隨水溫升高而增大。當水溫達到20℃后，“四大家魚”的絕對臨界游泳速度和相對臨界游泳速度基本趨于穩定，可以看出，水溫在20℃時，“四大家魚”的游泳能力已達到其最好水平。總體上，低溫條件下(10℃和15℃)“四大家魚”的臨界游泳速度均極顯著低于常溫條件下(20℃、25℃和30℃)(<0.01)(圖2)。

表2 溫度與種類對“四大家魚”相對臨界游泳速度影響的雙因素協方差分析

Tab.2 Two-way ANCOVAA analysis of the influence of temperature and species on the relativel critical swimming speed of the four major Chinese carps

圖2 “四大家魚”在不同溫度梯度下臨界游泳速度的比較

a:“四大家魚”在不同溫度梯度下絕對臨界游泳速度(a)比較；b:“四大家魚”在不同溫度梯度下相對臨界游泳速度(r)比較；不同小寫字母a、b、c和d為數據間差異顯著(<0.05)。黑線代表標準差

a: The absolute critical swimming speed (a) of four major home fishes under different temperature gradients; b: The relative critical swimming speed (r) of four major home fishes under different temperature gradients; Different lowercase letters a, b, c, and d show significant difference between the data (<0.05). Black bars refer to standard deviations

3 討論

3.1 溫度對魚類臨界游泳速度的影響

溫度會直接或間接引起魚類生理特性和功能的變化，從而對魚類的游泳能力產生影響(蔣清等, 2016)。大量研究表明，魚類的臨界游泳速度與溫度呈“線性”(Jain, 2003)或“鐘形”(Kokita, 2002)的變化關系。“線性”是指隨溫度的上升，臨界游泳速度不斷增大，“鐘形”是指達到最適溫度前臨界游泳速度隨水溫的升高而增大，在處于最適溫度范圍內呈現平臺期，超過魚類最適溫度范圍隨溫度升高而減小，本研究中，溫度與臨界游泳速度的關系屬于后者。魚類作為變溫動物，在適溫條件下，其代謝水平隨溫度的升高而增強(劉玲等, 2018)。Randall等(1991)研究表明，“四大家魚”為溫水性魚類，其生長適宜溫度為20℃～28℃，在常溫條件下魚類的臨界游泳速度顯著高于低溫(Guderley, 2004)。本研究與上述的研究結論一致，在低溫時“四大家魚”的臨界游泳速度較低，隨著溫度的升高其臨界游泳速度顯著增加。其可能原因是魚類有氧運動受肌肉收縮力影響，適溫環境有助于提高魚體肌細胞線粒體功能，包括線粒體數量的增加、內嵴構造的改變、酶活性和細胞膜流動性的增加等(Randall, 1991; Johnson, 1995)及提升腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)、磷酸肌酸(PCr)和葡萄糖(Glc)等物質代謝底物濃度水平，增強氧化磷酸化效率，從而提高魚類游泳能力(Kieffer, 2000; Pang, 2011)。溫度對魚類游泳能力影響還同水的物理特性(黏度和密度)有關，隨著溫度升高，水的黏稠度逐漸變小，故體型相同的魚類在常溫水體運動的阻力小于低溫水體 (閆冠杰, 2012)。

3.2 “四大家魚”的臨界游泳速度

不同水溫條件下，青魚、草魚、鰱和鳙的游泳能力不同(涂志英, 2012)。本研究中，低溫條件下(10℃和15℃)，4種魚的相對臨界游泳速度均以草魚[r為(5.43±1.97) BL/s]最高，青魚[r為(5.34±1.42) BL/s]、鳙[r為(2.616 25±0.52) BL/s]次之，鰱[r為(1.571 25± 0.65) BL/s]最低；常溫條件下(20℃、25℃和30℃)， 4種魚的相對臨界游泳速度均以草魚[r為(9.83± 0.73) BL/s]最高，青魚[r為(8.91±0.91) BL/s]、鰱[r為(5.13±0.48) BL/s]次之，鳙[r為(4.23±0.46) BL/s]最低。

