王丁：一个物种的命运和长江的兴衰

 

王丁 中国科学院水生生物研究所学位委员会主任

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各位朋友大家好，今天的报告有两个部分，第一个部分介绍长江独有的两种动物的保护工作。第二部分介绍其中一种动物的独特声学系统。

一、长江豚类的保护

大家知道，长江是世界上的第三大河，也是我们国家的第一大河流。长江至少曾经拥有两种鲸类动物。在一条河流里，同时拥有两种鲸类动物的，在世界上只有两条河流，一条是南美的亚马逊河，另外一条就是中国的长江。

长江是中华民族的母亲河，它的生物多样性非常丰富。但是，在过去几十年里，长江的生物多样性受到了极大的威胁，很多物种都在不断地离我们而去。长江里有两种鲸类动物，一种叫白鳍豚，白鳍豚是淡水动物，它们只生活在中国的长江。白鳍豚在我们国家的历史上还是有很多文献记载的，比如，两千多年前的《尔雅》一书中就有过对白鳍豚和长江江豚的准确描述。但是我国的文献并没有对它们进行系统的研究和记载。我国对白鳍豚和长江江豚的系统研究工作开始于上个世纪七十年代末。那时我们国家刚刚改革开放，很多国外的科学家曾经从各种文献上知道中国的长江里有两种鲸类动物，但是他们对具体的情况都不了解，因为中国并没有做过系统的科学研究，也没有发表过什么文章。所以外国人对这个事情很感兴趣。据说当时给邓小平同志写信，希望允许他们做一点这方面的研究。

当时邓小平同志非常谨慎，给方毅同志打了一个电话，方毅同志当时是国务院副总理兼中国科学院的院长。邓小平同志就问我们国家有没有人做过这方面的工作。方毅经过调查回复邓小平说，我们国家还没有人做这方面的工作。后来邓小平就亲自指示成立一个中国科学院白鳍豚研究协作组。这个组有四家单位，有中国科学院水生生物研究所，后来被指定为组长单位。成员单位有中国科学院生物物理所、中国科学院声学研究所和南京师范学院。

 

我国对白鳍豚的研究是从上世纪七十年代末开始调查的，那个时候白鳍豚数量已经非常少了。据估计，当时的数量可能也就有四百多头。但根据史书的记载，在中国古代，白鳍豚的数量是很多的。后来由于人类活动的影响，数量越来越少。2006年，中国科学院邀请了七个国家的专家做了一次联合考察。当时为什么要做国际联合考察呢？主要的目的就是想请大家来亲眼见证一下这个物种的状态，希望国外的专家也能够亲眼见证一下。

我们知道，白鳍豚是用肺呼吸的动物，所以隔一阵子就要出水呼吸一次，平均二十几秒钟就要出水呼吸一次。当时我们采用了声学考察的办法，利用其发声的特点，搜寻这个物种。但后来，考察的结果非常令人失望，经过四十多天的考察，来回3400公里，并没有发现或者确认发现白鳍豚。所以，在2007年的我们就发表了一篇文章，认为白鳍豚可能灭绝。

白鳍豚可能是首个由于人类活动而灭绝的鲸类动物。同时也是世界上五十年以来灭绝的第一种脊椎动物。这在国际上引起了轩然大波。让很多人想不到的是白鳍豚的可能灭绝被列进了人类十大灾难之一中，其灾难程度竟然排名第四。排名第一的是全球气候变化。我记得当时考察队回到码头的时候，大家的心情非常的沮丧。但是我发现码头上有很多媒体在等着我们，看到这种情况我临时做了个决定，就是必须对公众要有所交代。所以，我临时决定在码头召开了一个记者招待会，我就请参加我们考察的首席观察专家，发表了一下感想。他讲了一句话对我来讲印象非常深刻，他说白鳍豚在中国再也找不到了。这件事情对我们来讲是一个深刻的教训，因为这种动物只生活在长江里，一旦消失，不可能再找到它。刚才大家看到那个视频，是比较老的一个视频。白鳍豚在上世纪八十年代初的时候还有大概上百头。我们不能说它已经完全灭绝，但是作为一个物种，在长江目前这种生态环境里，它的生存和发展机会已经没有了，这叫功能性灭绝。所以，我们要在白鳍豚身上吸取教训，要加大保护力度，要保护好长江里面还剩下的另外一个物种——长江江豚。

