首都科学讲堂 | 北京野生鱼类生存报告
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2021-11-19
你还记得小时候河里的小鱼吗?近年来,由于各种原因,我们身边河里的鱼眼见着少了,这曾让不少市民忧心忡忡。眼下,随着水生态环境逐渐改善,河里的水量增加,在一些流域,北京野生土著鱼的种类正呈回升趋势。木鱼到底是不是鱼?北京的野生鱼种类有哪些变化?如何保护野生鱼? 本期首都科学讲堂之“科学青年说”,邀请中国科学院动物研究所副研究员赵亚辉,带我们了解北京野生鱼的生存状况。 |
【主讲嘉宾】
赵亚辉
中国科学院动物研究所副研究员
▲北京野生鱼类生存报告(上)
▲北京野生鱼类生存报告(下)
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海马不是马,木鱼不是鱼
在日常生活当中,我们接触到过很多带鱼字的动物,比如鱿鱼、鲸鱼、鳄鱼、衣鱼、墨斗鱼、娃娃鱼等等,但它们其实不是鱼。究竟什么样的动物我们才能称之为鱼?
鱼是在水中生活、用鳃呼吸,依靠鳍来游泳的脊椎动物。鱿鱼是软体动物,衣鱼是一种昆虫,它们都不是鱼。
到现在为止,世界上大约有3万多种鱼类,这些鱼在不同的生活环境中生存,也展示出了很高的多样性。比如说海马不是马,它是一类形态非常特殊的鱼类。不同的鱼类适应不同的生活环境,它们采用了不同的生活方式,由此也演化出了非常丰富的生物多样性。
鱼类可以分为盲鳗纲、七鳃鳗纲、板鳃纲、全头纲、多鳍鱼纲、辐鳍纲、腔棘鱼纲和肺鱼纲八个纲。
盲鳗纲在世界上分布得不是很广泛,种类也不是很多。它的最大特点就是眼睛高度退化,没有晶体,身体受到外界刺激之后,盲鳗会从黏液孔排出分泌物,在身体周围形成一大坨胶冻状的黏液,黏稠程度惊人。
七鳃鳗纲和盲鳗纲都有一个共同的特点,就是都没有像其他脊椎动物一样分化出来的上颌和下颌,所以把它们统称为圆口类。
七鳃鳗有一个圆圆的吸盘状的口,口里有很多锯齿状的牙齿,它们就靠牙齿吸附在别的鱼体身上,钻开一个洞,可以钻到其他的鱼体里边,采取半寄生的生活。绝大多数七鳃鳗的种类都生活于淡水当中,我国也有几种不同的七鳃鳗。
板鳃纲主要生活在海洋当中,目前有1200多种。鲨鱼是我们最熟悉的板鳃纲鱼类。
像鳐和魟属于平扁型的鱼类。鲸鲨是软骨鱼纲须鲨目鲸鲨科的一种鲨鱼,是现在世界上体型最大的一种鱼类,主要在海里游弋,食用一些浮游生物。蝠鲼属于体型平扁类的板鳃纲鱼类,也有很多的种类,都是属于保护动物。
银鲛最大的特点是上颌和头骨完全愈合在一起,所以也叫全头类。它们的种类也不是很多,而且它们演化的历史非常漫长,是一种活化石生物。
多鳍鱼纲的种类和数量并不是很多,而且分布也比较局限,只在非洲尼罗河及查德湖邻近支流上才有分布。它们最大的特点就是胸鳍和臀鳍都已经肉足化。它具有鼻孔,而且具有可以呼吸的肺,所以从它的形态特征上来讲,已经比较接近陆生的四足动物。
辐鳍纲包括3万多种鱼类,是我们大家非常熟悉的、平时接触最多的鱼类。它的一个显著的特点是具有外鼻孔,外鼻孔和口腔是不相通的。鼻子的作用,主要是感受水体里边的化学信号。
我们一度认为,腔棘鱼纲或者总鳍鱼是现在所有陆生的四足动物的祖先。到目前为止,世界上只发现两种,主要分布在印度洋的深海当中,除了胸鳍和腹鳍肉足化之外,在整个形态上也展现出非常独特的特点。但是经过详细的研究,发现它的鼻孔并不是内鼻孔,并不通到它的口腔当中,所以它只是在漫长演化过程当中进化的一个盲支。
