湿地功能及其退化对生态环境的影响

如题所述

在人类社会的很长一段时间内,湿地的作用一直没有被人们所认识。世界各地的人们通过排干湿地进行农业生产或其他活动,获得了不小的利益。但近几十年里,湿地锐减也带来了人们不愿看到的恶果,如地下水储量降低、灌溉用水需求增加、洪水肆虐、区域气候变干燥、污染物积聚、湿地资源及其内的各种生物资源减少等,人类遭受的损失甚至比获得的利益要大得多。一些热衷于保护水禽和鱼类的自然保护工作者,首先呼吁发达国家制止对湿地的破坏,并帮助发展中国家合理利用湿地资源,以充分发挥湿地在维护自然生态平衡中的不可代替的作用。

一、湿地的功能

湿地是目前自然界中物种最丰富、结构最复杂、功能最齐全的一种自然生态结构,能产生社会、经济、环境、生态的功能和作用,这是其他生态系统所不能代替的。湿地不仅储存大量的水土资源,而且蕴藏着丰富的动植物资源和矿产资源,其生态旅游的价值也是很大的。特别是巨大的涵水功能和促进“三水”积极循环和转化的作用,被人们称之为“自然之肾”。湿地还潜藏着尚未被人们认识到的功能和用途。

湿地的功能和作用首先体现在生物多样性,是许多动植物的家园和避难所,因为湿地隐蔽性强,食物丰富,活动范围广,水土条件好。三江平原湿地中的植物有117种,多为水生和沼生植物,比较著名的有芦苇、乌拉草、莲花、蜜源植物、毛水苏草、蘑菇、药用植物、泥炭等。其中芦苇分布面积有7×104hm2,有莲花泡不下30处,泥炭储量12×108 m3,兽类20多种,鸟类120多种,鱼类50多种。其中有不少是濒临灭绝的动物,如梅花鹿、猞猁、丹顶鹤、白尾海雕、红肚囊鲫鱼等。

有人测定:7月份积水湿地的蒸发量平均为河水的1.3倍。夏日,湿地的蒸发量比裸地大2倍多。而蒸腾的水分将有50%再降到陆地上,可增加降水量20%以上。再者湿地白天的温度低,要比裸露耕地低8~13℃。夜间虽然湿地地面温度有时高于裸地,但空气温度因受植物本身辐射冷却的影响,温度仍比开垦后的裸地低,因为湿地湿度也大,接近地面的气流进入湿地内与温度低的植物接触,很容易凝结成雾、露、凇等。这样就增加了空气湿度,有利于防止环境趋干。而疏干后形成干涸的湿地,由于地面增温较强烈,加之有时植物对湍流交换的减弱超过对辐射的削减作用,则日间气温要比裸露耕地高,这样环境生态恶化速度也比耕地加快。

湿地可以涵养水源,这种功能是由湿地草根层和泥炭层具有含水性质所决定的。水在草根层和泥炭层中以重力水、毛管水、薄膜水、渗透水和化合水5种形式存在。而草根层的结构呈海绵状,孔隙度大,保持各种水分的能力也大。据长春地理研究所试验,本区草根层的孔隙度达72%~93%,最大持水量148%~555%,饱和持水量达830%~1 030%;而一般矿质土的饱和持水量仅为43%~65%,因而称湿地草根层为“蓄水库”。所以一片湿地就是一座水库,“水多它能蓄,水少它能吐”。目前三江平原湿地储水量达21×108 m3,相当于21个1×108 m3的大型水库,生态效益十分可观。

湿地的另一作用是能有效地控制径流,使暴发性和破坏性的洪水大大削弱,使径流过程逐渐变缓。如挠力河在洪水期的8~9月份,上游宝清和保安水文站以上湿地分布很少,则挠力河最大流量达537m3/s。而在宝清、保安至菜嘴子之间发育大面积湿地,湿地率达33%,则挠力河最大流量仅为262m3/s。由此可见,由于湿地作用使菜嘴子水文站夏季洪峰削减一半多,并使汛期向后推迟。湿地率较高的别拉洪河流域,其径流自然系数φ值为0.647,调节作用与森林湖泊相当。一般情况下,湿地水基本上是静止不动的,而在汛期湿地表面全被水淹没,并有一定水力坡度的情况下才发生径流,但这种径流速度较小,冲刷作用微弱,悬移质少。这几年来,三江平原的洪水规模越来越大,水位越来越高,持续时间越来越长,防洪压力越来越重,与湿地的破坏有直接关系。另外湿地对年际间径流也有影响。根据三江平原综合治理规划办公室资料,挠力河在1960~1975年期间,有4年出现上游宝清站年平均水量大于中游菜嘴子站出水量。这种现象表明湿地吸收大量水分,一部分消耗于蒸发,一部分跨年度流出,影响年际径流。

