濕地生態性質管理論文

時間:2022-07-17 10:36:00

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濕地生態性質管理論文

濕地是陸地自然帶中生命物質高密度聚集的自然生態系統。水是主宰濕地生態系統最重要的因子,其動力條件決定著濕地的沉積物或基底特征,其深度和水質決定著濕地的植被類型和群落結構。水和陸地表面之間的相互作用,使濕地生態性質具有水陸過渡性,生態系統具有脆弱性,生物群落結構具有復雜性,生態系統功能具有多樣性。根據濕地的本質屬性,應將其定義為一類在生態性質上介于水陸之間,由于常年或者周期性的水分潴積或過濕,造成基底的嫌氣性條件,維持綠色濕生或水生植物生長的土壤。以發生過程和主導因子的層次性為原則和依據對濕地進行系統分類,提出5級分類系統。

關鍵詞:濕地水陸過渡性定義分類系統

濕地是地球上廣泛分布的陸地生態系統之一,由于其生態結構的復雜性和生態功能的多樣化,它支承著獨具特色的物種和較高的自然生產力,為人類生活和社會生產提供極為豐富的自然資源。對濕地價值的認識首先是從水禽棲息地開始的。由于其本身的脆弱性和人類干擾的強勁,其面積和生態功能都在下降。因而,濕地的保護引起普遍的關注,濕地便成為唯一有其國際性保護公約(Ramsarconservation)的生態系統。

生態學所強調的“整體性”原則,使得保護學家從珍稀、瀕危水禽的個體生態和種群生態水平上將視野拓寬生態系統的水平上,重視水禽棲息地的保護和濕地生態系統的綜合研究。濕地物種減少和致危最重要、最直接的原因是濕地大面積損和生境破碎化。造成這種惡果的原因除了自然因素(如氣候變干)外,更主要的是人類的強度干擾。現在,濕地那些無法用金錢來衡量的價值都得到廣泛的注意。隨著對這類生態系統的呼聲日漸提高,對濕地的生態系統水平的研究也逐漸加強。

1.濕地的生態性質

濕地是一種多類型、多層次的復雜的生態系統。任何特定類型的濕地在一定區域范圍內都占有一定生態位,這個生態位來自于水文、氣候、基底沉積物、地形和生物過程相互作用的環境復合體,以此支撐著一個特定生產力水平下的某些物種的生存和繁衍(J.G.Gosselink&R.ETurner1978)。濕地生態系統有別于其他類型生態系統的突出標志和最根本的成因是其水分的盈余。水文過程是主宰濕地生態系統運行機制的最重要的因子,其動力條件決定著濕地的基質或沉積物類型及其空間分布規律,其深度和水質決定著濕地的植被類型和群落結構。因此,濕地的生態性質的所有體現皆與其水文特征密切相關。

1.1水陸過渡性

水陸過渡性是濕地最重要的生態特性。主要體現在兩個方面:

1.1.1空間分布上:許多濕地是處于水體和陸地之間的過渡帶上,如濱海鹽沼、紅樹林、湖濱灘地等,“由于液相物質和固相物質的相互作用,出現了一個既不同于水體也不同于土體的生態交錯帶”(牛文元1990)。這類濕地的水文過程往往具有明顯的周期性波動的特點,水化學性質或水量呈規律性的交替。

1.1.2生態性質上:由于地表長期處于水淹狀態,形成一個較為穩定的水-沉積物(土壤)界面,它在濕地生態系統的物質循環和能量流動過程中扮演著十分重要的角色。其主要特點是:界面發生的所有反應都是在一定水深和缺氧條件下,而且都是在有機質和微生物細菌的間接或直接參與下進行的反應(吳豐昌1996)這些界面反應深刻地作用于濕地生態系統的各個組分和過程,使其具有與陸地和水體都不相同的特殊性,主要表現在缺氧和多水和由此而產生的毒素。濕地生物對此種生境條件表現出極強的適應能力。其適應機制有的忍耐,有的是調節。由于濕地的水文狀況,包括水周期、水量、水化學性質等方面在不同類型的濕地中有不同的差異,因而其生物的適應性呈現明顯的多樣化。

