長江源尋魚：研究青藏高原土著魚的存活機(jī)理的意義

在最低氣溫達(dá)零下40攝氏度等極端環(huán)境下，長江源魚類表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，長江源成為我國重要的高原生物多樣性物種資源庫和漁業(yè)資源基因庫

小頭裸裂尻魚分布范圍較小，僅分布在海拔4400米至5200米的部分區(qū)域，是長江源水生態(tài)系統(tǒng)健康與否的指示種，具有極高的科研價值、生態(tài)價值和潛在的經(jīng)濟(jì)價值

“越冬場的魚從哪里來，洄游通道如何，各種魚之間的生態(tài)位關(guān)系怎樣，這些未解之謎還需要深入觀察?！?/span>

文 |《瞭望》新聞周刊記者 陳杰 童昊 李勁峰

當(dāng)海拔超過4000米時，不少初上高原的游客會因空氣稀薄出現(xiàn)高原反應(yīng)。而在海拔超4500米的長江源頭，一些魚群卻能依舊“活蹦亂跳”、繁衍生息。

在最低氣溫零下40至零下30攝氏度的情況下，長江源魚類是如何越冬的？氣候變化可能會對這些獨(dú)特魚類帶來哪些影響？3年多來，來自長江水利委員會長江科學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)，在人跡罕至的長江源持續(xù)艱辛“尋魚”，逐步揭開當(dāng)?shù)仃P(guān)鍵魚種的越冬、繁殖機(jī)理，開啟長江源魚類棲息地研究和保護(hù)的序幕，為長江大保護(hù)提供科研支撐。

李偉在長江南源當(dāng)曲河畔采集發(fā)育成熟的小頭裸裂尻魚（2022年6月12日攝） 陳杰攝/本刊

“第三極”的獨(dú)特裂腹魚

走進(jìn)青海省漁業(yè)技術(shù)推廣中心冷水魚繁育車間，一條條小頭裸裂尻魚幼魚苗，在培育池里游動、覓食。這些生活在海拔4800米的長江源關(guān)鍵魚種，去年6月份首次實(shí)現(xiàn)規(guī)?；斯し敝?，如今長度達(dá)到10厘米。這批小頭裸裂尻魚是長江科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在長江南源——當(dāng)曲，捕獲發(fā)育成熟的親魚，通過人工授精獲取受精卵后人工繁殖而來的。

長江被譽(yù)為我國淡水漁業(yè)的搖籃、魚類基因的寶庫。業(yè)內(nèi)人士介紹，長江源頭地處被稱為地球“第三極”的青藏高原腹地，當(dāng)?shù)赝林~類基本分布在海拔4000米以上地區(qū)，且多為我國的特有魚種。

海拔高也意味著魚類生長速度極為緩慢。在長江源，河湖的水溫、水質(zhì)和平原地區(qū)差異很大。由于高寒缺氧，生物餌料十分貧乏，魚類普遍缺少食物來源，甚至只能通過刮食水藻勉強(qiáng)維持生存。

據(jù)青海省漁業(yè)部門統(tǒng)計(jì)，長江流域青海段分布有土著魚類21種?！胺植荚陂L江源頭區(qū)域的魚類主要有6種，其中包括2種裂腹魚和4種高原鰍屬?！遍L江科學(xué)院長江源關(guān)鍵魚類棲息地研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李偉介紹，2種裂腹魚中的小頭裸裂尻魚前期被認(rèn)為只是植食性魚類，但研究發(fā)現(xiàn)，在越冬期，小頭裸裂尻魚轉(zhuǎn)化為肉食性，以處于同一個越冬場的高原鰍為食，成為長江源水域的頂級捕食者。這類頂級捕食者往往是關(guān)鍵種，通過捕食作用控制其他魚類的數(shù)量，維護(hù)著生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

另一方面，從地理分布來看，小頭裸裂尻魚分布范圍狹窄，僅分布在海拔4400～5200米的藏北地區(qū)，而另外一種裂腹魚和4種高原鰍是廣布種，在青藏高原地區(qū)分布較廣。因此，嚴(yán)格意義上長江源的關(guān)鍵魚類指的是裂腹魚中的小頭裸裂尻魚。

2019年，李偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參加長江源科考時，將小頭裸裂尻魚列為長江源魚類研究的代表對象。

觀察裂腹魚標(biāo)本可以發(fā)現(xiàn)，這種魚的腹部后方有兩列對稱裂開的皮質(zhì)層，左右各一列臀鱗沿皮質(zhì)層有序分布，看起來就像腹部裂開一樣，因此得名裂腹魚。李偉說，裂腹魚并不是某一種魚，而是隨著青藏高原隆起進(jìn)化演變形成的一類魚的統(tǒng)稱，“在我國，裂腹魚類種數(shù)占世界裂腹魚類種數(shù)的80%以上”。

