中华鲟:远古、现实与未来的对话

2015-12-15 07:22彭宗卫编辑田宗伟
中国三峡 2015年4期
关键词:中华鲟催产亲鱼

文/彭宗卫 肖 慧 编辑/田宗伟

中华鲟:远古、现实与未来的对话

文/彭宗卫 肖 慧 编辑/田宗伟

长江是中华民族的母亲河,也是我国水生生物资源的宝库。有一种古老的水生生物,生在长江,长在大海,虽然远行万里仍不忘寻根故乡,把生命和爱情都留在长江里。它就是有“水中熊猫”之誉的中华鲟。

中华鲟是我国现存最古老的物种之一,它见证了地球生物进化历史和中华民族的文明发展。

远古:一条江和一条鱼的缘起

一亿四千万年来,中华鲟与长江母亲河结下了古老的亲情。中华鲟曾经是和恐龙并存的古生物种,江河巨变,自然沧桑,恐龙灭绝了,中华鲟却以强大的生命力延续下来,生存到今天,成为我们研究古代地球变化的鱼类“活化石”。

中华鲟的形状非常奇特。它长着扫帚式的歪尾巴,身体像一把梭子,头呈长三角形,眼睛以前部分像扁平的犁状,略向上翘。嘴巴在头的腹面,成一条横裂缝,能够自由伸缩。嘴巴的前方并排长着4根小须。眼睛很小,眼后有喷水孔。幼体中华鲟鱼的皮肤很光滑,没有鳞片。成年中华鲟鱼有5行大的菱形骨板,全身骨骼为软骨质。头部和身体背青灰色或灰褐色,腹部是灰白色。

一亿四千万年来,地球上的生物都在与环境的适应和竞争中寻求生存。随着大陆的漂移,自然的变化,中华鲟最终选择了中国的海域和长江作为繁衍生息地。

中华鲟为什么和长江有缘?据有关专家考证,古代的荆江地区是一个江湖难分的水域,叫“云梦泽”,那时候洞庭湖和江汉湖群的前身要比现在的洞庭湖大得多。如今的洞庭湖区,由泥沙冲积而成的田地,土层深厚,通透性好,含有大量有机质,特别肥沃,再加上气温适中,水源充足,无霜期长,从而使湖区内十几个县成为我国著名的粮棉生产基地。同时,湖内鱼类资源丰富,共有130多种。其中,古老的珍贵鱼种——中华鲟,更是“洞庭鱼王”,它们常到湖中来索饵、越冬。据现在挖掘出的化石可以看出中华鲟在远古以及各个不同时期的模样,可见中华鲟的历史当已经相当久远。

中华鲟是世界仅存的鲟属鱼类之首,也是我国一级野生保护动物。在全球现存的27种鲟鱼中,它是生长最快、个体最大的珍稀鱼类。我国历史上很早就有关于中华鲟的记载。《诗经》、《吕氏春秋》、《本草纲目》等文献里,对它有不同的称呼。作为地球上最古老的脊椎动物之一,在研究生物进化、地质、海貌、海退等方面,中华鲟具有重要的科学价值和难以估量的生态、社会、经济价值。

中华鲟是典型的溯河产卵洄游鱼类,是现存27种鲟形目鱼类中分布最南部的种类(中华鲟种群南越过了北回归线,其他种群均分布于北回归线以北),具有产卵群体平均个体大、产卵洄游路线长等特征,主要分布在我国东海、黄海、珠江和长江干流,历史分布范围还包括朝鲜半岛和日本海域,有珠江和长江2个种群。长江干流是中华鲟的主要栖息地,在珠江流域繁殖的中华鲟种群数量稀少。

和中华儿女一样,中华鲟有一种执着的回归与寻根习性。他们金沙江生,大海里长,成熟再返金沙江。亿万斯年,中华鲟从没有失去过方向感,它们执着地迷恋长江三峡和浪涛奔腾的金沙江,每年都有成熟的鲟鱼从长江回游到金沙江上产卵。1963年,我国鱼类学家伍献文教授给这种爱国鱼取名叫中华鲟。