1.2系統脆弱性

濕地生態系統的穩定性很大程度上取決于其水源的穩定性。水文條件能直接改變濕地的物理化學性質,進而影響到物種組成和豐度、第一性生產力、有機物質的積累和營養循環(劉厚田1996)。水導致獨特的植物組成,但限制或增加種的豐度。靜水濕地或連續深水濕地的生產力都很低。通常有高能量的水流,或有脈沖性水周期的濕地生產力最高。在積水覆蓋的條件下,其基質長期處于還原狀態,限制了微生物的數量和活性,較高的生物量得不到充分的分解,有機物質便以泥炭的形式積累儲存起來。土壤-水界面的交互作用,使濕地土壤以還原性質為主的同時,在其表層有一薄氧化層,承擔著濕地物質的化學轉化和營養循環,構成濕地生態過程的重要一環。可見,濕地生態系統的一切生態過程都是以固定的水文為基礎的,正是由于其系統結構對水文條件的依賴性,濕地生態系統才濕得如此脆弱,以致于一旦失去水,其系統面貌便會發生根本性的轉變。不同類型的濕地的脆弱性有所差異,高水能濕地中由于有機質積累很少,只要其水源被截斷,其生態系統類型就迅速轉變;如果水源恢復,系統就會基本恢復到原來的狀態。如吉林省西部向海附近的蘆葦濕地,在干旱年份沒有水源的情況下,形成大片的堿蓬群落,而在豐水年份,地面被積水覆蓋后,蘆葦群落便得以迅速恢復。而低水能的濕地,由于具有保水性能的泥炭層的存在,可以對氣候的干濕變化在系統內部進行調節,其生態敏感性則相對較低;除此之外,泥炭沼澤對閾限內的排水亦有較強的恢復能力。

1.3功能多樣性

濕地的水陸過渡性使環境要素濕地中的耦合和交匯作用復雜化,它對自然環境的反饋作用是多方面的??偟膩碚f,濕地的功能可分為兩個方面,即自然功能和社會功能。

1.3.1自然功能:主要體現在物質循環、生物多樣性維護、水量平衡、氣候調節等方面。濕地生態系統物質循環的特殊性是有機質和許多元素從生物循環不斷進入地質循環,這在沼澤生態系統中最為突出。這對溫室氣體的增加使全球變暖的情況下就顯得尤為重要。濕地是地球上可以將CO2固定于地層之中的為數極少的生態系統之一,盡管它們向大氣中釋放一定量的甲烷等溫室氣體,但對于大氣中碳的固定總量是顯而易見的。濕地的生物功能主要體現在生物多樣性維護方面。由于其水陸過渡性,為眾多的生物提供了棲息和繁殖的場所。濕地的獨特環境使得其擁有獨特的生物類群。豬籠草、毛膏菜、貍藻等食蟲植物是沼澤生態系統中所特有的植物種;丹頂鶴、天鵝、大鴇等珍稀瀕危水禽無法脫離濕地環境。濕地對水量平衡方面的貢獻是其他生態系統所不能替代的,由于濕地具有較強的蓄水能力,對河川徑流具有較強的調節作用。濕地的喪失會引起相鄰地區的地下水位的下降、湖泊和河流淤淺、地表切割加強。對氣候的調節作用除體現在溫室氣體方面以外,濕地對溫度和降水等方面的直接作用更為明顯,這種功能在干旱地區尤為突出。

1.3.2社會功能:主要體現在資源、休閑旅游和環境演變信息等方面。由于其自然資源的豐富,濕地成為許多地區農、牧、漁業和重要基地,為社會發展提供了最基礎的條件,這也正是世界古代文明發祥地主要集中在大河流域的重要原因之一,也恰恰因為如此,自有人類文明開始,濕地就受到人類活動的干擾而且逐漸加強。隨著社會經濟的發展和濕地面積的逐漸減少,濕地的旅游價值越來越顯著,許多濕地具有旖旎的風光和獨特的動物類群。在穩定的積水環境中,有機質和水中攜帶的顆粒物質沉積下來,形成多種類型的沉積物。在沉積過程中,周圍環境的變化必然在沉積物中打下堅實的烙印,因而沉積物成為具有標志意義的信息載體,特別是泥炭,其積累速率較快,全球平均年積累速率達1mm/a,因此以厚層泥炭作為信息載體來研究過去環境變化具有高分辨率的特點。

