4種高原裂腹魚類對水流和底質(zhì)的趨性研究

姜昊 陸波 蔡躍平

摘要 通過開展異齒裂腹魚、拉薩裸裂尻、拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚對水流和底質(zhì)的趨性試驗，測定4種裂腹魚感應流速，獲得其對不同粒徑大小底質(zhì)的偏好，以期為高原魚道進口誘魚措施的設計提供參考。結(jié)果表明：在11.3～15.2 ℃條件下，4種裂腹魚相對感應流速范圍和均值分別為0.26～0.49（0.37）、0.39～0.61（0.45）、0.26～0.46（0.37）、0.19～0.50（0.33）BL/s。異齒裂腹魚和拉薩裸裂尻趨性在流速為0.07和0.42 m/s時偏好底質(zhì)粒徑為5～7 cm的卵石;拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚在流速為0.42 cm/s時偏好底質(zhì)粒徑為9～13 cm的卵石。因此，以這4種裂腹魚類為主要過魚對象的魚道進口設計流速至少應大于0.45 BL/s，使魚類能感應到進口流速而上溯;將5～13 cm粒徑的卵石作為魚道入口和槽身底部的鋪裝材料，以達到誘魚的目的。

關(guān)鍵詞 裂腹魚類;感應流速;底質(zhì);趨性;誘魚

Abstract In order to provide reference for the design of fish luring measures at the entrance of the plateau fishway，this study carried out the experiments on the water flow and sediment of four species of Schizothorax，including Schizothorax oconnori， Schizothorax waltoni，Schizothorax macropogon and Schizopygopsis younghusbandi.The results showed that：under the condition of 11.3～15.2 ℃，the range and mean of relative induced velocity of four kinds of Schizothorax were 0.26～0.49 （0.37），0.39～0.61 （0.45），0.26～0.46 （0.37），0.19～0.50 （0.33） BL/s，respectively. When the velocity of flow was 0.07 and 0.42 m/s，the fish preferred pebbles with bottom plasmid diameter of 5-7 cm.When the velocity of flow was 0.42 cm/s，the fish preferred pebbles with bottom plasmid diameter of 9-13 cm.Therefore，the design flow velocity at the entrance of the fishway with the four kinds of Schizothorax fish as the main passing objects should be at least greater than 0.45 BL/s，so that the fish can sense the flow velocity at the entrance and trace upward.The pebbles with the particle size of 5-13 cm were used as the paving materials at the entrance of the fishway and the bottom of the groove body in order to achieve the purpose of attracting fish.

Key words Schizothorax;Induced velocity;Sediment;Preference;Fish lure

筑壩類水利水電工程會影響建設河段的連通性，使魚類生境破碎化[1-2]，而其引起的阻隔效應往往令土著魚類無法通過洄游完成生活史，導致魚類種群規(guī)?？s小，資源量降低[3]，種群之間的基因交流受到限制[4]。為緩解上述影響，過魚設施的修建得到了發(fā)展[5]，其中較為普遍的過魚設施是魚道。但由于對魚類生活習性和洄游規(guī)律等方面的認識還不完善，現(xiàn)階段關(guān)于魚道進口位置布置及結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究較薄弱，因此在很多工程中魚類難以順利找到魚道入口，魚類保護效果無法得到保證[6]。魚類能否較快地發(fā)現(xiàn)和準確進入魚道進口，是魚道能否成功運行的關(guān)鍵因素之一。

異齒裂腹魚（Schizothorax oconnori）、巨須裂腹魚（Schizothorax macropogon）、拉薩裂腹魚（Schizothorax waltoni）、拉薩裸裂尻（Schizopygopsis younghusbandi）均為雅魯藏布江重要的經(jīng)濟魚類，資源量較大，均具有短距離生殖洄游現(xiàn)象，常棲息于急流多卵石處。雅魯藏布江中游的水電開發(fā)先期開發(fā)四級，為保護雅魯藏布江4種裂腹魚類資源量和遺傳多樣性，在其電站的環(huán)境影響批復提出了修建魚道的要求。為切實保證保護效果，亟需開展相關(guān)基礎研究，探究魚類生態(tài)習性，并應用于魚道設計，從而提高魚類進入魚道進口的概率。筆者通過開展4種裂腹魚類對水流和底質(zhì)趨性試驗，獲得裂腹魚類的感應流速及其對不同粒徑底質(zhì)的偏好，旨在為高原魚道進口設計提供基本資料。

1 材料與方法

1.1 試驗魚類

2018年4—5月在雅魯藏布江中游加查縣外附近河段使用3層流刺網(wǎng)采集4種裂腹魚類;選取身體狀況良好、未受傷、大于最小性成熟體長的魚類樣本開展試驗。為減輕魚類的應激反應，試驗魚于當?shù)卦鲋撤帕髡緢A形水池（直徑2 m，高1.5 m）內(nèi)饑餓暫養(yǎng)1 d，養(yǎng)殖水源為山泉水，水溫9.14～15.10 ℃，溶解氧含量為8.20～13.00 mg/L。試驗時用小水盆轉(zhuǎn)運試驗魚類，以減小魚類的應激反應。試驗水溫為11.9～14.5 ℃，溶解氧含量為8.77～11.90 mg/L。魚類測試數(shù)量及規(guī)格見表1和2。