中华鲟主要栖息在我国东海、黄海大陆架海域及长江、珠江、闽江、钱塘江、黄河。目前,黄河、钱塘江、闽江早已绝迹,珠江数量极少,仅长江现存一定数量。长江水系的3种鲟鱼类分别是:白鲟、中华鲟和达氏鲟。这3种鲟鱼为我国独有物种,均列入国家一级保护动物。专家研究发现,达氏鲟和中华鲟是鲟科鱼类中亲缘关系最近的两种。可能在较早的远古时代,由于长江不同地理位置的生态变迁,一部分中华鲟逐渐适应长江上游的生态环境而定居下来,或在历史的某一时期中华鲟的某一群体被阻隔在长江某一支流或附属水体而生存下来。从DNA分析推测,达氏鲟和中华鲟染色体数基本相同,在细胞进化上也处于同一层次。所以从理论上讲,中华鲟和达氏鲟人工杂交的后代不仅可以成活,而且是可育的。这一结论为未来的中华鲟保护打开了新的空间。

葛洲坝工程建成前后的出海及洄游路线。 制图/田宗伟

因为爱情,中华鲟选择了长江

中华鲟属鲟形目鲟科,它生在长江,长在大海,是海河口的洄游鱼类,为了繁殖和寻找食物,常常自由来往于咸水与淡水之间,是大型鱼类当中的“游牧民族”。人们常在我国海滨的金色沙滩,在海礁周围和珊瑚群中,在黄河入海口,都看见过中华鲟的身影。但是,中华鲟最迷恋的还是长江三峡和浪涛奔腾的金沙江。一般雄性中华鲟要9年才成熟,雌性要14年才成熟。中华鲟的个体硕大,形体威猛,成鱼体长可达5米,体重达千斤,寿命长达百岁,是淡水鱼类中个体最大、寿命最长的鱼。

滔滔长江是中华鲟生命的摇篮。每年春夏,幼年中华鲟从长江上游游出长江口,进入东海。在大海里遨游十几年后,等到生育能力成熟,它们就开始找到自己记忆中的长江口,溯河洄游到长江上游的金沙江生儿育女。

每年夏秋,成群结队的中华鲟从长江口外的浅海海域游到长江,溯流博击,回到自己的“故乡”金沙江宜宾一带产卵繁殖。等到幼鱼长到15厘米左右时,这些寻根的“游子”又携儿带女,顺流而下,旅居大海。就这样,它们世世代代生在长江、长在大海里,养成了身居海外不忘故乡的“美德”。

成年中华鲟在东海里“恋爱”成功后,双双结对从长江口进入长江,从长江口到金沙江,要上溯3000多公里,中华鲟一路上要克服重重艰难,才能回到自己的出生地。这期间,中华鲟一般不再吃任何东西,一直溯江而上到金沙江下游的宜宾江段。在那里有卵石堆砌而成的天然产床,它们“结婚”繁殖,产下后代,三个月后,再带着自己的儿女回到大海。

