水生所與三峽和葛洲壩水利工程中的魚類保護

劉煥章 黎明政 常 濤

(中國科學院水生生物研究所水生生物多樣性與保護重點實驗室, 武漢 430072)

河流作為人類文明的要素之一, 一方面為人類提供了重要的食物資源和舟楫之利, 促進了文化、經濟的發展, 另一方面洪水泛濫也常常給人類帶來巨大災難。對河流的認識和開發利用成為了人類發展歷史的重要組成部分。中華民族很早就開始了對河流的治理, 從古老的大禹治水傳說, 到修建于2200多年前的都江堰工程, 以及今天的各種水利樞紐工程, 中國已經成為世界上先進的水利工程大國了。

然而, 現代文明的經驗和教訓告訴我們, 在開發和利用自然資源的同時, 也要尊重自然, 順應自然, 保護自然, 水利工程建設也要注意生態環境的保護, 特別是魚類的保護。三峽和葛洲壩水利樞紐是現代最著名的大型水利工程, 在其建設過程中,相關的魚類保護問題也得到了高度重視。中國科學院水生生物研究所(以下簡稱“水生所”)自始至終都參加了三峽和葛洲壩水利樞紐的水域生態環境影響評價和魚類保護研究工作, 并且做出了重要的貢獻。

1 先建葛洲壩后建三峽大壩

在長江三峽修建水電站的設想, 最早可以追溯到偉大的革命先行者孫中山先生。他在1919年《建國方略的之二—實業計劃》中就曾經提出在三峽筑壩改善航運、開發水電[1]。抗戰勝利后, 國民黨政府和美國政府合作, 對三峽工程進行過勘察、研究, 曾提出過具體開發設想[1,2]。新中國成立后,1953年2月毛澤東主席視察長江時提出要研究三峽問題, 1955年在黨中央、國務院的領導下, 長江水利委員會協同有關部門全面開展三峽工程的勘測、科研、設計與論證工作[3], 水生所自此開始參與三峽工程的論證工作。

1958年, 水生所分別在長江上游四川省巴縣的木洞鎮(現重慶市巴南區木洞鎮)和中游的湖北宜昌市各設了一個工作隊, 上游由曹文宣先生負責, 中游由朱居宏先生負責, 圍繞三峽工程對長江魚類資源的影響及救護措施等問題開展工作。同時, 水生所與長江流域規劃辦公室協作在江津至宜昌江段開展流動調查工作, 相關研究結果形成了我國最早的關于三峽水庫庫區江段水生生物的系統資料, 并初步預測了三峽工程建設可能帶來的影響。此后,受當時社會、經濟、環境的約束和人們認識的局限, 三峽工程的論證工作持續了數十年之久, 一直到20世紀90年代才開始真正的建設工作[2]。在修建三峽工程之前, 開展了眾多的前期工作, 其中就包括了修建葛洲壩水利樞紐。

葛洲壩水利樞紐是三峽水利樞紐下游的反調節水庫和航運梯級, 它的主要任務是消除三峽電站日調節時下游的不穩定流, 改善三峽壩址以下至南津關約40 km峽谷河道的通航條件, 并利用該河段的落差發電[4]。20世紀70年代, 在湖北省迫切需要大量電力、三峽工程建設推遲的情況下, 考慮到葛洲壩工程工期相對短, 水庫淹沒損失小, 建成后可獲得較多的電能, 又可改善峽谷河段航運條件, 并可為興建三峽工程作實戰準備, 經中央批準, 啟動葛洲壩水利樞紐建設工作[5]。

2 葛洲壩水利工程救魚對象之爭: 中華鱘或是“四大家魚”及其他魚類

因葛洲壩建設后將截斷長江, 大壩建設對長江魚類資源將帶來怎樣的影響、采取什么補救措施等問題受到普遍關注。當時以國家水產總局為主的農林部和以長江流域規劃辦公室為主的水電部之間, 關于葛洲壩工程救魚對象和救魚措施等問題存在一些分歧, 并為此爭論了12年[4]。

