水温过程对中华鲟产卵活动的作用探究

　　摘 要

　　由于生境萎缩、人类活动等影响，中华鲟自然群体规模正急剧缩减。三峡水库的截流蓄水，引起中华鲟产卵场水文状况发生显著改变，其中水温过程出现了明显的"滞温效应".根据历史观测资料，中华鲟产卵活动主要集中在 10 月中下旬和 11 月中旬，但近些年呈现明显的推迟趋势，探究这种趋势的变化是否由产卵场水温过程变化引起，对中华鲟保护有十分重要的理论意义。

　　在其他鲟鱼的研究中显示，高温、低温以及不同温度持续的时间，水温变化方式以及变化率等与水温过程相关的参数都可能对鲟鱼的性腺发育和产卵起不同的功能效果。在此研究基础上，本文提出假设：存在一段具有某些特征的水温过程是中华鲟自然繁殖的启动因子，称该段水温过程为促进中华鲟性腺最终成熟、决定中华鲟自然繁殖时间的"关键水温过程".以此假设为理论基础，根据 1981 年~2012 年中华鲟自然繁殖相关历史纪录数据，本文从三个方面进行了相关研究：

　　一、 引入多元有序聚类分析，改善了传统突变检测技术无法识别周期性水文时间序列在周期内的非同步性变异，提出了水文时间序列结构突变点。对 1981年~2012 年的葛洲坝下中华鲟产卵场水温过程变化进行了分析，结果表明：1981年~2012 年，葛洲坝坝下宜昌江段年平均水温呈稳定的上升趋势，但在 2005 年，水温过程发生了显著的结构突变，突变表现为 2005 年以后，每年的升温期（3 月~6 月），水温有明显降低，最低温月份也发生推迟；每年的降温期（9 月~次年 2月），水温有明显的升高。

　　二、 建立了基于时间序列平移的分解模型，并利用模型对 1982 年~2011 年三峡水库对中下游（以宜昌江段为例）的滞温效应进行了定量评估。结果表明：

　　三峡水库的滞温效应产生于 2003 年左右，2003 年后宜昌江段的水温模式发生了显著的滞后，并且滞后时间越来越长，至 2011 年水温模式滞后时间已接近一个月。

　　三、 利用相似性匹配技术，对不同的关键水温过程长度进行中华鲟自然繁殖时间的重构，最终的模拟结果显示：在序列长度达到 14 天以后，模拟误差已趋于稳定，且误差不随训练长度的增加而增加，说明关键水温过程并不存在。该结果表明，影响中华鲟自然繁殖时间的关键因素在于年水温周期过程的推迟。

　　关键词：中华鲟；自然繁殖；突变点检测；滞温；关键水温过程

　　目 录
　　
　　摘 要
　　
　　第 1 章 引 言
　　
　　1.1 中华鲟生物学特征
　　1.1.1 物种简介
　　1.1.2 生活史
　　1.1.3 产卵场
　　1.2 选题依据和背景情况
　　1.2.1 中华鲟自然资源现状
　　1.2.2 中华鲟物种保护现状
　　1.2.3 中华鲟全人工繁育
　　1.3 研究内容与技术路线
　　1.3.1 研究目标
　　1.3.2 研究内容
　　1.3.3 技术路线
　　
　　第 2 章 水温对鱼类的影响
　　
　　2.1 水温对鱼类的影响研究综述
　　2.1.1 水温对鱼类生长的影响
　　2.1.2 水温对鱼类发育和繁殖的影响
　　2.1.3 水温对鱼类的其他影响
　　2.2 水温对鲟鱼性腺发育及繁殖的影响
　　
　　第 3 章 葛洲坝下中华鲟产卵场水温过程及特征分析
　　
　　3.1 数据材料
　　3.2 产卵场水温过程变化分析
　　3.2.1 年平均水温趋势
　　3.2.2 年平均水温序列突变点
　　3.2.3 周期水温过程突变点
　　3.2.4 分析与讨论
　　3.3 小结
　　
　　第 4 章 三峡水库对中下游的滞温评估
　　
　　4.1 大型水库滞温效应研究现状
　　4.1.1 库区水体水温层化理论
　　4.1.2 水库下泄水温的研究现状
　　4.1.3 三峡-葛洲坝梯级水库对下游水温的影响研究现状
　　4.2 三峡水库的滞温评估
　　4.2.1 时间序列相似性匹配技术
　　4.2.2 基于时间序列平移的分解模型
　　4.2.3 葛洲坝下周期水温过程的分解
　　4.2.4 分析与讨论
　　4.3 小结
　　
　　第 5 章 中华鲟自然繁殖对滞温的响应
　　
　　5.1 中华鲟自然繁殖时间
　　5.2 中华鲟自然繁殖时间的重构
　　5.2.1 操作过程
　　5.2.2 模拟结果
　　5.2.3 分析与讨论
　　5.3 小结
　
　　第 6 章 结论与展望
　　
　　6.1 结论
　　6.2 展望
　　
　　参考文献