客观日本

直面大自然的年轻人:亲自实践尝试保护和培育濒临灭绝的鳗鱼

2022年12月27日 产学研合作
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传习馆高中自然科学部百原未呗(左)、大桥壮汰(中)、坂田由衣(右)在给鳗鱼喂食

近年来,鳗鱼的捕获量锐减。日本鳗鱼是一种洄游鱼类,它从日本南下,在马里亚纳海沟附近产卵,但由于人类的捕捞和环境的恶化,返回到日本河流的数量正在减少。本文作为“直面大自然的年轻人”系列,将介绍为保护和养殖濒临灭绝的鳗鱼正在与研究人员和地区社会联合展开活动的日本高中生。福冈县立传习馆高中正在探索打造适合鳗鱼的生存环境,爱知县立三谷水产高中则正在推进鳗鱼的完全养殖。以下将分别介绍两所高中根据各自的生活及环境采取的不同方法。

将装满石头的笼子沉入河中开展生物调查

在仍保留着浓郁古老风情的城下町柳川市,福冈县立传习馆高中自然科学部的学生们正在开展旨在恢复鳗鱼数量的活动。该市被护城河环绕,乘船游览和鳗鱼料理是其吸引观光游客的特色,但随着自来水管道的建设,居民不再使用渠水,水质逐渐恶化。鳗鱼等多种水生物锐减。2014年,世界自然保护联盟(IUCN)将日本鳗鱼列为濒危物种,以此为契机,该校开始展开恢复鳗鱼数量的活动。

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日本鳗稚魚的国内捕获量变化(出自农林水产省资料)

传习馆高中自然科学部顾问木庭慎治介绍说:“在九州大学望冈典隆老师的帮助下,我们从福冈县获得了特别采捕被称为“玻璃鳗”的鳗鱼稚魚的许可。从那时起,我们采捕玻璃鳗自己养殖,然后将其放流到柳川渠和附近的饭江川中。”此外,还采用了传统的 “石笼”,将装满石头的笼子沉入河中,为鳗鱼提供栖身之处,鳗鱼饵食的甲壳类生物也在同一处繁殖,河流的整体环境也有望得到改善。

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用于生态调查的石笼(供图:传习馆高中)

自2015年获得许可以来,该校已采捕玻璃鳗10,000尾以上,放流了9,700多尾。放流的鳗鱼均标记有金属线码,然后在柳川渠和饭江川开展捕捞调查,结果发现饭江川是更适合鳗鱼生存的环境。

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2020年10月,与三山市立樱舞馆小学生一起设置石笼(供图:传习馆高中)

樟树落叶使死亡率降低

木庭顾问每年都指导学生采取新尝试,2022年度的3年级学生就开展了关于养殖环境的研究。担任自然科学部部长的大桥壮汰介绍说:“以前校内养殖的玻璃鳗死亡率很高,据说有一年死掉了4成左右。而当前辈把樟树落叶投入水槽后,玻璃鳗就几乎不再死亡了,所以我们这届同学决定研究樟树落叶中含有那些有益于玻璃鳗生存的成分。”木庭表示前辈是从当地渔夫那里听说,把山中的腐叶土放入水中,养殖的牡蛎就不再生病了之后,产生了把樟树落叶投入水中的灵感。

大桥等人仔细研究了有无落叶、用气泵注入空气和不注入空气时的区别等。分析水中的离子浓度后学生们得出结论:附着在落叶上的细菌直接吸收了来自鳗鱼排泄物的铵离子,在氮同化的过程中合成氨基酸并繁殖,从而抑制了铵离子、亚硝酸根和硝酸根离子浓度的上升。

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投入落叶后,落叶上附着的细菌直接吸收铵离子,水中几乎不产生硝酸根离子(供图:传习馆高中。图中文字原为日文,由JST客观日本翻译)

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细菌通过呼吸繁殖,输入氧气后氨的浓度降低(供图:传习馆高中。图中文字原为日文,由JST客观日本翻译)

根据该结果,柳川养鳗协会的鳗鱼养殖业者尝试使用樟树落叶进行水质改良,获得了“鳗鱼水槽不易产生污渍,很有帮助”的好评。

提高山体的保水能力,消除鳗鱼回溯的阻碍

此外,学生们还注意到了饭江川上设置的众多水堰。这些水堰担负着汛期防止河水泛滥,枯水期确保农业用水的重要作用,但对于回溯的鳗鱼来说却是一道阻碍。

于是学生们在石笼设置点的下游放流鳗鱼,但完全没能再捕捞到过。学生们认为很有可能是放流点和石笼间的多个水堰阻碍了鳗鱼的移动。

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如照片所示的活动堰处,未能发现鳗鱼的回溯(供图:传习馆高中)

即便如此,也不能轻易要求拆除保护周边居民生活的水堰。“为此,我们请山地所有者协助,为提高山体的保水能力,砍伐了饭江川上游的竹林,种植了保水力较高的阔叶树——樱花树和鸡爪槭。在此后的调查中,我们发现鸟类带来了种子,出现了朴树、犬枇杷、樟树等阔叶树的森林”。百原未呗介绍道。