小頭裸裂尻魚具有明顯的“三高”特性：隨青藏高原隆起進(jìn)化程度最高、海拔分布高、生活史晝夜溫差高，是長江源水生態(tài)系統(tǒng)健康與否的指示種，具有極高的科研價值、生態(tài)價值和潛在的經(jīng)濟(jì)價值。

同時，在青藏高原最低氣溫達(dá)零下40攝氏度等極端環(huán)境下，長江源魚類表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，長江源成為我國重要的高原生物多樣性物種資源庫和漁業(yè)資源基因庫。

研究表明，長江源魚類具有抗低氧、抗紫外線等多重抗逆性，是青藏高原獨(dú)特生態(tài)鏈中的關(guān)鍵因子。加上其主要類群分化時間與青藏高原階段隆升在時間上基本一致，對研究青藏高原隆起過程具有重要參考意義。

艱辛驚喜“尋魚路”

冬季，長江源接近零下30攝氏度的氣溫，讓河流發(fā)生“連底凍”：從水底到水面全部凍住。這種條件下，小頭裸裂尻魚等魚類怎么存活？這個問題吸引著李偉和他的團(tuán)隊(duì)持續(xù)研究長江源魚類。

通過查閱文獻(xiàn)得知，我國70余種裂腹魚中，目前僅青海湖裸鯉、四川裂腹魚和短須裂腹魚在產(chǎn)卵場等方面有過相對詳盡的研究，裂腹魚類整體研究較少，關(guān)于冬季“連底凍”狀態(tài)下，長江源魚類如何越冬的研究處于空白。

由產(chǎn)卵場、索餌場、越冬場和洄游通道組成的“三場一通道”，是魚類生態(tài)學(xué)重點(diǎn)研究領(lǐng)域。綜合國內(nèi)對長江源魚類的研究進(jìn)展，李偉團(tuán)隊(duì)決定從小頭裸裂尻魚的越冬場入手展開野外調(diào)查。

長江有三源：北源楚瑪爾河、正源沱沱河、南源當(dāng)曲。個個一望無際，去哪里尋找魚兒越冬場？

“長江源魚類完全適應(yīng)了極低溫環(huán)境，具有明顯的地理分布隔離特征，因此不會沿河洄游至下游河段越冬?！崩顐フf，在實(shí)地科考后，他推斷長江源存在一片不會發(fā)生“連底凍”的水域，充當(dāng)魚類的“避難所”。

經(jīng)對比人為干擾因素、交通科研條件，李偉決定從位于玉樹州的長江南源當(dāng)曲開始尋覓魚類越冬場。2019年4月，科考小組五個人，兩臺車，開始了沿河尋覓之旅。

4月的長江源，依舊白雪蓋地、河流冰封。當(dāng)年玉樹遭遇雪災(zāi)，冰雪融化時間相對推遲一個月，科考車輛行進(jìn)在大雪覆蓋的高原，道路時隱時現(xiàn)，隨時面臨“趴窩”危險。

沿途遇到未凍住的河段，科考隊(duì)員穿戴防水服和潛水面罩，帶著采集設(shè)備，把頭埋入冰冷的河水中，近距離觀察魚類形態(tài)和水底環(huán)境，進(jìn)行采樣，出水后人凍得直哆嗦。數(shù)百公里河道一段段搜尋。

受“放生”習(xí)俗和飲食習(xí)慣影響，當(dāng)?shù)夭刈迦罕姾苌俨遏~。一次沿河野外調(diào)查過程中，李偉突然聽到警笛聲臨近。原來有附近群眾向警察舉報，認(rèn)為他們在非法捕魚，“經(jīng)過解釋才得以繼續(xù)采集樣本”。

冷風(fēng)呼嘯，腳還被藏在鞋子里的木蜂蜇傷過。長時間身處高寒缺氧的環(huán)境，有時不得不在車?yán)镞^夜，寂靜的野外和殘酷的自然環(huán)境一度讓隊(duì)員們想放棄。

在快熬不住的時候，驚喜出現(xiàn)了。一天下午，在一段沒有封凍的河流，李偉用手一探，發(fā)現(xiàn)河水是溫的。下水發(fā)現(xiàn)，有小頭裸裂尻魚等4種長江源魚類在這里過冬。這意味著苦苦尋覓的越冬場終于被發(fā)現(xiàn)。

興奮勁過后，李偉在周邊觀察，很快找到魚兒在此越冬的奧秘：一處溫泉入河，保證這個河段常年不凍。他由此推測，小頭裸裂尻魚等長江源魚類在河流冰封前，從各處支流游到此地過冬，待夏季來臨，再游到不遠(yuǎn)處的產(chǎn)卵場繁育。