肺鱼纲与总鳍鱼类似,也有肉足化的胸鳍和腹鳍。但它具有一个内鼻孔,而且在某种程度上可以说是所谓的肺。它可以直接呼吸空气。目前它主要分布在非洲、南美洲和澳洲的淡水中。在雨季和旱季交替比较明显的非洲,当旱季来临的时候,有些肺鱼就会寻找一些泥泞的地带,钻一个洞,把整个身躯钻到洞里边,最后在洞口留出一个小的呼吸通道,然后通过鼻孔来呼吸。之后在几个月的旱季过程当中蛰伏,可以保证在这几个月的时间内不像其他的鱼因为失去水而死去。当雨季来临的时候,这些蛰伏的肺鱼又从土里破茧而出,完成它的生活史。
鱼类是物种多样性最高的一类脊椎动物。到目前为止,一共有34000多种不同的种类。大概有46%左右在淡水中生活,有45%左右在海水中生活。另外的一些是在海水和淡水之间进行洄游,或者说在一些咸淡水,比如说河口的水域当中生活。在34000多种鱼类中,大概有20%的种类被人类利用,比如食用、观赏等。
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我国为什么拥有多种鱼类?
在很多人的潜意识当中,都把鱼作为一种可以被利用、食用的资源动物,而没有意识到它实际上也是一种野生动物,其中很多种类都需要加以关注和保护。
根据最新统计,截止到2020年,我国一共有5032种鱼类,其中淡水鱼类的数量达到1621种。从国家的排名上来看,可能仅次于处在热带亚马逊地区的巴西。
我国为什么拥有这么多种的鱼类?首先是因为我国拥有独特的三级阶梯的地形,海拔范围从海平面以下几百米的沙漠,到平均海拔4000米以上的青藏高原,这些地方都有不同种类的鱼类分布。这种多样的地貌特点是造成我国鱼类数量多的原因之一。
另外一个原因是我国的水系也非常丰富,黑龙江,黄河、长江、珠江,基本上的流向都是自西向东,最终流入太平洋。还有一些河流,比如说像雅鲁藏布江,最终汇入印度洋。还有一个流入北冰洋水系的额尔齐斯河。这种不同大洋系统的河流,也造成了鱼类的多样性。
此外,我国的湖泊也是星罗棋布。据不完全统计,大于1平方公里的湖泊的数量大概是将近3000个,其中有1594个是淡水湖,其他的1100多个是盐湖。众多湖泊为鱼类的生存提供了场所。
我国的气候复杂多样,跨越了不同的气候带,不同的气候也影响着鱼类的演化。
再有一个就是,从大尺度的动物地理区系上看,我们国家囊括了古北界和东洋界两个不同的动物区系(编者注:英国博物学家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士在1876年提出按照世界陆地动物的分布特点,在地理上可划分为六个区系:古北界、新北界、埃塞俄比亚界、东洋界、澳洲界、新热带界),这是造成我国鱼类多样性高的一个重要的原因。
从分布区域上看,长江上游和下游地区,珠江的上游地区都是我国鱼类相对丰富的地区。淮河、长江一线以南的地区,鱼类的物种数量比较丰富。东西方向上,以横断山为界,在横断山的东侧鱼类的多样性是比较高的。
根据统计,我国大约1081种特有鱼类。比如生活在洞穴或者地下水体的鱼类,有些种类的眼睛已经消失了,体色也消失了,透过半透明的身体可以看到内脏。到目前,已经有超过150种洞穴鱼类在我国的西南喀斯特地区分布。
在青藏高原上也有一些鱼类,适应高寒、高海拔的这种环境,演化出了不同的种类,比如裂腹鱼类。正是适应不同特殊生境的鱼类,它的种类数量非常高,而且又有局限,所以才造成了我国很高的特有性。
我国也有很多珍稀、濒危的物种,到目前为止,一共有358种不同的淡水鱼类被评价为珍稀濒危的物种。其中大约有2%左右的种类被认为已经灭绝,或者说区域灭绝,有大概将近一半的种类是被评价为极度濒危和濒危的水平。大约有将近167种鱼类处于非常濒危的状态。