 

江豚的分布范围还是很广的，波斯湾、东南亚、我国沿海，甚至到日本沿海都有。但是长江江豚不一样，它是整个属海豚科六个种里面，唯一一个淡水亚种，它和白鳍豚一样，别的地方找不到它，只生活在长江。所以，保护工作责无旁贷地落在了中国人的身上。

在1991年，我们对长江江豚的种群数量进行过一次评估。当时认为在长江干流里，至少有2550头。到2006年，在长江干流里只剩下1225头，只剩下了大约一半。到2012年，我们又做了一次大规模的考察，覆盖了它全部可能分布的范围，调查结果认为，长江江豚大约只有1040头，其中长江干流505头，鄱阳湖450头，洞庭湖90头。作为一种哺乳动物，这个数量已经非常低了。

大家都知道，大熊猫是我们国家的国宝。实际上，大熊猫的数量要远远高于长江江豚的数量。刚刚完成的对大熊猫数量第四次普查结果显示有2864头野生大熊猫，这里不包括人工饲养的种群。从这个意义上讲，长江江豚濒危程度要远远超过大熊猫，更严重的是它的下降速率是在不断地加速的。

比如，1993年我们通过分析认为当时的年下降速率是1.58%，到了2008年就增加到了6.06%，到了2012年，长江干流的江豚下降速率增加到了13.73%。就是说每一百头差不多一年就损失掉14头。而且更为严重的是长江江豚的分布基地出现了破碎化，过去的分布是从宜昌到上海，有1700公里。但是在2006年就发现有一百多公里的流域里没有长江江豚了。到2012年更为严重，增加了两个分布空白区。特别是洞庭湖口这一段，过去的长江江豚是成群结队的，到了2012年我们一头江豚都看不到了。

 

我们做过一次数学模拟，发现最快五年，长江干流的江豚的数量可能会下降到250头以下。最快十年，长江江豚可能彻底从长江干流消失，也就是说就像白鳍豚一样，长江江豚也会走向灭绝。

在2013年，IUCN是国际上最大的一个环保组织，他们对每个濒危动物的濒危状况都有一个评估。现在，长江江豚的濒危等级是极度濒危级。濒危等级分了好几档，有濒危级、有极度濒危级。极度濒危上面是野外灭绝。也就是说，根据IUCN的标准，长江江豚距离野外灭绝也仅有一步之遥了。在IUCN的这个黄皮书里，白鳍豚也是列在极度濒危级里面。他们曾经征求过我的意见，问是不是将白鳍豚列为野外灭绝。我当时表示了反对。我认为，现在还不能说白鳍豚一头都没有了，所以还不能说野外灭绝。

为什么会这个样子？实际上白鳍豚也好，长江江豚也好，它们的祖先都是生活在海洋里面的，由于某些原因，比如，气候的变化、冰期的变化、水位的变化，他们一部分祖先从海洋进入到了长江，由于冰期水位下降以后，他们被封到了长江里面。另外，可能它们也不愿意出去了，因为那个时候的长江对他们来讲就是乐园，没有任何自然的天敌，它们处于食物链的顶端。造成它们灭绝或者濒临灭绝的原因还有很大一部分来自于人类的活动。比如，航运。首先，航运会侵占它们的生存空间。长江水位变化挺大的，洪水季节跟枯水季节水位落差很大。到了枯水季节长江比较窄，航道也比较窄。白鳍豚、江豚主要是凭借声纳系统来维持生存。那么这么多船只的噪声就会对它们的声纳系统形成极大的干扰。他们会失去方向，甚至会误打误撞，被螺旋桨给打伤、打死。声呐系统被破坏了，就会影响它们的捕食、集群、求偶、逃避等一些行为。在长江中游大约有20%的白鳍豚是被螺旋桨打死的。下游更多，因为下游的航运的强度更大，有33%是被螺旋桨打死的。

