青海湖裸鯉資源量及空間分布特征

青海湖裸鯉資源量及空間分布特征

西湖是中國最大的內(nèi)陸咸水湖。位于青藏高原東北緣，海拔約3164米，面積873.3公里。年平均溫5.2，年平均低溫22，位于東南地區(qū)9936'10016'和北緯3632'-3715'之間。青海湖裸鯉(Gymnocyprisprzwalskii)俗稱“湟魚”,隸屬于鯉形目(Cypriniformes)鯉科(Cyprinidae)裂腹魚亞科(Schizothoracina)裸鯉屬(Gymnocypr),是青海湖中唯一的經(jīng)濟魚類,在青海湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中處于核心地位,對維系青海湖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著不可忽視的作用。上世紀80年代以后,由于氣候干旱、人類活動影響的加劇導(dǎo)致青海湖裸鯉繁衍生存環(huán)境遭到破壞,特別是過度捕撈的影響,使其資源日趨衰退。根據(jù)史健全等對青海湖資源的評析,青海湖的漁業(yè)產(chǎn)量由1960年開發(fā)初期的2.8×104t銳減至1999年的0.27×104t;根據(jù)王基琳等調(diào)查,1995年最大的入湖河流布哈河干旱斷流導(dǎo)致300t青海湖裸鯉產(chǎn)卵親魚死亡;2001年又因沙柳河斷流造成近150t產(chǎn)卵親魚死亡;另外因人為在入湖河流河床挖沙采石、攔河筑壩、河道侵蝕以及沿岸植被破壞水土流失造成,河流入湖口河床抬高,導(dǎo)致青海湖裸鯉繁殖洄游路線嚴重受阻。水聲學(xué)(Fisheriesacoustics)方法是研究水生生物的有效、快捷方法,在不影響研究對象的情況下對其種群數(shù)量、分布等進行研究。水聲學(xué)技術(shù)已作為評估魚類資源和監(jiān)測魚類空間分布特征的重要方法。目前,水聲學(xué)探測技術(shù)已在歐美日等漁業(yè)發(fā)達國家普遍使用。我國的漁業(yè)聲學(xué)相關(guān)研究從上世紀80年代也逐步開展起來。1985年,唐啟升等采用EK500對黃、渤海魚類資源進行了調(diào)查。1997年陳寶國等對南海5類經(jīng)濟魚類資源做了資源評估。張慧杰等于2004年10月至2006年5月利用BioSonicsDT-X(199kHz)調(diào)查了湖北宜昌中華鱘自然保護區(qū)核心江段魚類資源和分布。陶江平等分別在2005年—2007年采用EY60(200kHz)對三峽庫區(qū)庫首魚類資源分布和葛洲壩下中華鱘繁殖群體資源量進行了調(diào)查。對于青海湖裸鯉的水聲學(xué)探測,Chenetal、譚細暢等、張信分別于2002年10月、2003年8月、2004年8月采用FUSO—405(120kHz)和2006年8月采用SimradEY60(200kHz)對青海湖裸鯉年資源量和時空分布特征進行了評估分析。本研究于2010年8月10—13日,采用美國BioSonicsDT-X科學(xué)回聲探測儀對青海湖進行了連續(xù)4d的水聲學(xué)調(diào)查,結(jié)合漁獲物生物學(xué)統(tǒng)計,評估青海湖裸鯉的資源量及空間分布特征,為其生態(tài)保護、資源恢復(fù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1材料和方法1.1航跡及數(shù)據(jù)處理聲學(xué)調(diào)查采用美國BioSonics公司生產(chǎn)的DT-X魚探儀并攜帶分裂波式換能器進行。換能器的工作頻率為210kHz,半功率角為6°。