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北京鱼类的前世今生
北京的自然地理状况三面环山,北面、西面和东北面实际上都是被不同的山脉环绕,东南面是相对的平原地区。从气候条件上来看,北京是冬冷夏热,降水也主要集中在夏天的7月和8月两个月。而其他的月份,相对降水是比较少的。
鱼儿离不开水,从大的范围来讲,北京所有的河流都属于海河流域,这些河流分成五个不同的水系。北面和西北面,主要是潮白河水系,也就是由潮河和白河流入到密云水库。西边主要是永定河水系,以官厅水库为核心,然后从门头沟又再一次进入到北京,属于永定河水系。我们城区的水体属于北运河水系,也就是原来大运河的一部分。东面还有一小部分属于蓟运河水系。北京南面和西南方主要是大清河水系,比如拒马河。
在北京曾经发现了一些鱼类化石。比如,在2.5亿年前到6500万年之间的中生代,西山八大处曾经发现了一些软骨硬鳞类的鱼类化石。再到侏罗纪的时候,也发现了一些原始的硬骨鱼类的化石,比如狼鳍鱼。
▲侏罗纪晚期原始的真骨鱼类化石
在周口店十四地点也发现了大量的鱼化石。这些化石经过鉴定,属于鲃亚科,有些鱼类化石极有可能就是一些现生鱼类。鲃亚科都是喜欢温暖湿润气候条件的鱼类,现阶段,我们国家绝大多数鲃亚科的种类都是分布在长江以南。所以化石在北京的发现,也从某一个角度说明北京地区在北京猿人时代,实际上的气候条件和现在是不一样的,更加的温暖,更加的湿润,更加地适宜人类的活动。
对于北京现生鱼类的研究可分成两个时期,一个时期从1855年开始算起,大概到上世纪30年代,也就是1930年代前后,这个时期的一个特点就是,所有关于现生鱼类的研究,基本上都是一些外国的学者,或者说外国的博物学家来做的。比如说1855年,俄罗斯的鱼类学家巴西柳斯基描述了在北京发现了一种鱼类,把这种鱼类以北京的名字命名,就是我们餐桌上经常见到的鳊,它的拉丁学名就叫做北京鳊。
到了1930年代以后,我国的一些重要学者就开始围绕着北京地区鱼类的分布进行了详细调查。寿振黄和张春霖是比较有名的科学家,他们对北京地区的鱼类都做了非常详细的工作,还发现了一些新的物种来加以描述。
新中国成立后,不同单位,不同研究机构也陆续地对北京,或者说北京的一些具体的种类进行过研究。其中比较重要的是在1984年的时候,出版了一个北京鱼类志,这是第一次比较完整地、系统地对北京地区分布的所有鱼类进行了一次梳理。
2000年以后,中科院动物所团队围绕北京地区做了比较多的调查。2013年在《北京及其临近地区的鱼类》一书中再一次对北京市鱼类现状进行了记述。
在北京地区过去发现于自然水体当中的鱼类,大概有85种,其中包括7种因为养殖等原因所引入的一些物种。北京水体当中自然分布的野生鱼类的数量有78种。其中还包括5种分布于咸淡水中的鱼类,或者说具有一定洄游性的种类。如果将其去除,真正在北京地区分布的纯淡水鱼类有73种。
北京鱼类的物种多样性发生了先降后升的变化过程。第一个阶段从1920年-2013年,这一阶段鱼类物种的数量呈现出急剧下降的趋势。这个下降的过程分为两个阶段,一个阶段从有记录的1930年代开始,到1980年代前后,这个阶段消失的物种数量大概有15种左右。第二阶段从1980年代到2010年代为止,这个阶段消失的物种数量大概有30种左右。所以第二个阶段,从1980年到2010年,大概30年左右的时间,它的物种消失的速率和幅度都是较过去来得非常高的。
