Ekologisk drift av vattenbyggnad är avgörande för bevarandet av fiskeresurserna. Vattenhastigheten är känd för att påverka leken hos fiskar som levererar drivande ägg. Denna studie syftar till att undersöka effekterna av stimulering av vattenhastigheten på äggstocksmognad och antioxidantkapacitet hos vuxna gräskarpar (Ctenopharyngodon idellus) genom laboratorieexperiment för att förstå den fysiologiska mekanismen bakom den naturliga reproduktionens reaktion på ekologiska flöden. Vi undersökte histologi, könshormoner och vitellogenin (VTG)-koncentrationer i äggstockar, samt transkript av nyckelgener i hypotalamus-hypofys-gonad (HPG)-axeln, samt antioxidantaktiviteterna hos äggstockar och lever hos gräskarpar. Resultaten visade att även om det inte fanns någon märkbar skillnad i äggstocksutvecklingsegenskaperna hos gräskarpar under stimulering av vattenhastighet, var östradiol, testosteron, progesteron, 17α,20β-dihydroxi-4-pregnen-3-on (17α,20β-DHP) och VTG-koncentrationerna förhöjda, vilket var relaterat till transkriptionsregleringen av HPG-axelgenerna. Genuttrycksnivåerna (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 och vtg) i HPG-axeln var signifikant förhöjda under stimulering av vattenhastighet, medan de för hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star och igf3 var undertryckta. Dessutom skulle lämplig stimulering av vattenhastighet kunna förbättra kroppens hälsostatus genom att öka aktiviteten hos antioxidantenzymer i äggstockar och lever. Resultaten av denna studie ger grundläggande kunskap och datastöd för ekologisk drift av vattenkraftprojekt och ekologisk restaurering av floder.
Introduktion
Tre ravinsdammen (TGD), belägen i Yangtzeflodens mellersta sträcka, är världens största vattenkraftsprojekt och spelar en avgörande roll för att utnyttja flodens kraft (Tang et al., 2016). Driften av TGD förändrar dock inte bara de hydrologiska processerna i floderna avsevärt, utan hotar även akvatiska livsmiljöer både uppströms och nedströms om dammplatsen, vilket bidrar till försämringen av flodekosystem (Zhang et al., 2021). I detalj homogeniserar regleringen av reservoarer flodernas flödesprocesser och försvagar eller eliminerar de naturliga översvämningstopparna, vilket leder till en minskning av fiskrom (She et al., 2023).
Fiskens lekaktivitet påverkas sannolikt av en mängd olika miljöfaktorer, inklusive vattenhastighet, vattentemperatur och löst syre. Genom att påverka hormonsyntes och -sekretion påverkar dessa miljöfaktorer fiskens gonadutveckling (Liu et al., 2021). I synnerhet har vattenhastigheten visat sig påverka leken hos fiskar som levererar drivande ägg i floder (Chen et al., 2021a). För att mildra de negativa effekterna av dammverksamhet på fiskens lek är det nödvändigt att etablera specifika ekohydrologiska processer för att stimulera fiskens lek (Wang et al., 2020).
De fyra största kinesiska karparna (FMCC), inklusive svartkarp (Mylopharyngodon piceus), gräskarp (Ctenopharyngodon idellus), silverkarp (Hypophthalmichthys molitrix) och storhuvudkarp (Hypophthalmichthys nobilis), vilka är mycket känsliga för hydrologiska processer, representerar de ekonomiskt viktigaste fiskarna i Kina. FMCC-populationen skulle migrera till lekplatserna och börja leka som svar på högflödespulser från mars till juni, medan byggandet och driften av TGD förändrar den naturliga hydrologiska rytmen och hindrar fiskmigration (Zhang et al., 2023). Att införliva ekologiskt flöde i TGD:s driftsschema skulle därför vara en mildrande åtgärd för att skydda leken av FMCC. Det har visats att implementering av kontrollerade konstgjorda översvämningar som en del av TGD-driften förbättrar FMCC:s reproduktionsframgång i nedströmsregioner (Xiao et al., 2022). Sedan 2011 har flera försök gjorts för att främja lekbeteendet hos FMCC för att mildra nedgången i FMCC från Yangtzefloden. Det konstaterades att vattenhastigheten som inducerar FMCC-lek varierade från 1,11 till 1,49 m/s (Cao et al., 2022), med en optimal flödeshastighet på 1,31 m/s identifierad för lek av FMCC i floder (Chen et al., 2021a). Även om vattenhastigheten spelar en avgörande roll i reproduktionen av FMCC, finns det en anmärkningsvärd brist på forskning om den fysiologiska mekanismen bakom den naturliga reproduktionens respons på ekologiska flöden.
Publiceringstid: 5 augusti 2024