1.2 試驗設備

魚類對水流的趨性試驗設備采用丹麥Loligo System公司生產(chǎn)的環(huán)形試驗封閉水槽（圖1），魚類對底質(zhì)的偏好選擇試驗設備采用自制開敞式環(huán)形水槽（圖2）。水槽可分為緩流休息區(qū)和高流速區(qū)域（高流速區(qū)長8 m，緩流休息區(qū)中心線半徑為0.9 m;整個水槽周長約為12 m）;兩側(cè)高流速區(qū)被認為地劃分為ⅠA～D和ⅡA～D區(qū);在上方緩流區(qū)和下方緩流區(qū)兩側(cè)分別存在2個恒扭矩伺服電機。電機推水和抽水使開敞式水槽內(nèi)形成順時針水流。

水溫和溶解氧含量測定采用美國HACH公司生產(chǎn)的HQ30d型溶氧儀，流速測定采用南科院生產(chǎn)的SGY～90螺旋槳式流速儀。使用攝像和錄像設備觀測魚類對不同底質(zhì)的選擇。

1.3 試驗方法

1.3.1 魚類對水流的感應試驗。采用環(huán)形封閉水槽和流速測定儀對流速進行標定。通過調(diào)節(jié)電機調(diào)頻器增大水槽中螺旋槳的轉(zhuǎn)速，進而增加裝置中的流速;測試電機調(diào)頻器間隔大小為5 Hz，測量并記錄水槽中測試區(qū)前中后和左中右流速并取平均值。建立調(diào)速器頻率（x）與流速（y）的關(guān)系式：y=4.01x（R2=0.997）（圖3）。

將暫養(yǎng)24 h后的試驗魚按照頭部指向測試水槽順流方向放置于游泳能力測試水槽中，適應1 h后逐步調(diào)大測試段中的流速，同時觀察魚的游泳行為，直至試驗魚掉轉(zhuǎn)方向逆流游動，此時的流速作為試驗魚的感應流速。

1.3.2 魚類對底質(zhì)的偏好試驗。將基本裝置分為Ⅰ區(qū)試驗區(qū)和 Ⅱ 區(qū)對照區(qū)，在 Ⅰ 區(qū)試驗區(qū)增加不同粒徑的底質(zhì)，Ⅱ區(qū)不設置底質(zhì)（圖4）;試驗水深40 cm;試驗光照為自然光。試驗流速：工況1為在ⅠA和ⅡA斷面設置為試驗對象的感應流速中值（0.07 m/s），工況2為在ⅠA和ⅡA斷面設置為預期的魚道進口流速（0.42 m/s）。

首先將裝置中放入隔離網(wǎng)，將試驗目標魚16尾分為2組，分別置入兩端的半圓區(qū)適應15 min，以消除轉(zhuǎn)移過程對魚的脅迫;開始進行錄像。開啟電機建立初始流場，設置電機轉(zhuǎn)速，達到試驗魚的感應流速中值，取出ⅠD左側(cè)和ⅡD右側(cè)的隔離網(wǎng);開始計時。每隔10 min統(tǒng)計各區(qū)魚類數(shù)量，30 min后完成工況1試驗。調(diào)整電機轉(zhuǎn)速將流速逐漸增大到預期魚道進口流速，每隔10 min統(tǒng)計各區(qū)魚類數(shù)量，30 min后完成工況2試驗。每種目標魚按照上述步驟重復，若目標魚數(shù)量不足10條，可取出試驗組和對照組之間的擋魚隔斷，忽略試驗組和對照組區(qū)分，全部作為試驗組直接進行試驗。每隔10 min對每種底質(zhì)上的目標魚數(shù)量進行計數(shù)。計數(shù)數(shù)字除以總數(shù)即為目標魚在此底質(zhì)的偏好度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析（Oneway ANOVA），并利用LSD多重比較法比較各組差異。采用雙變量相關(guān)分析（bivariate correlation） 檢驗4種裂腹魚類感應流速與體長之間的關(guān)系。統(tǒng)計值用平均值±標準差（±SD）描述，差異顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚類感應流速測試

在11.3～16.5 ℃試驗條件下，4種裂腹魚類絕對感應流速均值范圍為6.67～8.45 cm/s，相對感應流速均值范圍為0.33～0.45 BL/s。相較于其他3種裂腹魚類，拉薩裸裂尻體長顯著較小，具較小的絕對感應流速（表3）。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，異齒裂腹魚、拉薩裂腹魚和拉薩裸裂尻絕對感應流速與體長顯著相關(guān)（P<0.05），而巨須裂腹魚絕對感應流速與體長無顯著相關(guān)（P>0.05）;4種裂腹魚類相對感應流速與體長均無顯著相關(guān)（P>0.05）（表4）。拉薩裸裂尻相對感應流速顯著高于異齒裂腹魚、拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚（P<0.05）;異齒裂腹魚、拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚相對感應流速差異不顯著（P>0.05）（表3）。