二、湿地存在的效益

湿地具有巨大的生态、经济和社会效益,对国民经济和社会可持续发展、世界生物多样性保护以及全球气候变化都有着深远的影响。

(一)湿地的生态效益

维持生物多样性。湿地的生物多样性占有非常重要的地位。依赖湿地生存、繁衍的野生动植物极为丰富,其中有许多是珍稀特有的物种,是生物多样性丰富的重要地区和濒危鸟类、迁徙候鸟及其他野生动物的栖息繁殖地。在40多种国家一级保护的鸟类中,约有1/2生活在湿地中。中国是湿地生物多样性最丰富的国家之一,亚洲有57种处于濒危状态的鸟,在中国湿地已发现有31种。全世界有鹤类15种,中国湿地鹤类占9种。中国许多湿地是具有国际意义的珍稀水禽、鱼类的栖息地,天然的湿地环境为鸟类、鱼类提供丰富的食物和良好的生存繁衍空间,对物种保存和保护物种多样性发挥着重要作用。湿地是重要的遗传基因库,对维持野生物种种群的存续,筛选和改良具有商品意义的物种,均具有重要意义。中国利用野生稻杂交培养的水稻新品种,使其具备高产、优质、抗病等特性,在提高粮食生产方面产生了巨大效益。

调蓄洪水,防止自然灾害。湿地在控制洪水、调节水流方面功能十分显著。湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用,是蓄水防洪的天然“海绵”。我国降水的季节分配和年度分配不均匀,通过天然和人工湿地的调节,储存来自降雨、河流过多的水量,从而避免发生洪水灾害,保证工农业生产有稳定的水源供给。中科院研究资料表明,三江平原沼泽湿地蓄水达38.4×108 m3,由于挠力河上游大面积河漫滩湿地的调节作用,能将下游的洪峰值消减50%。此外,湿地的蒸发在附近区域制造降雨,使区域气候条件稳定,具有调节区域气候作用。

降解污染物。随着工农业生产和人类其他活动以及径流等自然过程带来农药、工业污染物、有毒物质进入湿地,湿地的生物和化学过程可使有毒物质降解和转化,使当地和下游区域受益。

(二)湿地的经济效益

三江平原湿地提供的鱼、虾、藻类等是富有营养的副食品,一些湿地动植物还可入药,有许多植物还是发展轻工业的重要原材料,如芦苇就是重要的造纸原料,湿地动植物资源的利用还间接带动了加工业的发展。

(三)湿地的社会效益

观光与旅游价值。湿地具有自然观光、旅游、娱乐等美学方面的功能,中国有许多重要的旅游风景区都分布在湿地区域。三江平原的湿地也是水草丰美、景色秀丽的,这里水波荡漾、苇草萋萋、鱼虾踊跃、候鸟盘旋。在美化环境、调节气候、为居民提供休憩空间方面有着重要的社会效益。

教育与科研价值。湿地生态系统、多样的动植物群落、濒危物种等,在科研中都有重要地位,它们为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地。一些湿地中保留着过去和现在的生物、地理等方面演化进程的信息,在研究环境演化、古地理方面有着重要价值。

三、湿地退化对环境的影响

20世纪50年代以前,复杂的地理环境与多样性的气候,使三江平原成为中国湿地类型较全、数量最多、面积最大的地区。据统计那里有沼泽、湖泊、滩涂等地近×104km2

然而长期以来,由于忽视了对湿地资源的重视,过量无节制地开发利用,使湿地自身调节生物圈、大气循环的能力大大减弱。大量的湿地在艰苦创业的一代人手中消失了。从而导致湿地质量下降,沼泽干涸,林草锐减,湿地面积减少,所栖息的鸟类、鱼类、野生动物群体失去了家园,进而带来负面效应。