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在曾经的城下町一角,面向护城河的校舍旁,传习馆高中自然科学部的学生和木庭顾问

山体的保水力得到提高,河水泛滥的风险就会降低,不再需要活动堰的那一天或许就会到来。坂田由衣表达了期待:“想要改善河流环境,仅靠高中生是不够的,需要许多人的协助。希望后辈们能继续现在的活动,同时充分利用SNS等工具将自然科学部的活动宣传出去。”

养育生物,以高中生视角进行发现

另一方面,在爱知县立三谷水产高中,海洋资源科鳗鱼班的学生们正在致力于实现鳗鱼的完全养殖。海洋资源科从1年级起通过课堂和实践学习养殖技术,到了3年级则参与更高水平的技术开发。鳗鱼班就是其中之一。

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鳗鱼的完全养殖周期

通常的养殖方法是捕获天然的玻璃鳗,将其饲养至可食用为止,但鳗鱼班所追求的完全养殖是使鳗鱼的整个生命周期都通过人工管理完成。也即通过人工孵化受精卵开始,从仔鱼经由稚鱼玻璃鳗饲养至成鱼,然后从成熟的雄鳗和雌鳗体内提取精子和卵子进行人工授精,再次进行人工孵化。虽然水产综合研究中心(现国立研究开发法人水产研究与教育机构)已在2010年实现了完全养殖,但尚未达成能够实际应用的程度。

三谷水产高中教师小林清和表示:“爱知县鳗鱼养殖盛行,本校也从1980年代开始致力于鳗鱼养殖。得知完全养殖取得了成功之后,我们也决定挑战一下。希望学生们通过这份和父母养育自己一样的经历,切实体会到养育生物的辛苦,也希望在此过程中能以高中生的视角有所发现”。

注射激素促进雌鳗的形成和生殖腺成熟

鳗鱼的完全养殖重要的是确保雌鳗。虽然鳗鱼在稚鱼阶段还未决定性别,但养殖的鳗鱼9成以上都为雄性。因此要通过在饵料中混入雌激素(雌二醇),使其100%雌性化。

然而鳗鱼在人工养殖条件下不会性成熟,因此要对雌鳗注射鲑鱼垂体提取物和鳗鱼卵子成熟诱导激素,对雄鳗注射人绒毛膜促性腺激素,促进雌雄鳗鱼生殖腺的成熟。身穿工作服的学生们从水桶里逐一取出鳗鱼,并以娴熟的动作注射,尽量减少母鱼的应激压力。

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学生在给鳗鱼注射激素。从左到右依次为桥本桃那、伊藤涟、马场咏人、加藤步

然而,要制造出能受精的卵子和活跃的精子并不容易。“虽然每周注射一次激素,但很难调整雌雄鳗鱼的受精时机。有时候就算好不容易雌鳗排出了品质较好的鱼卵,如果雄鳗的精子不活跃的话也无法受精。制造出品质优质的卵子和精子是一件难事”桥本桃那诉说了其中的艰辛。

改善养殖环境利用鳗鱼激素增加受精卵

即使受精卵孵化成功,成长为玻璃鳗的道路也还很漫长。在水产综合研究中心的研究中,研究人员也对孵化后投放的饵料进行了反复试错,终于成功地用生活在深海的油角鲛卵饲养出了玻璃鳗。但是油角鲛稀有且高价,难以用于商用生产。因此学生们尝试使用廉价的浮游动植物和配合饵料来培育鳗鱼。

目前孵化后的幼鱼生存记录仅有14天,但伊藤涟表示:“首先我们的目标是超越这个记录,希望后辈们能更上一层楼。”加藤步也表达了期待:“希望明年也能减轻养殖应激,饲养出健康有活力的雌鳗。”

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三谷水产高中鳗鱼班的成员和教师小林在练习船“青潮”前合影。学校就位于渔港旁。

也有好消息!马场咏人介绍说:“去年,前辈们能确保的受精卵数量是1尾采卵400粒左右,通过采取增加母鱼的绝对数量、在水槽里设置鳗鱼的藏身筒、注射来自鳗鱼的促性腺激素等办法,今年达到了1尾可采卵2500粒左右。”他接着表示,“希望后辈们能以每尾超过10000粒为目标。”

无论是传习馆高中还是三谷水产高中,在前辈向后辈传承知识和技术的同时,学生的探索活动都在逐渐取得进步。为课题付出努力的高中生们发现问题的能力也不断提升,在取得成果的同时,学生自身也在不断成长。

原文:JST Science Portal 编辑部
翻译:JST客观日本编辑部

日语原文

【相关链接】
福冈县立传习馆高中主页
【第8届AEON生态大奖赛】福冈县立传习馆高中自然科学部获奖(视频)【研究・专门部门】
爱知县立三谷水产高中主页
挑战鳗鱼的完全养殖(视频)