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长江上游水电梯级开发水域生态保护的思考

长江是我国第一大河,水力资源十分丰富,主要分布在上游地区。长江宜昌以上干支流水力资源技术可开发量装机容量22246万千瓦,年发电量10677.3亿千瓦时,分别占全流域总量的86.8%和89.9%,是“西电东送”的主要产电区。

长江是水生生物的重要聚居地,生物多样性丰富。长江的鱼类有400余种,鱼类资源有两个主要特点。一个是以青、草、鲢、鳙即“四大家鱼”为代表的鲤科鱼类东亚类群,它们适应于东亚季风气候,在春末夏初水温升到18℃以上,每当江河发生洪汛时繁殖,鱼卵在漂流过程中发育孵化,并随着泛滥的洪水进入沿岸的洼地(即通江湖泊)摄食生长。发生洪水和水温达到适当的温度点是它们进行繁殖所必备的自然条件,而通江湖泊则是其仔、幼鱼及成鱼育肥生长的最适场所。长江鱼类资源的另一个特点是特有种很多。在长江的360余种纯淡水鱼类中,有155种是长江的特有种,并且局限分布于长江上游的特有鱼类多达124种。上游的特有种绝大多数常年栖息于江河流水中,对其栖息生境有高度的适应性和强烈的依赖性,是长江上游水域生态系统的代表性物种,也是维护上游生物多样性的主要保护对象。

由于水域生态系统本身的脆弱性,易受自然因素变化和各种人类活动干扰的影响。如何协调水电开发和物种保护之间的矛盾,实现水电可持续发展和物种永续繁衍,是需要认真探讨的课题。

长江上游特有鱼类及其生存特性

在长江上游的124种特有鱼类中,除十几种分别分布于滇池、泸沽湖等几个湖泊,适应于静水环境的物种外,绝大多数种类适应于急流环境,在河流中生活。常年在长江上游干流及其主要支流下游的特有鱼类有40余种,其它的几十种特有鱼类,则分布在各支流的中、上游,并且有少数的特有种仅分布于某一条河流。

这里的河流,无论干流或支流,通常是河道蜿蜒曲折,滩潭相接,在河道两侧流速、流态、底质、水深等水文要素随主流走向而交替变化。在这样的河流环境中,上游的特有鱼类形成了一系列的适应性特征。它们多数是营底栖生活,有一些类群的胸、腹鳍或口唇部分还形成了吸盘等附着器官,可吸附于石上。针对河流中饵料生物的组成,特有鱼类的食性主要分为以下五大类:一是主要摄食着生藻类的。它们的口裂较宽,近似横裂,下颌前缘具有锋利的角质,用来刮取生长于石上的着生藻类。二是主食底栖无脊椎动物的。它们的口部常具有发达的触须或肥厚的唇,用以探寻和吸取食物。这一类食性的鱼种数最多,约60种。三是杂食性鱼类。它们通常是在水量较大、水较深的干支流栖息,摄食底栖动物(包括淡水壳菜),也摄食藻类及植物碎屑、种子等。四是主要捕食别种鱼类的。五是主要摄食浮游动物的。

任何一个物种都必须通过繁殖后代延续生命。在个体的生活史周期中,繁殖是最重要的一个环节。鱼类繁殖习性的形成是与其栖息水域气候、水文等环境要素周年变化的自然节律相适应的。上游特有鱼类繁殖习性大体可以分为以下几个类型。一是在砾石河滩产沉性或黏性卵,具这种类型产卵习性的特有种较多,每年3月,当水温升到15℃时,便开始产卵。这时的河水径流平稳,悬移质极少,避免泥沙黏附在鱼卵上,影响胚胎呼吸。二是在挖掘的浅坑中产沉性卵,裂腹鱼亚科分布于长江上游各个属的特有种(约20种),具有相似的繁殖习性。此外,属于国家二级重点保护动物的川陕哲罗鲑,在长江上游目前仅局限于大渡河河源段的脚木足河和麻柯河,其繁殖习性与裂腹鱼类相似,繁殖水温也很低。三是在江河涨水时产漂流性卵。在4、5月内,水温升到18℃时,圆口铜鱼、长鳍吻鮈、长薄鳅、中华金沙鳅等特有种,当发生洪汛时便在江河中产卵。圆口铜鱼、长薄鳅等鱼类的产卵场主要在金沙江中下游观音岩至乌东德江段,距宜昌1500千米以上,其仔鱼漂流到长江中游的几率很小。四是产黏草性鱼卵,只有极少数的特有鱼类将黏性卵产在水草上。