从本次实地调查来看,湿地退化主要引起以下生态环境的恶化。

(一)气候干旱、雨量减少

三江平原是黑龙江省比较湿润的地区,平均年降雨量在500~650mm左右,最大年降雨量可达800mm,可见,近些年来,一方面在大气环流的影响下,另一方面在人为活动的作用下,特别是由于湿地的大面积开垦、水面减少,气候发生了显著的变化。

据气象资料表明,近十几年来,三江平原的年降雨量比过去减少了180mm左右,比其他可比地区多减少了100mm,在同一纬度带内松嫩平原降水量每年递减4mm,俄罗斯远东地区每年递减5mm左右,而三江平原每年递减9mm左右。在此期间空气相对湿度也比其他可比地区多减少2%左右,在同纬度带内三江平原逐年递减得最多,为-12%,而松嫩平原变化很小,为-1%;同期,夏季气温逐年升高,比20年前升高2℃左右,而其他地区则降温。三江平原夏季气温明显递增,其斜率达0.04,而松嫩平原微变或略有递减。

(二)水资源减少、地下水位持续下降

水是人类赖以生存的基础,没有水就没有生命,没有生命就谈不上人类社会的生存和发展,更谈不上向土地要粮食、要效益。如前所述湿地本身就是一座巨大的水库,未开发之前,三江平原原有湿地34 000km2,平均水深30cm,储存地表水100×108 m3。而如今人们在向土地要粮食的同时,湿地面积也在骤减,现仅存湿地4 489.93km2,这相当减少地表水水量87×108 m3,这对像以色列那样缺水的国家简直就是天文数字,而我们却让其付诸东流了。还有区内的200多条河流多为湿地性河流,与湿地的命运休戚相关。随着湿地面积的减少,较大河流也呈现河床变宽,河道淤积,水位大跌,河水断流,枯水期延长;较小的河流有的仅以湿地的形式存在,有的甚至出现干涸,成为历史。如前述三江平原原大小泡沼4 000余个,因水位下降而干涸者不下2/3。

由于湿地的退化,引起气候变干,地表水减少,人们为了高产增效,大量开采浅层地下水,从而引起地下水位持续下降。据本次调查资料分析,本区地下水平均降速为0.5~1m,局部地区2.2~2.8m。水位同20世纪80年代中期相比,台地区下降了10~12m,二级阶地地区降了4~9m,一级阶地地区降了2m。局部地段由于超采,还出现了降落漏斗,面积达680km2

(三)环境污染加剧

松花江水系每天容纳污水量为863×104 m3,污水流量为99.9m3/s,在同江口总流量为336m3/s,污水约占27.19%。由于湿地的退化、污水量大,加之冬季冰雪覆盖时间长,江水几乎失去了自净能力,如松花江通河断面溶解氧达0.28mg/L,到同江口有时甚至趋近于零。据水质分析资料,在枯水期每升水中含汞高达0.1mg,超过标准100倍,含酚0.29mg,超过标准140倍,氯苯0.012mg。除此而外,还有硝基苯、苯胺、氰化物等不下几十种有毒有害物质,这种水虽经自来水厂简单处理,仍然不能除去上述有害物质,饮用这种水,无疑对人体的危害是相当严重的。

(四)珍贵和稀有的动植物显著减少

三江平原地区,本来是“棒打獐子瓢舀鱼”的地方,这里有东北虎、丹顶鹤、梅花鹿等珍禽异兽,有红松、三大硬阔等高贵林木,也有人参、刺五家等贵重药材。乌苏里江的大蚂蛤,松花江的鳌花,黑龙江的鲟、鳇鱼,挠力河的红肚囊大鲤鱼等都驰名中外。随着人类的增加,湿地的减少,自然资源的开发,这些珍贵的动植物正在显著减少。

湿地的退化对环境的影响还表现在土壤流失、土壤风蚀沙化、土壤盐渍化、洪涝灾害、地下水位区域性下降等环境地质问题及地质灾害,详见第六章生态地质环境系统概述。

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