表3 長江流域幾種不同體形魚類的臨界游泳速度比較

Tab.3 Comparison of critical swimming speeds of fishes with different body types in Yangtze River

3.3 魚類游泳行為與魚道設計

體長因子和環境溫度對魚類的游泳行為具有較大影響(李會鋒, 2016)。一般而言，魚類的絕對臨界游泳速度隨著體長增大而增加，相對臨界游泳速度隨著體長增大而減小，例如，鯽() (段辛斌等, 2015)、擬大比目魚(Stobutzki, 1998)、條紋鱸() (Peterson, 2001)等臨界游泳速度都符合這種規律。在水溫未達到最適宜魚類游泳條件時，魚類的臨界游泳速度也隨著溫度增加而增大(楊陽等, 2013)。本研究也表明，在水溫未達到20℃時，四大家魚游泳能力均隨水溫的升高而增強。

魚類臨界游泳速度是魚道設計參考的重要指標，能為魚道池室的長度、最大流速及休息室間距的設計提供參考。魚道內水流速度控制在相應魚類的臨界游泳速度以下，可確保魚類長時間持續游泳運動而不會出現過度疲勞(石小濤等, 2011; 劉慧杰等, 2016)。在魚道設計過程中，針對不同的過魚對象需設計不同的流速下限值，通常以游泳能力最弱的物種作為極限流速的參考依據(李志敏等, 2018)。因此，過魚對象為“四大家魚”時，因夏季是其洄游的高峰期，同時池室水流速度可調節范圍大，建議延長魚道在夏季的開放時間，同時將鳙的臨界游泳速度作為魚道設計的主要依據。

4 結論

水溫是影響魚類生理條件和游泳能力的重要生態因子。適宜的溫度可以提高魚類生理適應性，從而影響魚類游泳能力。本研究在低溫條件下(10℃和15℃)“四大家魚”的臨界游泳速度與常溫條件下(20℃、25℃和30℃)的臨界游泳速度相比，均存在極顯著性差異(<0.01)，水溫在20℃時，“四大家魚”的游泳能力已達到其最好水平。通過比較“四大家魚”的臨界游泳速度，青魚和草魚的游泳能力較強，鰱和鳙的游泳能力相對較弱。當考慮過魚對象為“四大家魚”時，建議延長魚道在夏季的開放時間，將鳙的臨界游泳速度作為魚道設計的主要依據。

CHEN K Q, CHANG Z N, CAO X H,. Status and prospection of fish pass construction in China. Journal of Hydraulic Engineering, 2012, 43(2): 182–188 [陳凱麒, 常仲農, 曹曉紅, 等. 我國魚道的建設現狀與展望. 水利學報, 2012,43(2): 182–188]

DING S B, SHI J Y, HUANG B,. Swimming capability of six typical fish species from the lower Dadu River. Journal of Hydroecology, 2020, 41(1): 46–52 [丁少波, 施家月, 黃濱, 等. 大渡河下游典型魚類的游泳能力測試. 水生態學雜志, 2020, 41(1): 46–52]

DUAN X B, YU L X, LUO H W,Critical swimming speed comparison of four species of fish at two acclimation temperature. Chinese Journal of Zoology, 2015, 50(4): 529– 536 [段辛斌, 俞立雄, 羅宏偉, 等. 兩種溫度條件下四種魚類臨界游泳速度的比較. 動物學雜志, 2015, 50(4): 529–536]

FU S J, FU C, YAN G J,Interspecific variation in hypoxia tolerance, swimming performance and plasticity in cyprinids that prefer different habitats. Journal of Experimental Biology, 2014, 217: 590–597

FU X, FU C, FU S J. Comparison of swimming ability among five freshwater fish species. Chinese Journal of Ecology, 2020, 39(5): 1629–1635 [付翔, 付成, 付世建. 五種淡水魚類幼魚游泳能力的比較. 生態學雜志, 2020, 39(5): 1629–1635]

GUDERLEY H. Locomotor performance and muscle metabolic capacities: Impact of temperature and energetic status. Comparative Biochemistry and Physiology, Part B: Biochemistry and Molecular Biology, 2004, 139(3): 371– 382

