李云濤，郭美玉，詹　誠，楊曉龍，董云霞

(1.廣西交通科學(xué)研究院有限公司，南寧530001；2.中國海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室，山東青島266003；3.廣西珍稀瀕危動物生態(tài)學(xué)重點實驗室，廣西師范大學(xué)，桂林530007)

受氣候變暖、陸源沉積速率加快等自然因素以及防洪、航運、供水、灌溉、休閑娛樂、過度捕撈等人為因素的影響，魚類的產(chǎn)卵場及棲息地遭到嚴(yán)重破壞[1,2]，漁業(yè)資源量及多樣性在全球范圍衰退嚴(yán)重[3]。研究發(fā)現(xiàn)，我國七大江河中流經(jīng)城市的河段90%以上受到污染，魚類洄游路線受阻，生態(tài)環(huán)境逐步惡化[4]；紅水河大壩的修建使河流生境破碎，急流性魚類受到抑制，生物多樣性嚴(yán)重下降[5]；水質(zhì)污染是致使伊利諾斯河和莫米河魚類種類、豐度顯著下降的主要原因[6]。隨著經(jīng)濟(jì)魚類數(shù)量減少、可供捕撈規(guī)格減小、可捕資源小型化等問題的日益突顯，對漁業(yè)資源及環(huán)境的修復(fù)和管理成為當(dāng)務(wù)之急。為此，國內(nèi)外科研工作者進(jìn)行了一系列修復(fù)工作，如增殖放流、鋪設(shè)人工魚巢、投放人工魚礁等。目前對淡水漁業(yè)資源及其生境修復(fù)的主要方式之一是構(gòu)建人工魚巢。人工魚巢建設(shè)是一項投資巨大、設(shè)計復(fù)雜的工程，為達(dá)到預(yù)期資源修復(fù)效果，必須對其種類、構(gòu)造、效應(yīng)機理以及布設(shè)管理方面進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C。目前尚未有人工魚巢對漁業(yè)資源增殖效應(yīng)的系統(tǒng)性論述，因此匯總近年來國內(nèi)外對人工魚巢建設(shè)和效益評價的研究，從人工魚巢效應(yīng)機制、適用性以及發(fā)展趨勢等方面解析人工魚巢今后的研究方向，以期為今后淡水漁業(yè)資源的生境修復(fù)和管理提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1　人工魚巢的定義

人工魚巢可以為產(chǎn)卵場遭到破壞的魚類提供仿生態(tài)產(chǎn)卵條件，增殖和改善野生魚類種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量，并最終達(dá)到修復(fù)和重建淡水生境、豐富漁業(yè)資源的目的?？蒲泄ぷ髡咴诘蜻M(jìn)行了大量實驗，通過投放人造結(jié)構(gòu)改善魚類棲息地。但是目前對人工魚巢名稱及其作用的定義尚未達(dá)成共識：Wilbur[7]將能夠聚集魚類，提高漁獲量的人造結(jié)構(gòu)稱作魚類誘集器(fish attractor)； Uberuaga等[8]于1991年將降低光照強度或提供不連續(xù)基質(zhì)的材料稱為仿生境結(jié)構(gòu)(habitat structure)，該材料為魚類提供庇護(hù)所、食物或參照點；Rogets等[9]則認(rèn)為涉及大量聚集的人造環(huán)境時應(yīng)該稱之為“人工魚礁”，而由塑料制成的單個誘集器應(yīng)該稱為人造結(jié)構(gòu)(synthetic structures)；我國研究者普遍將淡水水域中能夠為游泳生物提供產(chǎn)卵棲息地的人工結(jié)構(gòu)稱為“人工魚巢”。

人工魚巢和人工魚礁在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和功能上交叉甚至重疊，對二者的定義及劃分界限模糊。通過對國內(nèi)外研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)：淡水水域由于水較淺、范圍小，人造結(jié)構(gòu)投放后便于長期監(jiān)測和管理，其主要目的是為粘性卵魚類提供產(chǎn)卵和孵化場所及棲息地等，其個體結(jié)構(gòu)完整，可獨立行使功能，也有部分構(gòu)造如魚巢磚等在原有功能的基礎(chǔ)上同時起到了鞏固河堤的作用，在結(jié)構(gòu)上聚集行使功能；而海洋投放區(qū)域一般水深，且投放物通常無需進(jìn)行后期的管理和維護(hù)，發(fā)揮作用周期長，但是需要投放物按照一定的排列方式進(jìn)行擺放才能起到相應(yīng)的效用。綜上所述，本文按投放區(qū)域作為劃分人工魚巢和人工魚礁定義的主要依據(jù)：淡水水域投放的人造結(jié)構(gòu)稱為人工魚巢，海域投放的人工構(gòu)造稱為人工魚礁；并認(rèn)為人工魚巢應(yīng)定義為：投放于淡水或河口區(qū)域的人工或自然結(jié)構(gòu)物，用于模擬魚類棲息地，改善淡水生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建適宜游泳生物附著、棲息、索餌、繁殖等的新生境，并對漁業(yè)資源的增殖和保護(hù)起積極作用。

