引言

　　水電是全球最大的可再生能源，提供了全球 19% 的電力供應。截至 2024 年 6 月，中國已建成近 24000 座水電站，占全球總量的 40.8%。水利工程在支撐經濟社會發展的同時，阻斷河流自然流動，降低了河流的縱向連通性，導致流域內河網逐步呈現碎片化。魚類作為河流生態系統中極易受環境脅迫的群落，其生命活動受到大壩的顯著影響。研究表明，瀾滄江、金沙江及怒江和雅魯藏布江等主要河流在修建一系列水電站后，河流魚類資源均出現不同程度的衰退;尤其是一些地方性洄游魚類因大壩阻隔而無法完成生命活動，其種群數量受到嚴重影響。

　　過魚設施作為減緩河流工程阻隔效應的一種重要措施，是全球河流生態保護前沿熱點。我國的過魚設施研究起步較晚，最早的過魚設施可追溯至 1958 年的浙江七里壟魚道。之后，按照《中華人民共和國水法》等法律法規要求，其他未建魚道的水庫大壩預計也將陸續補建魚道。目前，國內已有超百座過魚設施。然而，過魚設施的過魚效率尚未達到預期，其關鍵問題在于魚類能否在寬闊的河道斷面找到斷面較窄的魚道進口并順利進入魚道進口。已有研究表明，魚類對水流、聲音、光、電、氣泡幕等非生物因子及生物因子反應較為敏感，而魚類行為特性及其對這些環境因子的響應機制尚未得到系統深入的研究。

　　基于此，本文系統回顧了近年來室內和野外研究中，水流、聲音、光、電、氣泡幕及生物因子等誘驅技術對魚類行為的影響機制，探討了影響誘驅魚技術效果的主要因素，并結合過魚設施的實際應用，分析了不同環境和技術條件下這些誘驅措施的適用性與局限性，進一步總結了當前亟待解決的問題與未來的研究重點。通過深化魚類行為學基礎理論研究，本文旨在為優化和推廣誘驅魚設施提供科學依據，并為未來技術的創新和應用標準的建立提供堅實的理論與實踐基礎。

　　1 魚類行為的影響因子

　　魚類行為是指魚類在其生存環境中表現出的各種活動和反應，包括游泳、覓食、繁殖、洄游、躲避天敵等。其中，洄游行為是一種特殊且復雜的行為類型，通常是魚類為滿足繁殖、覓食或規避不利環境條件等需求而進行的主動性、周期性和定向性遷移。在洄游過程中，魚類需要應對復雜多變的水環境條件，這對過魚設施的設計提出了較高要求。深入理解魚類行為對各種環境因子的響應規律，是開發高效誘驅技術的關鍵。本章將重點介紹水流、聲音、光、電、氣泡幕及生物因子等環境因子對魚類洄游行為的影響。

　　1.1 水流

　　水流是影響魚類行為的關鍵環境因素，尤其在洄游、覓食和棲息地選擇過程中發揮著重要作用。魚類依靠其敏感的側線系統感知水流中的細微變化，側線感受器能夠檢測水流的速度、壓力梯度及紊流特征。通過這一感知系統，魚類可以準確判斷水流的方向和強度，從而在復雜的水環境中做出相應的行為反應。魚類的趨流性是其在水流中對流向和流速的特定行為反應，即它們會主動向著水流的來源方向游動。這一反應在洄游性魚類中尤為明顯，因為它們通常依賴于感知水流變化來尋找洄游路徑。根據水流的物理特征，魚類會調整游動方式，表現出不同的行為，如頂流靜止、頂流前進、頂流后退或順流而下。水流的流態和流速不僅會影響魚類的行為反應，還會直接決定它們能否順利進入并通過過魚設施。

