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入侵物种是一种非原生生态系统的生物，其存在会对周围环境造成危害。问题出现的原因是，入侵物种没有自然的捕食者来剔除它们的数量，它们捕食的物种也没有任何自然的防御能力来抵御它们。在五大湖地区，环境保护署已经确定了至少25种入侵鱼类。

入侵物种是出了名的难以根除，而且往往在它们到来后很长一段时间内仍会对生态系统造成严重破坏。BOB体育密歇根州立大学(MSU)的科学家渔业和野生动物部正在努力制定和实施计划，将入侵物种数量减少到可管理的水平，并保护对整个地区的生态和经济至关重要的自然系统。

建造更好的大坝

在五大湖盆地中有成千上万座大坝，有多种用途。有些提供饮用水或发电;还有一些用于控制入侵物种的传播。尤其是最臭名昭著的入侵物种之一是海七鳃鳗。

海七鳃鳗原产于大西洋沿岸水域，遍布欧洲西南部大部分地区，是鱼类中相对独特的一种。由于缺少下颚、成对的鳍和骨骼结构，这种类似鳗鱼的生物在3.4亿多年来一直保持相对不变，包括至少四次大灭绝事件。

也许最显著的特征是它的大圆盘状嘴，上面排列着一排排同心圆的锋利牙齿。海七鳃鳗用它的嘴像吸盘一样附着在猎物鱼上，以它们的血液和其他体液为食。

在它们成年的过程中(12到18个月之间)，一条海七鳃鳗可以杀死多达40磅的鱼。海七鳃鳗于1835年首次在五大湖安大略湖被发现，它可能是在伊利运河开通时旅行的。在20世纪初，它通过新改善的运河传播到伊利湖，不久之后，它又传播到其他三大湖。

在那里，它大量减少了当地鱼类的数量，并为其他入侵鱼类(如鲱鱼)提供了机会，从而威胁到整个商业渔业的崩溃。和鲑鱼一样，海七鳃鳗必须逆流而上才能产卵。

与鲑鱼不同的是，它不会被驱使回到它出生的确切溪流。一旦它到达合适的产卵地，一只雌性可以产下多达10万个卵。在密歇根州，许多水坝被维护，以阻止海七鳃鳗进入产卵地。

管理机构将大坝与专门为海七鳃鳗使用的杀虫剂相结合，开发了一种有效的做法，使其数量从历史峰值减少了90%以上。这种做法是有代价的。这些河流被人为地与五大湖隔绝，破坏了生态系统内自由开放的联系。

此外，维护大坝和治理河流每年要花费大约2000万美元。迈克尔·瓦格纳他是密歇根州立大学agbob体育登录生物研究鱼类生态学家，在五大湖研究海洋七鳃鳗超过13年。

通过五大湖渔业委员会(GLFC)的拨款，他将注意力转向了开发一种新型水坝，这种水坝可以防止海七鳃鳗游到它们的产卵地，同时保持河流和湖泊之间的联系。

密歇根州立大学渔业和野生动物系副教授瓦格纳说:“五大湖生态系统管理面临的最大挑战之一是，在恢复方面存在相互竞争的利益。”“一个是重新连接河流和湖泊，另一个是有必要阻止七鳃鳗进入一些河流，以保持它们的数量在可控范围内。”

在北美渔业中，为鱼类提供绕过水坝的方法是一个持续了100年的挑战，而在欧洲，这个时间是它的四倍。最常见的通道是一种叫做“鱼梯”的结构，这是一系列阶梯状的水池，鲑鱼和鳟鱼等鱼类可以跳上去通过大坝。

不幸的是，这些屏障对海七鳃鳗来说并不完美。此外，其他鱼类无法跳跃或游泳，无法越过屏障。

瓦格纳说，他意识到他的团队必须开拓一种全新的、选择性的鱼类通道，可以作为生物过滤器，将海洋七鳃鳗拒之于外，同时允许其他物种自由进入。这是一个重大的挑战，但团队已经准备好应对了。

瓦格纳说:“七鳃鳗有两个特点，使我们能够将它们与其他鱼类区分开来。首先，它们的游动方式完全不同，全身上下都有波动。这意味着它们可以做其他鱼类做不到的事情，那就是爬上一个布满钉钉的斜坡。这给了我们一个物理上的方法来区分它们。其次，它们有非常强烈的反捕食者反应，这仅仅是由一种感官——嗅觉驱动的。”

许多鱼类会发出警报信号，当它们的皮肤破裂时释放出一种气味，警告下游的同类受到攻击。在大多数鱼类中，闻到气味会使它们放慢移动速度，减少觅食和寻找威胁的时间。

海七鳃鳗主要在夜间黑暗的环境中迁徙，它们利用嗅觉，这限制了它们对抗捕食者的选择。在发现警报气味后，海七鳃鳗并没有放慢速度，而是迅速逃离。瓦格纳和他的团队在下半岛东北部的奥克oc河上建造了一条试验鱼类通道。

