[科普中国]-黑天鹅防治水葫芦，我们准备好了？

水葫芦**（**Eichhornia crassipes），多年生宿根浮水草本植物，是美化环境、净化水质的良好植物，但是由于水葫芦繁殖能力很强，覆盖整个湖面，使得水中的其他生物因缺氧而死亡，破坏了水体的生态平衡，导致水体恶化，而且还会堵塞航道，严重影响了生态环境和人们的正常生活。多年来人们一直在不断寻求控制水葫芦蔓延的方法，但在投入了大量人力物力后收效却甚微。

黑天鹅（Cygnus atratus），一种大型游禽，原产于澳洲，是天鹅家族中的重要一员，是世界著名观赏珍禽，栖息于海岸、海湾、湖泊等水域，成对或结群活动，主要以水生植物为食。据研究，天鹅喜食水葫芦，尤其是叶，利用天鹅控制水葫芦的生长是一种行之有效的方法。上海青浦的中学生们通过设置不同的采食量，寻求天鹅与水葫芦的合适比例，确定天鹅采食强度，使其通过自然采食控制水葫芦的生长变得清楚，为利用天鹅采食控制水葫芦提供了科学依据。

学生们选择青浦大千庄园作为实验场地，以成年黑天鹅作为实验对象，养殖中以每只天鹅每天0.25kg食量（干物质）为标准，设置4个食量梯度：分别为标准食量、标准食量的90%、60%、30%。水葫芦含水率按90%计算，每只天鹅每天对应食量（湿重）分别为：2.5kg、2.25kg、1.5kg 、0.75 kg.采用5只成年黑天鹅作为受试单位，3天作为一个时间单元，则每次投放水葫芦的湿重量分别为：37.5 kg、33.75 kg、22.5 kg、11.25kg.

实验区域根据5只天鹅的活动范围，用网纱围隔出一定面积的实验区，面积160m2。（如图1.）按天鹅的作息时间，每天按时赶入实验区中，按实验设置的食量梯度，每隔3天投放个食量级的水葫芦，每个阶段结束全部取出，观察水葫芦的变化特征，并拍照，沥干水后称重，进行下一食量级的实验，重新投放新的水葫芦，重复上述工作，直至4个食量级实验全部结束。在实验区附近，按相同面积围隔一个对照区域（图2.），作为水葫芦生长的本底，每次与天鹅食量实验同期投放相同量的水葫芦，不让天鹅采食，使其处于自然生长状态，每个阶段与天鹅采食区水葫芦重量进行对比，掌握天鹅采食量。

图1.天鹅采食水葫芦试验区示意图

图2.水葫芦生长对照区示意图

1. 不同食量级下水葫芦被采食的状态

分别按照标准食量、90%标准食量、60%标准食量和30%标准食量进行水葫芦的投放，完成一个食量级后，挑选有代表性的水葫芦进行拍照，描述特征。

黑天鹅对水葫芦的采食部位随着投喂食量级的不同有所不同。如图A.标准食量级的情况下，水葫芦的成熟叶片和嫩叶基本都被黑天鹅采食用，而根、茎部位未被采食，依然保持健康的绿色。在90%标准食量级情况下，如图B，黑天鹅不仅将水葫芦的叶片完全摄食，而且有些与叶片相连的茎部也被实用，导致有些茎变黄开始腐烂。

前人的研究已发现水葫芦繁殖能力极强，以无性繁殖为主。水葫芦在 40 天内每株分枝数由 2.5 增加至5.6，显示了较强的增殖能力。每到生育佳季，在适宜条件下每 5d 就能繁殖一株“小水葫芦”。水葫芦也能开花结子进行有性繁殖， 一支花序能结 300 粒种子 种子的寿命为 5~20 年。种子成熟后长成新植株，因此水葫芦的数量呈几何级数增长。在进行60%标准食量水葫芦投喂的时候，基本上每株有75%的成熟叶片被采食用，嫩叶和茎都完全保留，没有被食用，如图C.。有些水葫芦植株靠近根部的叶片及茎虽然已经有黄枯的迹象，但结束一个投喂食量级的实验后，打捞起来的水葫芦还有新叶萌发。

在30%的标准食量级下，显示被吃的水葫芦几乎为零，水葫芦呈现良好的繁殖和生长趋势。分析原因大概是30%标准食量的水葫芦太少，目标小，不能吸引黑天鹅的注意。此外因为实验时间为水葫芦生长的末期，特别是进行30%食量级实验时期处于传统节气的白露时期及之后，水葫芦的自然生长速度减慢，水葫芦本身也存在衰老腐烂的情况，对实验本身有一些影响。

2. 水葫芦投放量与黑天鹅采食情况的关系

在实验过程中，称取了实验组和对照组每个食量级下投喂的水葫芦重量和该食量级结束后水葫芦的剩余重量，同时对受试的黑天鹅的初始体重和每个食量级结束后的体重进行了称量。得到的数据用EXCELL进行分析处理，得到不同食量级下水葫芦采食量及不同食量级下黑天鹅的增重率的关系曲线图（图3.）如下，根据数据初步可看出90%标准食量下，水葫芦的采食率达到34.07%，高于标准食量级下的采食率33.33%和60%标准食量下的采食率23.11%。同时，90%标准食量下黑天鹅的增长率最高，达到了6.24%,而标准食量级下黑天鹅的增长率和60%标准食量级下分别为0.8%和0.35%，30%标准食量下没有增长。

实验的结论是：水葫芦的投放量以90%标准食量级为好，这个食量级别下黑天鹅对水葫芦的采食率较高，而且天鹅的生长较好。

图3.水葫芦投喂率与黑天鹅增重率关系图

3. 黑天鹅治理水葫芦污染，我们真的准备好了？

黑天鹅是世界上感情最专一的动物之一，它们严格实行一夫一妻制，一旦结成连理夫妻非常恩爱，出双入对，相伴一生，他们一起觅食、休息、戏水，甚至在迁徙的途中，也前后照应从不分离，很多天鹅宁可孤独终老也不随便找个配偶了事；如果一只不幸死去，另一只终日抑郁哀鸣，宁可孤单寂寞也不再另觅伴侣。黑天鹅非常顾家，双方共同抚养后代，所有禽类都是带自己的孩子跟在身旁游水，而只有黑天鹅把宝宝驮在背上，对小天鹅疼爱有加。在河道等水域采用黑天鹅防治水葫芦既带来生态效益，同时，栖居在水面的黑天鹅自身也是大自然美丽的风景。我们能够保证自然栖居在水域中的黑天鹅能够安全，不被人为破坏？当代中国面临日益严峻的生态、环境和资源问题，要真正实现人与自然的和谐统一,必须在整个国民心灵中构筑起一道环境保护与生态建设的道德防线,使生态文明理念内化为人们的自觉行为。

图4. 黑天鹅交配

此外，由于水葫芦和水花生富集重金属和其他有害物质的能力较强，上海河道、湖泊的污染本来就比较严重，用这些未经检测的“天然”水草投喂黑天鹅存在隐患。所以，不论是家鹅、家鸭还是黑天鹅，如果要让它们来治理过度繁殖的水草，前提是做好水质和水草有害物质残留的检测，在科学论证的前提下有选择地理性尝试。科学性、有效性、经济性、可操作性缺一不可。

参考文献：

[1]尚昱朴,张春旺,刘雪晴,刘冰许,郭凌.黑天鹅饲养管理与四季繁殖[J].河南林业科技,2016,36(03):18-21.

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