下一年的春天,又一批爱情成熟的中华鲟,会相约回到长江上游产卵,鱼卵随江水漂流、孵化,变成可爱的生命。初生的鲟鱼苗依靠着长江水的托举,流送到美丽的大海。

坚韧不拔,追求美好爱情,世世不忘长江,亿万年来——中华鲟向世人讲述着一个美丽动人的故事。

水生生物学家正在研究中华鲟这种特有的记忆功能的奥秘。

长江口是鲟鱼双亲繁衍后代的“中转站”,又是幼鲟回归故里前的“避风港”,所以,国家在上海建设了“长江口中华鲟自然保护区”,这是我国国内首个鱼类行为生态学实验室。

在野外为中华鲟做B超检查。 摄影/黎明

中外专家一起为中华鲟亲鱼做B超检查。 摄影/何燕强

观察中华鲟精子活力。 摄影/何燕强

天然铒料喂养亲鱼。 摄影/黎明

人工采卵。 摄影/黎明

解剖中华鲟鱼苗,分析死亡原因。 摄影/何燕强

观察中华鲟精子活力。 摄影/何燕强

观察刚授精孵化的中华鲟卵。 摄影/黎明

人和鱼的30余年亲密相守

修建葛洲坝水利枢纽工程,使中华鲟的自然繁殖受到不利影响。1981年1月,葛洲坝工程大江截流后,阻断了中华鲟自长江口洄游到金沙江的通道。中华鲟被大坝阻隔在坝下江段。中华鲟告别了祖祖辈辈繁衍生息的金沙江。

葛洲坝工程建坝之始,就有了救鱼问题的争论,当时有两种保护意见,一种是修建鱼道,在中华鲟秋季繁殖时打开,让鱼能够穿过大坝到上游去繁殖,另一种是采取人工繁殖、放流以保证物种的延续。

1982年,经水利部批准成立“三三○水产处”,其主要任务是“研究和完善中华鲟人工繁殖放流技术,并进行实验性生产,网捕中华鲟过坝,使鲟鱼在上游产卵场孵化幼鱼,开展中华鲟生态习性的研究”。这是我国第一个与大坝建设有关的鱼类人工繁殖放流研究机构。1985年该机构更名为中华鲟人工繁殖研究所,1993年更名为中华鲟研究所。2008年9月,中华鲟研究所从葛洲坝集团公司整体划归中国三峡总公司管理。

所谓人工增殖放流,就是从长江里捕捉野生雌雄中华鲟,进行人工取卵取精,人工受精,繁育出幼苗,放入长江,以增加长江里中华鲟的种群数量达到物种延续的目的。

从1982年秋季开始,葛洲坝坝下的长江江段就聚集了一批为攻克葛洲坝坝下中华鲟人工繁殖难关的科学家和水产工作者们。他们来自湖北和四川两省各市,既有两鬓斑白的老者,也有初出茅庐的水产界新兵。由于这一年中华鲟人工繁殖基地建设没有完成,只能采取传统的江边栓养亲鱼——发育到性成熟阶段,有繁殖能力的雄鱼或雌鱼,即野生种鱼——催产的方式。他们风餐露宿,吃住在江边的船上,日以继夜,对每一尾起水的亲鱼进行检查、处置。10月中旬,成熟的雄鱼得到了!人工催产、精子活力检查、精液保存……各项工作有条不紊地开展。遗憾的是,由于江边栓养不利于亲鱼的养护,捕捉到的成熟雌鱼催产期间没能保活,人工繁殖没能成功。

1983年,葛洲坝中华鲟增殖放流站基地的亲鱼催产池、孵化器等鲟鱼人工繁殖专用设施投入使用。在当年的秋季,我国水产系统、水利系统两大中华鲟人工繁殖协作组齐聚中华鲟研究所黄柏河基地攻关,他们将从坝下捕获的成熟亲鱼用船运到基地的催产池中进行人工催产首获成功,孵出子一代中华鲟鱼苗20万尾。

早期的中华鲟人工催产,以杀死成年中华鲟获取脑垂体以用作催产剂进行。从1982年开始,中华鲟研究所不断进行用LRH-A和其它辅助催产剂来进行催产的试验,以走出“为保护中华鲟又杀死中华鲟”的无可奈何。1986年,科研人员采用人工合成激素替代中华鲟脑垂体进行催产繁殖获得成功,终于结束通过捕杀野生中华鲟获得催产素的历史。

