三峡库区鱼类分布特点研究

长江三峡库区位于重庆市东部和湖北省西部，地理位置和自然条件独特，鱼类资源丰富，是多种珍稀、特有鱼类的盛产地和栖息场所［1-3］。2010 年12 月，三峡水库蓄水至三期目标 175 m，随着库区水位的逐步提升，区域性的环境变化必将对水体中的鱼类造成影响［4］。为了掌握175 m 蓄水前三峡库区鱼类资源现状和分布特征，需要对三峡库区的鱼类资源进行评估。水声学探测作为渔业资源评估的一种方法，与传统的渔具渔法等方法相比，具有快速有效、调查区域广、不损坏生物资源、提供持续的数据等优点，目前已成为国内外鱼类资源评估的重要手段之一［5-13］。本研究分别于 2009 年 12 月和 2010 年 4 月对三峡库区的鱼类资源进行了水声学调查，并对相关因子进行了同步监测，旨在为长江渔业资源的管理、保护和合理利用提供科学依据。

1 材料和方法

1. 1 研究区域

调查区域包括整个三峡水库，从秭归 ( N:29. 16°， E: 106. 10° ) 到 重 庆 ( N: 31. 25°，E: 111. 50°) ，整个江段长度为 660 km。为了数据分析和比较的需要，该江段被分为 27 部分( 图 1) ，每一段的长度约为 24. 5 km。

1. 2 设备

调查使用的设备为 SimradEY60 型鱼探仪，携带分 裂 波 束 式 换 能 器，换 能 器 的 工 作 频 率 为200 kHz，半功率角( 3 dB Beam width) 为 7°。在探测过程中换能器固定于监测船的船舷中部并入水约0. 6 m，方向垂直向下。数据采集过程中换能器的发射功率为 300 W，脉冲宽度( Pulse Duration ) 为64 μs。使用长约 20 m 的监测船进行声学探测，船速为9 ～11 km/h。根据江面航线规定，船只只能按照航线行驶，每次调查有进程和返程。为消除不同介质条件对换能器的影响，确保回波强度的准确度，在每次探测之前均按照设备的出厂说 明 ( Cont and Roux 2006 )［14］，采 用 直 径13. 7 mm的钨铜金属球对鱼探仪进行实地校准。

1. 3 数据预处理

首先，采用 Sonar5 软件对声学数据进行转换和分析。其次，采用软件自带的自动找底功能画出河底，为了消除诸如树枝、石头等造成的干扰，可以通过手动方式重画部分河床。然后，采用交叉滤波( Cross Filter Detector，CFD) 方法对图像进行处理，以有效消除噪音干扰并准确提取信噪比比较低的信号，相关的参数设置为: 前景滤波器 ［1，3］、背景滤波器 ［55，1 ］、目标平滑滤波 ［1，3］、信号长度 ［3，30］，声学截面的最大增益补偿( MGC) 为 6 dB。

1. 4 数据分析

每次调查各单元的鱼类分布状况采用 ArcGIS软件进行描述。将每次调查各采样单元中心点的GPS 坐标和鱼类密度导入 ArcGIS 软件［16-17］，然后和流域矢量图配准，最终获得鱼类分布状况图。分析了两次调查鱼类密度之间的差异，并针对每次调查，分析了各部分鱼类密度和相应水位的相关性。为了比较不同水层的鱼类密度，将探头至水底的距离分成三部分。0% ～ 33% 水深为表层，33%～ 66% 水深为中层，66% ～ 100% 水深为底层。根据目标深度和水深，可以将目标定为某一层。最后统计探测到的鱼类目标强度的分布特点。为了避免声纳发射时产生的噪声影响，只统计距水面 2 m 以下的回声信号。采用 SPSS13. 0 软件进行统计分析工作。

2 结果

2. 1 调查和分析效果

在调查过程中，随着探测船的移动，SIMRADEY60 获取原始图像 ( 图 2A) 。在分析软件 Sonar5中可以对河床底部进行编辑和重置，经过这一步骤，大部分的噪声可以被自动去除。剩下的信号包括个体鱼、鱼群和其它噪声，对于这些信号，可以通过信号追踪和目标强度数值进行筛选，这样，剩余的噪声信号可以手动去除掉。最终，获得处理过的图片( 图 2B) ，在这个图片上，我们可以很容易地甄别出鱼和底部。

2. 2 鱼类的水平分布和季节变化

结果显示: 各采样单元的鱼类密度不均匀，表现为从三峡水库的下游到上游越来越大( 图 3) 。2009 年 12 月各江段鱼类密度的平均值为 123ind． /km3，其中鱼类密度最大值集中在 19 单元部分，位于忠县附近，最大密度为 1 347. 3 ind． /km3，密度最小在 3 单元，位于巴东附近。2010 年4 月各江段鱼类密度的平均值为 45. 8 ind． / km3，其中鱼类密度最大值集中在 27 单元部分，位于重庆附近，最大密度为 864. 4 ind． /km3，密度最小也在 3 单元，位于巴东附近。冬季的鱼类密度明显大于春季，但两次监测结果并无明显差异( F =442，Sig. = 0. 235) 。2009 年 12 月三峡库区的水位为 171. 4 m，2010 年 4 月水位为 153. 8 m，通过对鱼类的平均密度和蓄水位的比较分析发现，水库蓄水位越高，库区整体的鱼类平均密度越大。进一步，分别对两次调查各江段的鱼类密度和相应水位进行比较，发现两者呈负相关关系，即水深的江段鱼类密度小，且相关系数分别为 －0. 451 和 －0. 260。