　　水流的流態通常分為均勻流和非均勻流。魚道中的均勻流是指當每個池室的平均水深連線與魚道底坡平行時，流態表現出流速和流量幾乎無關的特征。在這種流態下，池室內的流速場穩定，有助于為魚類提供清晰且一致的方向性引導，使其能夠以較低的能量消耗順利通過魚道。然而，在非均勻流狀態下，池室中相同部位的流速、紊動能和雷諾剪切應力會隨著流量的增加而顯著增大，導致水流的不穩定性。這種流態會增加魚類游動難度和生理負荷，導致其迷失方向，延誤洄游過程。不同魚道類型的設計會直接影響水流的流態，從而影響魚類的洄游行為。豎縫式魚道的坡度、導隔板長度與相對位置、導角等因素對流態有顯著影響。隨著魚道坡度增大，池室內流速增加，紊流和三維復雜水流結構更易形成，從而增加魚類的通過難度。為此，豎縫式魚道通常將坡度控制在 5% 以內，以保持均勻流環境，確保游動能力較弱的本土魚類能夠順利通過。此外，導隔板長度增加能夠有效降低流速差異，減少紊流形成，從而提高魚類通過率。

　　當導隔板間距(隔板頂端中點到導板頂端中點的距離 / 池室長)b₀/L=0.15 時，池室內水流流態最佳。對于丹尼爾魚道，水流流態主要受坡度、隔板斷面型式和隔板底孔的影響。池堰式魚道由于對魚類跳躍和游泳能力要求較高，目前僅在青海湖等地針對特定保護魚種有所應用。仿自然魚道通過使用自然材料構建，更貼近自然河道的流態。通過設置透水卵石墻可以顯著改善水流流態，為多種魚類提供適宜的洄游條件。

　　魚類能否成功進入過魚設施，水流流速是關鍵因素之一。為了使魚類能夠識別并進入魚道，魚道進口位置通常布設在流速變化顯著的區域，如泄水閘下游、溢洪道出口等。魚道進口流速需要高于魚類的感應流速，確保其能夠有效感知并主動游向進口區域。同時，由于不同魚種的感應流速差異顯著，設計時必須充分考慮這些差異，尤其是在多物種魚道的設計中。洄游性魚類如草魚和鳙傾向于被高流速環境所吸引，而底棲性魚類如黃顙魚則偏好低流速區域。因此，在進行過魚設施設計時應通過分區流速控制或設置多個進口來兼顧不同魚類的過魚需求。同時，為避免魚類被流量更大的尾水區域吸引，通常在魚道進口處設置明顯的區別流;魚道進口流量應至少達到河流總流量的 2%—5%，以保證足夠的吸引力。由于許多已建魚道流量受到限制，吸引流不足，近年來，補水措施被逐漸應用于提升魚道進口誘魚效果。張文傳等通過數值模擬發現采用補水措施可顯著改善鄱陽湖水利樞紐魚道進口的流場環境，擴大了進口誘魚流速的適應范圍。譚均軍等發現平行補水效果優于垂直補水，且當進水口流量在 0.16-0.58m³/s、補水流量在 0.94-2.42m³/s 時魚道進口誘魚效果最佳。

　　1.2 聲

　　聲音是水生生態系統中一個關鍵的環境因子，其在水中的傳播對魚類的行為和生理反應具有顯著影響。聲音包括聲波的頻率和振幅，還涉及聲波在水體中傳播時所引發的聲壓變化和粒子運動。魚類感知聲壓一般通過魚鰾和側線，而感知粒子運動一般通過側線和內耳內的耳石，前者主要影響魚類對中高頻聲音的探測，后者則在低頻聲波感知中占據重要地位，魚類的聽覺在這兩種感知方式之間存在連續性。為了探究魚類對聲壓和粒子運動的感知機制及其在不同聲音下的行為反應，研究人員通常使用水聽器測量聲壓，這種設備能夠準確捕捉水體中的聲壓變化;而測量粒子運動則依賴于加速度計或矢量傳感器，這些儀器可以感知并記錄介質質點在聲波傳播過程中的加速度和運動方向。許多研究表明，幾乎所有魚類都能檢測和利用粒子運動，特別是在低于幾百赫茲的頻率下，但其探測聲壓的能力差別卻很大，即存在聽覺閾值差異。隨著國外研究粒子運動對魚類行為影響的認識不斷深入，相關技術的應用也取得了顯著進展，不僅在實驗室中得到了驗證，也擴展到了自然環境中的現場研究。相比之下，國內研究更多地聚焦于聲壓對魚類行為的影響，對粒子運動的探究相對較少，相關測量儀器的使用和數據分析也相對滯后。