从1984年开始,中华鲟研究所每年都要将人工繁殖的中华鲟放流长江。至今已经累计向长江放流各种规格的鱼种500余万尾。如今,在放流现场,我们看到的都是一条条个头不小的中华鲟从滑道被放入长江。而在上世纪80年代,科研人员却是在船上用盆将1厘米长、刚出膜的鱼苗倒进江中,这些鱼苗被称为水花。科研人员说,“把它们投进长江,也就是希望自然环境下它们能够存活下来。但是,水花太小,进了长江当时也没办法进行监测,估计不少都填了天敌们的肚子。但是,这是唯一办法,国际上当时都这么做。”

然而大规格中华鲟苗种的培育并非易事,其水质、水温、食物、鱼病防治、养殖密度、日常管理等只要有一个因素不当,大规格中华鲟苗种的培育就不能实现。上世纪80年代中期,幼苗培育培育至10cm大规格鱼种的存活率只有13%左右,放流中华鲟仍以仔鱼为主。经过多年研究,1995年,突破大规格幼鲟培育技术,将规模化培育幼鲟的成活率提高到70%以上。1997年,攻克了中华鲟营养需求和驯食配合饲料技术,使苗种培育不再依赖活饵料,大大提高了培育苗种的数量和放流鱼种的规格。1998年,研究所在全国率先开展网箱养殖中华鲟试验获得成功,使鲟鱼成鱼养殖的成本大大降低。

在1999年以前,中华鲟基本上都是采取剖腹的方法取卵,为了采卵,亲鱼就牺牲了。研究人员曾试验过手术取卵,可确保产后亲鱼成活,但操作烦琐,术后鱼体康复不够理想。经过无数次的失败之后,2000年,活体采卵获得成功,结束了杀鱼取卵的历史,实现了产后亲鱼的可持续利用。

在成功解决了中华鲟性腺检测、催产剂改进、驯食配合饲料研制、活体无创伤采卵、产后康复一系列问题后,2005年,中华鲟研究所开始了中华鲟全人工繁殖项目的立项工作,2009年秋成功繁育出世界上首批全人工繁殖子二代中华鲟鱼苗。

刚刚孵化出的中华鲟幼苗。 摄影/黎明

子二代:我轻轻地来,不惊扰江里的鱼爸鱼妈

2009年10月4日,世上第一尾全人工繁殖的中华鲟“子二代”在中华鲟研究所三峡坝区基地破膜而出,在不到一天的时间里,1.8万余尾鲟苗相继诞生。

“子二代”解释起来并不复杂,研究人员把捕捞到的野生中华鲟亲鱼称为“祖辈”,用这些“祖辈”通过人工繁殖出的一代被称作“父辈”即“子一代”,再使“父辈”雄鱼和雌鱼在人工养殖条件下发育到性成熟,通过人工繁殖获得的下一代中华鲟就是子二代了。如果简单通俗地说,子二代就是野生中华鲟亲鱼的孙子孙女。

立项之初,可供选择的有技术路线两条:一是部分模拟中华鲟的自然生活史,让鲟鱼经历淡水-海水-淡水的养殖过程,使其性腺发育成熟;一是在纯淡水条件下,通过人工调控周年养殖条件,包括水温、水流、营养、光照等使其性腺发育成熟。到底选择哪一条技术路线,科研人员陷入了沉思。这些本应在海水中长大的中华鲟,在淡水中将它们养大,它们的性腺还会继续向前发育吗?是否还需要为其提供海水环境促使其性腺的发育启动呢?

经过对野生中华鲟自然生境的研究和研究所在野生中华鲟蓄养方面研究成果的分析,决定采用后一技术路线。研究人员首先对子一代中华鲟亲鱼进行PIT电子芯片标记以利识别,并为每一尾亲鱼建立档案,时进掌握其性腺发育状况。

2009年9月18日至23日,研究人员先后确认两尾子一代中华鲟亲鱼(一雌一雄)性腺发育至Ⅳ期末成熟阶段,最后攻关的时候来临了。

9月29日凌晨,1尾成熟雄鱼由黄柏河尾滩基地转运至三峡基地进行人工催产。29日16:30,顺利采得大量优质精液,对该精液进行镜检,发现精子成活率高、寿命长,完全能满足人工授精要求。

