湿地与全球自然资源.docx

1、湿地与全球自然资源第1章 概论湿地(Wet1ands)1 是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是重要的生存环境和自然界最富生物多样性的生态景观之一。湿地占全球自然资源总值的45%，世界各国把湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统湿地独特地连接了地球上的陆地生态系统和海洋生态系统，从而实现地球生命系统的演替与发展它不仅为人类的生产、生活提供多种资源，如粮食、肉类、鱼类、药材、能源以及多种工业原料，而且还具有巨大的生态功能和效益，在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、降解污染、调节气候等方面有着其他生态系统不可替代的作用，被誉为“地球之肾”、“生命的摇篮”、“文明的发源地”和“物种的基因库”。由于人

2、类对湿地价值认识的不足，世界范围内的湿地遭受到过度开发和破坏，湿地退化和丧失严重。近几十年来，伴随着经济的高速发展，全国多数湿地遭受严重的破坏，湿地退化十分严重。由于盲目开垦湿地、过度耗用水资源、任意排放污染物，再加上气候的暖干化、河流天然水量减少、泥沙淤积严重等因素，湿地面积急剧减少，资源遭到严重破坏2。在1950-1980年间，我国淡水湖泊的面积减少了11%；在过去的40年中，我国红树林湿地的面积也减少了大约75%。我国近40%具有全球意义的湿地正受到中度或重度威胁。本文阐述了湿地退化特征、过程、机理及湿地保护与恢复的相应措施。第2章 湿地退化的特征 湿地的退化主要指由于自然环境的变化，或

3、人类对湿地自然资源过度以及不合理地利用而造成的湿地生态系统结构破坏、功能衰退、生物多样性减少、生物生产力下降以及湿地生产潜力衰退、湿地资源逐渐丧失等一系列生态环境恶化的现象。由此还可能导致水资源短缺、气候变异、各种自然灾害频繁发生等3。2.1湿地功能面积减少湿地的功能面积是指可以维持当前环境条件下的生态系统健康有序的发展，并有一定的抵抗外来干扰的能力的面积4。功能面积的减少是湿地退化的主要标志之一。我国湿地生态系统受到严重退化的威胁，特别是近50年来，湿地的退化和丧失以惊人的速度发展。据不完全统计，目前我国已丧失滨海滩涂面积约119万km2，城乡工矿占用湿地约100万km2，二者累计约占当前海

4、岸湿地的50%，其中较为典型的实例如东南沿海的红树林湿地面积，1986年为2.12万km2，到1995年实有面积仅为1.01万km2；围垦湖泊面积130万km2，因围垦湖泊而失去调蓄容积达359亿m3以上。长江中下游在近30年内，因围垦而丧失湖泊面积12万km2，丧失率达34.16%。其中洞庭湖面积由50年代初4 300 km2，减少到现在的不足2 270 km2等5。2.2湿地组织结构破坏 湿地的组织结构主要指生物群落结构和生态景观结构6。在生物群落结构中，一般来说，生物种类越多，数量越大，食物链的结构越复杂的湿地，其发展越成熟。在生态景观结构中，斑块、基质、廊道等景观大小适中、数量适宜、结

5、构合理，更有利于其生物栖息、繁衍，能有效地促进湿地系统中的物质、能量的流动和转化，维持系统平衡发展。湿地的退化，其生物群落结构和生态景观结构将发生巨大的变化，生物种群简单，数量减少，食物链单调，景观结构组成不协调，难以有效调节湿地系统健康发展等现象，均是湿地退化的重要表征。云南地区湿地就是一个较为典型的实例。1970年，滇池被围垦水面2 500 km2，被围垦区多为土著鱼类繁殖和觅食的浅水区，云南鲴、银白鱼和多鳞白鱼在历史上曾占滇池渔产量的50%，由于栖息地的丧失、生态结构的破坏，致使这些鱼种产量锐减，现已濒临绝迹。滇池中的25种土著鱼类，今仅见鲫、黄鳝、泥鳅等几个广布种。滇南石屏的异龙湖于1