例如房山的拒马河,原来有记录的42种鱼类,比如说多鳞白甲鱼、黄线薄鳅、东方薄鳅,但后来我们去做调查的时候,只能看到二十几种。
门头沟三家店发现的尖头高原鳅,以及密云发现的薄鳅,还有日本鳗鲡、凤鲚,这些鱼类的标本采集时间,大概都是1930年,这些种类现在在北京的水体中已经基本绝迹了。
还有一些种类,像细鳞鲑,瓦氏雅罗鱼、多鳞白甲鱼,也是很多年的调查我们都没有发现了。也可以这么说,它们也基本上退出了北京的自然水体。
有些种类虽然还在,但是它们的分布区呈现出快速缩小的一个状况,例如中华多刺鱼。中华多刺鱼过去在北京地区,在我们的城区水体中非常常见,像现在的大红门、清华园,过去都有它的分布。但是到了2010年前后的时候,这些地方我们也采不到标本了。根据调查,目前在怀柔水库上游的河流当中,还有它们的种群存在。
到底什么原因导致了北京鱼类的物种多样性,呈现明显而快速的下降过程?第一阶段从1930年代到1980年代,大约有十几种鱼类消失了。最主要的原因是在1950年到1960年之间,修建了众多的水工建设。比如说拦河闸口,以及一些大型的水库,使得一些洄游型的野生鱼类从北京地区消失了,比如说日本鳗鲡。凤鲚过去也是经常在河口,或者说在内陆淡水当中发现的一个种类。由于这种江河的通道受到水工设施的阻碍,所以这些洄游鱼类就从北京的水体当中消失了。
第二个阶段,从1980年代到2010年之间,大概30年左右的时间,北京鱼类的物种多样性下降的速率很快,主要的原因就是城市迅速扩张、人口迅速增加,在城市化的过程当中很多原来的自然环境消失了,包括一些水域环境,所以造成了很多的种类从北京消失了。
此外,还有一定程度的过度捕捞问题,在某种程度上,也对自然的水体当中分布的一些鱼类产生了一定的压力。
经过调查,2014年以后,北京鱼类的多样性又出现了一个向好的变化。潮白河水系的野生鱼类的物种多样性,还保持了一种持续的、比较好的、稳定的状态。这是因为以密云水库为核心的潮白河水系,一直是我们北京水域生态健康的重点地区,所以相对的它的保护措施也落实得比较好。
调查人员将永定河2004年-2009年的采集结果和2016年以后的采集结果相对比,物种数量也有了明显的提高。过去消失的一些物种在北运河中被发现。以北运河为主的水系当中,它的物种多样性上升的状况也是非常明显。
比如怀柔水库上游的怀沙河和怀九河是我们北京市重点的水生生物保护区,在2004年的时候,调查人员对保护区进行了非常详细的调查,只发现了21种鱼类。到了2016年再次调查的时候,发现了33种鱼类,比当时我们2004年的调查增加了12种。
颐和园被视为北京城区鱼类的一个保护岛,在北运河整个水系当中,颐和园的物种数量是最多的。2019年,在颐和园以及周边的水体当中,科研人员调查到的鱼类是24种,比2005年-2006年的调查数量增加了71%。
比如已经被列入北京市二级保护动物的马口鱼,过去在相对清洁的山区水体中发现的数量非常少。但最近几年的调查中,科研人员在城区的水体里,很容易就能发现马口鱼的分布,这也是一个非常喜人的变化。
之所以造成北京野生鱼类的种类和数量回升,原因之一是南水北调工程的竣工和通水,一部分南水被补充到城区的河湖水系里面,给野生鱼类提供了生存环境。
◇ ◇ ◇
北京鱼类故事
高体鳑鲏是北京常见的野生鱼类,它代表着具有相同生活习性的,或者说行为方式的鱼类,我们叫做鳑鲏鱼类。它在繁殖期的时候,有着非常鲜艳、亮丽的体色。雌性高体鳑鲏有一根长长的管子,这条管子是产卵管。在高体鳑鲏的繁殖季节,需要另外一种动物来参与,就是双壳类的河蚌。