　　在水生環境中，具有信號意義的聲音能夠引發魚類多種行為反應，這些反應統稱為趨音性。根據魚類聽到聲音后的反應方向，趨音性可分為正趨音性(魚類趨向聲源)和負趨音性(魚類遠離聲源)。近十年來，關于魚類趨音性的研究取得了重要進展，不僅擴展了針對海洋魚類的聲音馴化研究，還增加了許多淡水魚類的關鍵數據，同時研究中涉及的聲音類型也變得更加多樣化。基于正趨音性，“海洋牧場” 和 “聲誘漁業” 通過結合投餌和聲音對魚類進行馴化，逐步建立聲音與食物之間的條件反射，從而實現精準的魚群引導和集群控制。然而，魚類對環境噪聲(如引擎聲、天敵叫聲、打樁聲和船舶噪聲)常表現出負趨音性，導致捕食頻率降低，逃逸行為增加以及社會行為改變(如配偶選擇)。

　　盡管所有魚類在某種程度上都對聲音敏感，但不同魚類及個體對同種聲音的反應敏感程度存在差異，反之亦然。例如，骨鰾魚類(如鯉科和鲇科)由于具備韋伯氏器，能夠更高效地將魚鰾振動信號傳遞至內耳，因此在感知聲音，尤其是聲壓變化方面，比非骨鰾魚類(如鱸科魚類)更為敏感。即使是同種魚類，魚類的聽覺敏感性也可能因個體發育階段、健康狀況及周圍環境(如水質、水溫和流速)等因素發生變化。此外，魚類對噪聲的反應并非一成不變，它們能夠通過調整行為策略，如改變覓食時間或遷移路徑，來減少噪聲干擾的影響。這種適應能力受到生境、行為習性及進化歷史的綜合影響。

　　1.3 光

　　光是調控水生生態系統的重要環境因子，對魚類的生長、覓食、遷移和繁殖等生理與行為起著重要作用。光的基本屬性包括波長和強度，分別決定了光色和光強。魚類通過視覺器官，主要是視網膜中的感光細胞，來檢測光信號。魚類的感光細胞分為兩類：視錐細胞和視桿細胞。視錐細胞對顏色敏感，尤其對紅光、綠光和藍光最為敏感，主要在高光照條件下發揮作用;而視桿細胞則對低光照環境敏感，主要負責黑白視覺，在夜間或弱光環境下起作用，但無法感知顏色。不同魚類的視錐細胞與視桿細胞比例存在顯著差異，這種差異不僅影響它們對光的敏感度，還決定了其在不同光環境下的行為策略，即使是同一魚種在不同發育階段也可能表現出不同的光感知能力。因此，光周期、光強和光色等變化對魚類行為的影響成為當前研究的熱點。

　　光源作為重要的環境信號，可以引發魚類的多種行為反應，這些反應被統稱為趨光性。近十年來，關于魚類趨光性的研究取得了顯著進展，主要體現在光強、光色等因素對魚類行為影響的深入探索，以及實驗魚種的不斷豐富。特別體現在多因素交互影響的研究逐漸增多，如將光強、光色與水流或溫度等環境因子結合，進一步揭示了光照條件對魚類遷徙、覓食等行為的復雜影響。與此同時，研究發現自然狀態下的光周期對魚類上溯行為具有重要作用，尤其是在晝夜節律的調控下，魚類在光暗條件下的上溯軌跡、速度及行為選擇存在顯著差異。這表明光周期的影響也是光誘驅魚技術優化的重要方向。

　　根據魚類檢測到光源后的反應方向，趨光性可分為正趨光性(魚類趨向光源)和負趨光性(魚類遠離光源)。不同魚類對光色的反應存在顯著差異，展現出不同的適應策略。以紅光為例，斑馬魚和花鰻鱺對紅光表現明顯的正趨光性;然而，對于拉薩裂腹魚和孔雀魚，紅光則誘發負趨光性，促使它們避開紅光區域。作為光色的綜合屬性，光源的色溫不同對魚類的趨光性也會產生顯著影響。鄧青燕等研究了白色光源的 3 種色溫(暖白光、中性光和冷白光)對斑馬魚趨光行為的影響發現，在短時間光照條件下，斑馬魚對中性光的敏感性最強，其次是冷白光和暖白光。此外，魚類群體對光色的集體反應由群體行為的協調性和社會性主導，相比于個體對光色的反應，群體性趨光反應可能存在差異。例如，張林等發現，秦嶺細鱗鮭群體在綠光下表現出明顯的偏好性。