他们把鱼类通道分成了两条通道——一边允许鱼类自由逆流而上，另一边则是一个只有海七鳃鳗才能爬上的布满钉钉的斜坡。研究小组在通道的开放一侧释放了一股海七鳃鳗警报气味，假设它会把七鳃鳗推向斜坡。它做到了，其余的鱼继续穿过通道，丝毫没有减弱。

瓦格纳说:“我们试图做两件以前没有人做过的事情。”“一种是创造一条鱼道，让鱼类以高数量和多样化的方式穿过，另一种是创造一条排除特定的不受欢迎的物种的鱼道。这是我喜欢的那种高风险、高回报的项目，到目前为止，我们看到了良好的结果。”

为了确定该设备是否在海洋七鳃鳗管理中有更广泛的应用，必须在更大范围内进行测试。瓦格纳加入了由GLFC领导的团队，在特拉弗斯城的博德曼河联合街大坝现场设计了一个大型选择性鱼类通道设施。

通过五大湖恢复计划提供的近1200万美元拨款，该设施将用于测试瓦格纳的独特方法，即阻止入侵者，同时允许理想的物种通过。

瓦格纳说:“控制像海七鳃鳗这样的入侵物种是一场很难赢的比赛。”“要么全有，要么全无。我们正试图找到一种方法，在不损害我们保护湖泊和河流免受海七鳃鳗侵害的情况下，帮助它们重新连接起来。”

把最好的想法带到桌面上

海七鳃鳗远不是威胁五大湖的唯一入侵物种。亚洲鲤鱼是造成美国生态问题的四种入侵鲤鱼的一个群体，几十年来一直是另一个备受瞩目的入侵者。

虽然大多数草鱼都是通过船舶压舱物偷渡客来到北美的，但人们有意从东亚引进草鱼，以控制水产养殖设施中的杂草。草鱼现在在45个州都有发现。

2013年，人们首次在安大略湖发现了它们的繁殖，之后又在伊利湖和密歇根湖发现了它们。Seth Herbst，水生入侵物种协调员密歇根自然资源部bob体育下载ios(MDNR)自发现草鱼以来，一直在监测这些湖泊中的草鱼。

“对于草鱼，我们没有看到与其他亚洲鲤鱼物种相同的数量爆炸，但它仍然比以往任何时候都要高。”Herbst说。“通过以植物为食，它们直接改变了对商业和生态至关重要的本地鱼类的栖息地。”

草鱼每天可以消耗多达90磅的植物物质，但它们只能消化大约一半的食物。剩下的被排入水中，在那里它助长了有毒藻类的繁殖。伊利湖是五大湖草鱼的中心，在一个复杂的环境中研究和管理任何鱼类种群。

赫布斯特说:“这是世界上最大的水域之一，并不是一个你可以轻易找到并移除你要找的鱼的密闭空间。”这涉及多个州和省份，他们都需要确保他们的努力是协调一致的。”

为了应对这些挑战，Herbst向凯利·罗宾逊而且迈克尔·琼斯MSU AgBioRebob体育登录search的科学家定量渔业中心来提出一个计划。从2016年12月开始，罗宾逊在九个月的时间里领导了一系列结构化决策研讨会。她指导参与者分解问题，并通过头脑风暴来解决问题。

“结构化决策是一个五个步骤的过程，它可以帮助你把一个决策分成离散的部分，分别处理每个部分，然后把它重新组合成一个有凝聚力的整体，”密歇根州立大学渔业和野生动物系的助理教授罗宾逊解释说。“这是一个以正式方式解决复杂问题的良好框架。”

结构化决策始于确定问题，这一步似乎是显而易见的，但当不同的利益相关者聚集在一起时，他们通常对问题的具体性质有不同的想法。

然后，该小组列出与该问题最相关的价值观，如经济或社会问题。在第三步，他们确定目标，在这种情况下减少草鱼的数量，在第四步，他们考虑不同的管理技术可能会影响这些目标。最后，团队根据管理技术可能对他们产生的影响重新评估并重新确定目标的优先级。

开始出现的是一种适应性管理计划，它将为渔业管理人员提供多种控制草鱼的工具。例如，改变河流的流量，使其不适合产卵，以及使用生物电极捕鱼等方法有针对性地清除鱼类。

与研讨会同时，罗宾逊的博士后研究员马克·杜福尔(Mark DuFour)致力于在伊利湖创建一个草鱼种群模型，能够bob体育登录模拟种群的大小和特征，以及各种管理实践的影响。