在繁殖期的时候,一条雄性鳑鲏首先要找到合适的河蚌,之后占据河蚌周边的水体。然后吸引到雌性鳑鲏过来,它们就会在河蚌的周围跳一段婚舞。之后,雄鱼会引导雌鱼快速地利用产卵管把鱼卵产到河蚌的入水口当中。产卵完成后,雌鱼迅速地离开,雄鱼赶快释放精子,之后受精卵就在河蚌的鳃里边进一步发育成幼鱼。
在大概经过两三天左右的时间,鳑鲏幼鱼发育成熟之后,就从河蚌离开,所以以高体鳑鲏为代表的鳑鲏鱼类,它的繁殖生活需要河蚌的参与。在整个过程当中,河蚌也不是一个“受害者”。在高体鳑鲏繁殖的同时,河蚌也在产生一些钩状幼体,可以在鳑鲏靠近河蚌的时候钩在鳑鲏鱼的身上,之后这些幼体就会随着鳑鲏鱼类的活动而扩散到其他的地方,实际上它们是互相利用的。
▲高体鳑鲏利用河蚌完成产卵和孵化过程
这个例子给了我们保护鱼类的一个提示,在保护了高体鳑鲏的同时,也要保护像以河蚌为代表的底栖生物,这样才能给鳑鲏创造生存环境。
中华多刺鱼实际上是一类冷水型的种类,主要是一类环北极分布的鱼类。在北京地区,中华多刺鱼是该物种最南的分布界限。这种鱼还有一个重要的生活习性就是可以做巢穴。中华九刺鱼的巢穴实际上是要靠水中的一些水生植物来帮助搭建成的,巢穴的形态就是像卵圆形的囊状结构,在囊状的出口部位可以看到一个小小的空洞。
中华多刺鱼繁殖的时候,雄鱼把巢穴编好后会守在出口处,吸引雌鱼过来,之后把雌鱼轰到巢穴里面去产卵,随后雄鱼再到巢穴里面排出精子。受精卵形成之后,雌鱼离开,然后雄鱼负责看护,直到受精卵发育成可以自由游动的幼鱼。
由于巢穴比较小,因此巢里边的氧气有限,所以雄鱼在守候或者说护巢的过程中要不断地扇动它的胸鳍,来使得巢穴里的水是一种流动的状态,来保障它充分的氧气。
多鳞白甲鱼是国家二级保护动物,它是一种洞穴鱼类。从分类地位上来讲,它是属于鲃亚科的种类。鲃亚科的鱼类都是一些适合温暖潮湿气候环境的种类,除北京外,还包括了山东的泰安,以及山西、陕西等有喀斯特地貌的地下水发育的地方。
多鳞白甲鱼每年的11月份天气变冷的时候,就找到地下河的入水口,比如说一些泉眼,游到地下河里面去。地下河的气温是常年保持恒定的,在冬天的时候,这些鱼类游到地下河当中进行蛰伏,整个冬天不吃不喝。在这个过程中,它的性腺逐渐发育,到了每年谷雨的时候,它就从地下河相应的泉眼里成群结队地冒出来,造成了很多地方出现鱼泉的现象。
拒马河上游有一个地方叫鱼谷洞,就是多鳞白甲鱼的鱼泉出口,但由于一些人类活动,阻断了地下河和地表河之间彼此的通道,所以现在多鳞白甲鱼在北京地区很难见到了。
细鳞鲑是一种冷水性的鱼,目前已经被列入了国家重点保护野生动物名录当中,属于二级重点保护野生动物。北京地区是细鳞鲑分布的最南线,具有非常重要的研究价值。它比较喜欢山区冷水性的环境。由于全球气候变暖,以及一些人类活动因素的影响,它在北京的一些适生生境也逐渐消失了。
作为普通市民,我们应该保护身边的野生鱼类,向周边的人宣传保护生物多样性的重要性;提倡“钓获放归”;保护水源,不乱扔垃圾。
(本文图片来源于第718期首都科学讲堂)
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(本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲,传播科学知识、科学方法,弘扬科学精神、科学文化,促使公众全面、正确理解科学)
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