2　人工魚巢的種類、構(gòu)造

人工魚巢種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的人工魚巢起到不同的功效。根據(jù)材料及結(jié)構(gòu)的不同，將人工魚巢劃分為天然植物人工魚巢、人造水生植物魚巢、網(wǎng)片人工魚巢和魚巢磚等幾種類型。

2.1　天然植物人工魚巢

天然植物人工魚巢主要以木質(zhì)材料作為產(chǎn)卵場和孵化所，還可以作為魚類庇護(hù)所和食物來源[10]。我國現(xiàn)今大部分地區(qū)采用此種類型，它包括基質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)材料兩個部分。天然植物人工魚巢一般以基質(zhì)材料成束扎制后，按一定排列方式用鐵絲、網(wǎng)線、繩索等系于竹桿、圓木等結(jié)構(gòu)上?？勺龌|(zhì)材料的一般有棕櫚片、楊柳樹的須根、榕樹根、鳳眼蓮(水葫蘆)、小豬采、金魚藻、魚漂草、石松、馬尾松、豬毛草等。研究表明水中的木質(zhì)材料可以直接或間接的為水生生物提供棲息地[11]，且這些材料誘魚效果好、魚卵附著率高、來源廣、對魚類親和力強，但因使用壽命短、加工費時、易腐敗、部分含有單寧酸等有害物質(zhì)、基質(zhì)材料不宜重復(fù)利用等缺陷導(dǎo)致使用范圍受到限制。Huang等[12]利用SAFWs對長江口的無植被區(qū)域?qū)嵤┥承迯?fù)，采用將棕櫚片固定在蘆葦?shù)叵虑o的結(jié)構(gòu)，對魚類和甲殼類均有較好的誘集作用。趙從鈞等[13]研究了加州鱸對楊柳須人工魚巢的適應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)在有環(huán)道和流水條件的區(qū)域，效果比較理想，并認(rèn)為芒萁的葉片脈序排列稠密，有利于粘性卵的粘附。張勝利等[14]也發(fā)現(xiàn)芒萁在附卵及孵化方面效果顯著。

2.2　人造水生植物魚巢

人造水生植物魚巢的基質(zhì)材料一般為聚乙烯或聚丙烯，與Santos等[15]設(shè)計的底部密集結(jié)構(gòu)在尺寸、材質(zhì)和復(fù)雜性等方面相似。人造水生植物魚巢的結(jié)構(gòu)模仿香蒲和苦草的帶狀葉，增加對魚類的親和力，以此減輕植物衰退對水生動物的影響。人造水生植物魚巢的優(yōu)點是可長期固定使用，不僅可以作為產(chǎn)卵場和育幼場，還可供魚類棲息、索餌。Santos等研究發(fā)現(xiàn)，人造水生植物可以幫助魚類應(yīng)對水位變化脅迫，在提供產(chǎn)卵場、棲息地、食物等方面發(fā)揮了重要作用[16]。此外，人造水生植物的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和放置水層同魚類的可利用性具有較大相關(guān)性[15]。發(fā)現(xiàn)在大型植被缺乏的區(qū)域，人造結(jié)構(gòu)物可以有效聚集成年大嘴鱸魚[9]。其次，人工魚巢的材質(zhì)、形狀、顏色對大阪鯽、團(tuán)頭魴的附卵效果及黏著度均有不同程度的影響[17]。

2.3　網(wǎng)片人工魚巢

網(wǎng)片人工魚巢主要組成部分是用于產(chǎn)卵、孵卵的網(wǎng)片以及用于使魚巢懸浮特定水層的沉子或使魚巢固定的框架結(jié)構(gòu)，如毛竹等；主要形狀有“平面形”、“人字形”和片狀[18]。網(wǎng)片人工魚巢具有來源廣、魚卵分布均勻、便于收集魚卵、透氣性強等優(yōu)點。但網(wǎng)片人工魚巢對產(chǎn)卵親魚誘惑力低，附著效果較差，使用前需要進(jìn)行清洗、消毒，過程較為繁瑣。在楊樹須根和尼龍網(wǎng)兩種魚巢對異育銀鯽的繁育效果實驗中，發(fā)現(xiàn)楊樹須根對親魚有更好的誘集作用，但孵化率比尼龍網(wǎng)小4.6%。不同魚類對網(wǎng)片魚巢的放置水層、網(wǎng)目形狀和大小具有選擇性[19-21]，應(yīng)根據(jù)主要增殖魚類的行為習(xí)性設(shè)置相應(yīng)的魚巢參數(shù)，使人工魚巢達(dá)到事半功倍的效果。