6、952年泄水发电，1971年凿洞排水造田，水位剧降达4 m以上，结果水面大为缩小，湖岸大面积浅滩、石砾场及湖湾干涸，这些生态结构的破坏直接影响鱼类栖息和繁殖场。1979-1980年又连续干旱，1981年4月竟发生了历史中从未有过的全湖干涸20余天的灾害事件，致使该湖生活的多种土著鱼类几乎全部灭绝，其中不乏特有种类，如异龙鲤等仅分布在该湖。特有种的灭绝已成为无可挽回的事实，随着物种的消失，其携带的基因也永久性地在地球上丧失，这种损失实在难以估量7。2.3湿地系统物质能量流失衡 湿地系统物质能量流主要表现为系统内外水的动态变化和生物地球化学循环过程8。湿地是集水区内的一种水体，其重要特征是季节性或

7、常年处于浅水状态。所以，水是湿地生态系统中最为重要的一种物质。由于和外界环境的物质能量流失去平衡，使得湿地生态系统水量的减少和水质的恶化。水量的流人流出、水位的涨落、淹水时间的长短等直接影响着湿地系统的景观、生产力、功能水平和发展过程。在生物地球化学循环过程中包括C、H、0、N、P和S以及各种生命必需元素在湿地土壤和植物之间进行的各种迁移转化和能量交换过程。这些作用为生物活动提供了所需的元素和养料，提高了水质状况，影响了含水层及大气的化学状况。 以吉林省向海自然保护区为例，由于湿地水源的不足导致原有湿地的水环境结构及湿地蓄水能力、调节径流能力的退化，湿地的调蓄功能大幅度下降。根据1989、20

8、01年遥感解译成果，向海湿地面积减少735.61 km2，盐碱化土地增加了930 km2。向海地区湿地调节径流功能大大下降的同时，该地区旱灾、水灾经常交替发生。由于蓄水能力的下降还导致湿地上的动植物种类减少，湿地自净能力降低。沼泽地和低湿洼地的排水导致洪峰流量增加，滞蓄洪水能力降低，河岸侵蚀加重、河流含沙量及水中营养物质含量增加9。这一切状况表征，向海地区湿地正在不断退化。2.4湿地生态功能减弱 湿地的生态功能包括提供物质资料、调节环境状态、净化滤过污染物及有机质等、调控洪水时空变化、维持生物多样性、抵制环境破坏、提供生物栖息地等方面的能力10。湿地退化，导致湿地生态系统的结构性、整体性和自然

9、性的破坏，进而使得其抗干扰能力下降，不稳定性和脆弱性增大，生物多样性和生产力降低。其生产芦苇、羊草、鱼类和人工繁殖珍稀水禽等提供直接实物产品的功能、旅游服务和科学研究与文化功能等方面的直接服务功能，以及主要包括固碳、涵养水源、调节气候与水文、降解污染物、作为鸟类及其他一些物种的栖息、繁殖地等功能均不同程度的退化。第3章 湿地退化过程113.1水文过程水文过程是湿地退化的主要标志和直观体现。水文退化过程主要影响湿地径流、蒸散和降水截流，改变湿地的水补给方式和水循环动态，这也是湿地-大气界面水文过程研究的热点和重点12。此外，国际上还注重应用各种水文物理模型描述水文过程的变化，诸如MODFLOW1

10、3模型，FEUWAnet14模型、水文变异函数15等。但目前在湿地水文学中，如何从特定地点的定位研究扩大到流域尺度，仍是当前研究的挑战所在16。3.2生理生化过程生理生化过程是揭示湿地植被和土壤退化微观过程的突破口之一，也是对湿地退化进行定量分级的基础。目前主要研究湿地退化过程中植物生理生化过程和土壤生化过程的变化，包括湿地优势植物营养元素吸收17、光合作用18等植物生理生化过程，以及土壤酶活性19、有机碳组成和氧代谢20等土壤生化过程。3.3 生物过程在湿地生态系统中，生物过程主要表现为生物群落的初级、次级生产和土壤污染物的生物降解过程。当湿地水文条件发生变化时，生物过程也将随之改变。有研究

11、表明地下-地表水相互作用将对底栖无脊椎生物的丰度、物种数和生产力产生显著的影响，地下水位高的湿地具有更高的物种数和丰度21。滨海盐沼湿地受原油污染、农药残留影响严重，对这些化学污染物的生物降解过程也较为重视，已在东南亚地区退化红树林湿地开展相当多研究22。3.4 生物地球化学过程生物地球化学过程是湿地退化研究的重点，主要包括湿地生态系统营养元素的吸收、积累、分配及归还、凋落物分解、沉积物、温室气体排放和碳负荷量、生产力、重金属污染、微量元素的生产和消费以及定量化模型等23。其中，泥炭沼泽凋落物分解过程是生物地球化学过程研究的一个重点领域，包括凋落物分解率随时间变化的定量模型、凋落物分解的主要控

