自2021年1月1日長江流域重點水域正式實施十年禁漁至今，時間業已過半，五年來，這場規模空前的生態修復行動，悄然改變著萬里長江的生命脈絡。
作為湖泊魚類資源、水生生物群落及水生態資源數據記錄者，南京地理與湖泊研究所（以下簡稱南京地湖所）運用多維度技術手段，以扎實的科研數據，勾勒出長江水域生物多樣性回歸的曲線，為長江十年禁漁中期評估提供了至關重要的科學支撐。
南京地湖所科研團隊開展中華鱘現場監測與增殖放流工作。南京地湖所供圖
多維協同
長江十年禁漁伊始，南京地湖所副研究員毛志剛與其同在湖泊生物與生態研究室的4支團隊便率先投身其中，從魚類到水生植物，再到浮游生物，研究對象覆蓋與長江連通的主要湖泊。
“此前我們進行生物調控實驗的場地有限，最多只能在十幾立方米的有限區域進行。接下長江流域重點水域禁漁后的生態響應監測任務，令我們非常興奮。”毛志剛在接受采訪時告訴《中國科學報》。
作為全國水量最豐富的河流，長江支流眾多，流域面積超過180萬平方公里，這也意味著長江禁漁引發的生態效應，是一項勾連江河湖庫的復雜系統工程。研究視野自然不能僅面向湖泊中生物的生態響應。在南京地湖所領導統籌部署下，湖泊沉積與環境演化、湖泊—流域過程與調控、遙感與地理信息科學等多個研究室的骨干力量陸續匯聚。他們各展所長，將沉積記錄、流域模擬和空間信息技術與傳統生態監測相融合，共同構建起多維科研矩陣。
毛志剛所在團隊堅持每年在固定時間前往固定點位采樣，每次采集捕獲所有水層的魚類，用以確認魚類的物種組成與種群分布情況，同時稱重、量體，觀察不同魚類的生長情況。夏日湖面上蒸騰的熱浪、冬日刺入指尖的寒意從未阻攔他們的腳步。“單個湖泊調查，每次從捕撈到處理魚類標本就需要六七個人花費1周左右的時間，如果不及時處理，魚很快會變臭。”毛志剛說。
南京地湖所研究員曾慶飛則帶領團隊借助水聲學探測，解析魚類資源量的連續動態監測與空間分布特征。南京地湖所陳輝輝實驗團隊通過eDNA技術可快速全面檢測傳統網具較難捕獲的物種，并提高珍稀瀕危魚類的發現效率。“三者協同形成‘基礎采樣—動態監測—補充驗證’的全鏈條體系，為解析禁漁背景下魚類資源演變提供了不可替代的多維度技術支撐。”毛志剛總結道。
來自南京地湖所遙感與地理信息科學研究室的研究員羅菊花是運用遙感手段俯瞰全局的人。“遙感的優勢是大面積、周期性監測，可彌補人工監測時間與空間上的局限，能客觀地反映禁漁前后的水生態環境變化。”羅菊花同時強調，“當然，遙感并不能替代人工監測—人工監測的點位更細致、數據更精確，因此將兩種方式協同起來，可構成宏觀與微觀的監測體系。”
為了獲取時空分辨率更高的數據，羅菊花放棄了研究全球湖泊時使用Landsat系統衛星數據，轉而采用我國高分系列衛星與歐盟哨兵系列數據開展監測。“這兩類衛星數據兼具高時空分辨率，能夠更快、更細致地捕捉到湖泊生態環境變化。”羅菊花說，“我們還引入人工智能技術，基于海量歷史數據自主研發了一套遙感算法，實現對區域生態環境變化態勢的快速識別與分析。”
數據說話
“上天入水”一套監測組合拳打下來，南京地湖所的研究人員成功填補了多項觀測空白。在與中國科學院水生生物研究所、中國水產科學研究院長江水產研究所、淡水漁業研究中心等多家單位合作監測和評估下，南京地湖所的研究人發現，禁漁后最令人鼓舞的演變趨勢是魚類資源量的穩步恢復和物種數的增加，這兩點是相對明確和積極的。“其中，禁漁湖泊魚類資源量均明顯增長，魚類種類數比禁漁前穩步增加，優勢土著魚類種群結構得到不同程度恢復，水生生物完整性指數穩步提升，生態系統復雜性和穩定性增加，生物多樣性恢復向好。”毛志剛指出。