2.4　魚巢磚

魚巢磚作為一種新型的河道護(hù)岸構(gòu)件，主要包括三大類：(1)連鎖塊鋪面護(hù)岸，用混凝土連鎖塊鋪設(shè)在坡度較大的河岸，減少水土流失、供魚類棲息覓食；(2)透水混凝土箱式護(hù)岸，抵擋河岸沖刷、提供水生植物生長空間；(3)護(hù)坡拋石結(jié)合蘆葦、生態(tài)袋插柳護(hù)岸，保持河岸水土、營造魚類棲息生態(tài)[22]。韓國的“生態(tài)磚”使用無砂混凝土材料，兼具水氣流通功能，可供部分植物生存，但由于工藝復(fù)雜，孔隙限制植物根系，其應(yīng)用范圍受到限制。高國明等[23]設(shè)計的復(fù)合生態(tài)混凝土墻式護(hù)岸技術(shù)，通過土體加筋、按傾覆穩(wěn)定要求核算壘砌高度、靈活壘砌增加空間異質(zhì)性、構(gòu)件空隙內(nèi)充土建植植被等方式，使魚巢磚不僅能保證河岸的安全和穩(wěn)定，同時兼具物質(zhì)循環(huán)、能量流動及信息傳遞的功能。王興勇等[24]對魚巢磚的水動力特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，魚巢磚可以有效抵御外界流速變化，且隨魚巢磚結(jié)構(gòu)變化，其流場分布和流速大小區(qū)域也不相同。魚巢磚將生態(tài)系統(tǒng)的基本功能與擋墻的安全防護(hù)功能有機結(jié)合，構(gòu)件穩(wěn)定兼作小型水生動物的棲息、躲避場所，符合現(xiàn)代水利對水岸防護(hù)工程的要求，在未來的魚巢使用中具有廣闊前景。

2.5　其他

除上述人工魚巢類型外，科研工作者對新型材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的人工魚巢進(jìn)行了探索，并取得了良好的效果。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院用固定樁、浮動框架、墜有沉子的纜繩和用于粘附魚卵的蓬狀基質(zhì)制作了浮動框架式粘性卵立體人工魚巢，結(jié)構(gòu)簡單，附卵面積大，可供不同水層的魚類產(chǎn)卵繁殖[25]。Uzunova等[26]把切成兩半的塑料瓶放置在湖底，發(fā)現(xiàn)其對不適宜產(chǎn)卵的棲息地有較好的誘魚產(chǎn)卵作用，且可以顯著提高瓜仁太陽魚的豐度。還有養(yǎng)殖場用塑料編織袋、自行車外胎、PVC塑料管等制作人工魚巢，不僅大大提高了孵化率，還可以有效避免水霉病的發(fā)生。廢料利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，也是未來人工魚巢的一大發(fā)展方向。

3　人工魚巢的效應(yīng)及布設(shè)、管理

人工魚巢通過模擬大型水生植物，為產(chǎn)粘性卵的繁殖期魚類提供產(chǎn)卵場及育幼場。上個世紀(jì)70年代以來，各國研究人員對人工魚巢的建設(shè)和效果評價取得了長足發(fā)展，對淡水漁業(yè)資源的增殖和生態(tài)修復(fù)取得了良好效益。國外學(xué)者利用魚類聚集裝置(Fish aggregating devices，F(xiàn)ADs)修復(fù)生境退化區(qū)的生態(tài)功能[27]，主要包括種植新植被、使用人造裝置和構(gòu)造人工流動濕地三種方式 。FADs對各齡魚均有較好的誘集作用[28]，在水庫等水體中的魚類繁殖、提供幼體躲避物等方面得到廣泛應(yīng)用。人工魚巢可以為游泳生物提供穩(wěn)定的生境且增強幼魚的生境適宜性[12]。作為魚巢的基質(zhì)材料，蘆葦根莖、棕櫚片及其他大型水生植物等可以降低水體總懸浮物濃度[12,29]，從而導(dǎo)致水體透明度的增加，進(jìn)而促進(jìn)了浮游動物的生長[30]，為魚類提供良好的食物來源。將木質(zhì)材料置于水中，不僅可以增加河流形態(tài)的異質(zhì)性[31]以及河流水力學(xué)[32]，還會影響到無機鹽和有機質(zhì)的含量分布[33]。此外，魚類的體長分布還與光強有密切關(guān)系，研究表明，在有遮蔽物的區(qū)域分布更多體長較大的魚類[34]。