12、制因素等24。磷作为淡水湿地的限制性营养元素，其循环及沉积 过程也是当前研究的重点25。此外，气候变化对生物地球化学过程的影响也颇受重视，在暖干气候影响 下，一些元素的“源”“库”角色将发生转换26，从而深刻影响湿地生物地球化学循环过程。第4章 湿地退化机理4.1 人为因素4.1.1 生物学机理在湿地退化过程中，人为活动主要通过改变原生湿地植物种间关系、导致外来种入侵27、减少动物和土壤微生物种类和数量28、改变生态系统营养结构29等方式导致湿地生态系统退化。其中外来种的他感作用在当前研究中受到较多关注。Gopal30曾归纳水生生物群落中的几种主要的作用机制，指出他感作用、种间竞争是其中最重要

13、的两种机制( 图1) 。在滨海湿地生态系统，入侵植物互花米草能够分泌他感物质影响其他植物生长，从而改变群落结构、功能，导致湿地退化31。Jarchow32的研究表明北美的外来种狭叶香蒲也具有强烈的他感作用，降低本地种Bolboschoenus fluviatilis ( 块茎藨草属一种) 的叶长、根、茎和总生物量。目前已发现在湿地生态系统中他感作用广泛存在。陆生植物大型无脊椎动物 A H H A A A 低等植物 （浮游植物） （附生植物） 水生维管植物 A C 水生维管植物 细菌 A C A C植物凋落物 A A A 图1 水生生物群落主要相互作用的概念图Fig1 Conceptual di

14、agram of major interactions in aquatic communitiesA: 他感作用; C: 竞争作用; H: 食草作用4.1.2土壤学机理在湿地退化过程中，土壤退化扮演着重要角色。土壤有机质、营养元素含量变化33及其与植物、土壤动物、微生物、真菌等各生物类群之间的相互关系34是当前土壤退化机理研究的主要内容。但对于不同湿地类型，土壤退化机理不尽相同。在过度放牧和开采泥炭等人为活动干扰下，泥炭沼泽湿地土壤结构和功能发生改变，湿地地表趋干，土壤有机质分解加速，土壤酶活性降低35。对于滨海湿地生态系统，由于石油开采导致湿地土壤受到有机物污染，从而改变植被发育环境条件，

15、减少动物栖息地，导致湿地发生退化36。4.1.3生态学机理湿地退化的生态学机理研究主要包括生物群落结构、演替、种群存活率、物种多样性、生态位等内容，其中物种生态位是核心研究内容。在湿地生物群落中，物种生态位往往因水体化学性质和地下水位而发生变化，从而影响湿地生物群落的物种构成和功能。当前鉴于人为活动导致天然湿地日益破碎化，使大量物种灭绝，科研人员亦开始研究破碎化生境中物种迁入-迁出等空间动态过程，以揭示湿地退化机理。Cushman37研究发现，短期条件下生境破碎化主要影响两栖类幼体在局域生境之间的迁移，但对于扩散能力弱的种类在长期条件下成体也会受到严重的影响。Lehtinen 38研究也表明两

16、栖类物种丰富度与生境破碎化程度呈负相关关系。4.1.4生物地球化学机理生物地球化学过程是揭示湿地植物群落和土壤退化的重要研究途径之一，有助于进一步明确物质循环过程在湿地生态系统退化中的功能。生物地球化学过程主要通过影响营养元素的吸收、循环、累积，进而影响植物群落和土壤的理化性质，改变湿地对营养元素的吸收和净化作用，导致湿地功能下降。莱茵河湿地的一项研究表明，在水生环境中，可利用磷的浓度控制着植被生物量的生产，在磷浓度为5mol/L( 相当于0.154g/L) 的时候大型沉水植物开始消失，浮叶植物( 浮萍等) 开始出现，在磷浓度超过10mol/L 或( 相当于0.308g/L) 时，浮游植物(