水电工程的影响及鱼类救护措施

大型水利枢纽工程一般具有多项功能。目前在金沙江、雅砻江和大渡河等河流已建和在建的水电站,都未建船闸,其主要功能是发电,而其航运功能仅限于水库内。这些电站大多为拦河筑坝,坝高多在100米以上。水电站建成运行后,将奔腾的河流改变为缓流的水库,砾石河滩被数十米乃至100米以上的深水所淹没并逐渐被泥沙覆盖,该河段水生生物原有的栖息生境完全消失;深水水库径流调节和水温层化,也使水域生态的自然节律发生变化。这些变化,对上游特有鱼类的生存带来了影响,如河流的连通性受到阻隔,影响鱼类洄游;大坝对鱼类下行也产生影响;水文情势显著改变,流水性鱼类栖息生境消失;着生藻类因泥沙覆盖,缺乏所需生存条件而消失;水温层化,下泄水温升降滞后,鱼类繁殖时期延迟;水温滞后直接影响鱼类的繁殖和水生生物的生长;河流的自然径流过程改变,影响鱼类繁殖等等。

我国在20世纪50年代末,已经开始进行水电工程“救鱼”问题的研究和实践。20世纪80年代以来,拟建的水电工程在“可行性研究报告”和“环境影响报告书”中,都要求写明需要保护的鱼类名录和打算采取的保护措施。

建立珍稀特有鱼类自然保护区。在《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》(1991)中,提出了为长江上游特有鱼类建立自然保护区的建议。20世纪90年代,四川省在屏山至合江段建立了长江上游珍稀鱼类省级自然保护区(现为国家级保护区)。2005年,因金沙江下游向家坝、溪洛渡水电站获准建设,保护区范围再次调整,上游端移至向家坝大坝下1.5千米处,下游端延至重庆市马桑溪大桥,增加了整条赤水河和岷江河口段等相邻河段,保护区名称改为“长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区”。

进行人工繁殖放流。在我国,出于物种保护目的,弥补受水电工程不利影响而开展的鱼类人工繁殖放流活动,始于20世纪80年代中期。当时葛洲坝工程局建立了中华鲟人工繁殖放流站。

20世纪70年代中期,四川省水产研究所等单位使用从金沙江中华鲟产卵场捕到的亲鱼,人工催产促进产卵,人工授精并成功孵出仔鱼,突破了中华鲟人工繁殖技术。1983年,中国水产科学院长江水产研究所等单位,利用从葛洲坝下捕到的中华鲟亲鱼,人工催产、人工孵化也获得成功。

自1984年以来,进行了长江中华鲟人工繁殖放流活动。据监测资料,中华鲟人工放流的贡献率已达到10%,虽有较显著效果,但主要还是依靠自然繁殖维持野生种群。

建造过鱼设施。水电大坝的建设,阻隔了鱼类上溯的通道,使一些回归性很强、必须返回上游原出生地产卵的鱼无法完成繁殖活动。修建过鱼设施的目的,就是为这些鱼类提供上溯通路。在欧洲,许多河流流经多个国家,每个国家都享有利用鱼类资源的权利,因此,在河流上修建水电站时,必须建造过鱼设施,为溯河洄游的鲑鱼、鲱鱼和鲟鱼,以及为降河洄游的欧鳗提供通道。这些梯级水电站一般都是低坝,水头不高。在这些水电站修建的过鱼设施,过鱼效果都比较好。