HE D R, CAI H C. Fish ethology. Xiamen: Xiamen University Press, 1998, 216–222 [何大仁, 蔡厚才. 魚類行為學. 廈門: 廈門大學出版社, 1998, 216–222]

JAIN K E. Influence of seasonal temperature on the repeat swimming performance of rainbow troutss. Journal of Experimental Biology, 2003, 206(20): 3569–3579

JIANG Q, HUANG Y P, YUAN X,. Effects of fatigue and temperature on the swimming performance and metabolic rate of juvenile silver carp (). Journal of Hydroecology, 2016, 37(6): 89–94 [蔣清, 黃應平, 袁喜, 等. 不同溫度下重復疲勞運動對鰱幼魚游泳能力及代謝率的影響. 水生態學雜志, 2016, 37(6): 89–94]

JOHNSON T P, BENNETT A F. The thermal acclimation of burst swimming escape per-formance in fish: An integrated study of molecular and cellular physiology and organismal performance. Journal of Experimental Biology, 1995, 198: 2165–2175

KIEFFER J D. Limits to exhaustive exercise in fish. Comparative Biochemistry and Physiology, Part A: Molecular and Integrative Physiology, 2000, 126(2): 161–179

KOKITA T, MIZOTA T. Male secondary sexual traits are hydrodynamic devices for enhancing swimming performance in a monogamous filefish. Journal of Ethology, 2002, 20(1): 35–42

LI H F. Swimming ability of carp and the application in the design of the fish way. Master′s Thesis of Guangxi University, 2016, 15–26 [李會鋒. 鯉科魚游泳能力及其在魚道設計中的應用. 廣西大學碩士研究生學位論文, 2016, 15–26]

LI S F, LU G Q, BERNATCHEZ L. Diversity of mitochondrial and in the populations of silver carp, bighead carp, grass carp and black carp in the middle and lower reaches of the Yangtze River. Acta Zoologica Sinica, 1998, 44(1): 82–93 [李思發, 呂國慶, L. 貝納切茲. 長江中下游鰱鳙草青四大家魚線粒體DNA多樣性分析. 動物學報, 1998, 44(1): 82–93]

LI Z M, CHEN M X, JIN Z J,Swimming ability ofDdy in Yarkand River. Chinese Journal of Ecology, 2018, 37(6): 1897–1902 [李志敏, 陳明曦, 金志軍, 等. 葉爾羌河厚唇裂腹魚的游泳能力. 生態學雜志, 2018, 37(6): 1897–1902]

LIU B B, WU Z Q, HU M L,Spawning sites of four major Chinese carps in the middle reaches of Ganjiang River. Jiangxi Science, 2009, 27(5): 662–666 [劉彬彬, 吳志強, 胡茂林, 等. 贛江中游四大家魚產卵場現狀初步調查. 江西科學, 2009, 27(5): 662–666]

LIU H J, WANG C F, ZHU L K,Comparative study of critical swimming speeds for juvenile silver and bighead carp. Journal of Hydroecology, 2016, 37(4): 63–69 [劉慧杰, 王從鋒, 朱良康, 等. 鰱鳙幼魚臨界游泳速度的比較研究. 水生態學雜志, 2016, 37(4): 63–69]

LIU L, CHEN C, LI Y L,Effects of short-term temperature stress on antioxidant and digestive enzymes of hybrid progeny (♀×).Progress in Fishery Sciences, 2018, 39(2): 78–87 [劉玲, 陳超, 李炎璐, 等. 短期溫度脅迫對駝背鱸(♀) × 鞍帶石斑魚()雜交子代幼魚抗氧化及消化酶活性的影響. 漁業科學進展, 2018, 39(2): 78–87]

MILLIGAN C L, WOOD C M. Muscle and liver intracellular acid-base and metabolite status after strenuous activity in the inactive, benthic starryflounder. Physiological Zoology, 1987, 60: 54–68

PANG X, CAO Z D, FU S J. The effects of temperature on metabolic interaction between digestion and locomotion in juveniles of three cyprinid fish (,and). Comparative Biochemistry and Physiology, Part A: Molecular and Integrative Physiology, 2011, 159: 253–260