　　除了光色，光強在調節魚類行為方面也扮演著關鍵角色。光強的變化不僅會影響魚類對光源的感知，還可能進一步影響魚類的避敵、覓食及遷徙等行為。研究發現，在低光照條件下，美洲燈魚個體間及與環境障礙物的互動減少，而游泳方向的變化頻率增加;而眼斑擬石首魚在低光照條件下表現出的攝食頻率顯著降低;此外，在強光環境下，部分魚類如大菱鲆的攝食頻率也會受到抑制。

　　1.4 電

　　電是水生環境中的關鍵物理因素，主要包括水體中的電場和電流現象。電既源于自然界的電磁活動，也包括人為施加的電場。當水中施加電場時，魚類會表現出趨電性，通常會向陽極游動，遠離陰極或脫離電場。這一特性為電驅魚技術提供了理論基礎，成為其關鍵應用方向。目前，電驅魚設備中常用的電流類型包括直流電、交流電和脈沖直流電。其中，脈沖直流電由于刺激效應較強，對魚類傷害較小，能耗較低，是電驅魚技術應用最廣泛的電流類型。

　　在實際應用中，電驅魚技術通常與攔魚電柵結合，利用魚類的趨電性來阻止其進入特定區域或引導其進入特定路徑。歐美國家在防治生物入侵領域已有較成熟的應用。例如，Parker 等在伊利諾伊河上游設置了攔魚電柵，有效阻止了入侵物種鰱和鳙進入密歇根湖，從而保護了本地魚類及水生生態系統的平衡。類似研究還表明，對于鯉和虹鱒等入侵物種，僅需較小電壓梯度即可取得顯著的阻攔效果。國外學者通過大量室內實驗，針對不同電學參數(如電極布置方式、脈沖電壓、脈沖寬度和脈沖頻率)進行了廣泛研究，旨在優化攔魚電柵的設計。例如，Johnson 等發現垂直電柵比水平布置對虹鱒阻攔效果更佳，尤其適用于水深較淺的區域。Weber 等研究了多種脈沖電壓與寬度的組合，發現電柵顯著減少了大體型魚類的逃逸率，但脈沖寬度和電壓的變化對逃逸率顯著影響。此外，攔魚電柵電學參數與環境因子的交互作用也受到國內外研究學者廣泛關注。例如，研究發現水流速度會顯著影響電柵的阻攔效果，多種魚類如齊口裂腹魚、大渡河軟刺裸裂尻魚和黃石爬鮡、鰱、草魚、歐洲鰻鱺在流速增加時阻攔率下降。然而，某些魚類如鰱在高流速下對電柵的阻攔率并未顯著變化，表明不同電學參數在不同魚種和流速下的效果可能存在閾值差異。

　　1.5 氣泡幕

　　氣泡幕是一種通過水中釋放氣體形成的密集氣泡幕狀結構，其主要物理特性主要包括氣泡的浮力、上升速度，以及在水中形成的視覺遮擋效應。此外，氣泡幕能夠反射和散射聲波，顯著改變水中的聲環境。這些物理特性通過視覺屏障、聲學刺激及機械壓力對魚類行為產生復合影響。

　　在過魚設施中，氣泡幕通過創建水下視覺和聲學屏障，在氣泡幕在導魚和誘魚方面已有大量的應用。氣泡幕技術的優勢在于其低成本、靈活性和可調性。它可以快速適應不同水體的水流特性，甚至在復雜的紊流水域中保持良好的功能。此外，通過調節氣泡幕的擺放角度、氣量、孔徑和孔距，可以顯著提高其在復雜水流條件下對不同魚種的引導效果。然而，氣泡幕對不同魚種的引導效果差異較大。一些魚類，尤其是具有較強適應能力的物種，可能對氣泡幕刺激不敏感，甚至會主動游向氣泡區域。