1960年, 水生所的易伯魯、陳佩薰、鄧中粦、余志堂等參加了長江流域規劃辦公室為三峽水利樞紐建設而組織的“四大家魚”(草魚、青魚、鰱、鳙)產卵場協作大調查, 依據調查結果, 提出長江中“四大家魚”天然產卵場除宜昌外, 在中下游地區也分布有不同規模的產卵場, 否定了之前宜昌江段是“四大家魚”唯一產卵場的錯誤認識[6]。1968年, 水生所承擔了“三三〇工程過魚設施必要性研究”, 并于1970年到富春江和漢江調查四大家魚自然繁殖情況, 證實富春江七里瀧電站和丹江口電站下游仍有家魚產卵[7,8]。通過調查研究, 指出救魚對象是中華鱘而不是“四大家魚”。1979年9月, 長江流域規劃辦公室在漢口召開葛洲壩工程救魚問題討論會, 包括國家水產總局和水生所在內的23個單位的相關人員參加了這次會議, 大部分參會代表認為葛洲壩工程主要考慮中華鱘的救魚問題, 不過農林部國家水產總局認為葛洲壩工程將對長江“四大家魚”自然繁殖及其他魚類資源帶來較大不利影響,提出的救魚范圍除了中華鱘外, 還有“四大家魚”等其他多種長江魚類。

1981年2月18—23日, 國家農業委員會召開了葛洲壩工程過魚設施論證會, 水生所相關代表參加了會議, 會議一致同意救護中華鱘和白鱘, 但是否要救“四大家魚”的意見不一。1981年1月4日, 葛洲壩大江截流。同年5—8月, 以中國水產科學研究院為主的科研單位和水生所通過調查發現, “四大家魚”仍然可以在長江干流上、中游正常繁殖[6]。基于此調查結果, 1982年2月, 在國家農業委員會舉行的第二次葛洲壩救魚論證會上, 決定只救護中華鱘。

3 葛洲壩是否要修建過魚設施？

在討論葛洲壩工程救魚對象的同時, 采取何種救魚措施也是爭論的焦點。1970年11月27日, 水生所提出《關于三三〇工程葛洲壩下不必修建過魚設備的報告》[4]。當時水產總局卻提出不同意見,認為需要興建過魚設施以恢復生態平衡。1971年6月16日, 周恩來總理主持葛洲壩工程匯報會時, 明確要求救魚。此后, 為掌握大壩建設對長江魚類資源的影響, 長江流域規劃辦公室委托水生所、四川省水產科學研究所、重慶市長壽湖水產研究所等單位, 開展了魚類克流能力、集魚試驗、中華鱘網捕和人工繁殖試驗等研究, 同時還搜集了大量國內外有關救魚問題的技術資料, 了解到了當時世界上水利工程救魚措施的發展已從單純修建過魚設施向人工繁殖轉變[4]。

1979年9月20—27日, 長江流域規劃辦公室在漢口召開葛洲壩工程救魚問題討論會, 水生所提出針對中華鱘的救護, “最終救魚措施根本, 是人工繁殖”, “可在下游建立人工繁殖場”, “過魚設施, 聯系到三峽工程, 比較難”, “幼魚不能過魚道”; 如果修建魚道, 中華鱘即便通過魚道上溯到上游產卵, 再也回不到大海生活, “只上沒有下, 沒有意義”, “過魚設備要慎重, 人工繁殖要積極研究”, 這些觀點得到眾多與會者的支持。但也有觀點認為“救助鱘魚應該是過魚與人工繁殖并舉”; “網捕過壩可以作為一個科研課題”; 甚至有人提出“從實效講, 最好緩建, 先研究過魚的主要手段”。農林部水產局則態度堅決地堅持興建過魚設施[4]。

是否興建過魚設施的爭論仍在繼續, 為了不影響葛洲壩工程建設進展, 1980年1月3日, 葛洲壩工程技術委員會第十一次會議決定, “同意在壩區下游大江部分預留一個適當的位置, 以便水產總局會同長辦提出有根據的技術經濟論證報告和可靠技術措施后, 在技術委員會下次會議上討論確定(是否修建魚道)”[4]。

同時, 相關部門成立考察組分別到前蘇聯和美國進行考察。考察結果認為前蘇聯的河流修建過鱘魚的升魚機或魚閘效果不理想, 而集運魚船還處于試驗階段, 網捕親魚過壩成為主要手段; 美國當時建造的針對鱘科魚類的魚道并未成功, 國際上當時救護方向是人工繁殖。1981年2月14日, 時年81歲的水生所伍獻文院士提出了《葛洲壩水利樞紐修建魚道問題應慎重考慮》的建議, 提出鑒于國外在水壩上修建的過魚設施通常不成功, 中華鱘個體比國外鱘魚個體大, 且數量少, 在江面寬、江水深、流速高的長江中建造過魚設施很難達到救護目的, 并預測在壩下江段, 中華鱘的性腺可能發育成熟并產卵; 主張在壩下捕撈成熟親鱘, 進行人工繁殖放流, 在人工繁殖放流站建成前, 可網捕親鱘過壩[3]。

