你以为的黄河:来源:自己画的实际上的黄河:来源:自己画的。
网上有人疑惑,黄河每天把鱼冲入大海,淡水鱼在海里无法存活,那么,这些淡水鱼最后去哪了呢?之所以有这个疑问,可能是很多人以为黄河就像“直肠子”,鱼总是能被冲到大海里去。但看了上面两张图,相信大家应该已经了解,其实不是这样的。今天,我们就来详细聊聊这个话题。由于水流缓急、高低落差,以及地质硬软等因素的不同,水流在不同地区带走的泥沙体量不同,因此江河会形成诸多天然的水下深潭。如果黄河真的是开篇第一张图那样,全程都只有持续向下的水流,的确很难会有鱼可以生存。即便有,也只能是在有大量乱石和水草的地方。有过农村小溪捕鱼经验的人就会知道,有固定鱼群的地方,基本上只有水坑和洼地。深潭和有水草的浅滩更容易有鱼。来源:河道治理 500 例一条蜿蜒而行的江河,因为江滩、河滩的随机分布,也使得水流流速有着很大的变化。流水更缓的区域不仅往往水草更加丰茂,水陆交接生态复杂,也会有更多的固定鱼群。来源:upraveno podle HUGGET, 2007稍微有点急的溪流,就很难会有鱼群在固定的地方出现。即便有鱼出现,要么很快被冲往更下游的洼地,要么力争上游,来到更上游的洼地。正是因为淡水鱼的生存环境,是一个一个通过湍急水流连接的洼地,所以淡水鱼才演化出了逆水而游的习性。一般小鱼是很容易被水流冲走的,但上游水流更缓,更小,不仅小鱼不容易被冲走,即便被冲走,也还会遇到很多洼地,有更多的生存机会。基本上中小型鱼类,都会在大雨、洪水中有逆水而游的习性。但其实,冲回来的鱼居多。小时候有过捉鱼经验的都知道,大雨的时候,哪怕拿个竹兜放在小溪中,都能接到从下游池塘一路游上来,然后力竭再次被冲下来的鱼。能到上游的鱼越少,也意味着到达之后,也越具有生存优势。这里不仅食物多,虫子、植物果实丰富,而且往往还缺少天敌。除了基本的生存外,在上游产卵、生育后代,也会更有优势。总之,江河复杂的地理环境决定了,大量的鱼并不会直接被冲到海里去。蜿蜒曲折的河流。图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷当然,江河下游,也生存着很多鱼,最终被冲到海里的鱼也不是没有。
我们知道江河入海口,也是径流最大的地方。但这里,由于水域开阔,水流速度反而比较慢。黄河入海口(来源:山东东营黄河入海口卫星图,8.14)而江水河水与海水也不是泾渭分明的,而是存在一个特殊的盐度缓冲区[1]。盐度从近岸的 0.1% 渐变到外海的 3%,形成一道天然的过渡带。不同河口类型(坡度差异)的盐梯度变化。来源:libretexts.org因此其形状往往呈现舌状延伸,因此又被称为“淡水舌”或“低盐水舌”。淡水舌的表层面积与河流日流量正相关,流量超过 200m³/s,淡水舌的面积便能超过 70km²。而黄河最大流量达到 4700m³/s,平均流量在 2000m³/s左右波动。长江最大流量更是达到 85700m³/s,平均流量约 34000m³/s。黄河具有非常宽阔的淡水舌,长江更是黄河的 10 倍大小。复杂的水环境,往往吸引不同的海洋/淡水鱼类,形成复杂的生态[2]。这里不仅有误入的海洋/淡水鱼类,偶尔来的机会主义鱼类,长期定居的依赖鱼类,也有溯河、洄游性鱼类。对于误闯淡水舌的典型淡水鱼类,例如鲤鱼来说,进入大海后,随着盐浓度的提升,它们能够敏锐感知到变化。因为它们的味觉感受器不仅分布在口腔和咽部,还分布在唇、鳍、须等体表。不仅仅是味觉,甚至它们的嗅觉也有感知盐浓度的能力,而且具有很高的敏感度。来源:Living Ocean, CRDG, University of Hawaii at Manoa侧线系统虽然没有直接感知盐浓度的能力,但可以通过水流密度等性质的改变,间接感知。当然,还有一个关键,那就是鱼类直接通过环境中的水和盐来调节渗透压[3]。淡水鱼(A)和海水鱼(B)的渗透压调节。来源:文献[3]
