南林大公共课林学概论第16讲水岸生态系统.docx

1、南林大公共课林学概论第16讲水岸生态系统1水岸生态系统Riparian Ecosystems2 1. 引言 Introduction金融危机?!经济危机?!Financial and Economical Crisis!环境危机?!生态危机?!Environmental and Ecological Crisis !最廉价的物质:水,空气和土壤;最重要的物质: 水,空气和土壤。3全球生态或环境中的十大问题- 一把达摩克利斯剑 The Sword of Damocles 气候变暖 Global warming水体污染 Water pollution臭氧层破坏 Ozone damaged生物多样性

2、减少 Biodiversity loss酸雨蔓延 Acid Rain森林锐减 Forest declining大气污染 Air Pollution土地荒漠化 Land degradation海洋污染 Ocean pollution固体废物污染 Waste pollution4全球变暖Global Warming二氧化碳等温室气体过度排放导致全球气候变暖温室效应. IPCC(2007年发布的第四次评估报告表明,过去50年,升温率几乎是过去100年的两倍,预计未来100年仍将上升1.1-6.4摄氏度。1 过去 100 年,大气中二氧化碳浓度增加55PPm ,全球气温上升 0.74 。2 八十年代是

3、过去 100 年中最暖和的十年。从 1860 年到 1960 年的 100 年间,全球来自工业的二氧化碳排放量增长 8 倍.3而从 1960 年到 1995 年的 35 年间却增长了 3 倍,即从 8 万亿吨增至 24万亿吨。56第二大生态问题:水危机-人类面临的最大的挑战之一。水多了,水少了,水脏了,水浑了” 的 “四大难题”。水多:洪涝灾害仍是部分地区发展的心腹大患。20世纪90年代的10年中, 主要江河流域有6年发生大洪水。水少:供给和需求不平衡。河道外用水较多,造成了河水断流,地下水位下降等。水脏:水环境污染等。水浑:包括水土流失,地下水位下降所引发的一系列生态环境问题。7江,河,湖,

4、海,洋溪,溏,港,湾,漾浣,汊,淀,池,泽沟,渠,洼,沽,荡8湿地?根据湿地公约的定义,湿地系指天然或人工、长久或暂时性沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动、或为淡水、半咸水、咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的海域。1 湿地是地球之肾.2 湿地是海绵。她吸进去的是水,挤出来的是空间。3 湿地是候鸟的家园.4湿地丰富的历史文化,湿地是诗:“关关雎鸠,在河之洲;窈窕淑女,君子好逑“蒹葭苍苍, 白露为霜;所谓伊人, 在水一方( 诗经 9人们忽略的两个根本问题:水体问题之一: 纵向交流阻断水体问题之二:横向交流切断101112世界大型水坝(Big Dams分布概况统计表国家(count

5、ry 数量 number 占世界的百分比percentage中国China 22000 45%美国 USA 6575 14%印度 India 429 9%日本Japan 2675 6%西班牙Spanish 1196 3%其他国家others 8263 23%合计Total 45000 100%水坝高度(从地基处算起大于或等于15米;且总储水量超过300万立方米的水坝。Big Dam: Height of dams is higher than 15m, and reservoir is more than 3millions m3131415水是人类生存、灌溉和运输的必要源泉我国古代城市从择地

6、、选址、城市建设、街道布局都有明确的思想作指导,其中重要的一个方面,就是城市的水系思想16由于不合理的河道治理措施,如水泥衬底、硬质护岸等一些违背生态学规律的做法,使原来具有生命特征的河流、水塘变成了没有生命的“水渠”和“水池”。172.1 有关水岸生态系统的定义:1977年在Arizona 召开的“水岸栖息地的保护、管理和重要性”以及在Georgia召开的“全国冲积平原湿地及其它河溪生态系统保护经营对策”学术讨论会(Johnson et al. 1977, 1979提出,水岸带的定义有两种:1 广义是指靠近河边受水流直接影响的植物群落及生长的环境;2狭义上是指从水-陆交界处至河水影响消失的地

7、带(Meeban et al. 1977,Thomas et al. 1979.18 2. 2 自然生态系统的类型地球表面生态系统类型多种多样。按不同的分类方法, 人们给予不同的定义和名称,如:陆地生态系统、水生生态系统、草原生态系统、森林生态系统、城市生态系统等等。但是从总体的来说,我们认为生态系统可以分为三大类型(如图1所示, 即:陆地或高地生态系统(Upland ecosystems:是指旱地或地形较高处的地段,一般从不会被水淹没。水生生态系统(Aquatic ecosystems:是指长期有水淹没的低洼地段。水岸生态系统(Riparian ecosystems:是指水陆界面被水间歇性淹