PANG X, YUAN X Z, CAO Z D,The effects of temperature and exercise training on swimming performance in juvenile Qingbo (). Journal of Comparative Physiology, Part B: Biochemical Systemic and Environmental Physiology, 2013, 183(1): 99–108

PETERSON R H, HARMON P. Swimming ability of pre-feeding striped bass larvae. Aquaculture International, 2001, 9(5): 361–366

RANDALL D J, BRAUNER C J. Effects of environmental factors on exercise in fish. Journal of Experimental Biology, 1991, 160(1): 113–126

SHI X T, CHEN Q W, HUANG Y P,Review on the methods to quantify fish’s ability to cross velocity barriers in fish passage. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(22): 6967–6972 [石小濤, 陳求穩, 黃應平, 等. 魚類通過魚道內水流速度障礙能力的評估方法. 生態學報, 2011, 31(22): 6967– 6972]

SHI Z H, XIE M M, PENG S M,. Effects of temperature stress on activities of digestive enzymes and serum biochemical indices ofjuveniles. Progress in Fishery Sciences, 2016, 37(5): 30–37 [施兆鴻, 謝明媚, 彭士明, 等. 溫度脅迫對銀鯧()幼魚消化酶活性及血清生化指標的影響. 漁業科學進展, 2016, 37(5): 30–37]

STOBUTZKI I C. Interspecific variation in sustained swimming ability of late pelagic stage reef fish from two families (Pomacentridae and Chaetodontidae). Coral Reefs, 1998, 17(2): 111–119

TU Z Y. Research of swimming performance of several typical fish in the Yalong River. Master′s Thesis of Wuhan University, 2012, 47–53 [涂志英. 雅礱江流域典型魚類游泳特性研究. 武漢大學碩士研究生學位論文, 2012, 47–53]

VIA J D, HUBER M, WIESER W,. Temperature-related respones of intermediary metabolism to forced exercise and recovery in juvenile(Cyprinidae: Teleostei). Physiological Zoology, 1989, 62: 964–976

WANG L L, WANG C F, KOU F L,Study of critical swimming speed of four species of fish from Beipanjiang River. Journal of China Three Gorges University (Natural Sciences), 2016(38): 15–19 [汪玲瓏, 王從鋒, 寇方露, 等. 北盤江四種魚類臨界游泳速度研究. 三峽大學學報(自然科學版), 2016(38): 15–19]

WANG P, GUI F K, WU C W. Research progress on measurements of fish swimming ability.Journal of Fishery Sciences of China, 2010, 17(5): 1137–1146 [王萍, 桂福坤, 吳常文. 魚類游泳速度分類方法的探討. 中國水產科學, 2010, 17(5): 1137–1146]

YAN G J. Interspecific comparion in morphology and swimming performance within Cyprinidae. Master′s Thesis of Chongqing Normal University, 2012, 19–23 [閆冠杰. 鯉科魚類形態及游泳能力的種間比較. 重慶師范大學碩士研究生學位論文, 2012, 19–23]

YANG Y, CAO Z D, FU S J. Effects of water temperature on the critical swimming speed and metabolic scope of juvenile. Chinese Journal of Ecology, 2013, 32(5): 1260–1264 [楊陽, 曹振東, 付世建. 溫度對鳊幼魚臨界游泳速度和代謝范圍的影響. 生態學雜志, 2013, 32(5): 1260–1264]

YANG Y, YAN Z M, CHEN J S. Studies on the ecological function of fish pathways. Reservoir Fisheries, 2006, 26(3): 65–67 [楊宇, 嚴忠民, 陳金生. 魚道的生態廊道功能研究. 水利漁業, 2006, 26(3): 65–67]

YUAN X, LI L P, TU Z Y,The effect of temperature on fatigue induced changes in physiology and swimming ability of juvenile(bighead carp). Acta Hydrobiologica Sinica, 2014, 38(3): 505–509 [袁喜, 李麗萍, 涂志英, 等. 溫度對鳙幼魚疲勞引起的生理變化和游泳能力的影響研究. 水生生物學報, 2014, 38(3): 505–509]