随着环境盐浓度的改变,鱼体会面临渗透压失衡。虽然这并不能直接感知盐分,但不适状态,与味觉、嗅觉获得的高盐浓度信息,可以帮助鱼类察觉危险,从而及时回到低盐水体中去。一般来说,对于鲫鱼、鲤鱼这样的淡水鱼,如果能在缓冲区内及时调整状态,是可以逆流返回长江黄河的。至于长时间无法回到淡水区的鱼类,绝大多数都会死掉。除了因为渗透压失衡死掉外,还可能被海洋机会主义掠食者吃掉。但如果是某种鱼经历漫长的岁月,总是被长期大量冲入入海口,一些存活了下来,那会发生什么呢?以前认为鲑鱼祖先来自大海,但现在一般认为来自淡水[4][5],最早 6500 万~9500 万年前就开始起源了[6][7][8]。3700 万~5700 万年前,哥伦比亚河盆地还是广阔的沿海平原,鲑鱼祖先们过得很滋润。位于北美洲的哥伦比亚河流域。来源:wikimedia600 万~1700 万年前,火山喷发,大规模的玄武岩流过哥伦比亚河盆地中央,最终流入太平洋。不是熔浆就是海水,鲑鱼祖先恍如生存于炼狱。而在 800 万~1500 万年间,落基山脉、奥林匹克山脉、以及海岸山脉逐渐抬升,鲑鱼祖先们生活的世界,正在改天换地。剧烈的环境变化,使得鲑鱼祖先适应不同环境的过程中发生了分化。太平洋鲑鱼(Oncorhynchus)的最后祖先,正是从这一时期分化而出。深色区域为鲑类(Salmonids),鲑科鱼类。来源:文献[7]最早进入大海的鲑鱼科鱼类,也可能正好来自 1000 多万年前[9]。它们有可能在过去几千万年至数百万年前间,发生过多次独立的“淡水⇄海洋”反复演化[10]。第四纪冰期并不是一成不变的冷,而是存在大量持续 1~4 万年的间冰期。在第四纪冰期期间,多达 19~20 次的反复冰川作用、温冷交替、旱洪循环,使得鲑鱼在不断淘汰中演化。不少早期淡水鲑鱼科成员都灭绝了,而太平洋鲑鱼经历不断被淘汰,适应了冰期的反复作用。2 万年前,在美洲大陆上,一群太平洋鲑鱼熬过了第四纪冰期,开启了辐射发展的巅峰,终于迎来了生存的曙光。但它们并不知道,随着冰期结束,它们面对的是更加“鬼畜”的鱼生。北美大陆 1 万多年前开启的冰洪时代。来源:hugefloods.com冰川和海水的交替作用,一直持续了数千年,其中米苏拉湖的冰洪就冲刷了哥伦比亚高原上百次。米苏拉湖冰洪覆盖广阔,流量相当于今天 60 条亚马孙河,嵌入在冰层中的汽车大小的巨石,被冰洪携带,足足漂了 800 公里。米苏拉湖冰洪覆盖面积(左)。来源:Montana Natural History Center活下来的鲑鱼,选择冰川还是海水?很明显,从演化的角度来说,在海水中活下来的代价,比在冰川中的代价低很多。从第四纪冰期开始到今天的漫长过程,这些鲑鱼祖先遭遇冰冷洪水,先死掉了绝大多数。随后部分进入海水,剩下的部分又死掉了绝大多数。最终,一部分体液渗透压稍高的个体,扛过一段时间后,再次回到了淡水,从而得以繁衍生息。(由于祖先可能已经发生过“淡水⇄海洋”适应过程,它们再次适应海洋环境也更加的容易。)经过不断反复的淘汰选择,经过 N 次迭代后,最终活下来的鲑鱼,体液渗透压越来越高,介于淡水鱼和海鱼之间,甚至还发展出了用鳃排盐的能力。它们不仅在海水中存活的时间变长了,而且由于生存淘汰率高,它们也演化出了非常强的繁殖能力。通过足够高的繁殖数量,来平衡淘汰率高的问题。同时,要保证足够多的后代存活下来,也意味着需要洄游到上游,选择食物充足、天敌少的区域。甚至,为了后代的生存,不惜牺牲掉自己。就这样,经过祖先上千万年的漫长自然选择,顶住后来第四纪冰期的“鬼畜”式压力,又经历上万年乃至数千年的激烈冰洪淘汰,最终促使了太平洋鲑鱼等鲑鱼洄游习性的诞生。一般认为,太平洋鲑鱼 2 万年前辐射发展到了巅峰,而洄游习性则至少 11500 年前就存在了[11]。或许,正是因为过于残酷的演化过程,才让鲑鱼的繁殖,达到了自然界少有的高度内卷。鲑鱼生命周期。来源:Elizabeth Morales鲑鱼父母横穿 800 公里,以死亡为代价,终生产卵一次。平均 4000 颗,大约只有 1/5 孵化,最终 200 条入大海,10 条成功洄游,但最终只有 2 条到达出生地,正好一代代的不断循环。鲑鱼会在河流中生存 1~5 年才会进入大海,它们成长的保证,正是可以栖息的洼地、河床、河湾、水草、湖泊……像鲑鱼这样进入大海,还能活下来的鱼类,其实是比较罕见的,需要复杂而特殊的演化压力。绝大多数被冲入海水的,除了部分再次回到淡水的,其它的自然是死了,再次进入自然大循环。你眼里波澜壮阔的自然景象,在它们的世界,很有可能是一场残酷的生存选择。