人工魚巢的投放會造成流域水流以及地質(zhì)等物理環(huán)境的變化，而流場的改變又會進(jìn)一步影響沉積底質(zhì)的再懸浮，促進(jìn)沉積物中營養(yǎng)鹽的二次釋放和擴散，進(jìn)而影響了水質(zhì)的變化。因此，選擇合適的布設(shè)地點，是決定人工魚巢投放效果的重要基礎(chǔ)。湖南編制的《淡水人工魚巢增殖技術(shù)規(guī)程》建議人工魚巢宜選擇在環(huán)境相對安靜、水質(zhì)較好、水底沉積物厚度≤10 cm的靜水或流速≤0.05 m/s的水域，應(yīng)設(shè)置在湖灘淺水地帶，盡量選擇風(fēng)浪小的灣汊處，水深不要超過1 m。人工魚巢設(shè)置不應(yīng)影響航運、阻礙行洪。鯉魚有逆水上溯的習(xí)性，適宜的水流條件可以促進(jìn)產(chǎn)卵。且鯉魚的產(chǎn)卵與水溫、水文、氣象均有很大關(guān)系。在人工魚巢鋪設(shè)過程中，了解修復(fù)地的水文地貌條件可以有效避免在棲息地修復(fù)過程中的失誤[35]。

國內(nèi)對人工魚巢的研究處于起步階段，因此在人工魚巢管理和維護(hù)措施方面尚沒有明確的規(guī)定，筆者根據(jù)國內(nèi)外研究成果以及專家經(jīng)驗提出如下管理和維護(hù)建議：

(1)設(shè)立臨時保護(hù)區(qū)。設(shè)置警示牌，警示燈，加強保護(hù)，必要時可在產(chǎn)卵高峰期進(jìn)行巡邏。

(2)魚巢清洗和更換。在魚類繁殖期，為保證產(chǎn)卵效果，應(yīng)定期對人工魚巢進(jìn)行清洗，特別是用蘆葦?shù)饶举|(zhì)材料制作的魚巢，易腐爛，應(yīng)定期更換。

(3)數(shù)據(jù)記錄。定期記錄氣溫、水溫等自然環(huán)境狀況，魚類繁殖期檢查粘附卵以及幼苗孵化情況。抽樣統(tǒng)計魚卵粘附量、產(chǎn)卵量及受精率。并定期抽樣進(jìn)行人工孵化，估算孵化率。

(4)作為誘集作用鋪設(shè)的人工魚巢，定期統(tǒng)計魚巢區(qū)內(nèi)魚類、甲殼類、浮游動物等水生生物分布的種類和數(shù)量，并與非魚巢植物缺乏區(qū)進(jìn)行對比，估算誘集效果。

4　展望

人工魚巢的研究尚停留在起步階段，在今后研究中，可以參照人工魚礁的研究模式，加強新型人工魚巢的研究，在材質(zhì)選擇方面，生態(tài)型人工魚巢以木質(zhì)為主(如灌木、常綠樹等)，雖然費用低，但易腐蝕，不能長期使用且破壞植被；仿大型水生植物人工魚巢和網(wǎng)片主要材料為聚乙烯或聚丙烯，回收不當(dāng)會造成水質(zhì)污染，且對魚體親附力不強甚至釋放有害物質(zhì)。因此，應(yīng)該加強對人工魚巢材質(zhì)選擇的研究，如使用高分子、可降解材料，不僅可以增強魚巢抗腐蝕和沖擊的能力，同時可以減少水質(zhì)污染。而在構(gòu)造上，當(dāng)前人工魚巢不能循環(huán)利用、操作復(fù)雜，且對魚類誘集及附卵效果不理想。因此可以將具有固岸作用的魚巢磚與天然植物人工魚巢相結(jié)合，設(shè)計出可以長期循環(huán)使用，且集固岸、附卵、孵化、避敵、食物、棲息地于一體的人工魚巢。此外，針對人工魚巢結(jié)構(gòu)的選擇研究尚比較粗糙，如何根據(jù)魚類棲息習(xí)性及水流特點設(shè)計適宜的人工魚巢尚待進(jìn)一步開發(fā)。在人工魚巢的布設(shè)方面，應(yīng)綜合考慮上升流、下降流的水體交換以及高速流區(qū)和低速流區(qū)的交替分布，使浮游生物在魚巢上滯留和繁衍，從而為魚類的索餌、生活及產(chǎn)卵提供優(yōu)良場所，并為各類水生生物和魚類提供適宜的水動力環(huán)境。修復(fù)魚類退化生境是一項長期的任務(wù)，需要有效的財政投入以及技術(shù)支撐，而文化和統(tǒng)計學(xué)因素又制約著其發(fā)展，人工魚巢的研究和應(yīng)用尚有很大的發(fā)展空間。