评估狗鱼与白斑狗鱼靠近水库溢洪道的条件:对逃逸管理的启示

《Fisheries Research》:Assessing conditions associated with muskellunge and walleye proximity to reservoir spillways: Implications for escapement management

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月30日 来源:Fisheries Research 2.6

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   摘要水库中运动鱼类(如北美狗鱼 Esox masquinongy 和白鱼 Sander vitreus)的逃逸会对渔业造成不利影响。预测鱼类何时出现在放水结构附近并面临逃逸风险对于有效管理至关重要。为了了解逃逸脆弱性的环境和行为驱动因素,我们使用声学遥测从2021年到2024

  

摘要

水库中运动鱼类(如北美狗鱼 Esox masquinongy 和白鱼 Sander vitreus)的逃逸会对渔业造成不利影响。预测鱼类何时出现在放水结构附近并面临逃逸风险对于有效管理至关重要。为了了解逃逸脆弱性的环境和行为驱动因素,我们使用声学遥测从2021年到2024年连续监测了艾奥瓦州两个水库溢洪道(Big Creek湖和Brushy Creek湖)附近北美狗鱼和白鱼的存在情况。我们使用广义可加混合模型(GAMMs)评估水温、水位高度、光周期和昼夜周期如何影响溢洪道附近的鱼类存在和深度。在Big Creek湖,北美狗鱼的存在在春季达到峰值,主要受水温驱动,而白鱼的存在全年一直保持较低水平(<10%)。两个物种在Brushy Creek的溢洪道存在率均较高;北美狗鱼在各季节的存在率为25–50%,白鱼的存在在春季达到峰值(约75%),其余时间保持在约30%。尽管逃逸通常与水库排放相关,但我们的研究发现水温、光周期和鱼类个体差异是驱动鱼类存在的主要因素。Big Creek高流量期间平行杆鱼类屏障的断裂事件并未发生在鱼类存在高峰期,这表明防洪风险缓解措施可以被纳入而不削弱屏障的效力。我们的结果可用于确定逃逸的关键时间段,从而优先考虑现有屏障的维护和修理计划,并可用于辅助新屏障的设计和施工。

引言

管理可持续水库渔业面临的一个挑战是鱼类通过或越过放水结构的逃逸。逃逸在不同系统和物种间存在差异,逃逸率可能等于或超过自然死亡率和捕捞死亡率(Weber and Weber, 2021a, Weber and Weber, 2021b, Lewis et al., 2023, Page and Wagner, 2025),这可能会降低钓鱼爱好者的满意度。逃逸还可能导致非本地物种被引入水库放水区域下游,从而可能对本地鱼类群落造成危害(Miller et al., 2005, Brunson and Christopherson, 2007)。鉴于逃逸对种群可能产生的负面影响,人们对实施减少水库渔业逃逸策略的兴趣日益增加。
了解鱼类何时出现在放水结构附近并面临逃逸风险,是有效制定减少逃逸策略的关键第一步。鱼类的运动和行为受环境条件的影响,这些条件可以决定鱼类何时容易逃逸(Martins et al., 2013, Weber and Weber, 2021a, Weber and Weber, 2021b)。逃逸通常与水库排放正相关,最高逃逸率通常发生在水库水量达到峰值流量时(Weber and Weber, 2021a, Weber and Weber, 2021b, Lewis et al., 2023, Page and Wagner, 2025)。然而,排放增加与其他季节变化(如水温、光周期等)之间的相关性使得很难分辨出哪些线索在驱动鱼类向溢洪道区域移动。此外,尚不清楚是春季有更多鱼类出现在溢洪道附近,还是鱼类全年都存在但因为在那些时期的不同行为而具有更高的逃逸概率(例如,春季使用较浅的水深与夏季相比)。
除了环境影响外,鱼类行为和运动的昼夜模式也可能在逃逸脆弱性中发挥作用(James, 2002; Miller et al., 2005; Lewis et al., 2023)。例如,白鱼 Sander vitreus 在夜间更活跃(Ellis and Giles, 1965; Kelso, 1978; Kirby et al., 2016),可能更有可能在夜间逃逸。此外,逃逸脆弱性也会根据水库中放水结构的位置以及放水结构周围的栖息地而变化(Page and Wagner, 2025)。例如,离岸设置的放水结构通常比近岸设置的放水结构具有较低的逃逸率(Lewis et al., 2023, Page and Wagner, 2025)。鱼类在水柱中的位置与出水口结构的深度相比也可以调节逃逸。例如,在分层导致鱼类栖息于较浅水域时,具有底部出水口水库的逃逸率通常较低(Smith and Andersen, 1984, Skaar et al., 1996, Paller et al., 2006)。
物理屏障(如筛网、网、栏杆)已被用于减少许多水库的逃逸(Stober et al., 1983, Jahn et al., 1987; O'Hearn et al., 2010)。屏障可以成为减少逃逸的具有成本效益的选择,并且通常不会影响水库的其他用途(Lewis et al., 2024)。然而,屏障建设的常见限制是,由于水流改变(即,由于屏障的存在导致部分阻塞水流)和堵塞,洪水风险增加(Lewis et al., 2023)。缓解这些风险可能需要频繁维护以清洁屏障,以及将断裂特征纳入屏障设计中。断裂特征的设计使得结构的一部分或全部可以在高压下让位,使水自由流动,从而缓解洪水风险。如果鱼类在屏障受损时存在并面临逃逸风险,逃逸可能是相当大的。预测高逃逸风险条件使管理者能够安排和分配更多时间清洁和维护屏障,以最小化断裂事件的发生概率,并决定修理的紧迫性。此外,如果鱼类仅在特定时期或条件下面临逃逸风险,则可以按季节实施屏障,无需在鱼类不在时运营或维护它们。
量化影响鱼类何时出现在溢洪道旁边的因素对水库渔业管理和减少逃逸具有重要意义。因此,我们设计了一项声学遥测研究,连续监测两个水库溢洪道附近北美狗鱼和白鱼的存在情况。我们的目标是:1. 评估鱼类在整个湖泊和溢洪道相邻区域随时间推移的居民性指标,按物种划分;2. 量化可能面临逃逸风险的种群比例随时间的变化;3. 评估环境因素(如水温、水位高度、光周期)和昼夜模式如何影响鱼类出现在溢洪道旁边的概率;4. 评估溢洪道旁边鱼的深度随时间(一天中的小时)和环境因素(水温、水位高度、光周期)的变化;以及5. 评估屏障断裂事件是否可能与鱼类存在高峰期重叠。本研究的结果将为具有现有屏障的水库的管理和维护计划提供信息,并可纳入新屏障的建造规划和设计阶段。