8、没的地段。包括:河岸、溪岸、海岸、湖岸和塘岸等等。1920一般湖滨带分区结构横截面示意图21 2.3 水岸生态系统定义的内涵1, 水岸生态系统(Riparian Ecosystem是介于陆地与河流、湖泊、溪流或水塘之间的过度地带, 是一非常重要的典型的生态交错区(Eco-tone ,是连接水生生态系统和陆地生态系统的区纽。2, 水岸生态系统水岸生态系统具有水域与陆地的的双重属性 ,在结构和功能上与其又有显著的区别(Michael et al. 2003. 水岸生态系统不同于湿地生态系统。3, 水岸带应该是一个包括岸生植被、动物和微生物及其环境组成的一个完整的生态系统.22河岸-植被发育良好的河

9、岸生态系统23海 岸24溪 岸25湖 岸26 3. 水岸生态系统的现状27二十世纪70年代以前,人们往往忽视水岸带及其植被存在的必要性和重要性,更没有把水岸作为一个生态系统来对待。随着人口的剧烈增长,工农业生产的发展,区域的城市化, 水生生态系统(河流、湖泊、水塘等,特别是水岸生态系统由于人类活动的干扰而严重退化。在一些城市地区的水岸生态系统几乎不复存在,人们随意填埋河道、水塘,或将河道-渠道化,水塘-水池化,使得原来生态系统的“生命”丧失。28世界20%以上的水岸带植被以不复存在,剩余部分也正在非常迅速的消失或退化(Naimen et al. 1993退化的水岸往往是植被严重被破坏、生物多样

10、降低、小气候恶化、水岸遭受侵蚀,生态系统的功能几乎丧失。29在我国, 农村地区,大部分水岸已变为“农田或农地”, 在城区则被披上“水泥”或被“石头”覆盖。据有关部门统计,仅南京在十年内消失的河流足有20条,全长超过15公里, 如:进香河,城南的内秦淮河北段、清溪河、上新河等(王宇新等 2004302注重“几何”形态,忽视“生命”本质特征;强调“水利”功能,忽略“生态”功能南京市从2004年开始,计划用5年的时间,集中精力将全市淤积严重的县乡骨干河道疏浚一轮,恢复河道设计标准,建立正常的河道清淤机制,保持河道长年维持良好运行状态。计划完成县乡河道疏浚458条,1591.6公里, 以改善城乡水环境

11、。通过首年河道疏浚工程,提高了河道的行洪排涝能力,基本上解决“一雨就涝,一抽就干”的被动局面 (宗风岚 2004。 这些措施尽管恢复了河流的部分“几何”形态,提高了河流的行洪排涝和蓄水等部分功能,但是河流的“生命”形态和本质功能并没有完全恢复,对水生态环境的改善非常有限。恢复河流“生命”状态的一个重要的前提条件就是,同时恢复河岸生态系统。313233农村水系的破坏导致的水环境问题非常严重34 4 为什么要保护和恢复水岸生态系统1水岸生态系统对于水体是重要的保护带,对P、N及其他有机污染物等具有明显的过滤、缓冲作用,维护河流的水生态环境(Bruggeman 1995。2水岸生态系统C、N、P 等

12、的生物地球化学过程和动态特性(Groffman et al .1992,1993, Schade et al. 2001, Michael et al. 2003, Ruan et al. Inpress.35湖滨水深小于1 m 水域,种挺水植物如芦苇、茭草等,大于1 m 深的水域,种苦草、黑藻、马来眼子菜等,在城镇区沿湖或旅游区种植观赏性的莲藕等水生植物。美国1997年制定“保护区行动” ,计划在2002年之前,建立320万 km 长,宽30-200m 的水岸带(Riparian zone缓冲区,以全面防治各种污染物对河流水质的污染。36Riparian Forest3738水岸生态系统生物