使用青海湖漁政船,全長23m,寬5.5m,功率184kW,探測時航速范圍8.9～15.2km/h,平均航速12.4km/h,調(diào)查路線見圖1。采用日本JRC公司生產(chǎn)的GPS(精度為15m)進行導(dǎo)航,MapSource用于探測船導(dǎo)航和記錄航跡。數(shù)據(jù)采集過程中,換能器固定于探測船左側(cè)前舷遠離調(diào)查船發(fā)動機部位,避免發(fā)動機噪音對回聲儀的影響,入水深約0.8m,方向垂直向下。使用VisualAcquisition5.0進行聲學(xué)數(shù)據(jù)的記錄,同時將水溫及鹽度等環(huán)境參數(shù)輸入數(shù)據(jù)采集程序。數(shù)據(jù)采集中,Ping速率為5Ping/s,脈沖寬度為0.4ms,時變增益(TVG)為40lgR,TS閾值(Threshold)為-90dB。使用DellLatitudeD800筆記本電腦控制回聲儀工作、接收和記錄采集的水聲學(xué)數(shù)據(jù)。調(diào)查開始前,根據(jù)Ducan和Kuberca描述的操作程序使用21mm標準鎢球?qū)芈曁綔y系統(tǒng)進行聲學(xué)校正。探測區(qū)域為青海湖主要湖區(qū),累計有效探測時間為23.32h,繞青海湖一周進行走航式調(diào)查,總航程約277.5km。1.2青海湖裸鯉密度較大,安全性高采用譚細暢等在青海湖中的漁獲物采樣方法,采樣點位于151基地湖區(qū),此湖區(qū)位于青海湖東部二郎劍附近,根據(jù)譚細暢等對2006年的調(diào)查結(jié)果顯示此處青海湖裸鯉密度較大,相對于開闊的西部湖區(qū),此處風浪較小,漁獲物采樣過程中安全性高。經(jīng)過青海湖漁政部門批準,2010年8月13日使用刺網(wǎng)(網(wǎng)目為6cm)進行捕撈取樣,統(tǒng)計漁獲物中的種類、數(shù)量、全長、體長、體重等相關(guān)生物學(xué)數(shù)據(jù)。1.3青海湖裸鯉資源量和分布特征使用VisualAnalyzer4.1對采集的水聲學(xué)數(shù)據(jù)進行分析。該軟件內(nèi)置單目標分析(Singletargetanalysis)運算程序用于評估魚類密度和目標強度。該軟件可以從BioSonicsDT-X采集到的水聲學(xué)數(shù)據(jù)中分析得到水體魚類目標信號個數(shù),根據(jù)TS值推算魚類個體大小及利用回聲積分法(echointegration)評估魚類密度等功能。Misund曾指出,如果魚類以個體形式分散分布,且密度足夠低,則可以通過水聲學(xué)儀器直接計數(shù),以計數(shù)結(jié)果除以探測水體體積,得到魚類密度,并由調(diào)查水域的水體體積推算得到調(diào)查區(qū)域魚類的豐富度。在探測過程中,發(fā)現(xiàn)青海湖裸鯉基本屬于個體分散形式,故采用單目標回聲計數(shù)法(Singletargetstrengthanalysis)來評估青海湖裸鯉資源量及分布特征。根據(jù)青海湖水體環(huán)境特征及青海湖裸鯉個體生物學(xué)特征,設(shè)置VisualAnalyzer4.1分析處理參數(shù)如表1所示。為評估青海湖裸鯉在青海湖中的個體大小分布特征,根據(jù)Love的經(jīng)驗方程推算青海湖裸鯉TS值和體長之間的關(guān)系:TS=19.1LgL-0.9Lgf-62(1)式中:TS表示目標強度值,單位dB;L表示目標體長,單位cm;f表示回聲儀換能器頻率,單位kHz。1.4青海湖裸鯉資源量估算青海湖裸鯉資源量及密度分布計算方法,本次調(diào)查以3000Pinsgs為一個采樣單元,共獲得146個采樣單元。采用VisualAnalyzer4.1中的單目標分析法計算每個采樣單元魚類密度,以此研究青海湖裸鯉種群在湖中的分布狀況。