　　1.6 生物因子

　　生物因子是指對魚類行為產生影響的各種生物學因素，包括生物密度、競爭關系、餌料資源、捕食者−獵物關系以及外來物種的引入等。這些因素通常與魚類的生活史特征密切相關，并在很大程度上決定了魚類的行為模式。生物密度是指在特定區域內，某一物種或多個物種的個體數量或生物量(即生物體的總質量)。區域內生物密度的增加會顯著加劇種內和種間競爭，進而引發種群動態和行為模式的改變。例如，高密度飼養大斑杜父魚的圍場中，魚的整體質量相比低密度圍場有所降低，證實了種內競爭的加劇。類似地，在低生物密度情況下，凡納濱對蝦個體表現更活躍的攝食行為。但在高密度養殖環境中，凡納濱對蝦則會表現出攻擊性的攝食行為。

　　餌料資源的豐度、種類以及分布也可以調整魚類的覓食行為。例如，鯽、鯉等產粘性卵魚類傾向于棲息在餌料充足的水草密集區域。然而，在食物嚴重匱乏、營養壓力極大的情況下，魚類在危險區域(如淺灘、近岸棲息地等)覓食的頻率也可能會增加。研究發現，部分營養嚴重不足的金魚會脫離魚群，冒險進入危險覓食區域。部分魚類還會進行有組織的集群覓食以應對被捕食者捕食的風險。例如，高體鳑鲏幼魚在覓食期間表現出明顯的集群行為，且四大家魚中的草魚、鰱和鳙也發現有類似的集群行為。然而，并非所有魚類都會表現這種集群策略。例如，研究發現，饑餓狀態并未影響錦鯽魚群的凝聚力。

　　此外，當河流中出現或人為引入外來物種時，它們會加劇本土魚類的種間競爭，也可能通過捕食、傳播疾病或改變棲息地結構來影響本地物種的行為與種群動態。

　　2 魚類誘驅理論在過魚設施中的應用

　　為提高過魚設施的效率，合理應用魚類誘驅技術能夠有效引導更多魚類通過設施，從而提升其功能效果。魚類誘驅理論是基于這種需求而提出的一種行為調控框架。該理論通過利用特定環境因子(如水流、聲、光、電、氣泡幕及生物因子等)主動引導或排斥魚類，實現其在水體中的定向運動或行為調控。本章將重點介紹誘驅理論在過魚設施中的應用以及未來優化研究方向。

　　2.1 水流

　　水流誘魚技術是提高魚道進口誘魚效率的重要手段，通過噴射水流制造顯著的水動力特征，增強魚類對洄游路徑的感知。以金沙江支流黑水河松新魚道的補水設施為例，該設施布置在松新豎縫式魚道入口，具備垂直和平行兩種補水模式。補水流量有效緩解了魚道原吸引流不足的問題，過魚效果有所提升。然而，目前針對水流誘魚技術的系統性研究仍然不足，尤其在不同水動力參數與多物種魚類行為響應的匹配性方面尚有待深入探索。后續研究可從以下幾方面進一步展開：(1) 通過高精度水動力學模型，結合魚類行為監測數據，系統評估不同空間尺度流場特征對魚類洄游路徑選擇的影響，優化魚道進口的流場設計。(2) 進一步細化多物種魚類感應流速的生理和行為研究，建立基于多物種流速需求的優化模型，并采用可調節流速的分區設計來實現高效誘魚。(3) 引入基于生命周期的經濟效益和生態影響評估框架，通過長期監測和模擬分析，優化補水技術的設計參數，確保其在生態和經濟上的可持續性。