 

然后是污染。它们是吃鱼的，白鳍豚吃稍微大一点的鱼，大概半斤左右。江豚大概吃一二两，小一点的鱼。污染会对它们的免疫、生殖系统造成直接的伤害。一些极端的情况下也会导致一些急性的死亡。比如，2014年在洞庭湖，一个星期之内就死了六头江豚。后来农业部对这个事情很重视，就请我组织一个专家组对当地进行调查。

我顺便说一下，负责我们国家野生动物保护的有两个部门，陆生野生动物是国家林业局主管，水生野生动物是国家农业部主管。后来调查的结果发现，这是一个由于污染导致的急性死亡事件。就是农药喷洒过的芦苇本来是用来杀血吸虫的，但是下了一场大雨，把芦苇全部冲入水里面了，这样就导致了很多小鱼死亡，江豚吃了这些中毒的鱼就造成了急性死亡。

还有水工建设。其中最惨痛的一个例子是1974年在安徽某地，为了清理航道，要对一个礁石进行爆破，一个炮放下去，浮起来了四头白鳍豚。而且其中两头是怀孕的。还有个例子，有个地方建了一一座高速公路大桥。于是江豚就不敢通过这个地方了，因为最宽的桥墩间隔有120米，120米对人来讲足够宽了，但是江豚是一个比较敏感的动物，狭窄的过道它是不敢通过的。

过去在自然情况下鄱阳湖的江豚是需要退回到长江的，因为在枯水季里水很少。然后到了洪水季节长江的江豚会进入到鄱阳湖来，叫季节性地迁移。但是现在由于这个大桥的影响，这里江豚的迁移就受到极大的阻碍。

还有渔业活动。渔业活动对他们影响是最为关键的，因为直接影响到它们的食物资源。渔业活动主要有两个部分，一是过度滥捞，导致了食物资源的下降。二是非法渔业作业。大家可以看这张照片，这是一个江豚的脸部，它的脸受伤了以后，因为水质不好，感染了，整个脸就基本上烂掉了。这个情况是怎么发生的呢？就是在鄱阳湖里有铺天盖地的“迷魂阵”。“迷魂阵”大家可能不知道，就是很长很长的拦网，鱼顺着这个拦网游到大网兜里面就出不来了。江豚为了找鱼吃，也钻进去了。钻进去就挣扎着出来，因为它必须出水呼吸，有幸运的就挣扎出来了，有的就闷死在这里面。但在挣扎过程中，它们的皮肤会被割破。如果水质特别好，或者受伤不是特别严重的情况下，其身体可能会恢复。但如果水质不好，或者受伤特别严重，就会感染烂掉。还比如，电打鱼，会直接把江豚电死。有时候我们拿到的标本，没有外伤，内脏各方面都是好好的，肚子里还有鱼，死得非常突然。这种情况有时候就能发现一些电击的痕迹。所以，长江里的江豚、白鳍豚的生存受到了人类活动的威胁，我刚才讲了四大原因，渔业、污染、航运和水利工程的建设。实际上最近这一二十年还有一个非常重要的影响，就是挖沙。挖沙对整个河床进行了破坏，导致渔业资源的下降。

 

总而言之。导致它们生存的最大威胁是人类的活动，但是人类活动一下子还清除不掉。那我们该怎么办？我们不能让长江江豚成为第二个白鳍豚。实际上在长江里已经有些物种离我们而去了，比如，白鳍豚、白鲟、鲥鱼。实际上这几种动物从生态学或者从生物学来讲区别都非常大，但是它们几乎是在同一个时间走向了灭绝。还有像达氏鲟、扬子鳄、大鲵、哲罗鲑等，也面临着跟长江江豚一样的威胁。中华鲟大家都知道，从2013年开始，中华鲟在自然条件下就没有产卵了。如果在自然情况下不能产卵，那这个物种的保护就面临着巨大的问题。我们今天拿白鳍豚、长江江豚来做例子，是因为它们是旗舰物种，体型比较大，而且是哺乳动物。另外，它们也是指示物种，它们生活在食物链的顶端，它们的生存状况实际上反映了整个长江的生态系统状况。我是希望拿它们来做例子，引起大家的充分的重视，让大家都来关注整个长江的生态系统。我们关心的不仅仅是一个物种保护的问题，同时我们希望能够通过这个物种保护，来保护整个长江生态系统，这也是今天报告的主要目的。

