水利工程論文-河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性.doc

水利工程論文-河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性摘要：本文闡述了生物群落與生物環(huán)境的統(tǒng)一性，歸納了河流形態(tài)多樣性的5種特征，指出了河流形態(tài)多樣性是流域生物群落多樣性的基礎。水利工程可能引起河流形態(tài)的均一化及非連續(xù)化，從而降低生物群落多樣性的水平，造成對河流生態(tài)系統(tǒng)的一種脅迫。水利工程建設應注意保護和恢復河流多樣性，以滿足生態(tài)系統(tǒng)健康的需求。關鍵詞：河流形態(tài)生物群落多樣性生物群落與生境的統(tǒng)一性是生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。河流形態(tài)多樣性是流域生態(tài)系統(tǒng)生境的核心，是生物群落多樣性的基礎。水利工程在不同程度上造成河流形態(tài)的改變，會降低生物群落多樣性，影響河流生態(tài)系統(tǒng)的健康，從而使系統(tǒng)的服務功能下降，反過來損害人類的自身利益。在改進工程理念和開發(fā)新技術方法的前提下，水利工程建設應該在滿足人類社會對水需求的同時，兼顧生態(tài)系統(tǒng)的健康需求。1河流生態(tài)系統(tǒng)結構和服務功能生物多樣性（Biodiversity）是地球生命支持系統(tǒng)的核心組成部分，是人類社會賴以生存發(fā)展的基礎。生物多樣性具有豐富的內涵，包含了多層次的概念。生物群落多樣性（communitydiversity）是生物多樣性的重要組成部分。所謂“生物群落”是指在特定的空間和特定的生境下，由一定生物種類組成，與環(huán)境之間相互影響、相互作用，具有一定結構和特定功能的生物集合體。一般所說的“生物群落多樣性”指生物群落的組成、結構和功能的多樣性。實際上，生物群落多樣性問題是在物種水平上的生物多樣性。1.1淡水生態(tài)系統(tǒng)的組成與結構一般認為，生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間中的生物群落（動物、植物、微生物）與其環(huán)境組成的系統(tǒng)，其中各成員借助能量交換和物質循環(huán)形成一個有組織的功能復合體。從大類劃分，生態(tài)系統(tǒng)首先是由非生物部分與生物部分組成，非生物部分是由無機物質組成的，包含有氣象、地貌、地質、水文、水質等條件，它是生物部分的環(huán)境，是生命支持系統(tǒng)。在生態(tài)學中，具體的生物個體和群體生活地區(qū)內的生態(tài)環(huán)境稱為“生境”（habitat）。由形形色色的生物組成的生物部分，在生態(tài)學中按照不同的功能和地位分為生產(chǎn)者（producer）、消費者（consumer）和分解者（decomposer）這三類。淡水生態(tài)系統(tǒng)包括非感潮的河流、湖泊和水庫的生態(tài)系統(tǒng)。其邊界不應僅限于水面，還應該包括河流、湖泊及水庫周邊的淡水濕地。淡水環(huán)境與陸地有很大差別，主要是弱光、缺氧、密度大、溫差小，水生生物在形態(tài)、結構和生理等方面都能適應這種生境。在水面下，藻類和水草是生產(chǎn)者，它們通過光合作用制造有機物，成為魚類、底棲動物和浮游動物的食物。淡水的消費者是以藻類和水草為食的浮游動物、魚類和底棲動物。而在水底的土壤中有數(shù)量巨大的微生物在從事有機物質的分解工作。在周邊的濕地，由于處于陸地與水域的交錯帶，生物群落更為豐富。水陸之間進行著復雜的物質循環(huán)和能量流動。周邊濕地物質流動的過程是：太陽能通過光合作用進入綠色植物形成生物能，繼而沿著食物鏈轉移到昆蟲、軟體動物和小魚小蝦等食植動物，再流動到水禽、涉禽、兩棲動物和哺乳動物，最后微生物將殘枝、殘體分解、還原成為無機物質。這樣的物質循環(huán)過程周而復始地進行。1.2淡水生態(tài)系統(tǒng)的特點1.2.1生物群落與生境的統(tǒng)一性有什么樣的生境就造就了什么樣的生物群落，二者是不可分割的。如果說生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的主體，那么，生境就是生物群落的生存條件。一個地區(qū)豐富的生境能造就豐富的生物群落，生境多樣性是生物群落多樣性的基礎。如果生境多樣性受到破壞，生物群落多樣性必然會受到影響，生物群落的性質、密度和比例等都會發(fā)生變化。在生境各個要素中，水又具有特殊的不可替代的重要作用。水是生物群落生命的載體，又是能量流動和物質循環(huán)的介質。地球上不同地區(qū)的降雨量多寡，對于形成不同類型的生態(tài)系統(tǒng)起決定性作用。1.2.2生態(tài)系統(tǒng)結構的整體性從生物群落內部看，整體性是生態(tài)系統(tǒng)結構的重要特征。一旦形成系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)的各要素不可分割而孤立存在。