　　2.2 聲

　　聲誘驅魚技術能夠利用魚類的趨音性，通過播放特定聲音來引導魚類移動或避開特定區域，同時不對水環境造成物理擾動，因而在過魚設施中逐漸得到應用。湘河水庫魚道的聲驅魚設施位于 2 號魚道入口上游河道，由兩臺水下揚聲器組成，通過播放揚子鱷的吼叫聲對魚類進行驅趕。PIT 標記實驗表明，多條目標魚在天敵聲的驅趕下，更傾向于進入魚道入口。然而，現有技術仍面臨聲音參數優化不足及復雜環境適應性有限的問題。未來研究需聚焦以下方面：(1) 優化實驗聲音參數設計以降低魚類聽覺疲勞，針對不同魚種及其發育階段，系統評估長期暴露于高強度聲音環境下的魚類聽覺損傷程度，并建立魚類聽覺疲勞的閾值模型。通過優化聲源頻率、強度及播放時長等參數，設計更加環保且低干擾的聲誘驅魚方案。(2) 建立復雜環境中的聲音傳播模型，整合水聲學與流體力學原理，構建更加精準的聲音傳播模型，考慮水流速度、溫度梯度、鹽度分布及障礙物等因素對聲波傳播的綜合影響。通過實地測量與模擬相結合，優化聲誘驅魚設備的布置方式與播放策略。

　　2.3 光

　　光誘驅魚技術作為一種非物理性魚類行為調控手段，在過魚設施中展現出廣泛的應用潛力。例如，研究人員在北盤江馬馬崖一級水電站布置以緩慢推進式為主，間隔開啟式為輔的燈光系統，有效提升了集運魚系統的誘魚效果。然而，該技術仍存在應用適應性和生態影響等問題亟待解決。未來研究可從以下方面進一步開展：(1) 開展跨物種的系統性對比研究，涵蓋更多的魚類種類和生態類型，以揭示不同魚種及其發育階段對光的響應規律，為制定更具普適性的光誘驅魚技術提供參考。(2) 在自然條件下進一步研究光強、光色與其他環境因子(如水溫、水流、水濁度)的交互作用對魚類行為的影響。特別是探索復雜環境中光誘驅技術的優化方式，如動態調節光源屬性以應對水體渾濁度和自然光周期的變化。(3) 研究光源長期使用對魚類行為、適應性和群落結構的潛在影響，尤其是對洄游魚類種群動態和生態系統平衡的影響，評估光誘驅魚技術的生態可持續性。

　　2.4 電

　　目前，自然條件下應用電驅魚技術的案例較少，但根據魚類對電場的趨向性和行為反應，這一技術在過魚設施中仍表現出巨大的潛力。例如，在果多水電站的集魚平臺，研究人員布置了一套攔魚電柵。電柵安裝在集魚平臺上游的回流區，有利于魚類的聚集與電柵的布置。電柵采用雙排式電極設計，安裝角度為 45° 時阻攔效果最佳，并且在不同流速條件下均展現出明顯的驅魚效果。然而，該技術的廣泛應用仍面臨科學與實踐上的挑戰，未來研究可聚焦以下方面：(1) 針對不同魚類的物種特性，開展對電場響應的實驗研究，包括有鱗魚與無鱗魚種、不同體型及年齡階段的差異，確定各類魚群的電學參數閾值范圍。同時，針對電極布置方式和陣列結構進行優化設計，提升引導與阻攔效果。此外，可通過增加動態調節功能，根據實時環境條件和魚類行為特征調整電場參數，增強技術適應性。(2) 結合聲、光、水動力等外部刺激因素，構建多模態誘導系統，通過協同效應提升魚類對電柵的感知力。具體研究方向包括不同刺激組合的優化設計、刺激強度和頻率的動態調整，以及多因素作用下魚類行為特性的精確量化，探索復雜環境中的最佳組合模式。(3) 深入評估電驅魚技術對非目標物種及其他水生生物的潛在影響，開展生態適應性實驗，探索更具選擇性的電場設計。重點研究不同電壓梯度和脈沖頻率對目標魚類與非目標魚類的差異性影響，確保技術在減少非目標生物傷害的同時仍具有效性。

