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人为干扰对湿地生态系统的影响

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摘要

对滨海湿地生态系统的主要人为干扰方式进行了系统辨识,详细阐述了不同人为干扰方式对滨海湿地生态系统结构、功能及服务的影响。综合分析了人为干扰造成的滨海湿地生态系统的结构改变、功能破坏、服务减少,其中,城市化、工业化进程干扰对滨海湿地生态系统的影响最为严重,并提出了滨海湿地保护对策。

关键词

滨海湿地;人为干扰;生态系统服务;保护对策

滨海湿地处于海洋和陆地的交错地带,对外界的胁迫反应敏感,极易受到人类活动的影响(Brenner,2010;Camacho-Valdezeta1,2013)。我国经济较为发达、人口相对密集的地方大多集中在东部沿海地区,这些区域是人为活动最为活跃的地方,因此沿海地区是人为干扰影响最为严重的地区之一。合理利用和保护滨海湿地,系统、全面地识别滨海湿地所受到的各种人为干扰,辩证分析各种干扰对滨海湿地生态系统结构、功能和服务的影响显得尤为重要和迫切。本研究旨在充分辨识滨海湿地主要人为干扰类型和方式的基础上,揭示不同干扰方式对滨海湿地生态系统结构、功能的影响机理和规律,明确各种干扰对滨海湿地不同生态服务功能的影响程度,为滨海湿地管理和保护政策的制定和实施提供理论基础。

1滨海湿地生态系统人为干扰的辨识

滨海湿地生态系统是全球开发最为严重的系统之一,滨海区仅占全球陆地面积的4%和海洋面积的11%,但却有世界1/3的人口和90%的海洋捕鱼活动在这里(MA,2005)。沿海居民的生存发展与其经济活动完全依靠滨海与河口湿地提供的各种服务来维持,例如,减缓台风,提供渔产品,增加水体净化作用。然而,人类活动正在威胁全球滨海河口生态系统及其提供的福利(Lotzeetal,2006;MA,2005;Waycottetal,2009)。干扰理论认为干扰是人类生活的自然界中极为重要的生态过程。干扰是一种突发性、偶然不可预知且显著地改变系统正常格局的事件,对个体或群体会产生破坏或毁灭性的作用(Sousaetal,1984;Forman,1986),它能使生态系统、群落或物种结构遭受破坏(Whiteetal,1985),干扰在改变景观组分和生态系统结构、功能中起到重要作用,并且促进种群、群落、生态系统甚至整体景观格局的动态变化(魏斌,1996),这种变化和改变往往破坏生态系统、群落或种群的结构(Turneretal,2003)。按照干扰的来源,干扰可分为人为干扰(如开垦、道路修建、水利工程、外来种的引入等)和自然干扰(如风暴、海啸、洪灾等),其中人为干扰的影响最大。人为干扰的方式多种多样,影响的空间范围可大可小,对某一生态系统的影响程度也有很大差异。

随着社会的发展,日益增多的人为干扰活动已成为滨海湿地生态系统发展的主要制约因素。目前,对滨海湿地生态系统影响较大的主要人为干扰因素包括农业开垦、城市化、水利建设、油田开发、工厂、道路和桥梁的修建等(李凤娟,2005)。河口湿地的主要人为干扰类型有围垦、填海、码头建设及环境污染等(王树功等,2005),导致河口湿地生态系统退化的主要人为影响有生活污水和工业废水等污染物的排放、水利工程修建和大规模围塘养殖等(叶功富等,2010)。红树林湿地主要人为干扰有土地利用转化、城市化及工业化、木材及薪材过度利用、污染物排放、捕杀动物及林内放养家禽等(范航清等,2011)。不同类型滨海湿地的人为干扰类型不尽相同,且干扰方式多种多样,主要的人为干扰方式有湿地改造、土地利用方式转变、水利工程建设、城市化、工业化、围网养殖、污染物排放以及旅游活动等。

