自2021年1月1日长江流域重点水域正式实施十年禁渔至今，时间业已过半，五年来，这场规模空前的生态修复行动，悄然改变着万里长江的生命脉络。
作为湖泊鱼类资源、水生生物群落及水生态资源数据记录者，南京地理与湖泊研究所（以下简称南京地湖所）运用多维度技术手段，以扎实的科研数据，勾勒出长江水域生物多样性回归的曲线，为长江十年禁渔中期评估提供了至关重要的科学支撑。
南京地湖所科研团队开展中华鲟现场监测与增殖放流工作。南京地湖所供图多维协同
长江十年禁渔伊始，南京地湖所副研究员毛志刚与其同在湖泊生物与生态研究室的4支团队便率先投身其中，从鱼类到水生植物，再到浮游生物，研究对象覆盖与长江连通的主要湖泊。
“此前我们进行生物调控实验的场地有限，最多只能在十几立方米的有限区域进行。接下长江流域重点水域禁渔后的生态响应监测任务，令我们非常兴奋。”毛志刚在接受采访时告诉《中国科学报》。
作为全国水量最丰富的河流，长江支流众多，流域面积超过180万平方公里，这也意味着长江禁渔引发的生态效应，是一项勾连江河湖库的复杂系统工程。研究视野自然不能仅面向湖泊中生物的生态响应。在南京地湖所领导统筹部署下，湖泊沉积与环境演化、湖泊—流域过程与调控、遥感与地理信息科学等多个研究室的骨干力量陆续汇聚。他们各展所长，将沉积记录、流域模拟和空间信息技术与传统生态监测相融合，共同构建起多维科研矩阵。
毛志刚所在团队坚持每年在固定时间前往固定点位采样，每次采集捕获所有水层的鱼类，用以确认鱼类的物种组成与种群分布情况，同时称重、量体，观察不同鱼类的生长情况。夏日湖面上蒸腾的热浪、冬日刺入指尖的寒意从未阻拦他们的脚步。“单个湖泊调查，每次从捕捞到处理鱼类标本就需要六七个人花费1周左右的时间，如果不及时处理，鱼很快会变臭。”毛志刚说。
南京地湖所研究员曾庆飞则带领团队借助水声学探测，解析鱼类资源量的连续动态监测与空间分布特征。南京地湖所陈辉辉实验团队通过eDNA技术可快速全面检测传统网具较难捕获的物种，并提高珍稀濒危鱼类的发现效率。“三者协同形成‘基础采样—动态监测—补充验证’的全链条体系，为解析禁渔背景下鱼类资源演变提供了不可替代的多维度技术支撑。”毛志刚总结道。
来自南京地湖所遥感与地理信息科学研究室的研究员罗菊花是运用遥感手段俯瞰全局的人。“遥感的优势是大面积、周期性监测，可弥补人工监测时间与空间上的局限，能客观地反映禁渔前后的水生态环境变化。”罗菊花同时强调，“当然，遥感并不能替代人工监测—人工监测的点位更细致、数据更精确，因此将两种方式协同起来，可构成宏观与微观的监测体系。”
为了获取时空分辨率更高的数据，罗菊花放弃了研究全球湖泊时使用Landsat系统卫星数据，转而采用我国高分系列卫星与欧盟哨兵系列数据开展监测。“这两类卫星数据兼具高时空分辨率，能够更快、更细致地捕捉到湖泊生态环境变化。”罗菊花说，“我们还引入人工智能技术，基于海量历史数据自主研发了一套遥感算法，实现对区域生态环境变化态势的快速识别与分析。”
数据说话
“上天入水”一套监测组合拳打下来，南京地湖所的研究人员成功填补了多项观测空白。在与中国科学院水生生物研究所、中国水产科学研究院长江水产研究所、淡水渔业研究中心等多家单位合作监测和评估下，南京地湖所的研究人发现，禁渔后最令人鼓舞的演变趋势是鱼类资源量的稳步恢复和物种数的增加，这两点是相对明确和积极的。“其中，禁渔湖泊鱼类资源量均明显增长，鱼类种类数比禁渔前稳步增加，优势土著鱼类种群结构得到不同程度恢复，水生生物完整性指数稳步提升，生态系统复杂性和稳定性增加，生物多样性恢复向好。”毛志刚指出。
