垂直缝隙鱼道中三种小型鱼类在有无顶棚覆盖条件下的通过性能研究

为解决水电大坝导致的鱼类洄游受阻和河流片段化问题，研究人员针对垂直缝隙鱼道(VSF)中三种小型鱼类（溪流鲃、欧洲杜父鱼和意大利溪鲃）的通过性能开展研究。通过交替设置开放/覆盖条件，发现顶棚覆盖显著降低鱼类进入和通过率，揭示了光照条件对鱼类通过行为的影响，为优化鱼道设计提供了重要依据。

　　

水电开发带来的大坝建设在全球范围内造成河流生态系统的碎片化，严重威胁淡水鱼类的生存和迁徙。垂直缝隙鱼道(Vertical Slot Fishway, VSF)作为最常用的过鱼设施之一，长期以来设计标准主要基于强游动能力的鲑科鱼类数据，而对小型鱼类的适用性研究存在显著空白。更关键的是，光照条件这一影响鱼类行为的关键环境因素，在鱼道设计中常被忽视——现实中鱼道常被桥梁或步道覆盖形成明暗交替环境，但其对小型鱼类通过行为的影响机制尚不明确。

为填补这一知识空白，来自意大利的研究团队在Casotto河段的实验性VSF中，创新性地采用交替覆盖顶棚的设计，系统研究了溪流鲃(Barbus caninus)、欧洲杜父鱼(Cottus gobio)和意大利溪鲃(Telestes muticellus)三种典型小型鱼类的通过性能。这项发表在《Ecological Engineering》的研究，首次揭示了顶棚覆盖对不同生态习性小型鱼类的差异化影响，为多物种兼容的鱼道设计提供了关键数据支撑。

研究团队运用三项核心技术方法：首先建立配备四组PIT天线(ORMR系统)的9池实验性VSF，通过精确控制流量(0.13 m³
/s)和坡度(9%)保持稳定水力条件；其次采用交替覆盖设计（覆盖2-6号池），结合HOBO传感器持续监测光照(0-13,967 lx)和水温(19.2±2.1°C)变化；最后通过混合效应Cox回归分析处理189尾标记鱼类的运动数据，量化覆盖条件对进入、过渡、退出和整体通过率的影响。

3.1 溪流鲃
所有个体(100%)在2.1小时内完成通过，展现超强通过能力。顶棚覆盖使整体通过率降低4.8倍(HR=0.21)，进入和过渡速率分别下降83%(HR=0.17)和75%(HR=0.25)。值得注意的是，较大体型个体表现出更高通过倾向(HR=1.02/cm)，暗示体长筛选效应。

3.2 欧洲杜父鱼
作为底栖物种表现最差，仅46.4%个体完成通过且耗时最长(中位37.1小时)。覆盖条件仍使进入率降低65%(HR=0.35)，但更显著的是夜间退出率骤降71%(HR=0.29)。研究推测池底砾石形成的适宜微生境可能是阻碍其持续上溯的主因。

3.3 意大利溪鲃
95.2%的高通过率印证其强适应力，但覆盖仍使整体通过率降低7.1倍(HR=0.14)。昼夜节律分析揭示其白天进入率比夜间高3.4倍(HR=0.29)，而覆盖条件下的夜间过渡速率出现异常降低(HR=0.05)，表明光照突变会产生协同负面影响。

讨论部分指出三个突破性发现：首先，VSF对小型鲤科鱼类展现惊人包容性，即使9%坡度和1.5 m/s槽速超过常规建议值，溪流鲃和意大利溪鲃仍实现>95%通过率，这挑战了现有设计标准；其次，底质改良显著提升欧洲杜父鱼通过率(较文献提高4-6倍)，证实复杂底质创造的低速区对底栖物种的关键作用；最后，顶棚覆盖产生的"光屏障效应"在入口处最显著，所有物种进入率降低53-92%，这种"入口抑制"现象为鱼道选址提供新考量维度。

该研究首次系统量化光照条件对小型鱼类通过行为的调控作用，证明保持鱼道开放可提升20-30%的运作效率。这些发现不仅为《欧盟水框架指令》的生态连通性目标提供实践方案，更开创性地提出"光环境设计"应作为鱼道评估的新维度。未来研究可进一步探索不同光谱组成和渐变光照的影响，以优化多物种鱼道的普适性设计。