我国在20世纪60年代末修建的水电站附建了鱼道,这些鱼道是否已顺利通过了原来设计的主要过鱼对象,尚未见报道。现在又兴起采用集运鱼船作为水电工程的鱼类保护措施。集运鱼船原来是国外用来在河流中诱集成群溯游的洄游性鱼类的一种设施,可随河流水位、流速变化和鱼群洄游路径移动位置,船底几乎接触河底,以利于底层鱼类进入集鱼槽。现在我国在深水水库中使用的集运鱼船,漂浮在水库表层,没有需要上溯的鱼群,自动进入集运鱼船。

水电开发应和生态保护协调发展

对青衣江、安宁河、水洛河和藏曲等河流实施生态修复工程,建立特有鱼类自然保护区。长江上游的这几条支流,同赤水河相似,流程较长,水量较大,鱼类种数多,有较多的特有鱼类。但是,在这些支流上修建的许多引水式小水电站,使河流断断续续脱水,水域生态系统遭到严重损害,河流净化水质功能大为减弱,鱼类的产卵场和栖息地减少或消失,水生生物多样性下降,一些特有种已处于濒危状态。建议对上游各支流已建水电站的生态环境影响进行一次后评估,估算其生态补偿额度。如果将这些支流的生态系统加以修复,建立自然保护区,即可使那几条大河因修建大型水电站而遭受不利影响的特有鱼类得到有效的保护。

对这些支流实施重大生态保护修复工程,要从河源开始,将水电站大坝和引水式电站的壅水堰和引水管道等设施拆除,清理河道,使水流畅通无阻,恢复河流自然流态。在整个支流水系建立自然保护区后,安排渔民转产转业,监督污水达标排放,适当进行特有鱼类人工繁殖放流。待自然种群恢复到较大规模,即停止放流,以自然恢复为主。

健全生态补偿机制。河流水生生物自然保护区所保护的虽然是水中的水生生物,特别是珍稀特有鱼类,但是保护区的管理要求沿岸居民不得在保护区内从事一些有损保护功能的生产建设活动,这就会对当地的经济社会发展带来一定的影响。因保护区建设使经济发展受到影响的地区,应当给予生态补偿。

加强水域生态健康状况监测和研究。对于长江的水域生态系统来说,加强监测尤为重要。因为每修建一个大型水电站,其引起水温、径流过程等环境要素的变化,又会叠加到原来已经产生了变化的这些环境要素上。水电站数量不断增加,环境要素相应不断变化。生物都具有适应性,但每种生物的适应度都有一定的阈值,超过了阈值,将对其生命活动不利。

长江上游梯级水电开发对水域生态的影响有必要进行长期的监测和深入的研究。须着重对上游自然保护区内的达氏鲟、白鲟、胭脂鱼等珍稀鱼类自然繁殖的水温下限的研究;葛洲坝下中华鲟产卵场环境要素变化对其繁殖影响的研究;四大家鱼繁殖要求的下限水温18℃,最晚滞后到什么时候出现才不至于影响当年幼鱼生长和安全越冬问题的研究。长江上游的水电梯级开发规模,需要以珍稀水生动物生存安全和四大家鱼等重要渔业资源长盛不衰为前提,划出生态红线,确定开发的“度”。

对于长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区,以及建议新设的青衣江、安宁河、水洛河和藏曲等河流自然保护区,同样需要加强监测。在保护区内设置监测站,对珍稀特有鱼类进行全天候监测,对河流生态学进行深入研究,以保障自然保护区可持续发展。

(作者单位:中国科学院水生生物研究所)

文章作者:中国科学院院士 曹文宣 中国科学院水生生物研究所责任编辑:王凡