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裸鲤耳石解密气候变化

文章来源:中国科学报 张文静    发布时间:2018-02-02  【字号:      】

色林错裸鲤(上:雌,下:雄)

  青藏高原是对全球气候变化最为敏感的区域之一。自20世纪80年代末以来,随着全球水循环的加剧,气候变化对青藏高原水资源和水环境的影响日益明显,加速了冰川退缩和湖泊扩张。然而,这种由气候变化导致的水环境变化,会对水生生物和食物网造成怎样的影响,高原鱼类又对气候变化如何响应,我们却不清楚。

  最近,中科院水生生物研究所研究员陈毅峰团队将树轮年代学的理论和方法应用到鱼类,构建了长达40多年的青藏高原特有鱼类的生长指数年表,并对西藏面积最大的高原湖泊色林错的裸鲤繁殖物候进行了深入的研究。

  这项持续20余年的研究,不仅首次量化了我国鱼类的物候变化,而且为研究鱼类以及其他水生生物如何响应气候变化提供了新的途径。该研究成果近日在Global Change Biology在线发表。

  与色林错结缘

  在青藏高原冈底斯山北麓,有一片蓝绿色的纯净湖面,这是西藏第一大湖泊,也是中国第二大咸水湖——色林错。陈毅峰与青藏高原的结缘,正是20多年前从这里开始的。

  1997年,西藏一个乡镇企业局组织牧民去色林错冬捕。在那之前,青海湖的裸鲤,也就是当地人称的黄鱼,已经因为过量捕捞而种群数量严重衰减,被青海省规定为禁捕鱼类。如何恢复青海湖裸鲤的种群数量,成为摆在人们面前的一道难题。

  高原上的鱼类本身生长速度非常慢,一旦捕捞过量,就会对种群造成严重的后果。如何通过研究确定色林错鱼类的合理捕捞量,以保证其鱼类种群数量不会发生衰退,保证色林错的生态可持续发展,成为摆在陈毅峰面前的工作。

  在此之前,青藏高原鱼类的生态学研究,几乎一片空白。“我们知道这里有什么鱼,但这些鱼到底是怎么生长的,我们却不清楚。”陈毅峰告诉记者。于是,借着这个机会,陈毅峰想要弄清楚,高原上的一条鱼究竟是如何生长、如何繁殖、它的生长需要什么条件、种群数量有多少、年龄结构是怎样等问题。“等于去研究高原鱼类完整的生活史。”陈毅峰说。

  色林错位于藏北无人区的边缘地带,没有太多的人为因素干扰,即使从1997年开始冬捕,但因为色林错面积较大,冬捕的时间和数量又都非常有限,所以在这里可以观察到纯粹的环境变化带给鱼类的影响。

  研究中,陈毅峰团队逐渐发现,高原鱼类与平原鱼类在生物学上的差异非常大。“比如,生长周期的差异非常明显,平原地区的鱼类,比如四大家鱼,生长一年基本上就可以长到两三斤,除了中华鲟这类需要洄游的,两三年就可以达到性成熟了。而色林错的裸鲤,长一斤大概需要将近十年,性成熟则需要4~5年。”陈毅峰解释说,“另外,高原上的气候环境非常特殊。青藏高原从9月中旬就开始进入冬季了,开始下雪冰封,这也是高原鱼类生长缓慢的原因之一,因为饵料生物不够,气温太低,一年中大概只有半年时间可以生长,其他时间都是在越冬休眠。同时,由于色林错的鱼类长年没有被捕捞,所以我们捕获的鱼类个体基本都能长到20~30年,只有三斤左右重,它们的年龄结构拉得非常长。”

  气候变暖使裸鲤繁殖物候显著改变

  随着研究的深入,陈毅峰团队选取了鱼类体内的一个小东西——耳石作为突破口。

  耳石,是脊椎动物的内耳或无脊椎动物的听泡中的一种石灰质结石,在许多真骨鱼中尤为显著,形成坚硬的体质。

  此前,对鱼类年龄鉴定一般用鳞片来进行,只需要简单处理即可,但对于高原鱼类来说,这个方法却有问题。“高原鱼类生长在冷水环境中,为了保温,它们就要减少鳞片的缝隙,这就导致它们的鳞片逐渐退化,变得非常细密。海拔4000米以上的高原鱼类,鳞片基本上都退化完了,只留下一个侧线鳞以及臀鳍和肛门两侧留下来的左右各一排鳞片。这些鳞片不是很规则,再加上它们会在繁殖的河床等场所有所磨损,所以就不太适合作为年龄测定的材料。”陈毅峰说。