18:48,对成熟雌鱼进行催产,但由于成熟雌鱼体质较弱,将其转入较小的催产池后,鱼不适应,在催产初期绕池壁狂游,其后又伏在池底不爱游动,这给人工催产造成了极大难度,以至于到了理论排卵时间,该鱼却未见排卵迹象。时间在静静地流逝,大家的心情愈发紧张焦虑,研究人员一边讨论分析当前存在的问题,商量解决的办法,一边聚在催产池边密切关注亲鱼的状况。19:30,有人忽然发现,雌鱼排卵了,只是比预计的排卵时间足足晚了三个半小时!经观察,其卵质良好,便即刻按照人工繁殖程序,开始进行采卵授精。采卵历时30分钟,共采卵4万粒。9月30日卵子发育至原肠期统计授精率为71.4%。

中华鲟全人工繁殖的成功,标志着人类找到了不依赖稀有的野生亲鱼就能把中华鲟长期保存下来的有效途径,同时能使野生中华鲟的自然产卵行为免受人工捕捞的惊扰,从而更好地保护野生亲鱼资源。

在接下来的2011、2012、2013、2014年,中华鲟研究所又连续4年全人工繁殖出中华鲟子二代。而其2013、2014年用作人工繁殖子二代的亲鱼有的曾参与往年的人工繁殖,也就是说,这两年的子二代对他们的妈妈来说是第二胎。

从理论上讲,中华鲟雌鱼性腺再次成熟约需4年时间,但在野生状态中几乎看不到第二次产卵的雌鱼。在人工环境下让雌鱼能够重复多次产卵,并与不同的雄鱼配比,在技术上就能让中华鲟一直繁衍下去。至此,中华鲟全人工繁殖技术的六道难关,即性腺诱导、雌雄同步、催产时机判断与掌控、营养调控、鱼苗培育、亲本再次成熟全部被攻克,中华鲟全人工繁殖技术体系已经完备。从技术上讲,人类已能做到确保中华鲟这一古老物种的永续生存。在2014年的全人工繁殖过程中,技术人员还开展了雌核发育(单性繁殖)和冻精授精实验,开始了向更高目标的迈进。

一条鱼考验人类对未来的信心

2013年2月28日,在浙江象山县鹤浦镇金七门外侧海域,当地渔民误捕1尾放流的中华鲟,后证实该鱼为2012年在宜昌江段放流的。2013年7月23日,在江西九江湖口县长江八里江段洋港水域,渔民误捕1尾放流的中华鲟,通过标记确认该鱼为2013年在宜昌江段放流的。这表明放流的中华鲟能够存活、进入大海、返回长江。

那么保护中华鲟的工作是否就算大功告成了呢?专家们的看法并不一致。

中华鲟研究所朱欣教授说,中华鲟子二代繁殖的成功,虽能说明中华鲟可以在淡水中繁殖和成长,但与海中成长大的野生中华鲟有何区别还有待研究,而且,中华鲟的记忆能力可能会因是全人工繁殖而丢失,子二代长大放流长江后,能不能洄游到出生地,仍是有待破解的难题。我们繁殖子一代、子二代,目的都是要将其放流长江,通过大量的增殖放流来有效增加中华鲟的种群。但这些放流的中华鲟需要去适应新的长江水环境,而现在长江的水环境并不令人乐观,所以中华鲟的存亡仍取决于自然生存环境。

人类在成功实现中华全人工繁殖的同时,中华鲟也在不断调整自己的生存能力,与时俱进。自1992年至2012年,每年都观察到中华鲟在葛洲坝大坝下游15公里江段范围内有自然繁殖。中华鲟在葛洲坝大坝下江段找到了新的产卵区域繁衍生息,重新与长江母亲河建立亲密的生存关系。但令人担忧的是,2013、2014年没有中华鲟野外自然繁殖的发现。来年的情况会是怎样,有待观察,但愿有新的好消息。

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