黄河上游梯级水电站对鱼类遗传结构的影响研究

Energy is the most important problem in the development of economy and society in China. It is a strategic measure of promoting the energy developments to accelerate the exploitation of renewable energy. So, development of hydropower resources still is an effective solution to the energy problems in the future. Hydropower development not only satisfies the needs of energy, but also promotes local economic development. However, the construction of dams will adversely affect the ecological environment. It is one of the main constraints for the hydropower development in China at present and in the future. The purpose of this study is to examine the impacts caused by cascade hydropower stations on the spatio-temporal components of the genetic structure of the fish. Schizopygopsis pylzovi, an endemic long-lived fish in China, sampled from the reaches with cascades of dams between Longyangxia and Liujiaxia in the upper Yellow River. We examine the spatial and temporal dynamics of population genetic structure among its populations by using the method of fish age estimates from otoliths and microsatellite markers. Additionally, we also study the relationships between fish genetic structure and construction time and spatial distribution of the dams. Such results will provide some evidence about the intensity of these effects caused by cascade hydropower stations on fish genetic diversity, and logical evaluation of the impacts on the ecological environment generated after the hydropower development.

能源问题已成为我国经济社会发展中影响全局的重大问题，加快开发利用水能等可再生能源，是中国能源发展的战略性措施。开发水能资源仍然是今后一定时期内解决我国能源问题的有效措施。虽然水电在满足能源需求、促进经济发展等方面发挥了重要作用，但是电站水坝的建设也会对环境造成不利影响，生态环境问题已成为当前和未来我国水电开发的主要制约因素之一。本项目针对梯级水电工程对鱼类遗传结构在时间尺度和空间尺度上的影响为科学问题，选取黄河上游梯级电站较为密集的龙羊峡至刘家峡河段为研究地区，以寿命较长的我国特有鱼类- - 裂腹鱼类为研究对象，采用鱼类耳石磨片年龄鉴定技术和微卫星遗传标记，分析鱼类遗传结构在较长时间尺度的变化过程以及空间特征，探究遗传结构与梯级水坝建坝时间和空间布局的联系，从而阐明梯级水电工程对鱼类遗传多样性的影响，为客观评价水电开发过程的生态环境问题提供理论依据。

项目选取梯级电站较为密集的黄河上游河段为研究地区，分析水电开发对黄河上游鱼类组成、生物学和遗传结构的影响。依据项目拟定的研究内容，本项目主要开展完成3个方面的研究工作：1. 鱼类组成历史变化。在连续三次实地调查的基础上，结合上世纪60年代、80年代调查结果，分析了黄河上游鱼类组成的变化过程。与历史记录相比，黄河上游鱼类组成发生明显变化，土著鱼类物种数比例逐渐下降，而非本土鱼类物种数逐渐上升，且随着时间的接近，整个上游不同河段两两间Bray-Curtis 相似性指数的平均值随之增加。2. 黄河裸裂尻鱼遗传多样性。采用线粒体控制区序列，分析了黄河上游干流、附属支流水系及其邻近内流水系的黄河裸裂尻鱼自然种群遗传多样性、遗传结构和种群演化历史。结果表明，黄河龙羊峡以上河段各样点以及黄河左岸最大支流—湟水河群体的遗传多态性指数值最高，而柴达木盆地三条内流水系的遗传多样性显著低于黄河干支流各群体。遗传分化指数分析发现绝大部分黄河裸裂尻鱼种群之间遗传分化存在显著性差异，AMOVA分析也表明遗传变异主要源于地理种群内，地理种群间分化程度显著。考虑梯级水电开发对黄河裸裂尻鱼遗传结构的影响时，AMOVA分析表明遗传变异主要来源于地理种群内，梯级电站河段样点间遗传分化不显著，表明目前该水电开发短期内对黄河裸裂尻鱼种群遗传多样性的影响可能不明显。分子系统发育关系发现，除了高原边缘的大通河黄河裸裂尻鱼种群位于系统发育树基部，其他所有的群体均散布于系统树中，不存在显著的遗传结构或者亚支。3. 开展了黄河上游高原鳅属鱼类繁殖生物学研究工作。