根據(jù)各個采樣單元密度求整個湖區(qū)的平均密度,結(jié)合青海湖水體體積估算青海湖裸鯉資源量。計算公式如下:ρi=Si×1000Vi(2)ρi=Si×1000Vi(2)Vi=∑i=13000Vp(3)Vi=∑i=13000Vp(3)Vp=13πtan(θ2)(H3?h)(4)Vp=13πtan(θ2)(Η3-h)(4)ρa=1n∑i=1nρi(5)ρa=1n∑i=1nρi(5)N=ρa×VQ(6)B=α×N×Wa(7)式中:ρi表示第i個探測單元魚類密度(ind./1000m3);Si表示第i個探測單元識別的個體;Vi表示第i個探測單元探測水體體積;Vp表示每個Ping所探測的水體體積;θ表示波束探測張角;H表示每個Ping探測到的水深;h表示回聲儀自身的探測盲區(qū)(近聲場),為1m;ρa表示整個青海湖區(qū)青海湖裸鯉平均密度;N表示青海湖裸鯉總數(shù)量;VQ表示青海湖總體積;Wa表示青海湖裸鯉平均體重;B表示青海湖裸鯉可捕資源量;α表示驅(qū)趕系數(shù)。2結(jié)果與分析2.1海湖裸鯉體長8月13日在青海湖151基地湖區(qū)使用刺網(wǎng)進行現(xiàn)場采樣,共采集青海湖裸鯉262尾,總重42498g,體長范圍為132.0～326.0mm,均值為(234.7±25.3)mm;體重范圍為41～380g,平均值為(162.21±50.1)g(圖2)。2.2青海湖裸鯉大流量分布計算分析共獲得10141個目標信號,其TS值分布如(圖3)所示,平均TS值為-57.2dB,集中分布于-40dB至-60dB之間。選擇-70dB<TS<-30dB目標信號作為分析對象。根據(jù)Love的經(jīng)驗方程計算得出青海湖裸鯉體長分布范圍,對于-70dB<TS<-30dB范圍的目標信號,計算得出體長范圍為59.11～0.49cm。TS值轉(zhuǎn)換成體長后得出,青海湖裸鯉體長<5cm的幼魚占比例較大(圖3)。2.3青海湖裸鯉水層總體分布特性根據(jù)本次探測結(jié)果分析計算得到調(diào)查區(qū)域最大水深26.06m,平均水深(22.09±4.53)m。為便于計算青海湖裸鯉在湖中的空間分布,人為的把每5m作為一個水層單元,整個湖區(qū)共分為5層:表層(1～6m),中上層(6～11m),中層(11～16m),中下層(16～21m)和底層(21～26m)5個水層單元。青海湖裸鯉在各水層總體分布狀況(表4),分布于中層和中下層的個體數(shù)量總數(shù)比例超過50%。為了更清晰的分析青海湖裸鯉在青海湖中的分布規(guī)律,人為的把整個環(huán)湖探測航線劃分為13個探測探測斷面,分別計算各斷面的資源量及密度分布(圖5)。由表中看出,探測斷面中最大密度為28.22ind./1000m3,位于泉吉河口區(qū)表層水體;最小值0.02ind./1000m3,位于三塊石水域的底層。從整個湖區(qū)看出,中上層魚類密度大于中下層。對不同水層單元魚類密度進行單因素方差分析(ANOVA),在P=0.05水平下結(jié)果顯示1～6m表層與其它水層的魚類密度存在顯著差異(F=5.521,P<0.05),其它水層之間沒有顯著差異。2.4密度分布分析結(jié)果對青海湖裸鯉(-70<TS<-30)進行水平密度分布分析,分布狀況呈現(xiàn)出明顯的不均勻性。青海湖裸鯉水平密度分布分析結(jié)果表明,最大密度為22.89ind./1000m3,最小密度為0.06ind./1000m3,平均密度為1.83ind./1000m3。對不同分段湖區(qū)分析得出(圖3),其中以布哈河口、泉吉河口密度最大,分別為6.04ind./1000m3和6.35ind./1000m3。