在长江江苏段，南京地湖所还承担了中华鲟的系统化监测任务，重点追踪放流群体在下游的到达时间、回捕数量及健康状况，评估其入海前的洄游行为与适应状态。自2024年起，毛志刚与同事们在南京、常州等江段设立4个监测断面，近两年累计回捕放流中华鲟54尾。毛志刚至今仍记得，2024年11月初曾在南京监测点连续8天捕获中华鲟，“这在以往的下游监测中极为罕见”。目前中华鲟入海率已经从不足1%上升到12.2%，入海率提升约20倍。“如果它们长大后能在长江干流或者支流中找到合适的产卵场，或许就能实现中华鲟野外自我繁殖。长江鲟在赤水河流域已经初步实现了自然产卵，这或许是中华鲟未来的路。”
特别值得一提的是团队自主研发的一套集成技术，首次实现了生态系统演化预测与水环境变化预测的模型融合。
“此前研究中，生态系统演化预测与水环境变化预测模型功能相互割裂，我们缺乏二者在不同时空尺度耦合互馈的分析能力，难以用于禁渔湖泊复杂水环境变化下的生物群落与生态系统响应模拟预测。”毛志刚解释说。在这次研究中，他们基于湖泊渔业资源保护与水环境治理需求，研发出食物网结构功能模型和生态系统动力学模型的耦合集成与应用技术，将生态系统中鱼类演化与水环境变化完美统一。“目前我们仍在持续优化该耦合模型，并逐步将肉食性、滤食性等更多细化的鱼类功能类群纳入系统。”
当然，这次监测过程也出现了一些研究人员此前未遇到的情况。“我们最初预料鱼类生物多样不会爆发式增长，结果也确实这样，多样性的恢复还是相对缓慢的。但我们也发现太湖、巢湖这些闸控湖泊的鱼类资源并没有持续性增长，而是呈现出先快速增长后下降再趋稳调整的态势。这种变化可能主要受到湖泊初级生产力以及物种间互作关系的限制。”毛志刚补充道。
下一个五年
今年是“十五五”开局的第一年，长江禁渔也在今年迎来第六个年头。总结经验后，毛志刚认为，尽管鱼类资源演变机制不明、湖泊禁渔综合生态效应不清等问题现在都已有初步结果，但未来五年甚至更长时间的禁渔生态效应，目前尚未有非常明确的结论。“例如禁渔湖泊的鱼类资源量是否会再企稳回升等，还需要更长时间尺度的连续观测来进一步确认。”
“未来，我们将继续深度参与禁渔监测项目或生态效应评估工作，并将从湖泊拓展到流域尺度。”毛志刚表示。同时，他们还将针对禁渔湖泊出现的鱼类资源波动及生物多样性恢复缓慢等现象，强化鱼类种群互作关系及内在演变机制的分析，并针对长江流域禁渔湖泊水生植物整体衰退等问题，做好其与禁渔后鱼类资源变动关系的精准定量评估。目前，研究人员正在优化湖泊碳循环过程模型，以期在后期增加湖泊碳汇功能、极端气候变化等与禁渔关系的研究，树立实施湖泊渔业碳汇提升的典型案例。
罗菊花也将目光投向未来五年。“随着卫星的不断涌现和数据处理技术的持续迭代，遥感观测将迎来精度更高、响应更快、频次更高的全面提升，从而能更敏锐地捕捉水生态环境的细微变化，为长江流域水生态健康监测与保护提供更精准、高效的科技支撑，也能够更好应对湖泊富营养化、水草退化、藻华加剧等水生态问题与现实挑战。”她说。目前，她正在借助人工智能技术，梳理数据源算法体系，推动技术流程走向标准化、智能化，形成可复制、可推广的监测范式。“这次禁渔也是极为宝贵的科研契机，让遥感数据与生态学等学科更深度交叉与融合，让我更深刻理解遥感数据背后所承载的生态内涵。”
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