2.2 魚類對不同粒徑底質(zhì)的偏好試驗

異齒裂腹魚低流速時，ⅠD底質(zhì)偏好度達到1，為非常適宜，而對照組ⅡD偏好為0，因此低流速時ⅠD對應的底質(zhì)ⅠD為其偏好底質(zhì);高流速時，ⅠD底質(zhì)偏好度最高為0.79，對照組ⅡD為0.33，非最高值，因此高流速時ⅠD為其偏好底質(zhì)。因此，當流速分別為0.07和0.42 m/s時，ⅠD區(qū)對應底質(zhì)為異齒裂腹魚偏好底質(zhì)（表5）。同理，當流速分別為0.07和0.42 m/s時，ⅠD區(qū)對應底質(zhì)為拉薩裸裂尻偏好底質(zhì)（表6）。

拉薩裂腹魚低流速時，ID底質(zhì)偏好度達到1，為非常適宜，而對照組ⅡD也達到0.67，因此不能確定其分布偏好于ⅠD;高流速時，ⅠC底質(zhì)偏好度最高為0.42，對照組ⅡD仍為最高（0.58）。因此，在流速達到0.42 m/s時，ⅠC區(qū)對應底質(zhì)為拉薩裂腹魚偏好底質(zhì)（表7）。

巨須裂腹魚低流速時，ⅠC區(qū)底質(zhì)偏好度達到0.96，為非常適宜，而對照組ⅡC偏好為0.67，是對照組中的最高偏好值，因此ⅠC區(qū)不能確定為低流速時的最偏好底質(zhì);高流速時，ⅠC區(qū)底質(zhì)偏好度最高（0.58），對照組ⅡC區(qū)為0.13，非最高值。高流速時ⅠC區(qū)對應底質(zhì)為其偏好底質(zhì)。因此，當流速為0.42 m/s時，ⅠC區(qū)對應底質(zhì)為巨須裂腹魚偏好底質(zhì)（表8）。

綜上可知，當流速分別為0.07和0.42 m/s時，異齒裂腹魚和拉薩裸裂尻偏好底質(zhì)粒徑為5～7 cm;當流速為0.42 m/s時拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚偏好底質(zhì)粒徑為9～13 cm。

3 討論

4種裂腹魚類絕對感應流速均值范圍為6.67～8.45 cm/s，相對感應流速為0.33～0.45 BL/s。4種裂腹魚相對感應流速與體長無關(guān)，但體長因素會對絕對感應流速產(chǎn)生一定的干擾。因此，相對感應流速更能準確表達魚類對水流流速變化的敏感度[7]。4種裂腹魚類相對感應流速較草魚（Ctenopharyngodon idellus）、鰱（Hypophthalmichthy smolitrix）、鳙（Aristichthy snobilis）、鯉（Cyprinus carpio）、鯽（Carassius auratus）、蒙古鲌（Cultermongolicus mongolicus）等魚類的相對感應流速大，而較厚唇裂腹魚（Schizothorax irregularis）小[7-9]。相對感應流速種間差異與魚類長期生活環(huán)境和習性密切相關(guān)[9]。對于生活環(huán)境和習性類似的4種裂腹魚類，拉薩裸裂尻相對感應流速顯著高于其他3種裂腹魚類。這可能與拉薩裸裂尻試驗魚類規(guī)格有關(guān)。魚類需要依靠流速的存在和大小來判斷其游泳甚至洄游的路線[10]。

異齒裂腹魚和拉薩裸裂尻主要攝食著生藻類，拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚主要攝食水生昆蟲和底棲無脊椎動物。當流速分別為0.07和0.42 m/s時，異齒裂腹魚和拉薩裸裂尻偏好底質(zhì)粒徑為5～7 cm;當流速為0.42 m/s時，拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚偏好底質(zhì)粒徑為9～13 cm。顧孝連等[11]在對 中華鱘（Acipenser sinensis）幼魚底質(zhì)選擇的研究中發(fā)現(xiàn)，其更偏好于沙質(zhì)底質(zhì)，并推測鱘魚選擇沙底質(zhì)可能與其攝食方式有關(guān)。南方洞穴魚（Typhlichthys subterraneus）更偏好于鵝卵石，并推測可能與其攝食和躲避高流速水流有關(guān)[12]。

4 結(jié)論

感應流速是魚道進口設計中的一個重要指標。當魚道主要過魚對象為異齒裂腹魚、拉薩裸裂尻、拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚時，魚道進口過魚設計流速應大于0.45 BL/s。在該研究中的4種裂腹魚類均為底層棲息魚類，且棲息環(huán)境多有卵石。4種裂腹魚類對不同粒徑底質(zhì)的偏好可能與食性有關(guān)。在魚道進口輔助誘魚措施設計時，針對這4種裂腹魚類，可考慮將5～13 cm粒徑的卵石作為魚道入口和槽身底部的鋪裝材料，以起到誘魚的作用。

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