　　2.5 氣泡幕

　　氣泡幕能夠在不直接接觸魚類的情況下影響其行為，減少對魚類生理上的潛在傷害，展現了其在引導保護物種洄游方面的巨大潛力。例如，研究人員建議在馬堵山水電站壩下河段布置氣泡幕設施，選址于流速較小的區域以降低水流對攔魚效果的影響。氣泡幕以 45° 角布設，氣體流量為 120L/min，可顯著提高目標魚進入集運魚裝置的概率。然而，其實際效果可能因不同環境條件和魚類行為特性而受到限制。未來優化氣泡幕技術的應用研究可集中在以下方面：(1) 針對魚類對氣泡幕的種間差異性反應，開展實驗和現場研究，明確不同魚種對氣泡幕刺激的敏感度及行為模式，探索其對氣泡大小、密度、上升速度等關鍵參數的響應規律。根據不同目標魚類的行為特性，優化氣泡幕設計，實現更具針對性的引導效果。(2) 在復雜水流條件下，通過改進氣泡幕孔徑、孔距、排布角度和氣體流量等設計參數，提升其穩定性和屏障效果。結合數值模擬技術和現場試驗，研究氣泡幕在強水流和紊流環境中的動態表現，為其在多種流域環境中的應用提供科學指導。(3) 將氣泡幕與聲、光、水流等其他誘驅技術相結合，研究其協同作用下的綜合引導效果。

　　2.6 生物因子

　　盡管生物因子對魚類行為的影響已有廣泛研究，但其在過魚設施中的實際應用仍較為有限。與物理性誘魚技術相比，生物因子的應用具有一定優勢，例如它更貼近魚類的自然行為模式，對其干擾較小，同時適用于多種魚類的誘導。例如，利用餌料資源或引入特定氣味物質可以吸引魚類靠近目標區域(如過魚設施進口)，通過模擬自然水體中的餌料分布以優化魚類對魚道的選擇性。然而，未來研究應重點關注以下方面，為生物因子的安全高效應用提供科學依據：(1) 加強對魚類響應生物因子的機制研究，明確其對餌料資源和氣味信號等生物因子的敏感性。(2) 評估生物因子長期應用可能帶來的適應性變化與生態風險，開展長期監測和行為學研究。

　　3 誘驅魚技術的關鍵技術問題與未來研究重點

　　3.1 誘驅魚技術的關鍵技術問題

　　環境因子的復雜交互與魚類行為響應表現為不同魚類對環境因子的反應具有顯著的物種特異性，同時這些因子及其相互作用對魚類行為的影響也具有不同的重要性。例如，根據魚類對水流的偏好，可以將其分為嗜流水性、嗜靜水性以及廣適性。根據魚類對聲音的敏感程度則將其分為聲音敏感型和聲音不敏感型。電場敏感性方面，魚類可分為電敏感型、非電敏感型及能自主產電。此外，依據日間和夜間活動特性，魚類可劃分為日行性、夜行性及晝夜兼行性。這些分類方式不僅揭示了魚類對單一環境因子的反應差異，更突顯了多種環境因子交互作用對魚類行為的綜合影響。例如，夜行性魚類如鲇和鰻在強光照條件下對聲學信號的反應可能會顯著減弱。相反，在弱光照的夜間環境下，其行為響應可能同時受到光和聲的影響，甚至光的作用可能超過聲的作用，導致實驗結果出現一定偏差。而以結合聲、光和水流因子的氣泡幕，其效果取決于這些因子的綜合作用。例如，聲音敏感型魚類可能主要受到氣泡幕產生的噪聲驅避，而光敏感型魚類則可能對氣泡散射的光線更為敏感。同時，一些對水流變化敏感的魚類可能更容易受到氣泡幕改變水流流態的影響。因此，鑒于不同的環境因子在不同魚類的行為中發揮著不等的作用，這些差異使得在應用誘驅魚技術時需全面考慮各環境因子對魚類行為的綜合影響，而不僅局限于單一因子，以確保技術的廣泛適應性和有效性。

　　誘驅魚設施的適應性表現為誘驅魚設施在特定環境條件下呈現出較好的效果，但在實際應用中常因環境變化而呈現出不穩定性。由于誘驅魚設施的適應性與魚類行為的密切相關。不同魚類的洄游季節、晝夜節律等行為特性會顯著影響設施的誘驅效果。誘驅魚設施需要能夠根據這些時空尺度的行為變化進行動態調整，以適應不同魚類的遷移模式。同時，誘驅魚設施還需考慮環境因子的時變特性，如水溫、水量和濁度的季節性波動，以確保穩定的誘驅效果。因此，誘驅魚設施不僅需具備適應多變環境的能力，還應能在動態變化的條件下持續發揮作用。這也意味著，誘驅魚設施應與過魚設施的日常運營管理緊密結合，包括定期監測設施的運行狀態，及時進行調整和維護，以確保其在不同季節和水文條件下的持續有效性，且可為未來設施的設計優化提供實地數據支持。