ZENG L Q, CAO Z D, FU S J,. Effect of temperature on swimming performance in juvenile southern catfish (). Comparative Biochemistry and Physiology, 2009, 153: 125–130

Effect of Temperature Gradient on the Critical Swimming Speed of Four Major Chinese Carps

WANG Xiao1,2, LIAO Dongya3, YU Lixiong2, GAO Lei2, DUAN Xinbin2, CHEN Daqing2, SU Yungai4, OUYANG Shan1①

(1. School of Life Sciences, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330031, China; 2. Fishery Resources and Environmental Science Experimental Station of the Upper-Middle Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan, Hubei 430223, China; 3. Jiangxi Provincial Design & Research Institute of Water Conservancy & Hydropower, Nanchang, Jiangxi 330029, China; 4. National Original Breeding Farm (NOBF) located in Jianli, Jianli, Hubei 433300, China)

Fishways are important ecological compensation measures that come with the construction of waterpower dams. Investigation of their swimming capability will provide the basis required for the design of fishery passage facilities. In this study, we used four major Chinese carp species to measure critical swimming speeds under five temperature gradients (10℃, 15℃, 20℃, 25℃, and 30℃). The results showed that the relative critical swimming speeds of,, andwere (3.93±0.24)～(9.94±1.65) BL/s, (3.50±0.48)～(10.55±2.07) BL/s, (0.95±0.04)～(4.68±0.58) BL/s, and (2.22±0.18)～(3.95±0.23) BL/s, respectively, across 10℃～30℃. The absolute critical swimming speed and relative critical swimming speed of the four major Chinese carp species increased with the increase in water temperature at 10℃to 20℃. The absolute critical swimming speed and relative critical swimming speed reached a maximum at 20℃, and then tended to stabilize. The swimming capability at 20℃ was significantly higher than that at 15℃ and 10℃, but was not significantly different from that at 25℃ and 30℃. In addition, the critical swimming speeds ofincreased faster than that of the other three species of the four major Chinese carp, as the temperature increased. At the same temperature, the critical swimming speeds ofandwere similar, and significantly higher than those ofand(<0.01). Based on the results of this study, we suggest that the opening time of the fishway should be extended in the summer in the year, and the critical swimming speed ofshould be taken as the main basis during fishway designing.

Water temperature; Fishway; Swimming ability; Four major Chinese carps

OUYANG Shan, E-mail: ouys1963@qq.com

S917.4

A

2095-9869(2022)02-0053-09

10.19663/j.issn2095-9869.20201104001

* 國家重點研發計劃(2018YED0900903; 2018YED0900902)、農業農村部物種資源保護項目(長江中上游重要漁業水域主要經濟物種產卵場及洄游通道調查)、江西省水利廳重大課題(201821ZDKT21)和中國水產科學研究院創新團隊項目(2020TD09)共同資助[This work was supported by National Key Research and Development Program of China (2018YED0900903; 2018YED0900902), Species Resource Conservation Project of Ministry of Agriculture and Rural Affairs (Investigation on Spawning Grounds and Migration Routes of Major Economic Species in the Upper and Middle Reaches of the Yangtze River), a Major Project of Jiangxi Provincial Department of Water Resources (201821ZDKT21), and Innovation Team Project of Chinese Academy of Fishery Sciences (2020TD09)]. 王 曉，E-mail: 1658429791@qq.com

歐陽珊，教授，E-mail: ouys1963@qq.com

2020-11-04,

2020-12-14

王曉, 廖冬芽, 俞立雄, 高雷, 段辛斌, 陳大慶, 蘇云垓, 歐陽珊. 溫度梯度對四大家魚臨界游泳速度的影響. 漁業科學進展, 2022, 43(2): 53–61

WANG X, LIAO D Y, YU L X, GAO L, DUAN X B, CHEN D Q, SU Y G, OUYANG S. Effect of temperature gradient on the critical swimming speed of four major Chinese carps. Progress in Fishery Sciences, 2022, 43(2): 53–61

(編輯 陳 輝)