2人为干扰对滨海湿地的影响

2.1人为干扰对滨海湿地生态系统及其服务的影响滨海湿地生态系统在自然状态或较小人为干扰情况下,其结构较为完整,通过完善的生态过程和生态功能,为人类提供生态服务和福祉,并满足人类社会合理消费需求。如果在不破坏生态系统结构的前提下,合理利用生态资源,良好的生态系统循环会持续发展,并提供源源不断的人类福祉,如图1中外循环(实线箭头)。当人类社会为了满足自身发展的需求,对湿地资源进行过度的开发和利用,湿地生态系统的结构受到不同程度的破坏,因此势必会改变湿地生态过程和影响生态功能,从而减少生态系统服务和福祉的提供,最后导致生态系统服务无法满足人类自身生存和发展的需求,进而加快人类对生态系统的干扰,导致生态系统的恶性循环,图1中内循环(虚线箭头)。在人类发展过程中,为了维护自身的生存和发展需求,就需要从自然界中获取资源和产品,或者利用地球上主要资源来生产所需要的物质和产品。也就是说,人类在维持自身的生存与发展过程中就是充分利用生态系统服务功能的主要过程。在这一过程中,人类可能会损害生态系统的服务功能,同时也会采取主动恢复和保育生态系统措施(郑华,2003)。人类活动对湿地生态系统干扰的途径主要有改变生境、生态结构、生物地球化学循环,从而改变生态系统结构、功能及服务。人为干扰活动对湿地生态系统服务的影响极其复杂,一种人类活动方式可以影响生态系统的多种服务,一种服务功能的影响可以由多种人类活动方式所导致(表1)。人口膨胀、土地资源利用、传统工农业生产经营方式以及对自然资源的掠取和经济利益的无限追求是造成湿地退化的主要原因。这些人类干扰活动所引起的湿地生境的破坏或片断化以及过度掠取动植物资源是导致滨海湿地生态系统破坏的根本原因(Osvaldo,2003)。人为活动将自然生态系统转变为人工生态系统,使得原始生态系统的生境特征发生了显著变化,生境的破坏又使得原来适应于该地生存的生物物种变得不适应,从而引起物种的消失。随着人类干扰的逐渐加强,导致湿地结构混乱,水文调节、水质净化等功能日益减弱(蒋卫国,2005)。另外,由于农药的大量使用,使农田生物明显减少,例如我国东北地区89%以上的国家级重点保护鸟类受到农药的威胁(SEPB,1999)。人类活动还导致了野生动物物种间相互作用改变,空间分布变化,种群数量下降和灭绝速率加快(Barbier,2014)。土地利用的变化对整个湿地生态系统影响最为显著,围垦是导致滨海湿地面积减少的主要因素。全球滨海湿地正以每年1%的速率消减,近半个世纪,中国的围海造地工程使沿岸滨海湿地面积以平均2×104hm2/a的速度递减(石青峰,2004)。油气开发、建成区的不断外延、扩展造成的生境破碎化是破坏湿地濒危水禽丹顶鹤生境适宜性的主要因素(李晓文,2001)。土地开垦不仅破坏了生境,同时也改变了生态系统的结构,严重影响了生态服务功能的维持,因人类活动导致退化的土地占陆地表面积的39%~50%。滨海湿地是入海污染物承泻区,各种生活、工业污水通过河口汇入,各地区均不同程度的受到了污染。辽河三角洲农药、化肥的大量施用以及油田开发导致了地表水质较差,河流基本属于超V类水体,严重危及动植物的生存。

2.2人为干扰对滨海湿地生态系统服务的影响效应生态系统服务的发挥直接受生态系统结构、功能的影响,由于人为活动的干扰,滨海湿地生态系统结构、功能、服务的内在联系相应的发生变化。滨海湿地作为海陆两大系统生态交错带,具有强大的生态服务功能,可以划分为供给服务、调节服务、支持服务、文化服务四大类型,根据实际情况,笔者将其对应的15种生态系统服务在人为干扰下的影响程度进行分析。由于不同干扰类型和方式对滨海湿地生态系统结构、功能影响的方式和程度不尽相同,因而生态系统不同的服务所受干扰程度也会截然不同,具体影响效应见表2。从人为干扰对滨海湿地生态系统服务影响效应的研究中发现,在服务方面,供给服务中的淡水、食物、纤维燃料、遗传物质的供给,调节服务的气候调节、净化水源,支持服务的生境维持、生物多样性以及文化服务的娱乐休闲、美学价值等服务影响较大。在干扰类型方面,城市化、工业化中的房屋建筑、道路建设、油气开发、盐田开发以及码头货运对生态系统服务影响最为严重。

3滨海湿地人为干扰综合评价及保护对策

3.1人为干扰的综合评价通过人为干扰对滨海湿地生态系统影响的阐述,可以看出主要的人为干扰方式有湿地改造、土地利用方式转变、水利工程建设、城市化、工业化、围网养殖、污染物排放以及旅游活动等。不同的人为干扰方式造成了滨海湿地生态系统结构破坏、功能改变、服务减少,人类福祉受到严重影响,而城市化、工业化的进程对滨海湿地生态系统服务影响最大。

3.2滨海湿地保护对策根据滨海湿地人为干扰的影响分析,结合我国滨海湿地面临的主要问题,为减少人为干扰对滨海湿地的危害程度,建议采取以下措施:首先,尽快出台滨海湿地保护的相关法律和条例,使滨海湿地的保护工作有法可依;其次,明确滨海湿地的范围,圈定红线区域,控制滨海湿地资源的开发与利用;第三,开展滨海湿地修复工程,设定具体可行的恢复目标,采取有针对性的恢复措施;第四,加大滨海湿地科学研究的投入,探索滨海湿地生态系统的发展规律;第五,加强滨海湿地保护的宣传,鼓励民众和社会团体加入保护工作行列。

作者:杨杰峰 张曼胤 康晓明 李伟 雷茵茹 崔丽娟 单位:中国林业科学研究院湿地研究所 湿地生湿地生态功能与恢复北京市重点实验室 湖北生态工程职业技术学院

人为干扰对湿地生态系统的影响责任编辑:杨雪    阅读:人次