13、多样性高于陆地生态系统39 40 41 42 43 44 45 著名的园林景观大师陈从周先生有精彩的论述： “今经营风景区园事者，破坏真山，乱堆假山，堵却清流，另置喷泉，抛却天然而好 作伪 ” 。 “水口、驳岸决不可任意处理”； “近时名胜园林，不修则已，一修便过了头。XXX园水池驳岸，本土石相错，如今无 寸土可见，宛若满口金牙。无锡寄畅园八音涧失调，顿逊前观，可不慎乎？可不慎 乎？” （梓翁说园P.19） 46 1）尽量保持山-水整体格局的连接性。特别是丘陵山地森林生态系统是生态源之一。 因为它是多种生态功能的发源地，是生物物种的“避难所”和基因库。 2）在山地与湖面相连地段，如需修筑公路，

14、宜在山地有溪流水沟与公路垂直的公路 下面修筑生态廊道-或生态桥，以利山地的爬行类和哺乳类动物到湖面取食和饮 水，同时利于山地与湖泊、河流之间的物质和能量流动。 47 48 1） 在国际上，真正将水岸作为生态系统进行研究，直到50年代才得以开展 （Minshall et al. 1985），受Odum 的生态系统能量流动理论的影响，研究了生态 系统食物链与水岸的动态（Odum 1957） 2） 70年代中期一些动物学家开始对美国Arizona 河岸的鸟类进行调查研究 （Carothers et al. 1973）. 3） 自1977年在Arizona 召开的“水岸栖息地的保护、管理和重要性”以及

15、在 Georgia召开的“全国冲积平原湿地及其它河溪生态系统保护经营对策”学术讨论会 （Johnson et al. 1977, 1979）以来， 特别是Vannote 等（1980） 提出河溪连续 系概念（Riparian Continiuum Concept）,使河岸生态系统的研究进入了一个的阶 段。 5 研究历史与国内外研究进展 难道我们的河流需要用这样的方式进行净化吗？ 水可以净化，水生生物能恢复吗？ 49 4） 2003年，由Michael 等12位来自不同大学的著名生态学家联合在著名学术期刊 “Ecosystems” 发表一篇非常重要的论文- “Biogeochemical Hot

16、 Spot and Hot Moments at the Interface of Terrestrial and Aquatic Ecosystems” (Michael et al.2003, 论述了水陆交错带的作用和功能， 其生物地球化学过程非常活跃 （Hot Moments）,是一个“热点”（Hot Spot）. 50 51 River Continuum Concept RIVER CONTINUUM CONCEPT The main source of energy in headwaters is detritus (dead leaves. There is a bi-dire

17、ctional connection between the river food web and the riparian vegetation 52 53 5） 在我国，有关水岸生态系统的研究可以说还是处于起步阶段，真正系统开展这方 面的研究也是最近几年。 陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景关中的作用.应用生态学报.1996，7 （4）：439448. （1）水利学者懂哲仁先生等认识到传统的水利工程设计和施工方式对水生态环境造 成许多负面影响，首先提出“生态水工学”的理论和思想（懂哲仁 2003）， 努力探 索修复受损河流生态系统的技术和手段。 （2）杨海军（2004），封福记（200

18、4）等目前正在开展受损河岸生态系统的生态修 复方面的研究。 （3）黄川，蔡书良（2002）等对未来山峡库区湖岸带的生态建设及重建模式进行了 分析和探讨。 总的来说，由于起步晚，有关水岸生态系统的研究在我国还是处于定性研究，概念的 分析层次，比较深入的研究还很少有报道。 54 55 思考！令人担忧的问题: “沿江”, “沿湖” 开发; “还湖景观带”, “还湖公路”, “湖滨路”;“湖滨 (江风光带, 度假区”; “湖滨花园”.可能导致水岸的破坏。 破坏真山，乱堆假山；破毁真水，乱造假水。 河流水位自然涨落韵律的丧失！？ 悬河问题？！ Flood Pulse Concept 56 长江、黄河，悬河！悬河?! 57 本世纪是”水战”世纪 (二十世纪为”石油”世纪, 水是制约经济发展的主要因素. -中国的经济发展中心在西南,相信吗? 南水北调 北水南调? 可以吗? 北冰洋 华北 58 俄罗斯的贝加尔湖 西北 蒙古? 内蒙 关注不一样的水库（Water pool）: 水体 Water area 植物 Vegetation 土壤 Soil 59 60 61 水岸带是重要的生态交错区，是连接陆地与水生生态系统的重要通道。我国的 水岸生态系统破坏特别严重，保护水岸生态系统也就是保护河流生态环境;要恢复河 流的生命，首先必须恢复水岸生态系统!。