在長江江蘇段，南京地湖所還承擔了中華鱘的系統化監測任務，重點追蹤放流群體在下游的到達時間、回捕數量及健康狀況，評估其入海前的洄游行為與適應狀態。自2024年起，毛志剛與同事們在南京、常州等江段設立4個監測斷面，近兩年累計回捕放流中華鱘54尾。毛志剛至今仍記得，2024年11月初曾在南京監測點連續8天捕獲中華鱘，“這在以往的下游監測中極為罕見”。目前中華鱘入海率已經從不足1%上升到12.2%，入海率提升約20倍。“如果它們長大后能在長江干流或者支流中找到合適的產卵場，或許就能實現中華鱘野外自我繁殖。長江鱘在赤水河流域已經初步實現了自然產卵，這或許是中華鱘未來的路。”
特別值得一提的是團隊自主研發的一套集成技術，首次實現了生態系統演化預測與水環境變化預測的模型融合。
“此前研究中，生態系統演化預測與水環境變化預測模型功能相互割裂，我們缺乏二者在不同時空尺度耦合互饋的分析能力，難以用于禁漁湖泊復雜水環境變化下的生物群落與生態系統響應模擬預測。”毛志剛解釋說。在這次研究中，他們基于湖泊漁業資源保護與水環境治理需求，研發出食物網結構功能模型和生態系統動力學模型的耦合集成與應用技術，將生態系統中魚類演化與水環境變化完美統一。“目前我們仍在持續優化該耦合模型，并逐步將肉食性、濾食性等更多細化的魚類功能類群納入系統。”
當然，這次監測過程也出現了一些研究人員此前未遇到的情況。“我們最初預料魚類生物多樣不會爆發式增長，結果也確實這樣，多樣性的恢復還是相對緩慢的。但我們也發現太湖、巢湖這些閘控湖泊的魚類資源并沒有持續性增長，而是呈現出先快速增長后下降再趨穩調整的態勢。這種變化可能主要受到湖泊初級生產力以及物種間互作關系的限制。”毛志剛補充道。
下一個五年
今年是“十五五”開局的第一年，長江禁漁也在今年迎來第六個年頭。總結經驗后，毛志剛認為，盡管魚類資源演變機制不明、湖泊禁漁綜合生態效應不清等問題現在都已有初步結果，但未來五年甚至更長時間的禁漁生態效應，目前尚未有非常明確的結論。“例如禁漁湖泊的魚類資源量是否會再企穩回升等，還需要更長時間尺度的連續觀測來進一步確認。”
“未來，我們將繼續深度參與禁漁監測項目或生態效應評估工作，并將從湖泊拓展到流域尺度。”毛志剛表示。同時，他們還將針對禁漁湖泊出現的魚類資源波動及生物多樣性恢復緩慢等現象，強化魚類種群互作關系及內在演變機制的分析，并針對長江流域禁漁湖泊水生植物整體衰退等問題，做好其與禁漁后魚類資源變動關系的精準定量評估。目前，研究人員正在優化湖泊碳循環過程模型，以期在后期增加湖泊碳匯功能、極端氣候變化等與禁漁關系的研究，樹立實施湖泊漁業碳匯提升的典型案例。
羅菊花也將目光投向未來五年。“隨著衛星的不斷涌現和數據處理技術的持續迭代，遙感觀測將迎來精度更高、響應更快、頻次更高的全面提升，從而能更敏銳地捕捉水生態環境的細微變化，為長江流域水生態健康監測與保護提供更精準、高效的科技支撐，也能夠更好應對湖泊富營養化、水草退化、藻華加劇等水生態問題與現實挑戰。”她說。目前，她正在借助人工智能技術，梳理數據源算法體系，推動技術流程走向標準化、智能化，形成可復制、可推廣的監測范式。“這次禁漁也是極為寶貴的科研契機，讓遙感數據與生態學等學科更深度交叉與融合，讓我更深刻理解遙感數據背后所承載的生態內涵。”