17、绿藻和蓝藻) 开始出现39。在美国大沼泽地Everglades 研究中发现，来源于农业面源污染的磷元素是湿地退化的关键胁迫因子，水体中总磷浓度12-15g/L 为胁迫强度阈值，超过此阈值，将引起藻类、水生维管植物和大型无脊椎动物的生态平衡失调。其他类型湿地植被中也都观察到类似的现象，或受到磷的限制，或受到氮的限制，或二者兼而有之40。由此可见，开展湿地生物地球化学过程的定量化研究对揭示湿地退化机理具有重要意义。4.2 自然因素4.2.1 新构造运动新构造运动是导致自然湿地退化的关键诱因之一。新构造运动通过地壳隆起、沉降作用和河流侵蚀作用从而显著地控制地形和水系格局的形成，使湿地趋向自然疏干，发

18、生退化。欧洲潘诺尼亚盆地( PannonianBasin)和匈牙利平原的天然湿地即在新构造运动的抬升作用下呈现旱生化的趋势。在我国，新构造运动上升也加剧了高原湿地退化。有研究表明新构造运动是造成黄河源区生态环境恶化的主导因素41。在若尔盖高原沼泽湿地退化研究中也发现新构造运动是高原湿地退化的主要原因之一42。目前，新构造运动与湿地退化关系已成为湿地退化研究的一个新的生长点。4.2.2 气候变化气候变化是目前国际湿地退化研究的另一个热点领域。气候变化主要影响水体生物地球化学过程( 包括碳动态) 、水生食物网结构、动态和生物多样性、初级、次级生产以及水文过程。不同类型湿地，包括河流洪泛区、红树林、

19、盐沼、北极湿地、泥炭地、淡水沼泽和森林湿地等，对气候变化具有不同的响应。有研究表明，气候变化改变了我国白洋淀湖泊湿地水文特征，减少湿地水文补给、增加水分消耗，从而使湿地面积萎缩，发生退化43。对于滨海湿地生态系统而言，更为重要的是由气候变化引起的海平面上升所带来的间接负面影响。有证据表明海平面上升将增加海水盐度，减少沉积物和有机质积累，进而影响滨海湿地植物和动物多样性，使湿地退化。第5章 湿地保护与恢复的相应措施 湿地作为社会经济与生态可持续发展的资源与环境基础，在当前大力发展海洋经济的大前提下，湿地开发趋势有增无减。为此，采取有效措施扭转其退化趋势意义重大，是当前实现我国生态经济可持续发展的

20、首要任务3。5.1 完善有关湿地保护的法律法规 目前我国三大生态系统中，森林和海洋均已通过立法得到保护，唯独针对湿地的法律制度从国家到地方均尚未制定。法律法规主要针对有关土地和海域资源、动植物资源保护及自然保护区建设和管理等方面，缺乏系统性、协调性。因此，我国湿地资源立法急需通过法律的形式明确并统一湿地资源的概念及管理目标，制定适于规范湿地资源保护和合理利用各种行为的法律法规。此外，应将现有湿地资源保护的面积、边界、管理机构、经费来源、保护对象物种名录等用法规的形式加以规定，为湿地资源保护与合理利用提供可操作的法律依据，以法律形式确定湿地资源管理程序，使湿地保护工作走上系统化、规范化、科学化轨

21、道，与国际湿地保护相接轨。5.2建立全国湿地保护统一领导机构 湿地处于水陆交错地带，决定了湿地管理跨地区、跨部门、跨行业的执法主体多，管理体制不顺的管理矛盾。湿地保护区的管理局，省市政府的有关主管部门，还有交通、建设、国土资源、卫生、财政、旅游、公安等职能部门都或多或少的对湿地地区行使领导及管理职能。各部门各自为政，难以形成协调机制。建议建立全国性的湿地保护统一领导机构，并赋予法定职责，对湿地的经济及环境等方面实施综合管理，真正实现湿地资源保护与开发过程中的协调兼顾，科学规划，有序渐进，确保其生态环境的永续保护。5.3加强湿地自然保护区的建设与管理 在当前湿地资源受到严重威胁、破坏，湿地管理机

22、构、法制尚待完善的情况下，当务之急是对一些典型的湿地生态系统、生物多样性和珍稀濒危物种、典型的自然景观和自然历史遗迹区进行保护，划定保护范围和制定保护法规，使这些湿地生境得以尽快保护和恢复。自80年代始，我国意识到保护湿地和生态资源可持续活动的重要性，各地相继建立了以湿地生态系统为主要保护对象的自然保护区，到2005年12月为止，已建各类湿地自然保护区473处，保护了1 715万hm2的自然湿地，占湿地总面积的45%。这些区域的湿地资源与生境已得到良好的保护与恢复。为进一步加强湿地保护工作，国务院于2003年批准的全国湿地保护工程规划的总体目标是到2030年，完成湿地生态治理恢复140万hm2