面临这么多威胁的情况下，我们该怎么办？实际上在农业部的领导下还是制定了一个全面的计划，这个计划有三大保护措施，就地保护、迁地保护和人工饲养与繁殖。就地保护就说即便人类活动无法控制，我们还是希望在长江江豚相对比较集中的地方，尽最大的努力建立保护区来对它们加以保护。

 

迁地保护是什么意思呢？比如，可以在牛轭湾这个自然生态系统非常近于长江的地方建立迁地保护区。我们把白鳍豚和长江江豚迁移到这个地方，有一个好处，因为它是一个相对封闭，人为活动可控的地方。实际证明这个想法是非常好的，而且实施的效果也是非常好的。我们现在大致的设想就是不放弃就地保护，同时积极推动自然迁地保护。最近几年，这个工作在政府的支持下还是有蛮大进展的。非常值得高兴的事是我们在湖北一个叫何王庙的长江故道上建立了第二个迁地保护区。这个保护区比刚才介绍的那个保护区还要大。

第三个就是人工饲养繁殖研究。我们知道，江豚生育时，小江豚必须先尾巴露出来，不能头先出来。因为头先出来，它的鼻孔会无意识张开，会呛水。尾巴出来后，雌性江豚就打转转，通过离心力把小江豚甩出来。因为江豚是哺乳动物，它们的哺乳也很特别，因为它们必须经常出水呼吸，所以哺乳的过程非常短暂，并且很不容易。一般情况就是江豚妈妈游得很慢，把腹部侧过来，雌性江豚下腹部有两个乳链，乳头平时藏在体内，到哺乳的时候那个乳头伸出来了，小江豚的嘴巴咬着妈妈的乳头，妈妈的乳房是挤压式的，一挤压，喷出来一口奶给它。有时候配合得不好的时候，你就发现水里一汪白颜色的乳汁就喷出来了。这个过程一般短的一两秒钟，长的也就是三四秒钟。

我记得一位印第安酋长叫西雅图。1854年的时候，他给当时的美国总统富兰克林写过一封信，翻译成中文的大概意思是，没有了动物人是什么？如果所有的动物都灭绝了，人类也将在巨大的精神孤独中死去。发生在动物身上的一切也将最终发生在人类自己身上，世界万物皆相联，降临到地球上的一切也将降临到地球上的子民身上。这一段话是一百多年前一个印第安人写的，我觉得今天读来仍然发人深省。其实中国人对这个事情在几千年以前就有很清醒的认识。老子讲过道法自然，庄子讲过天人合一。

长江作为我们的母亲河，其流域有180万平方公里，支撑着我们国家将近四分之一的人口，也支撑着我们国家将近四分之一的GDP发展。如果我们对长江不断地肆虐、破坏的话，今后我们的发展可能真的会走入死胡同。

 

二、一个神秘的声世界

下面是报告的第二部分，“一个神秘的声世界”。这个是相对比较学术的一个报告，是介绍对长江江豚声学系统研究中的一些新发现，主要包括发声、水下声行为、个体声行为的发育、被动声学考察等。为什么要做这方面的研究呢？刚才讲了，白鳍豚也好、长江江豚也好，作为齿鲸类的动物，它们主要是依赖于声纳系统来进行生。既然它们的声纳系统如此重要，那么，我们首先会问，它们的声音是什么样的？多长时间发声？声音的物理特征是什么？以上问题，我们都做了系统的研究。