　　系統性評估與野外數據支持方面，我國過魚設施的建設數量相對有限，導致在野外驗證誘驅魚設施效果的機會稀缺，使得當前對該技術的野外數據相對匱乏，無法開展全面的系統性評估。對于已展開的野外實驗，也存在規模較小和時間跨度不足的局限性，無法準確評估誘驅魚設施的長期效能。盡管近年來實驗室研究在探討環境因子對魚類行為的影響方面取得了顯著進展，為誘驅魚技術的應用提供了理論基礎，但實驗室中的結果在野外應用中的可行性和有效性往往難以直接推廣，尤其是在我國各水系魚類區系多樣性較大、不同水域環境差異顯著的情況下。因此，亟需開展大規模、長期的野外試驗，以獲得更為廣泛的適用數據。通過在多種環境條件下進行持續性研究，對誘驅魚設施的效果進行全面系統的評估。此外，鼓勵在不同水系和生態環境中采集并分析長時間跨度的野外數據，有助于提升研究成果的廣泛適用性與技術推廣的科學性。

　　3.2 誘驅魚技術的未來研究重點

　　魚類行為的基礎理論深化方面，未來的誘驅魚技術研究需深入探討魚類行為的基礎理論，尤其是針對珍稀物種和經濟魚種。當前對洄游、覓食和繁殖行為的研究多集中在常見魚類，且缺乏對珍稀物種如中華鱘在復雜水文條件下行為模式的深入理解。不同發育階段的行為差異、個體間行為多樣性以及其對多因子環境刺激的響應，尚有較大研究空白。例如，針對中華鱘等物種的洄游路徑選擇、棲息地偏好及其在河流環境中如何應對水流變化和噪聲干擾的研究極為有限。未來的基礎研究應通過長期觀測、實驗室和野外結合的方式，建立更為全面的行為學理論框架，尤其是在多種環境條件下的行為響應模型。這些理論的深化將為誘驅魚技術提供更加精準的依據，從而提升其有效性和生態適應性。

　　河流魚類行為的精細化量化研究是未來提高誘驅魚技術效率的關鍵。目前，已有關于水流、聲音、光、電及氣泡幕等因子對魚類行為影響的實驗數據，但這些研究大多局限于實驗室環境，難以完全模擬自然河流的復雜動態。未來的研究應更聚焦自然河流，采用遙感技術、GPS 跟蹤系統、遙測技術結合 DST 數據存儲技術，精確測量魚類在真實水文條件下的行為模式。這包括量化魚類在不同流速、濁度、溫度等因素下的運動軌跡、洄游路徑及其對誘驅設施的響應。結合大數據和人工智能技術，未來研究應致力于構建或完善本土化和全面化的魚類生態行為數據庫，從中提煉出關鍵行為模式，實現對魚類行為的精準預測和動態反饋調整。

　　誘驅魚技術的應用優化與技術集成方面，未來研究應注重誘驅魚技術的優化與多技術集成，以提升設施在不同水域條件下的廣泛適用性。現有的誘驅技術(如聲誘導、電刺激及氣泡幕)在某些特定環境下表現良好，但面對不同河流環境的復雜變化，其有效性往往受限。因此，未來的研究應重點探索如何將多種誘驅技術進行集成與協同應用，形成組合策略，以提高在多變水文條件下的穩定性和適應性。此外，技術的應用優化也應依賴于實時監測和動態反饋機制，通過對魚類行為和環境條件的持續追蹤，實時調整誘驅設施的工作參數，確保其在實際應用中的持續有效性。這種技術集成和優化不僅能提高過魚設施的整體效能，還將為更廣泛的水生生態修復和保護工程提供借鑒。

譚均軍;孫鈞鍵;石小濤,三峽大學湖北省魚類過壩技術國際科技合作基地;三峽大學水利與環境學院,202501