  于是,研究人员开始寻找适合高原鱼类年龄鉴定的材料,耳石就是一个。将耳石取出小心地磨成薄片之后,就可以在显微镜下观察到上面如同树木年轮那样一疏一密排列的圆圈,一疏一密就代表一年。

  “一个两三斤重的高原鱼类,它的耳石大概只有半颗米粒那么大,我们要完全用手工打磨出来,需要磨成大约牛皮纸信封那么薄,才能在显微镜下看出轮文来,所以工作量非常大。也因为材料制作不易,后来我们就把这些材料尽可能都保留下来,看看以后还能做点什么。”陈毅峰说。

  随着研究的持续,陈毅峰团队利用耳石进行鱼类年龄鉴定的技术也越来越成熟。在其获得的鱼类样本中,最高纪录可以达到48岁,这使得他们可以构建出高原鱼类较长时间段的生长指数年表。

  此后,陈毅峰团队又将全球气候变化与高原鱼类研究相结合,其最近发表的研究结果显示,从20世纪70年代到2000年,气候变暖导致裸鲤的繁殖物候发生了显著的变化,幼鱼的生长季节共增加了约17天,增加的速率约为每10年3天。其中,1970年到1990年期间增加的13天主要通过繁殖物候的提前来实现,而1990年到2000年期间增加的4天则通过生长季节向冬季延伸得以实现。

  高原上的“有趣”生活

  从1997年到如今,陈毅峰对青藏高原鱼类的相关研究已经进行了20多年。这些年里,陈毅峰平均每年要带队在色林错湖边搭帐篷住两个月。守着咸水湖,水不少,但能喝的却没有,更不用说电和网络信号。随行带的菜勉强能维持一个月的时间,剩下一半的时间只能靠土豆和军用罐头支撑,好在现在可以返回拉萨或那曲购买,对此陈毅峰已经很满足。

  陈毅峰打趣自己和伙伴在藏北高原搭帐篷住,一天就能经历四季。“早上起来凉飕飕的像初春,太阳晒过以后云飘过来就开始下雨,雨下着下着又变成了冰雹,没准还会变成雪花。等云走了天空立马就放晴,太阳一晒帐篷里头能达到四五十摄氏度,就像蒸笼一样的。”陈毅峰说,“戴眼镜的人基本上20天过后就会变成黑白颠倒的熊猫,脸是黑黢黢的,只有眼睛周围一圈是白的。”

  色林错面积很大,团队成员一进一出就需要一整天时间,只能带一点压缩饼干在船上对付一下,还必须在傍晚太阳下山之前赶回来。“晚了高原上要起风,风从陆地往湖里吹,你不回来可就被越吹越远了。”陈毅峰哈哈大笑起来。

  在陈毅峰看来,高原上的日子不仅不艰苦,还“挺有趣的”。“还记得2012年到2013年那会儿,我觉得高原上的生活简直太美了,每天都是蓝天白云,一天能度过四季,想吃什么自己就动手做点儿,工作结束我都不想回来,无奈伙伴们嚷嚷着要回家。”

  在无人区边缘,陈毅峰等人偶尔也会遇到一些游牧藏民。一开始,藏民看到这些人每天到湖里捕鱼,很不理解,研究人员也担心会与当地人发生冲突。但后来,藏民逐渐了解到,这群科学家每年来到这里捕鱼,并不是为了吃,而是为了研究和保护高原鱼类,虽然语言不通,也开始和他们边比划边猜地熟识起来,有时会拿晒干的羊腿向团队成员换点苹果和罐头。每年临走时,陈毅峰会把随行的锅、桶、行军水壶、船、铺盖都留下来送给藏民。

  当然,让陈毅峰留恋高原的不仅是“有趣”的生活,还有这项研究的意义。“全球气候变化是个长期的过程,但它在每年每时每刻都在潜移默化地发生着。过去,我们只能是通过气象站进行长期的监测,而且在海拔4000多米的高原,是很难持续监测的,但我们现在将气候变化与鱼类研究相结合,来解决这个问题。”陈毅峰说,“同时,以前对于鱼类物候的研究非常稀少,我们从方法上作了一个突破,首次对我国鱼类的物候变化作了比较精准的量化研究。以后,我们会继续探索。”




(责任编辑:侯茜)

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