2.5青海湖裸鯉總尾數(shù)及一般淡水材料產(chǎn)量利用公式(2)—(7)計算青海湖裸鯉可捕資源量,單獨計算每一采樣單元魚類密度,求出全湖區(qū)平均密度。2000年時期青海湖水體總體積為739億m3,根據(jù)青海水文水資源勘測局和青海省氣象局公布數(shù)據(jù)顯示自2005年—2008年青海湖水位上漲0.54m,湖區(qū)面積增加132km2,推算的青海湖水體體積約為768.92億m3。依據(jù)以上數(shù)據(jù)計算青海湖裸鯉在湖區(qū)內(nèi)的總尾數(shù)為1.42×108ind.,對體長超過20cm漁獲物統(tǒng)計分析得可捕青海湖裸鯉平均體重為214.06g/ind.,選取TS值大于-50dB探測目標信號作為可捕對象。本文根據(jù)陳大慶、張信等的研究結(jié)果引入驅(qū)趕系數(shù)(α=2.36),估算出青海湖裸鯉的可捕資源量約為17771.23t,計算95%置信度區(qū)間為16990.84t～18551.62t。3討論3.1青海湖的主要產(chǎn)卵場選擇合適的調(diào)查路線和調(diào)查時期是準確評估青海湖裸鯉資源量的必要條件。青海湖裸鯉于每年的5～7月洄游到沿湖的各河流進行繁殖,沙柳河、布哈河和黑馬河3條河流是其主要產(chǎn)卵場。7月下旬產(chǎn)卵后的親魚返回湖中進行索餌育肥。由于青海湖地處高原,每年的11月至翌年4月處于冰封時期,全年受高空風影響,冬春季最為劇烈。所以,每年對青海湖進行相關(guān)研究的最佳時間較短暫,7月下旬之后親魚繁殖行為結(jié)束返回湖內(nèi),氣溫適宜,風速偏小,所以每年的7月下旬～8月是最佳的調(diào)查時期。3.2青海湖裸鯉資源增養(yǎng)殖技術(shù)研究青海湖漁業(yè)開發(fā)利用起始于1958年,1960年最高捕撈記錄達到5t/km2,隨后產(chǎn)量逐年下降。上世紀90年代,青海湖裸鯉資源幾近枯竭。評估青海湖裸鯉資源是對其實施保護和開發(fā)必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。過去主要是依靠單位捕撈努力量(CPUE)結(jié)合Sekharan模式、年齡生長模型以及灰色理論模型等方法對青海湖裸鯉資源量進行評估,但這些方法普遍存在著對資源有一定的破壞或計算過程復(fù)雜,結(jié)果偏差較大等缺陷。本次評估結(jié)果與陳大慶、譚細暢等人對青海湖裸鯉的水聲學(xué)評估結(jié)果相比,青海湖裸鯉可捕資源量顯示逐年上升趨勢如表2所示。根據(jù)前人的研究和分析,促使青海湖裸鯉資源量上升的的主要原因為:(1)自上世紀80年代末開始實施“封湖育魚”措施,實行限產(chǎn)或零捕撈;(2)青海湖裸鯉產(chǎn)卵場及洄游通道的保護,增加了青海湖裸鯉繁殖成活率;(3)人工繁殖技術(shù)成功之后,開展人工增殖放流活動,大量補充了青海湖裸鯉的補充群體。3.3青海湖裸鯉大水面、細于其它區(qū)域分布監(jiān)測的初步地確定魚類分布特征采樣率是準確評估魚類資源量時必須考慮的條件。由于青海湖特殊的地理環(huán)境和氣候,適宜探測時間有限,湖區(qū)邊緣水深相對較淺的區(qū)域沒有進行采樣。除漁場碼頭外,湖內(nèi)沒有可供?？康拇a頭,考慮到調(diào)查人員的安全問題,部分湖區(qū)也未能進行采樣,總采樣率相對較低。所以,為了提高資源評估的準確性,應(yīng)該適當增加采樣面積,延長采樣線路。魚類在不同水層的分布受到各種因素的影響。本次調(diào)查顯示青海湖裸鯉主要分布于水面10m以下水層,由于青海湖特殊的客觀條件限制并未對調(diào)查船的噪音驅(qū)使、晝夜差異等因素做試驗性研究。本次漁獲物采樣青海湖裸鯉平均體長(234.7±25.3mm)略低于譚細暢等人漁獲物平均體長(286