每年3月22日联合国指定的世界水日，世界各地的人们都会考虑淡水对生态系统和我们的重要性。在2018年世界水日，国家科学基金会(NSF)着眼于地球的关键区域 - 我们这个星球表面的森林树冠和基岩之间的区域 - 以及北美西海岸河流在维持产卵鲑鱼方面的作用。

为了更多地了解这些鲑鱼河流的健康状况，美国国家科学基金会与全国九个NSF CZO之一的Southern Sierra Critical Zone Observatory(CZO)的科学家以及支持CZO的NSF地球科学部门进行了交谈。怀俄明大学的Southern Sierra CZO研究员Cliff Riebe和NSF CZO项目主任Richard Yuretich分享了他们的见解。除非另有说明，否则答案由Riebe提出。

你为什么决定研究西海岸的河流及其产卵鲑鱼?

临界区的地质和生物学交织在一起。事实证明，河流中沉积物的粒度有助于确定水生栖息地的质量。这对产卵鲑鱼有影响，因为较大的沉积物颗粒使这些鱼更难以构建它们的巢穴，称为红鳍。在具有较大粒度沉积物的河流中，更大的鱼类会更好吗?答案涉及表面生命与下方基岩特征之间的联系。

你的研究在哪里进行?

我们的团队研究了加利福尼亚州沙斯塔河，华盛顿州南草原溪和不列颠哥伦比亚省苏格兰溪的产卵鲑鱼。

你为什么选择这些地点?

这些河流和小溪中的鲑鱼很丰富 - 或者当我们进行研究时。这些鱼尽可能多地使用河床，推动了可用产卵栖息地的极限。尽管移动沉积物存在挑战，但是即使是最大粒度的地区，它们也使用了很多鲑鱼。

在沙斯塔河上，有大量的奇努克鲑鱼，是五种太平洋鲑鱼中最大的一种。南草原溪(Southern Prairie Creek)常见小得多的粉红鲑鱼。苏格兰溪支持红大马哈鱼，其大小介于沙斯塔河的奇努克鲑鱼和南草原溪的粉红鲑鱼之间。通过选择支持一系列鲑鱼的河流和溪流，我们能够研究鱼的大小和它们可以移动的最大沉积物颗粒之间的关系。

是否有鲑鱼大小的甜蜜点?

事实上确实存在一个甜蜜点。较大的鱼可以移动更大的沉积物，但它们也需要更多的区域来建造它们的红鳍。较小的鲑鱼需要较少的空间用于它们的红鳍，但它们根本没有能力持续移动较大粒度的沉积物。这导致了权衡，结果是中型鱼 - “金发姑娘大小” - 能够建立最多的红鳍鱼。

该研究的结论如何使西海岸渔业管理者受益?

我们的研究结果是改进了河流适应性的评估，以产生不同大小的太平洋鲑鱼。预测河流鲑鱼繁殖潜力所需要的只是估计鱼的大小和河床沉积物的粒度。两者都很容易衡量。我们的公式已合并到管理员可以通过手机访问的应用程序中。

结果是否适用于其他地区的鲑鱼?

沉积物颗粒大小和鱼类大小之间，以及红色区域和鱼类大小之间的关系应该与使用太平洋鲑鱼物种的典型切割运动建立红鳍的任何鲑鱼物种相同。切割是在河床表面上捕鱼的尾巴。这种打击会使沉积物颗粒移动，从而产生一种凹陷，雌性可以在其中沉积卵子。我们的研究结果可能适用于整个范围内的太平洋鲑鱼，从日本环太平洋地区到南加州。对于欧洲大西洋鲑鱼和美国东海岸的研究结果也可能适用

您研究的下一步是什么?

尽管我们的分析解释了加利福尼亚州和太平洋西北地区三种鲑鱼物种的相对产卵成功，但还需要进行更多研究以确认其他河流系统中存在这些相同的关系，其他鲑鱼具有其他大小。

这项研究如何帮助理解地球的临界区?

河床中的沉积物分布是临界区域过程的结果，例如山坡侵蚀。沉积物粒度影响鲑鱼产卵成功，以及鲑鱼种群的生物多样性和恢复力的发现强调了理解关键区域的重要性。

在世界水日，水和鲑鱼保护的主要信息是什么?

几千年来，鲑鱼一直是人类和其他物种的重要食物资源，如灰熊和黑熊以及秃鹰和鱼鹰等鸟类，以及所有野生动物的图标。三文鱼是非凡的鱼类，其生命以戏剧性迁移的形式结束，回归到它们出生的河流和河流中。雌性在河床上繁殖，然后产卵并保护卵子直至它们死亡。

但是在鲑鱼河流中并不是很好。许多鲑鱼种群正在减少，而那些仍然存在的鲑鱼种群并不像以前那样多样化和有弹性。面对人口数量的大幅波动，鲑鱼的多样性和恢复力可能取决于鱼类产卵的河床中的沉积物大小。将基岩变为沉积物的过程的变化可能最终控制太平洋西北地区鲑鱼种群的多样性和恢复力。

NSF的CZO研究如何为鲑鱼和其他物种的健康河流做出贡献?

支撑地球生命的许多过程发生在基岩和树冠顶部之间。生命与岩石相遇的薄皮是我们星球的一部分，对于维持生物从微生物到人类的好客环境至关重要。了解在这个区域发生的事情对于所有物种都很重要，包括在这种情况下，鲑鱼和他们需要产生下一代的河床沉积物大小。