1.4結構復雜性

濕地生態系統的生產者主要有濕生、沼生和水生植物,生活型多種多樣。從外部形態來看,有一年生或多年生細弱小草,如苔草,有高大的草本植物,如蘆葦、香蒲,有的是矮小的灌木,如細葉杜香、甸杜,有的是高大的喬木,如落葉松、水松等。濕地植物群落豐富多彩,因逆境條件和植物的適應性而異。包括浮游植物、浮水植物、沉水植物、挺水植物、灌木乃至森林。優勢植物往往是濕地類型辨識的主要標志,所以常以植物群落來命名,如蘆葦沼澤,小葉樟沼澤、苔草沼澤、紅樹林沼澤等。濕地植被具有沿水文或地形特征梯度變化的分帶特點,無論是高位泥炭沼澤還是濱海或湖濱濕地,這一特點都是非常鮮明的。

濕地生態系統的消費者種類是多種多樣的,其中無脊椎動物主要有蠓、蚊等昆蟲,許多種類在其成為成蟲之后為草食性。許多昆蟲在幼蟲階段棲于水底,成為魚、蛙、和潛鳥的食物。鳥類,特別是水禽常常構成濕地的重要景觀特征,幾乎所有的濕地都能為水禽提供豐富的食物和多種多樣的繁殖和停歇的棲息地,這些水禽中既有草食性的也有肉食性的,構成濕地生態系統食物鏈的重要環節。無論是淡水的還是咸水的亦或是半咸水的濕地,都支持著豐富的魚、蝦、蚌等水生動物。

對滋生于濕地水下的微小動物的種類和數量還知之甚少,但它們往往卻是濕地中重要的分解者。在濕地中線蟲和線蚓蟲等微體小分解者比大型分解者的作用更加明顯。對濕地生態系統來說,分解者亞系統顯得尤為重要。濕地的缺氧環境使其中的微生物和土壤動物類群和數量大大減少,沼澤植物又多含有較多的纖維,所以有相當大比例的生物量得不到充分的分解,在靜水條件下,有機質輸出量很小,因而植物殘體積累形成泥炭。

2.濕地定義的議論

盡管對世界上的各類濕地的研究已有上百年的歷史,但迄今為止,國際上對濕地尚沒有統一的定義。從不同學科角度和區域特點出發而提出的定義形形色色,爭論焦點在于如何限定濕地的水深?!稘竦毓s》把淺海濕地的水深界限定為6m,有的學者把湖泊濕地的水深限定為2m(佟鳳勤等1995),但沒有給出這些限定的科學依據。實際上水陸過渡區域的空間尺度是模糊的,并且隨時間和空間而變化,難于把握一個同一的標準,因此任何明確的數據指標都顯得過于機械。美國的米茨(W.J.Mitsch)等在其著作《Wetlands》(1993)中對形形色色的定義給予客觀的評價。著名對魚類和野生生物署的定義給予了高度的肯定。但這個定義突出地強調了濕地是水體和陸地之間的空間過渡性,卻忽略了其生態性質上的過渡性,因而就把濕地的概念僅僅限定在水體的沿岸帶,排除了非鄰近水體的濕地,如歐洲大陸西岸的高度濕潤地區的披蓋式沼澤(Blanketbog)等。工程兵部隊的定義由于強調濕地植被特征,易于在法律和管理方面的實際應用。加拿大的定義更加強調濕地的水文和土壤特征,對植被特征沒有足夠的重視。

除上述以外,英國的濕地定義代表著歐洲的普遍觀點。E.Maltby(1986)在其著作《Waterloggedwealth》中闡述:“濕地是水支配其形成、控制其過程和特征的生態系統的集合,即在足夠長的時間內足夠濕潤使得具有特殊適應性的植物或其他生物體發育的地方”。顯然他所重視的是濕地的成因的主導因子--水文因素,而對土壤和植被條件則是輕描淡寫。