隨后的研究異常順利。李偉團(tuán)隊(duì)相繼開展了越冬場魚類組成、小頭裸裂尻魚等關(guān)鍵魚類回到越冬場時間以及越冬食物研究等；2020年揭示越冬場形成機(jī)制，找準(zhǔn)關(guān)鍵魚類離開越冬場的時間并精準(zhǔn)定位產(chǎn)卵場。由此，小頭裸裂尻魚的越冬機(jī)制、產(chǎn)卵機(jī)制、越冬和產(chǎn)卵時間等均被掌握。為獲得研究所用樣本，李偉練得一手撒網(wǎng)捕魚本領(lǐng)，加上長期被紫外線暴曬導(dǎo)致皮膚黝黑，被同事笑稱為“博士漁夫”。

需要更多研究和保護(hù)

調(diào)節(jié)梯度水溫、挑選魚卵進(jìn)入不同水溫的培養(yǎng)系統(tǒng)，在位于青海省玉樹藏族自治州雜多縣的長江科學(xué)院江源基地里，李偉正在開展魚類胚胎發(fā)育實(shí)驗(yàn)。在接連數(shù)天中，對數(shù)百顆魚卵進(jìn)行不同溫度條件下的生存考驗(yàn)，模擬氣溫變化對小頭裸裂尻魚受精卵發(fā)育的影響。

“全球平均氣溫上升已是科學(xué)界的共識，位于青藏高原的長江源是全球氣候變化的敏感區(qū)。”李偉說，掌握小頭裸裂尻魚的越冬、索餌、繁殖機(jī)理后，他開始擴(kuò)大研究范圍，關(guān)注氣候變暖促使江源流域水溫升高，同時鹽湖擴(kuò)張可能導(dǎo)致周圍河流鹽分提高等因素，將對水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來的影響。

科考發(fā)現(xiàn)，江源地區(qū)的晝夜溫差最高達(dá)15攝氏度以上，小頭裸裂尻魚等高原魚類在水溫接近0攝氏度時仍能適應(yīng)。但在一定高溫下，魚卵是否還能健康發(fā)育？在實(shí)驗(yàn)場地，水溫設(shè)置在22攝氏度至28攝氏度的4個魚卵培育系統(tǒng)，以2攝氏度為溫差并列擺放，一旁的氣泵源源不斷地將氧氣注入水中。

為模擬自然中真實(shí)的水溫變化過程，每過12小時，李偉通過換水讓培養(yǎng)系統(tǒng)恢復(fù)到初始溫度，同時觀察魚卵的發(fā)育情況。經(jīng)過數(shù)天的孵化，高溫條件下培育的部分魚卵破膜時發(fā)育異常，畸形率顯著高于對照組。李偉說，如果氣候持續(xù)變暖，將會對魚類生存繁殖造成沖擊，“河流鹽度升高風(fēng)險不能忽視，需要進(jìn)一步開展研究?！?/span>

“長江源生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，物種豐富度較低?！崩顐フf，高原魚類作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，繁殖能力弱，一旦受到破壞，種群數(shù)量短期內(nèi)難以恢復(fù)，水鳥等候鳥的生存食物基礎(chǔ)將受到威脅。

利用在長江南源搜集的發(fā)育成熟親魚，李偉團(tuán)隊(duì)通過人工授精獲取受精卵，在海拔4000多米的科考基地實(shí)施人工孵化，連續(xù)三年成功實(shí)現(xiàn)小頭裸裂尻魚人工繁殖。去年6月，首次實(shí)現(xiàn)規(guī)?；斯し敝?；今年6月，首次將人工孵化繁育的千余尾小頭裸裂尻魚苗在當(dāng)曲河畔放流?！拔磥硪坏╅L江源關(guān)鍵魚類資源受損，就能實(shí)施適當(dāng)?shù)脑鲋撤帕鳎迯?fù)魚類生態(tài)系統(tǒng)”。

在李偉看來，找到小頭裸裂尻魚的越冬場、實(shí)現(xiàn)人工孵化，都還只是開啟長江源魚類棲息地研究和保護(hù)的序幕?！霸蕉瑘龅聂~從哪里來，洄游通道如何，各種魚之間的生態(tài)位關(guān)系怎樣，這些未解之謎還需要深入觀察。”李偉說，從更長遠(yuǎn)來看，人工培育并畜養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的長江源關(guān)鍵魚類是開展系列研究的基礎(chǔ)，這需要科研機(jī)構(gòu)做好長遠(yuǎn)布局。后續(xù)也可以通過生物信息學(xué)分析，在魚類基因組水平上研究魚類與極端環(huán)境適應(yīng)相關(guān)的特殊遺傳機(jī)制，通過技術(shù)手段將高原魚類的基因特性應(yīng)用到良種培育、生物醫(yī)藥產(chǎn)品開發(fā)等領(lǐng)域，“從而實(shí)現(xiàn)對長江源魚類更好的研究和保護(hù)”。