“五大湖对很多人来说都是非常重要的资源。任何可能损害它们的事情都是我们都需要认真对待的。”“这些研讨会产生的计划可能决定未来湖泊草鱼管理的进程，并保护依赖于它们的工业和自然资源。”bob体育下载ios

鸟类的大脑

并不是所有的五大湖入侵物种都是鱼。19世纪末，疣鼻天鹅从欧洲的原产地被引进美国。它们被拿来装饰城市公园和富人的大庄园，因为它们巨大的身躯和引人注目的白色羽毛。

随着时间的推移，这些鸟类中的许多离开了原来的范围，无论是逃跑还是故意放生，并开始在全国范围内传播。1919年，第一对野生哑巴天鹅抵达密歇根州北部下半岛的沙勒沃克斯县，标志着哑巴天鹅的数量开始以每年15%至22%的速度增长，直到1990年达到2000只。

同年，一个新的人口在该州的西南角定居下来。总的来说，世界野生动物保护区估计，2013年，疣鼻天鹅的数量达到了17500只左右的峰值，每年以9%到10%的速度增长。

如今，由于采取了控制措施，大熊猫的数量约为8100只。尽管它们很美丽，但疣鼻天鹅已经对五大湖的生态系统产生了严重的影响。世界自然保护区认为它们是世界上最具侵略性的鸟类之一。

雄性平均体重约25磅，这对人类和当地野生动物来说是极其危险的。它们有攻击人类的历史，如果人类离它们的巢穴太近，它们还会把鸭子和加拿大鹅等本地水禽赶出它们习惯的筑巢和觅食地点。

它们对常见的潜鸟和号手天鹅构成了特别的挑战，这两种都是濒危物种。斯科特WintersteinMSU AgBioRebob体育登录search野生动物生态学家，正在进行一个多年的项目，由MDNR野生动物部门提供的30万美元拨款，以及美国农业部动植物卫生检验局提供的额外资金和后勤支持。bob体育合法吗

他正在研究密歇根州的哑天鹅种群动态，并确定了一种有效的、社会可接受的控制它们种群的策略。

密歇根州立大学渔业和野生动物系教授兼主席温特斯坦说:“疣天鹅是一个影响该州生态的问题，以及一些依赖于这种生态的人类活动，如划船、观鸟、狩猎和钓鱼。”“为了妥善解决这个问题，我们需要更好地了解人口的情况，以及不同的管理策略可能会对其产生何种影响。”

为了使这些鸟类恢复到可管理的水平，并减少它们对生态系统产生负面影响的可能性，世界野生动物保护组织估计，这些鸟类的数量必须减少到至少2000只，与20世纪90年代的水平大致相当。

温特斯坦和MDNR鸟类研究专家大卫·卢科宁一起制定了一项更新哑天鹅种群模型bob体育登录的计划。旧的模型很大程度上是基于这些鸟在它们的栖息地，并没有反映它们在五大湖地区存在的现实。

Luukkonen说:“在这里，哑天鹅没有像在原生栖息地那样的限制，更好地了解它们的种群动态，将有助于我们开发出更准确的模型和更好的控制策略。”“这也将帮助我们避免这些策略的不可预见的后果，比如我们减少了鸟类的数量，但剩余的鸟类实际上以更高的速度繁殖。”

为了在野外研究这种鸟类，温特斯坦的团队给大约71只疣鼻天鹅戴上了太阳能GPS追踪项圈。每天，项圈自动通过移动电话网络传输它们的位置，提供运动数据，而不需要使用传统的手动无线电遥测技术。bob是什么平台

它还可以提供鸟类生命各个阶段的预期寿命数据。该团队还在全州六个地点监测哑天鹅的巢穴。通过在鸟巢中植入小型可编程温度传感器，研究小组远程记录天鹅孵蛋的时间。这使他们能够估计孵化日期，并了解鸟类的繁殖率。

兰迪·纳皮克(Randy Knapik)是密歇根州立大学渔业和野生动物系的博士候选人，他在过去两年里一直在收集巢穴和项圈的数据，还有一年的时间。

纳皮克说:“我们正在研究疣鼻天鹅生命周期的每个阶段，从卵到幼天鹅再到成年天鹅。”“我们正在尽可能地收集所有信息，这样我们就可以建立一个准确的模型，并尽可能地提出最好的管理建议。”

有了精确的种群模型，该团队将能够确定何时以及如何应用管理策略是有效的——从在成年鸟类繁殖之前剔除它们，到给鸟巢涂油，使蛋无法存活。对哑天鹅的管理将为像号手天鹅这样的物种提供更多的空间，让它们在本土范围内获得更大的立足点。

Knapik说:“入侵物种不应该出现在这里，通常是因为人类活动而出现在这里。”“我认为我们有义务用科学来解决这个问题。”