2. 3 鱼类的垂直分布和季节变化

垂直方向的水深被分为三部分，通过图 4 可以明显看出，鱼类密度在三层水体中分布不均匀。并且，不管是在冬季还是在春季，下层的鱼类密度始终最大，上层鱼类密度最小。各层鱼类密度的差异，冬季比春季更为明显。2009 年 12 月，上层鱼类密度和底层鱼类密度的比率为 0. 15，中层和底层的比率为 0. 46。2010 年 4月，上层鱼类密度和底层鱼类密度的比率为 0. 17，中层和底层的比率为 0. 61。

2. 4 目标强度分布和季节变化

经过统计分析，2 个季节鱼类目标强度分布均呈偏态分布( 见图5) 。2009 年12 月和2010 年4 月鱼类目标强度的平均值分别为 － 58. 75 dB 和 －60. 22 dB，冬季鱼类目标强度的平均值比春季的略高。按照有鳍鱼类目标强度和体长的关系式 TS =20lgTL － 72. 5［18-19］，其中，TS 是鱼体的目标强度( dB) ，TL 是鱼的体长( 厘米) ，鱼体体长和目标强度正相关，因此可以认为冬季鱼的体长略大于春季。另外，2009 年 12 月，鱼 类 目 标 强 度 介 于－ 70 dB和 － 50 dB 之间的比率为 89. 83% ，2010 年4 月鱼类目标强度介于 － 70 dB 和 － 50 dB 之间的比率为 84. 85%，这就意味着探测到的鱼大部分为小个体鱼，大鱼的比例小。

3 讨论

3. 1 数据和结果的可信性

在我们的调查中，监测范围涵盖整个三峡库区。每次调查，从秭归至重庆的上行进程，顺着长江的一岸，下行时，顺着另一岸，因此，每次调查都有两个重复，保证数据的准确性。其次，尽管我们所使用的设备在监测和数据记录方面功能强大且操作方便，但由于回声设备以及相关分析软件比较复杂，致使要完全掌握并不容易。针对这种情况，我们监测小组的成员多次参加了设备供应方的培训，通过培训、交流以及实际操作，目前监测组成员都已成为熟练工。最后，两次监测的成员保持不变，确保了结果的一致性和连贯性。在库区鱼类组成中，产量较高的有铜 鱼( Coreius heterodon) 、圆口铜鱼( Coreius quicheno-ti ) 、 河 鲶 ( Ictalurus punetaus ) 、 鲤 ( Cyprinuscarpio ) 、 长 吻 ( Leiocassis longirostris ) 、 草 鱼( Ctenopharyngodon idellus) 、鲢( Hypophthamichthysmolitrix) 、黄颡鱼等 8 种，占渔获物的 95%［20］。在这些种中，除了鲤鱼和河鲶，其它种都喜居于水体的中下层，因此，在处理回声信号时，只统计 2m 以下水层的信号是可行的。

3. 2 鱼类分布特征原因分析

水位对于库区鱼类的水平分布特征起着重要的作用。如前述，库区鱼类的优势种为南方鲇( Silu-rus meridionalis) 、鲤、长吻 、草鱼、鲢、铜鱼和圆口铜鱼，它们中大部分喜居于流水环境［21］。当库区水位升高时，回水区越变越大，并且移向上游，在回水区内，水流比较缓慢和平静。因此，这些喜急流的鱼就游向上游，寻找合适的水流环境。此外，随着蓄水位的升高，水文状况不可避免地发生改变，浮游植物的分布也会随之发生改变。鱼类的分布特征可能是对浮游植物分布的一种响应。已有大量文献报道表明，鱼类产卵行为需要水流的刺激［1，22］。三峡库区的优势鱼类产卵季节多始于春季，因此，鱼类多在春季上溯到库区上游重庆附近寻找合适的生境进行产卵活动，这是库区上游鱼类密度大于下游的最主要原因。其次，已有研究表明，鱼类的数量多和水深呈负相关关系［13］。库区从秭归至重庆的水深逐步减小，因此表现为鱼类密度从下游至上游逐步增大。而在冬季，鱼类需要水流缓慢的区域越冬。基于我们的调查，忠县附近是最适合越冬的场所。在忠县下游有一个接近180°的大转弯，此处水流形态多变、相对缓慢，适宜鱼类越冬。三峡库区鱼类的优势种大多喜居于水体的中下层，因此，中下层鱼类密度始终高于上层。另外，在冬季，由于底层水温高于表层，因此鱼类游向底层越冬［23］。而在春季，光照更强烈，表层水升温更快，鱼类就游向表层进行索饵活动。因此，春季各层鱼类密度的差异就不像冬季那么明显。在本研究中，我们发现冬季鱼体体长略大于同年的春季。长江中的多数鱼类在春季产卵。冬季它们活动减少，储存能量为来年的产卵活动做准备。当来年春季到来时，它们又进行长距离的溯游，寻找合适的场所繁殖下一代。因此，经过几个月的喂养，冬季鱼体的体长大于春季。本研究探析了三峡水库 175 m 蓄水前鱼类的分布特征，但鱼类资源量及分布特征和环境、水文等因子的关系如何，尚需要进一步的研究。

（作者不详）