梯级堰坝修复下溯河鱼类行为响应差异研究：塞文河（River Severn）非鲑科鱼类的产卵洄游通道重建评估

语 本研究通过声学遥测技术（acoustic telemetry）评估了塞文河流域"解锁塞文"（Unlocking the Severn, UtS）生态修复项目对两种溯河产卵鱼类——多次产卵型灰西鲱（Alosa fallax）和单次产卵型海七鳃鳗（Petromyzon marinus）的洄游行为影响。研究表明：1）堰坝改造（weir remediation）较鱼道建设（fish pass installation）更显著提升通过率（灰西鲱达58%，七鳃鳗达78%）；2）深竖缝式鱼道（DVS）使灰西鲱通过时间缩短20天，但通过率仅提升至7%；3）初次产卵个体（virgin spawners）更易利用鱼道，而七鳃鳗依赖幼鱼信息素（pheromone cues）驱动上游迁移。成果为流域尺度连通性修复提供了关键设计优化依据。

　　

研究内容归纳

1 引言

人为河流构筑物形成洄游鱼类迁移屏障，现有鱼道设计主要针对鲑科鱼类（salmonids），对非鲑科物种（如西鲱科Alosa spp.和七鳃鳗科Petromyzontidae）的适用性缺乏系统评估。英国塞文河下游因19世纪航运堰坝建设，导致灰西鲱（twaite shad）种群严重衰退，历史产卵区丧失。2017年启动的"解锁塞文"项目投资2600万欧元，通过鱼道安装（3处深竖缝式DVS，1处竖井式）和堰坝改造（2处局部拆除/坡度降低）重建流域连通性。

2 方法

2.1 研究区域
2018-2023年在塞文河干流（7座堰坝）及支流泰姆河（River Teme，2座堰坝）开展研究。关键干预点包括：

• 干流S3、S5、S6堰坝建DVS鱼道（2021-2022）
• 泰姆河T1堰坝局部拆除+岩石坡道（2019）、T2堰坝坡度改造（2019）
  2.2 标记追踪
• 灰西鲱：手术植入Vemco V9声学发射器（随机1-10分钟脉冲间隔），记录体长（FL）、产卵历史（鳞片分析区分初产virgin/复产previous spawners）
• 七鳃鳗：同规格标记，记录全长（TL）
  2.3 数据分析
  采用事件时间分析（time-to-event analysis）评估通过概率，混合效应Cox模型量化生物（体长、产卵史）与环境因子（流量Q、温度、昼夜）的影响。

3 结果

3.1 空间分布

• 连通后20%灰西鲱和61%七鳃鳗突破历史洄游界限（S3/T1堰坝），但干流上游延伸距离有限（<20 km）
• 泰姆河灰西鲱分布显著上移16.3 km（p<0.001），七鳃鳗无变化
  3.2 通道效率
  | 干预类型 | 灰西鲱通过率提升 | 七鳃鳗通过率提升 |
  |----------------|------------------|------------------|
  | 堰坝改造 | 0% → 58% (T1) | 40% → 78% (T1) |
  | DVS鱼道 | 3% → 7% (S3) | 41% → 48% (S3) |
• DVS使灰西鲱通过S3时间从23.3天缩短至3.3天
  3.3 关键驱动因子
• 灰西鲱：初产个体通过DVS概率是复产个体的46倍（HR=46, p=0.0013）
• 七鳃鳗：夜间通过概率为白天的9.4倍（HR=9.38, p<0.001），改造后低流量（Q₈₆）即可通过
• 两物种通过所需流量阈值显著降低：

  复制
  七鳃鳗过S3：Q<sub>45sub> → Q<sub>86sub>```  
  

4 讨论

4.1 修复效果差异机制

• 灰西鲱的产卵场保真度（spawning site fidelity）限制其探索新栖息地，初产个体成为扩散先锋
• 七鳃鳗依赖幼鱼（ammocoetes）信息素导航，历史隔离区缺乏幼鱼种群致迁移动机不足
  4.2 设计启示
• 堰坝改造>鱼道：全断面改造优于局部鱼道入口吸引
• DVS鱼道适用性：对灰西鲱仍非最优方案（通过率<10%）
  4.3 长期效应预测
• 灰西鲱：需多代扩散积累（参考美国Penobscot河8年延迟响应）
• 七鳃鳗：幼鱼种群重建将增强成鱼信息素导航效应

5 应用建议

1. 优先改造潮汐区堰坝（S1a-S2）——当前未修复但实为关键障碍
2. 修订DVS设计参数提升西鲱科通过效率
3. 强化幼鱼监测量化信息素驱动的长期连通性恢复