巴拉维尔水坝拆除后桑达斯基河栖息地与鱼类群落的短期响应：对洄游性与定居性鱼类的差异化影响

《Transactions of the American Fisheries Society》：Short-term changes in habitat and fish communities following the removal of the Ballville Dam

本刊推荐：为评估水坝拆除对河流生态系统的综合影响，研究人员针对俄亥俄州桑达斯基河巴拉维尔水坝拆除事件，开展了栖息地适宜性指数(HSI)模型构建与鱼类群落指数(IBI/QHEI)对比研究。结果表明，水坝拆除使白斑狗鱼(Sander vitreus)产卵栖息地面积从18.8公顷增至40.7公顷，但拆除后两年鱼类生物完整性指数从44.4降至31.8，揭示洄游性鱼类与定居性鱼类对栖息地干扰的响应存在时空差异，为河流生态修复工程提供了重要科学依据。

　　

在全球河流生态系统面临日益严重碎片化的背景下，水坝建设对鱼类资源的负面影响已成为生态学领域关注的焦点。据统计，全球约半数主要河流已受到水坝阻隔，而大量小型水坝甚至未被准确测绘。这些人工屏障不仅阻碍了洄游性鱼类如白斑狗鱼(Sander vitreus)通往产卵场的重要通道，还切断了定居性鱼类种群间的基因交流。尽管水坝拆除作为恢复河流连通性的重要手段在美国日益普及，但令人担忧的是，仅有不到10%的拆除项目进行了系统性的生态效应评估，其中更少涉及鱼类群落的生物学响应监测。

巴拉维尔水坝的拆除为科学家提供了难得的研究契机。这座位于俄亥俄州桑达斯基河29公里处的水坝，曾长期阻隔鱼类溯河洄游通道，直至2018年拆除。为科学评估这一生态工程的实际效果，由托莱多大学领衔的研究团队开展了一项多维度生态监测研究。研究重点关注两个核心科学问题：水坝拆除如何改变白斑狗鱼关键产卵栖息地的数量与质量？河流鱼类群落结构在栖息地扰动后发生了怎样的演变？

研究团队创新性地融合了多种技术手段开展系统监测。通过侧扫声纳测绘与卫星影像解析相结合的方式，对桑达斯基河下游64.4公里河段的底质组成进行精细刻画；运用美国陆军工程师兵团开发的HECRAS水文模型模拟河流流速场；采用克里金插值法构建水深空间分布模型。在鱼类群落监测方面，严格遵循俄亥俄州环保局标准规程，使用船只电渔法和驳船电渔法在四个典型断面进行月度采样，共捕获2,269尾鱼类个体，涵盖45个物种。通过计算生物完整性指数(IBI)和定性栖息地评价指数(QHEI)，定量评估水坝拆除前后鱼类群落结构与栖息地质量的变化趋势。

栖息地适宜性模型揭示产卵潜力倍增

通过构建白斑狗鱼产卵栖息地适宜性指数(HSI)模型，研究发现水坝拆除使适宜产卵栖息地面积实现跨越式增长。模型运算显示，整个研究河段中优质栖息地(HSI>0.8)仅占0.24%(1.2公顷)，中等适宜栖息地(0.31<>

鱼类群落呈现差异化响应格局

对比2009年（拆除前）与2020年（拆除后两年）的监测数据，研究发现鱼类群落结构发生了显著变化。生物完整性指数(IBI)从拆除前的44.4±9.20下降至31.8±8.63，群落质量评级由“良好”降至“一般”。与此形成对比的是，定性栖息地评价指数(QHEI)仅出现轻微下降(69.9±10.77 vs 62.6±6.73)，表明物理栖息地条件保持相对稳定。特别值得关注的是，在水坝下游历史产卵场（24.8公里处），底质组成由砾石主导转变为沙质主导，直接导致岩栖性鱼类（如Moxostoma属）比例下降。同时，研究人员首次在上游河段采集到白斑狗鱼幼鱼和扁头鲶(Pylodictis olivaris)个体，证实洄游性鱼类已成功开拓新生境。

生态恢复的时空异质性启示

这项研究揭示了水坝拆除生态效应的复杂性。一方面，洄游性鱼类如白斑狗鱼能快速响应栖息地连通性改善，在拆除后首个繁殖季即被发现可溯河至上游历史阻隔河段，印证了“栖息地机会窗口”的即时性。另一方面，定居性鱼类群落则需要更长时间适应栖息地扰动，其生物完整性指数的下降反映了生态系统恢复过程中的短期阵痛。这种差异化响应模式提示，河流生态恢复工程的效果评估需建立多时间尺度的监测体系，既要关注洄游性物种的快速响应，也要重视定居性群落的长期演变。

该研究成果对全球河流生态管理具有重要启示。首先，HSI模型为量化评估水坝拆除的栖息地效应提供了可靠工具，可推广至其他类似河流修复项目。其次，研究证实即使短期內鱼类群落指数出现波动，栖息地连通性的改善仍是恢复河流生态功能的关键前提。最后，研究强调需关注沉积物动态对下游栖息地的潜在影响，建议在未来水坝拆除项目中实施沉积物调控措施，以减轻对关键产卵场的短期冲击。

这项发表在《美国渔业协会汇刊》的研究，通过严谨的科学设计揭示了水坝拆除生态效应的多维特征，为理解河流生态系统恢复机制提供了重要案例。研究结果不仅为桑达斯基河流域管理提供了直接科学依据，也对全球范围内河流修复工程的规划与评估具有参考价值。随着全球水坝拆除浪潮的持续推进，这种融合栖息地建模与生物群落监测的综合研究方法，将为我们深入理解人类干扰下河流生态系统的响应规律提供关键科学支撑。