23、，建成53个国家湿地保护与合理利用示范区，全国湿地保护区达到713个，国际重要湿地达到80个，使90%以上天然湿地得到有效保护，使我国的湿地保护和合理利用进入良性循环，充分发挥湿地生态系统的功能和效益，实现湿地资源的可持续利用。政府在努力实践执行工作规划的同时，要注重对已建立的自然保护区的不断维护和管理，要健全管理机构、配备相关人员编制，加大经费投入，使保护区真正进入保护、管理和必要的科研、科普宣传教育以至珍稀动植物资源的繁育等正常的运转轨道。5.4加强退化湿地生态恢复与重建技术研究 随着湿地退化问题的不断严重，以逐步恢复和重建退化湿地生态系统、促进受威胁的湿地物种的生态恢复并进而重建健康的湿

24、地生态系统为出发点，采用科学研究与湿地生态治理、修复技术与退化湿地治理相结合的方式推进退化湿地的保护的科学实践研究已引起大量学者的广泛关注，但目前国内的研究水平与国际上一些发达国家相比还存在着较大的差距，退化湿地恢复与重建研究的硬件及软件条件还相对比较落后。国家的相关部门应进一步提高对湿地退化问题严重性的认识，在研究项目及经费上给予更多的支持，各高校及相关科研院所要整合资源，投入人力及物力，认真加强退化湿地的生态恢复与重建的各项科学研究及探索。5.5强化公众湿地保护与合理利用的意识虽然随着传媒宣传力度的加强，国民对于湿地的认识不断提高。但由于湿地的概念在我国引入较晚，不少人提到湿地还仍与废地、

25、荒地联系起来，一些地方决策者及公众对湿地的社会经济与生态价值缺乏正确认识，对湿地的保护意识薄弱，法制观念淡薄，有法不依，甚至知法犯法，只顾短期利益，忽视长远利益，对湿地资源随意破坏。总的来说，目前对湿地保护的宣传与教育还较滞后，普及力度、广度、深度都不够。因此，要注重充分利用各类公共场所及展览馆、博物馆进行图片、标本、实物陈列展览，对公民进行宣传教育，使每一个公民都懂得湿地保护是造福人类，功在当代、利在千秋的事业，从而增强公众保护湿地的自觉性。各级政府也应把保护湿地资源纳入公民法制教育和精神文明建设的重要内容，宣传保护湿地资源的重要性和必要性及其有关法律法规，强化与提高民众保护与合理利用湿地的

26、意识。结语 本文阐述了湿地退化特征、过程、机理及湿地保护与恢复的相应措施。湿地作为一种多功能的生态系统，在维护区域生态平衡和生物多样性保护等方面具有重要作用。面对湿地生态系统退化，湿地保护、恢复越来越受到重视。如何保持湿地生态系统可持续性，增强湿地生态系统稳定性、防止湿地退化，协调湿地- 农业生态系统之间关系，已成为当前湿地科学研究和社会经济可持续发展的重要课题44。湿地退化的主要原因是人类活动的干扰，其内在实质是系统结构的紊乱和功能的减弱与破坏，而在外在表现上则是生物多样性的下降或丧失以及自然景观的衰退!湿地恢复和重建最重要的理论基础是生态演替!由于演替的作用，只要消除干扰压力，并且在适宜的

27、管理方式下，湿地是可以恢复的!恢复的最终目的就是再现一个自然的、自我持续的生态系统，使其与环境背景保持完整的统一性!无论生态建设还是自然恢复都必须遵循生态系统的自身规律。盲目的建设等同于盲目的破坏，必付出代价。任何生态系统的恢复都不能急功近利，特别重视小气候、小生境的异质性研究，重视生态系统功能的恢复与建立。参考文献1杨永兴.国际湿地科学研究的主要特点、进展与展望J.地理科学进展.2002.21(2):111-120.2罗新正,朱坦,孙广友.松嫩平原大安古河道湿地的恢复与重建J.生态学报.2003.23(2):244250.3安娜,高乃云,刘长娥.中国湿地的退化原因、评价及保护J.生态学杂志.

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