Page 173 - 《水产学报》2025年第7期
P. 173
杨梓静，等 水产学报, 2025, 49(7): 079513
泳时的能量消耗 。由卡门涡街形成的水力“藏 dahl 等 [54] 研究指出，排斥作用引发的鱼类避让
[45]
匿场”能够帮助鱼类主动调整游泳策略，降低游 行为容易导致群体运动不协调，进而影响鱼群
泳时的瞬时肌肉耗能。尽管卡门涡街在一定时 的运动效率和生存能力。本研究发现，单尾组
段内增加了鱼类的上溯耗时，但其能够在更长 鱼类在无障碍流场中的上溯成功率达到 100%，
的时间尺度上提高鱼类的总游泳效率，从而在 而群体组在局部障碍流场中的成功率仅为 54%。
[46]
更长距离内实现节能上溯 。 究其原因，当鱼群在有限水域中运动时，拥挤
除流速外，本研究同样得出了鲢幼鱼对湍 的群体状态使得鱼体间距离过小，相邻个体间
动能的偏好特性。以往研究中，王渊洋等 [37] 发 的排斥作用超过了吸引和引导作用，导致部分
现，鲢幼鱼在下行运动过程中均避开了高紊动 鱼体上溯通道受阻，在通过转弯段后耗能较大，
能区域，沿紊动能较低区域运动，其偏好湍动 上溯成功率降低。特别地，群体组在局部障碍
能在 0.001 J/kg 左右。Tan 等 [47] 则发现，鲢幼鱼 流场中的平均上溯时间显著延长至 (88±12) s，
的偏好湍动能在 0.020~0.035 J/kg 范围内，偏好 部分鱼类因排斥作用无法避开阻流体后的高湍
湍动能较大。本实验中，单尾组鱼类在局部障 动区且无法利用涡街节约能量。这进一步说明，
碍流场内上溯时偏好湍动能普遍偏低，与王渊 集群在优化鱼类上溯路径的同时，其排斥作
洋等 [37] 所得鲢幼鱼的低湍动能偏好区间相吻合。 用会对复杂湍流条件下的鱼群上溯造成不利
然而，当鱼群在局部障碍流场内上溯时，受卡 影响。
门涡街和集群排斥共同作用，部分个体被迫滞
3.3 过鱼设施结构优化建议
留于阻流体后的高流速、高湍动区域，导致鱼
过鱼通道的优化包括通道坡度、池室结构、
类总体偏好湍动能范围较高，与 Tan 等 [47] 研究
结果一致。这进一步表明，鲢幼鱼本身倾向于 隔板类型、阻流体布设等多个方面。其中，不
同形式的阻流体在减缓通道水流速度、调整
选择低湍动区域完成上溯，其表现出的高湍动
湍流分布及塑造鱼类藏匿场等方面发挥重要作
偏好更多是在受包括边界限制、集群互斥及其
他流场特性等要素共同胁迫下产生的。 用 [55-56] 。王猛等 [57] 研究表明，在池室内竖缝下
游处设置圆柱形障碍物可显著降低附近流速梯
3.2 鱼类集群行为对于鱼类溯流运动效率的 度、紊动能和雷诺剪切力，从而提高更多种类
影响
鱼类的过坝率。Goettel 等 [58] 实验也发现，钝头
集群鱼类内个体通过积极的互动和信息传 吻鱥( Rhinichthys obtusus) 在通过布置有障碍物
递保持整体凝聚力与协调性，并对外界环境做 的过鱼通道时会主动调整游泳路径，寻找低流
[48]
出一致的行为反应 。遵循“排斥、引导、吸引” 速区域上溯。本实验中，尽管阻流体的设置降
基本规则的鱼群行为模式已在群体运动研究中 低了部分鱼类上溯效率，但在实验视频中观察
[49]
得以广泛应用 。根据吸引和排斥规则，鱼类 发现鲢幼鱼在阻流体后 (顺水流方向阻流体下游
个体能够在靠近群体内其他个体的同时保持一 侧) 的游动采用了“卡门步态”。这种游动模式一
定的最小距离 。根据引导规则，当群体中某 方面能维持运动姿态的稳定，另一方面能够帮
[50]
一尾鱼率先采取行动时，其他鱼通常会模仿其 助个体鱼节约瞬时能量消耗，有助于其在长距
行为模式 ，并与其保持一定的距离平行移动 。 离运动中持久上溯。这一实验结果进一步证明，
[52]
[51]
本研究中，群体组分布相对单尾鱼个体呈现出 在过鱼通道中适当设置阻流体能够帮助鱼类有
明显的规律性和集中性。由于水槽中线附近的 效调节自身上溯态势，从而提高设施过鱼效率。
鱼群个体拥有更广的个体视野和更大的交互影 除通道结构优化外，调节上溯鱼群规模也
响范围，集群鱼类倾向于沿水槽中线成队列上 是提高过鱼效果的可行方法。根据本研究结果，
溯。这表明，在吸引与引导作用的影响下，集 尽管集群效应在一定程度上降低了鱼类上溯效
群有助于优化鱼类的上溯路径，避免不必要的 率，但群体运动能够引导鱼类沿主流居中上溯。
轨迹偏离和额外能量消耗。 考虑到过鱼设施进口通常采用增加流量和增设
[59]
根据排斥规则，当鱼类靠近邻居个体或水 补水的方式吸引鱼类进入鱼道 ，可通过对目
池边壁时，会尝试远离以避免碰撞 [53] 。Ber- 标鱼类实施放流补充或增加照明等方式进行诱
中国水产学会主办 sponsored by China Society of Fisheries https://www.china-fishery.cn
13