章节摘要

研究区域

Big Creek湖是位于艾奥瓦州Polk县的一个330公顷水库,在主湖外有一个无控制溢洪道,通过约1.5公里的运河连接(图1)。Big Creek湖的平均深度为5.9米,最大深度为16.3米。艾奥瓦州自然资源部(IDNR)于2012年在Big Creek湖安装了平行杆屏障。Brushy Creek湖是位于艾奥瓦州Webster县的一个280公顷水库,在主湖的岩坝上有一个无控制溢洪道(图1)。Brushy

全湖居民性及溢洪道附近出现比例

在Big Creek湖,北美狗鱼在溢洪道接收器上的每周居民性与整个湖泊其他接收器上的居民性相比,随时间的变化更大(图3)。在春季和秋季,湖泊南端的居民性以及溢洪道接收器上的居民性增加,而在夏季和冬季,北美狗鱼大部分时间花在湖泊的北部和中部(图3)。相反,白鱼在溢洪道和运河区域的居民性一直保持较低水平(图3)。

讨论

我们的数据揭示了在不同溢洪道位置(主湖与主湖外)的水库间,不同物种的鱼类运动和逃逸脆弱性存在明显差异。声学遥测的使用使得能够连续监测鱼类,从而更好地了解鱼类何时移入并存在于溢洪道区域,相比于仅监测鱼类逃逸的方法(例如,直接捕获、溢洪道上的PIT天线;Paller et al., 2006; Spinelli et al., 2010

CRediT作者贡献声明

Madeline C. Lewis:写作 - 审阅与编辑,写作 - 原稿撰写,可视化,方法论,调查,形式分析,数据整理,构思。Benjamin J. Dodd:写作 - 审阅与编辑,项目管理,资金获取,构思。Michael J. Weber:写作 - 审阅与编辑,验证,监督,项目管理,方法论,资金获取,数据整理,构思。

动物伦理声明

所有鱼类处理均遵循机构动物护理和使用委员会批准的动物护理协议(IACUC-21–288)。

资助

本项目的资金部分由美国陆军工程兵团项目 W912HZ-15-2-0013和W912HZ-21-2-0020以及爱荷华州立大学提供。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系,这些利益或关系可能会影响本文所报道的工作。
Madeline C. Lewis|Benjamin J. Dodd|Michael J. Weber
爱荷华州立大学自然资源生态与管理系,美国爱荷华州 Ames
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