就《濕地公約》濕地定義而言,嚴格說來還算不上是科學的定義,因為它只是枚舉了濕地的外延,并沒有對濕地的本質屬性予以論述。

分析濕地的自然生態結構和性質,不難看出,水是濕地形成的最根本的原因,也是其生態過程的主要控制因子,而還原性的水成土壤和濕生或水生植被是其水文生態過程的必然結果。因此,濕地的定義應做如下陳述:“濕地是指一類在生態性質上介于水生和陸地生態系統之間,由于常年或周期性的水分潴積或過度濕潤,造成基底的嫌氣性條件,維持綠色高等水生或濕生植物群落長期賦存的土地。”這樣定義就使濕地的概念有明確的內涵和外延。據此,無需通過人為限定水域的深度來確定水體的濕地部分,只要是綠色高等植物生長的范圍即可劃為濕地的范疇之內。其主要依據是:(1)濕地相對較高的生物生產力主要體現在高等植物群落的生產力上;(2)在作為水禽為代表的瀕危珍稀物種的棲息地意義方面,高等植物同時為動物提供著豐富的食物來源、良好的隱蔽場所和必要的筑巢材料;(3)濕地的一些生態環境功能是通過其中的高等植物來實現的,如凈化污水主要依靠植物對重金屬離子的吸收;(4)所謂植物對濕生和水生環境的特殊適應主要表現在一些高等植物的生理結構上。因此,水域濕地的邊界限定可以依據高等沉水和挺水植物的分布范圍來確定,不必機構地圈定一個具體的水深指標。

3.濕地分類問題

濕地的分類是濕地研究的基礎,由于學科領域和目標的不同,學者們提出了形形色色的分類系統。其中對某一濕地類型的有歐洲的泥炭地分類(MooreandBellamy1974),美國魚類和野生生物署“濕地和深水棲息地分類”,中國的泥炭沼澤分類(柴岫1990;郎惠卿1983),沼澤分類(牛煥光等1985),美國東北部冰川遺跡區的淡水濕地分類(GoletandLarson1974),美國冰川高原草原地區的天然池塘與湖泊分類(ShawandFredine1956),佛羅里達森林濕地分類(Wharton1976)等,這些分類雖是類型或區域等級上的,但對濕地的系統分類提供了極有價值的參考,而且對其目標也是極為實用的。

英文針對各種不同的沼澤類濕地皆有不同的術語,漢語中卻沒有對等的固定詞匯譯之,為國際間的學術交流帶來諸多不便,為此有必要對這些類型概念加以明確分并賦予固定的譯法。Marsh是指基底為水成礦質土壤,生長挺水草本植被的沼澤,以"草本沼澤"譯之為宜。swamp是指以喬木或灌木為建群植物的沼澤,無論基底是否積累泥炭,都可以“木本沼澤”譯之,然而歐洲習慣上仍把蘆葦沼澤稱為reedswamp,為特殊情況。Mire是泛指有泥炭積累的所有生態系統,即"泥炭沼澤"。Fen是指接受周圍地下水補給,有泥炭積累,并以草本或蘚類植物為優勢的沼澤,應譯為“泉生(泥炭)沼澤”。bog是指主要接受降水補給并生長適于酸性環境的蘚類,特別是泥炭蘚為優勢的高位沼澤,應譯為“蘚類(泥炭)沼澤”moor是泥炭地(peatland)的同義詞,highmoor指中央隆起的高位泥炭沼澤,而lowmoor是指發育在盆地里,中央低洼的低位沼澤。Muskeg是指分布在加拿大和阿拉斯加半島的大片的泥炭沼澤。

由于濕地生態條件的區域差異性、空間分布的廣泛性和生態過程的多變性,不難理解,濕地的科學分類要求一套完整嚴密的分類依據和分類系統。要在不同的層次上區分那些具有均質性特征的生態單位,根據其生態結構和功能的相似和差異性進行科學的分類,以便于在不同的空間尺度上進行濕地編目與制圖,為研究和管理濕地提供科學依據。

濕地可以根據人類是否參與濕地的生態過程分為兩大類群:即自然濕地和人工濕地。由于其運行機制不同,所以其較低等級的劃分依據可以是不同的。

在自然濕地群中,濕地的水文特征應是濕地分類的最重要的依據。而在水文諸要素中,水質決定著濕地總的生態系統,因而第二級劃分可以水質類型為依據,以“族”為單位。分為咸水族,淡水族和半咸水。水的來源是濕地起源和發生類型的重要指示因子,以此作為第三級劃分依據,以“系”為單位,分為河成系,湖成系,泉成系,海成系和雨成系。濕地的基底特征響應于水文狀況并影響植物生長狀況和植被類型,將此作第四級劃分依據,以“類”為單位,分為泥質類,沙礫質類和泥炭類。濕地的植被特征是其生態性質和結構最直接的反映,植物的生活型是環境的綜合體現,以此作為第五級分類依據,以“型”為單位,分為沉水型,浮水型,挺水型,草本型,灌木型和喬木型。還可以根據植物群落的優勢種或建群種來劃分第六級單位,在此不予贅述。

