每年3月22日聯(lián)合國指定的世界水日，世界各地的人們都會考慮淡水對生態(tài)系統(tǒng)和我們的重要性。在2018年世界水日，國家科學(xué)基金會(NSF)著眼于地球的關(guān)鍵區(qū)域 - 我們這個星球表面的森林樹冠和基巖之間的區(qū)域 - 以及北美西海岸河流在維持產(chǎn)卵鮭魚方面的作用。

為了更多地了解這些鮭魚河流的健康狀況，美國國家科學(xué)基金會與全國九個NSF CZO之一的Southern Sierra Critical Zone Observatory(CZO)的科學(xué)家以及支持CZO的NSF地球科學(xué)部門進行了交談。懷俄明大學(xué)的Southern Sierra CZO研究員Cliff Riebe和NSF CZO項目主任Richard Yuretich分享了他們的見解。除非另有說明，否則答案由Riebe提出。

你為什么決定研究西海岸的河流及其產(chǎn)卵鮭魚?

臨界區(qū)的地質(zhì)和生物學(xué)交織在一起。事實證明，河流中沉積物的粒度有助于確定水生棲息地的質(zhì)量。這對產(chǎn)卵鮭魚有影響，因為較大的沉積物顆粒使這些魚更難以構(gòu)建它們的巢穴，稱為紅鰭。在具有較大粒度沉積物的河流中，更大的魚類會更好嗎?答案涉及表面生命與下方基巖特征之間的聯(lián)系。

你的研究在哪里進行?

我們的團隊研究了加利福尼亞州沙斯塔河，華盛頓州南草原溪和不列顛哥倫比亞省蘇格蘭溪的產(chǎn)卵鮭魚。

你為什么選擇這些地點?

這些河流和小溪中的鮭魚很豐富 - 或者當(dāng)我們進行研究時。這些魚盡可能多地使用河床，推動了可用產(chǎn)卵棲息地的極限。盡管移動沉積物存在挑戰(zhàn)，但是即使是最大粒度的地區(qū)，它們也使用了很多鮭魚。

在沙斯塔河上，有大量的奇努克鮭魚，是五種太平洋鮭魚中最大的一種。南草原溪(Southern Prairie Creek)常見小得多的粉紅鮭魚。蘇格蘭溪支持紅大馬哈魚，其大小介于沙斯塔河的奇努克鮭魚和南草原溪的粉紅鮭魚之間。通過選擇支持一系列鮭魚的河流和溪流，我們能夠研究魚的大小和它們可以移動的最大沉積物顆粒之間的關(guān)系。

是否有鮭魚大小的甜蜜點?

事實上確實存在一個甜蜜點。較大的魚可以移動更大的沉積物，但它們也需要更多的區(qū)域來建造它們的紅鰭。較小的鮭魚需要較少的空間用于它們的紅鰭，但它們根本沒有能力持續(xù)移動較大粒度的沉積物。這導(dǎo)致了權(quán)衡，結(jié)果是中型魚 - “金發(fā)姑娘大小” - 能夠建立最多的紅鰭魚。

該研究的結(jié)論如何使西海岸漁業(yè)管理者受益?

我們的研究結(jié)果是改進了河流適應(yīng)性的評估，以產(chǎn)生不同大小的太平洋鮭魚。預(yù)測河流鮭魚繁殖潛力所需要的只是估計魚的大小和河床沉積物的粒度。兩者都很容易衡量。我們的公式已合并到管理員可以通過手機訪問的應(yīng)用程序中。

結(jié)果是否適用于其他地區(qū)的鮭魚?

沉積物顆粒大小和魚類大小之間，以及紅色區(qū)域和魚類大小之間的關(guān)系應(yīng)該與使用太平洋鮭魚物種的典型切割運動建立紅鰭的任何鮭魚物種相同。切割是在河床表面上捕魚的尾巴。這種打擊會使沉積物顆粒移動，從而產(chǎn)生一種凹陷，雌性可以在其中沉積卵子。我們的研究結(jié)果可能適用于整個范圍內(nèi)的太平洋鮭魚，從日本環(huán)太平洋地區(qū)到南加州。對于歐洲大西洋鮭魚和美國東海岸的研究結(jié)果也可能適用

您研究的下一步是什么?

盡管我們的分析解釋了加利福尼亞州和太平洋西北地區(qū)三種鮭魚物種的相對產(chǎn)卵成功，但還需要進行更多研究以確認(rèn)其他河流系統(tǒng)中存在這些相同的關(guān)系，其他鮭魚具有其他大小。

這項研究如何幫助理解地球的臨界區(qū)?

河床中的沉積物分布是臨界區(qū)域過程的結(jié)果，例如山坡侵蝕。沉積物粒度影響鮭魚產(chǎn)卵成功，以及鮭魚種群的生物多樣性和恢復(fù)力的發(fā)現(xiàn)強調(diào)了理解關(guān)鍵區(qū)域的重要性。

在世界水日，水和鮭魚保護的主要信息是什么?

幾千年來，鮭魚一直是人類和其他物種的重要食物資源，如灰熊和黑熊以及禿鷹和魚鷹等鳥類，以及所有野生動物的圖標(biāo)。三文魚是非凡的魚類，其生命以戲劇性遷移的形式結(jié)束，回歸到它們出生的河流和河流中。雌性在河床上繁殖，然后產(chǎn)卵并保護卵子直至它們死亡。

但是在鮭魚河流中并不是很好。許多鮭魚種群正在減少，而那些仍然存在的鮭魚種群并不像以前那樣多樣化和有彈性。面對人口數(shù)量的大幅波動，鮭魚的多樣性和恢復(fù)力可能取決于魚類產(chǎn)卵的河床中的沉積物大小。將基巖變?yōu)槌练e物的過程的變化可能最終控制太平洋西北地區(qū)鮭魚種群的多樣性和恢復(fù)力。

NSF的CZO研究如何為鮭魚和其他物種的健康河流做出貢獻?

支撐地球生命的許多過程發(fā)生在基巖和樹冠頂部之間。生命與巖石相遇的薄皮是我們星球的一部分，對于維持生物從微生物到人類的好客環(huán)境至關(guān)重要。了解在這個區(qū)域發(fā)生的事情對于所有物種都很重要，包括在這種情況下，鮭魚和他們需要產(chǎn)生下一代的河床沉積物大小。