1981年1月4日, 葛洲壩大江截流, 10—11月, 水生所等科研院所在宜昌至石首江段發現性腺發育到IV期的中華鱘親魚, 證實了中華鱘能夠在葛洲壩下性腺發育成熟的推斷。1982年3月和6—7月, 水生所又分別在沙市江段和崇明江段采集到中華鱘幼魚, 證明在葛洲壩大江截流前溯游到上游的中華鱘親魚仍能在長江自然繁殖。1982年10—11月, 水生所在葛洲壩下游的宜昌江段調查到大量鱘魚卵和剛孵化的鱘魚苗, 首次證實中華鱘在葛洲壩下找到了新的產卵場, 可以成功自然繁殖。長江水產研究所也在11月初采集到了中華鱘卵[4,6]。隨后, 國家經委、農牧漁業部和水電部聯合調查組到現場作了核實, 并于1982年11月23日召集水生所、長江水產研究所、四川省農科院水產研究所、葛洲壩工程局水產處和長江流域規劃辦公室等九個單位的水產科技人員進行座談, 一致認為中華鱘在葛洲壩下產卵和正常孵化是事實, 能夠在壩下江段依靠天然繁殖保持該物種[4,6,9]。

鑒于上述事實, 1982年12月28日, 受國務院領導委托組織論證葛洲壩工程救魚問題的國家農業委員會、水電部、農牧漁業部和葛洲壩工程技術委員會等6部門負責人聯名向國務院寫書面報告,明確提出, 中華鱘的救護措施, 可以不考慮修建過魚建筑物, 以免造成經濟上的巨大損失浪費, 建議繼續進行中華鱘壩下產卵場的調查、壩下人工繁殖的研究, 網捕過壩作補充措施, 嚴格禁捕等。至此, 長達12年的“葛洲壩救魚之爭”劃上句號[10]。此后, 這些論證中的一些分析和預測經時間的實踐檢驗, 均被證實是符合客觀實際的。正是水生所伍獻文院士、曹文宣先生等魚類學專家的科學論證, 才使得葛洲壩水利樞紐建設中魚類保護問題得到圓滿解決, 并為以后水利工程建設中的魚類保護工作提供了十分寶貴的經驗。

4 三峽水利樞紐工程建設對長江魚類有什么影響？

葛洲壩工程建設后, 長江三峽工程建設論證工作日趨緊迫。1984—1990年, 水生所主持了三峽工程前期重大課題和國家“七·五”重點科技攻關項目中有關三峽工程對長江水域生態的影響和對策等專題研究。曹文宣先生執筆撰寫了《長江三峽水利樞紐環境影響報告書》的水生生物部分, 論證了三峽工程對長江珍稀、特有魚類、重要經濟魚類以及漁業的影響, 并提出了相應的對策和建議。水生所的研究報告指出: 三峽成庫后, 由于上游環境的改變, 約40種魚類受到不利影響, 其中2/5為上游特有魚類, 其棲息地面積縮小約1/4, 種群數量相應減少; “四大家魚”上游的產卵場將上移, 卵苗滯留在庫區內, 資源量將增加; 中游“四大家魚”的繁殖將受到不利影響; 中華鱘等珍稀瀕危物種的生存條件將進一步惡化, 尤其是徑流的強烈變化, 可能對中華鱘資源產生直接不利影響, 須引起重視[11]。

1996年開始, 水生所承擔了“長江三峽工程生態與環境監測系統”的魚類和珍稀水生動物監測重點站的工作, 對三峽庫區及鄰近江段魚類資源的變化情況開展了長期的監測[12]。相關監測結果, 證實了《長江三峽水利樞紐環境影響報告書》所提出的預測。