人工濕地可以據其支持的產業類型進行第三級劃分(系),即種植業系和養殖業系。把其產品類型作為第四級劃分的依據(類),即種植業系可分為經濟作物類和糧食作物類;養殖業系可分為鳥獸類和水產類。

中國的濕地分類

根據中國的濕地現狀以及《濕地公約》分類系統,初步確定了全國濕地分類框架,共分為5大類28個類型。各濕地類型及其劃分標準如下:

沼澤濕地

1蘚類沼澤:以蘚類植物為主,蓋度100%的泥炭沼澤。

2草本沼澤:植被蓋度≥30%、以草本植物為主的沼澤。

3沼澤化草甸:包括分布在平原地區的沼澤化草甸以及高山和高原地區具有高寒性質的沼澤化草甸、凍原池塘、融雪形成的臨時水域。

4灌叢沼澤:以灌木為主的沼澤,植被蓋度≥30%。

5森林沼澤:有明顯主干、高于6m、郁閉度≥0.2的木本植物群落沼澤。

6內陸鹽沼:分布于我國北方干旱和半干旱地區的鹽沼。由一年生和多年生鹽生植物群落組成,水含鹽量達0.6%以上,植被蓋度≥30%。

7地熱濕地:由溫泉水補給的沼澤濕地。

8淡水泉或綠洲濕地。

湖泊濕地

1永久性淡水湖:常年積水的海岸帶范圍以外的淡水湖泊。

2季節性淡水湖:季節性或臨時性的泛洪平原湖。

3永久性咸水湖:常年積水的咸水湖。

4季節性咸水湖:季節性或臨時性積水的咸水湖。

河流濕地

1永久性河流:僅包括河床,同時也包括河流中面積小于100hm2的水庫(塘)。

2季節性或間歇性河流。

3泛洪平原濕地:河水泛濫淹沒(以多年平均洪水位為準)的河流兩岸地勢平坦地區,包括河灘、泛濫的河谷、季節性泛濫的草地。

濱海濕地

1淺海水域:低潮時水深不超過6m的永久水域,植被蓋度<30%,包括海灣、海峽。

2潮下水生層:海洋低潮線以下,植被蓋度≥30%,包括海草層、海洋草地。

3珊瑚礁:由珊瑚聚集生長而成的濕地。包括珊瑚島及其有珊瑚生長的海域。

4巖石性海岸:底部基質75%以上是巖石,蓋度<30%的植被覆蓋的硬質海岸,包括巖石性沿海島嶼、海巖峭壁。本次調查指低潮水線至高潮浪花所及地帶。

5潮間沙石海灘:潮間植被蓋度<30%,底質以砂、礫石為主。

6潮間淤泥海灘:植被蓋度<30%,底質以淤泥為主。

7潮間鹽水沼澤:植被蓋度≥30%的鹽沼。

8紅樹林沼澤:以紅樹植物群落為主的潮間沼澤。

9海岸性咸水湖:海岸帶范圍內的咸水湖泊。

10海岸性淡水湖:海岸帶范圍內的淡水湖泊。

11河口水域:從近口段的潮區界(潮差為零)至口外海濱段的淡水舌鋒緣之間的永久性水域。

12三角洲濕地:河口區由沙島、沙洲、沙嘴等發育而成的低沖積平原。

人工濕地

1水產池塘:例如魚、蝦養殖池塘。

2水塘:包括農用池塘、儲水池塘,一般面積小于8公頃。

3灌溉地:包括灌溉渠系和稻田。

4農用泛洪濕地:季節性泛濫的農用地,包括集約管理或放牧的草地。

5鹽田:曬鹽池、采鹽場等。

6蓄水區:水庫、攔河壩、堤壩形成的一般大于8公頃的儲水區。

7采掘區:積水取土坑、采礦地。

8廢水處理場所:污水場、處理池、氧化池等。

9運河、排水渠:輸水渠系。

10地下輸水系統:人工管護的巖溶洞穴水系等。