简单来讲，长江江豚的回声定位信号是典型的高频窄带信号。频率有多高呢？它们的峰值频率可以到139千赫兹，这是什么概念？人的听力最多够到20千赫兹，并且随着年龄的增加，人的听力会逐渐地下降。超过六十岁，可能在10千赫兹就左右。那么频率达到139千赫兹，就处于一个超声范围。它们平均每五秒钟发出一个嘀嗒声，它实际上就是个脉冲串。江豚的声纳系统有个很重要的特征，就是可以自动增益。什么意思呢？这个相对学术一点，我尽量讲的通俗易懂。

长江江豚是声部刺激发声，碰到物体反射回来以后，分析回波的信号来获取信号。当目标离得越来越远的时候，它就有意识地让自己的声音越来越大。怎么个大法呢？大到它接受回来的回波信号强度和之前的一致，这就是自动增益。就是说距离越远，发出的声音强度越大，保证从物体反射回来的声音的强度保持不变。

 

第二个问题，江豚在浑浊的水里面，是怎样进行水下活动的？。我们进行了一些新的研究。我们发明了两个信标，一个叫声学信标，一个叫行为信标。这个信标很小，放在江豚身上几乎没有影响。这样一来，我们就能够记录到它真实的自然的状况。如果必要的话我们还可以记录它的一些生理指标。大家可以从这个图上可以看得到，我们利用吸盘，这是一种无伤害的方式。每个信标后面，大家眼睛好一点的可以看得见，后边有一个小的天线，就是每个信标上面有个无线电发报机。这个信标根据我们的设计，过一段时间会自动脱落，脱落了我们一定要把信标找回来，不找回来这个事情就白做了，因为所有信息都存储在这个信标里。

怎么找回来呢？无线电信标一旦脱落，信标会浮出水面，然后就发射无线电信号，我们就用接收机，用三角定位的方式找到信标。然后，以防万一，我在每个信标上面会留下我的手机号码，有人捡到了会跟我联络。在这里举个例子，我们通过分析发现，如果江豚靠近目标时，反映出来的脉冲的宽度比较宽。宽度宽是什么意思呢？就是它离这个目标还有一定的距离。就是说它发射第二个脉冲之前，一定要等到第一个脉冲已经从它赶兴趣的物体身上反射回来后再发射第二个。这样的话，第一个脉冲和第二个脉冲的间隔就能够让江豚计算它跟目标之间的距离。江豚的发声不是连续不断的，因为发声也是要耗能量的，就好像人的眼睛，你不可能24小时睁开，也是要眨眼睛的，也是要休息的。

发声是江豚探测环境，维持联络的主要的工具。从这个意义上来讲，它不发声对它来讲是很危险的。那么在江豚不发声的时候是怎么规避危险的呢？后来我们研究发现，江豚采取了一个非常简单的战略，非常聪明。就是在沉默期，江豚游过的距离远远小于之前声纳探测过的距离。后来我们又发现，它靠近目标的时候脉冲间隔非常小，如果发现它的脉冲间隔小到一定的程度，我们就可以定义它是在摄食，我们叫做目标靠近的阶段。另外我们也发现，它的潜水有两种方式，一个是正常的潜水，就是背部朝上。另外一个是它在水里面打转转，把身体翻过来。当时我们觉得很奇怪，为什么要打转转。后来我们就发现，它在打转转的过程中发出的脉冲更多。这说明什么呢？其实它在捕鱼。那么，它为什么要在打转转时捕鱼呢？这是因为江豚发出的声波是一个波数很窄的信号。它为了弥补这个缺陷，就打转转，扩大扫描的范围。所以它是非常聪明的，这是它的一种生活的策略。

 

还有，江豚在水下的社群行为，我们也很关心。通过我们的研究，信标的跟踪，我们发现有两只老在一块儿，潜水的模式几乎是一模一样的。这说明它们两个很亲密。

下面是关于个体声行为的发育问题。新生的江豚能立刻发声吗？新生的江豚什么时候能够发出高频的声纳信号？发声的模式随着年龄的增长会有什么变化？这些问题我们都有相关的研究。我简单介绍一下，就是江豚从第一天刚出生到第22天之前，是没有高频声纳信号的，我们叫它回声定位系统，或者叫它生物声纳系统，这时的江豚只有低频信号。低频信号是用来维持跟母亲联络用的。大家都知道，频率越高衰减越快，频率越低衰减越慢。低频信号作为一种通讯信号在水里面是比较合适的。到了第22天的时候，小江豚同时会发出低频信号和高频信号。随着时间的推延，低频信号就渐渐地消失了，只留下高频信号。到了半岁左右的时候，一些脉冲信号的特征就和成年江豚比较接近了。