5 針對三峽工程影響采取的重要保護措施——在赤水河建立長江上游珍稀特有魚類保護區

為了緩解三峽工程建設對長江上游特有魚類的不利影響, 1991年, 水生所曹文宣院士就在《長江三峽水利樞紐環境影響報告書》中建議選擇赤水河作為保護區。此后, “八五”期間(1992—1995年),曹文宣院士團隊承擔了科技攻關專題“長江上游魚類自然保護區選址與建區方案的研究”, 論證和建議赤水河作為保護區。1999年和2000年, 曹文宣院士在全國政協大會上分別提交《建立赤水河長江上游特有魚類自然保護區》和《為保持茅臺酒等名酒特有的品質, 建議不要在赤水河干流修建水電工程》的提案, 引起了政府部門和人民群眾的廣泛關注, 并促使沿岸省份放棄了在赤水河干流進行水電開發的計劃。2005年“長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護區”成立, 赤水河整個干流及其部分源頭支流均被納入了該保護區[13]。從保護區成立至今, 曹文宣院士團隊一直承擔著赤水河流域的生態環境監測工作, 對赤水河的魚類資源和環境因子進行了長期而系統的監測與研究[14]。這證明了受三峽工程和金沙江下游水電開發不利影響的許多珍稀特有魚類可以在赤水河完成其生活史過程, 赤水河成為長江上游魚類重要的庇護所。

6 人造洪峰——生態調度概念的萌芽

“四大家魚”是我國重要的經濟魚類, 長江是其主要的種質資源庫。四大家魚以及鳡、鳤、、赤眼鱒等魚類, 是適應于東亞季風氣候的鯉科東亞類群, 具有產漂流性卵的習性。在其繁殖期, 當水溫達到18℃, 河水上漲時產卵。但是, 水庫調度的一個重要變化就是削平洪峰, 減小水位變化。針對這一情況, 水生所曹文宣院士提出在5—6月四大家魚主要繁殖季節, 通過三峽水庫的調度, 安排幾次較大的下泄流量, 強化壩下江段的漲水過程, 以滿足四大家魚產卵所需的漲水條件[11,15]。這也是現代非常流行的生態調度概念的早期萌芽。

2003年三峽水庫蓄水后, 根據水生所等科研院所的調查, 長江中游“四大家魚”自然繁殖受三峽水庫運行影響, 出現了繁殖時間推遲、繁殖規模下降等問題[16]。為了改善長江中游“四大家魚”繁殖條件, 2011年起, 三峽水庫開始實施促進長江中游四大家魚自然繁殖的生態調度試驗, 根據相關監測,該措施對“四大家魚”資源的恢復起到了積極的作用。

時至今日, 葛洲壩水利樞紐已經建成運行了40年, 三峽水庫也于2010達到175 m的設計蓄水水位。葛洲壩和三峽樞紐對魚類產生的影響已經顯現并在繼續。水生所提出的相關魚類保護措施在消除工程的不利影響方面發揮了重要作用。包括赤水河在內的長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護區、三峽水庫生態調度等措施的實施對長江魚類的保護起到了積極的作用。當年建立的一些工作站也一直沿用至今, 為長江魚類的研究提供了重要的長序列資料。令人遺憾的是, 長江中的中華鱘連續多年沒有自然繁殖, 其境況堪憂。但是, 中華鱘的境況不是修建魚道可以解決的。相反, 人工繁殖放流及現有產卵場的保護與修復工作為中華鱘的保種和種群恢復提供了希望。

此外, 與中華鱘同樣受到關注的魚類還有白鱘。由于其可以在淡水中完成生活史的全過程, 其對洄游的需求沒有中華鱘強烈, 在葛洲壩救魚討論的后期沒有重點考慮。2020年初, 白鱘被宣布滅絕[17],其主要原因是過度捕撈和生境的片段化等各種人類活動。作為比中華鱘體型更大的魚類, 同樣也難以在葛洲壩和三峽工程建設中為其修建魚道。由于白鱘是一種兇猛的肉食魚類, 長江中的高強度捕撈不僅對于白鱘本身是一種壓力, 其餌料魚類的減少, 也是一種重要的脅迫因子。現黨中央已作出“長江禁漁十年”的決策, 長江中捕撈活動給魚類的壓力將會消失, 但是大壩的影響仍然存在。農業部2015年制定了《中華鱘拯救行動計劃》, 為拯救中華鱘物種提出了綜合性的措施。水生所的魚類學工作者正在依據長期的研究結果, 為中華鱘的種群恢復貢獻力量。水生所的科研人員正和全國人民一起共同努力, 希望長江的魚類資源能夠恢復繁盛。

致謝:

本文承中國科學院水生生物研究所曹文宣院士提出修改意見, 特此致謝。