根据我们的研究也发现，到了半岁的时候妈妈哺乳就不像以前那么多了，小江豚就开始渐渐地自己捕捉食物了。这说明，在江豚半岁的时候，其声纳系统基本发育完成。过去国外的学者都认为长江江豚没有低频信号。但是我们的发现，纠正了这个错误的认识。

 

那么，它的发声我们研究清楚了，它听觉到底怎么样呢？我简单给大家介绍一下，这个主要是研究噪声对江豚的影响，一个是不同频率的噪声对它的影响。主要的结果是频率越低噪声影响越大；时间越长影响越大；噪声强度越大影响越大。江豚听觉的分辨率是非常高的，可以高到小于一个毫秒，就是两个脉冲之间的间隔不到一个毫秒。江豚的生物声纳系统的灵敏度、抗干扰性、分辨率都是要远远优于人工的声纳系统。

我们还对它的听觉通道进行了研究。它的听觉通道最敏感的就是这一块，是通过耳道进去的。它外耳廓因为适应水下生活，已经退化没有了。江豚有个特点，除了这里比较敏感以外，它的整个头部都对声音比较敏感，跟其他很多鲸类不一样，江豚的整个头部都是一个巨大的声音接收窗，这个对江豚来讲非常的不利。什么意思呢？就是说四面八方来的声音都会对其产生影响。但其他很多鲸类动物是下颌这一块对声音很敏感，对于其他的声音，比如，从后面来的声音就不是很敏感。

基于这些，我们就能够利用一些新的研究方法，比如，声学考察。这是我们利用的设备，这个设备每一个都含有两个水听器，相当于水下麦克风。然后我们可以通过水听器记录一些信号。这里举个例子，2006年我们做了一个考察，这是我们的设备，后面拖了很长的线，这个线上面放了信标，就是水听器。这是个示意图，大家可以听一听，这里有两个信标，每个信标有两个水听器，当动物经过这里的时候，这四个水听器就能够顺路记录下这个动物游过去时发出来的声音。因为每一个声源到这两个水听器的距离是不一样的，但是声源本身是在移动的，它在移动的时候，信标之间的夹角是在不断地变化的，夹角的变化就被我们记录下来了。这样就能够确认这是不是一头江豚。

 

这是目测和声学考察的对比，大家可以看到，基本上目测考察和声学考察基本还是比较好配套的。但是很多情况下，目视考察的探测概率远远低于声学考察，尤其是在只有一头江豚的情况下。总体来讲，声学考察探测到江豚的概率大概两倍于目视考察。而且我们通过这个复杂的计算，甚至能够勾勒出动物运动的轨迹。所以这个被动声学考察是一种相对比较简单，而且比较廉价的办法。

后来我们觉得，租个考察船毕竟还是很贵的，于是就利用商船来做考察。另外鄱阳湖水位下降以后就很浅了，大船都进不去了，只有渔船才能进去。我们又发展了新的系统，利用渔船来进行监测。当然还有很多新的办法可以用来监测，比如，我们在长江故道里布置了一些信标，我们叫声门。动物经过这里的时候，我们就能掌握其活动规律了。还有一个办法是把信标绑在船上，我们叫航标，跟维护航标的航道部门打个招呼，请他们注意一下我们信标的安全，然后每个月去换一次电池，这样就可以进行长期的监测。这样监测要强于目视的考察。比如，可以监测夏季的分布情况，冬季的分布情况。所以，总的来讲长江江豚频繁发声的特点，非常有利于采用被动声学考察来探测和监测它们。当然这项工作得到了很多的相关部门的支持，在此谢谢大家。

责任编辑：李天翼

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