如果硬性分開，那么分解的要素就不具備整體性的特點和功能。在一個淡水水域中，各類生物互為依存，互相制約，互相作用，形成了食物鏈結構。研究表明，一個生態(tài)系統(tǒng)的生物群落多樣性越豐富，或者說食物鏈越復雜，形成三維的稱為食物網(wǎng)的網(wǎng)狀結構，那么，這種復雜的食物網(wǎng)組成的生態(tài)系統(tǒng)比簡單的直線型食物鏈的穩(wěn)定性要高得多，其抵抗外界干擾的承載力也高得多。如果食物鏈（網(wǎng)）的某些重要環(huán)節(jié)缺省，即在生態(tài)學中稱為“關鍵種”（keystonespecies）的缺省，對一個生態(tài)系統(tǒng)將產(chǎn)生重大影響。另外，從生物群落多樣性角度看，一個健康的淡水生態(tài)系統(tǒng)，不但生物物種的種類多，而且數(shù)量比較均衡，沒有哪一種物種占有優(yōu)勢，這就使得各物種間既能互為依存，也能互相制衡，使生態(tài)系統(tǒng)達到某種平衡態(tài)即穩(wěn)態(tài)。反之，如果一個淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物群落內比例失調，會造成整個系統(tǒng)惡化。比如人類向江河湖庫傾倒營養(yǎng)物質及有機質，水中氮、磷等物質增加，導致藍藻加快繁殖，水中生物群落比例失調，造成水體富營養(yǎng)化和生態(tài)系統(tǒng)失衡。1.2.3自我調控和自我修復功能淡水生態(tài)系統(tǒng)結構的另一個重要特征是具有自我調控和自我修復功能。在長期的進化過程中，形成了同種生物種群間、異種生物種群間在數(shù)量上的調控，保持著一種協(xié)調關系。在生物群落與生境之間是一種物質、能量的供需關系，在長期的進化過程中也形成了相互間的適應能力。比如淡水周邊的濕地生物群落，需要適應干旱與洪澇兩種生境的交替變化，形成了濕地植物既耐旱又耐澇的特征。在大型湖泊和水庫中，生物群落與生境的供需關系，體現(xiàn)為以水為載體的牧食食物鏈的能量流動。水體自我修復能力，也是淡水生態(tài)系統(tǒng)自我調控能力的一種。通過自我修復，在外界干擾條件下，保持水體的潔凈。由于具有這種自我調控和自我修復能力，才使淡水生態(tài)系統(tǒng)具有相對的穩(wěn)定性。所謂穩(wěn)定性具有兩層含意，一是指對于外界干擾的適應力或稱為彈性，二是在受到干擾后回到原平衡態(tài)的恢復能力。需要指出的是，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是相對的，其適應性也是有限的。所謂彈性限度也就是淡水生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾的承載力。當超過某一個彈性限度，生態(tài)系統(tǒng)將出現(xiàn)一種不斷遠離平衡點的正反饋，加快系統(tǒng)失穩(wěn)，常以爆發(fā)的方式導致系統(tǒng)的全面惡化?？傊?，一個穩(wěn)定的淡水生態(tài)系統(tǒng)，是一個生物群落多樣性豐富的系統(tǒng)，是一個食物鏈（網(wǎng)）結構復雜而完善的系統(tǒng)，是一個物質循環(huán)、能量流動及物種流動通暢的系統(tǒng)。1.3淡水生態(tài)系統(tǒng)服務功能在生態(tài)學中，把由生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的物質和生存環(huán)境的服務功能稱為生態(tài)系統(tǒng)服務功能（ecosystemservices）。研究生態(tài)系統(tǒng)服務功能可以清晰地了解人類對于生態(tài)系統(tǒng)的高度依賴性，可以更深刻地理解人類對生態(tài)系統(tǒng)非理智的破壞行為，反過來會給人類自身造成重大損害。淡水生態(tài)系統(tǒng)對于人類的生態(tài)系統(tǒng)服務是多方面的。水域、濕地為人類提供食品及其它物資；對氣溫、云量和降雨進行調節(jié)，在全球、流域、地區(qū)和小生境等不同的尺度上影響著氣候；對水文循環(huán)起調節(jié)作用，具有緩解旱澇災害的功能；岸邊植物能涵養(yǎng)水分，有利水土保持；優(yōu)美的水域景觀具有休閑旅游功能，其本身就是一種文明財富。特別要強調的是，淡水生態(tài)系統(tǒng)具有的凈化環(huán)境的功能，對于人類的生存環(huán)境具有關鍵意義。濕地歷來就有“地球之腎”的美稱，對于水體具有很強的凈化功能。水生植物可以吸收、分解和利用水域中氮、磷等營養(yǎng)物質以及細菌、病毒，并可富集金屬及有毒物質。2河流形態(tài)多樣性是維持流域生物多樣性的基礎淡水生態(tài)系統(tǒng)可以分為兩類，一類是動水生態(tài)系統(tǒng)，即河流生態(tài)系統(tǒng)，另一類是靜水生態(tài)系統(tǒng)，主要指湖泊、水庫生態(tài)系統(tǒng)。河流生態(tài)系統(tǒng)的生境與陸地或湖泊水庫生境相比有其特色，正是這些特點造就了河流生物群落的多樣性。生物群落與生境間的關系體現(xiàn)了二者間的統(tǒng)一性。河流形態(tài)多樣性表現(xiàn)為以下5個方面。2.1水-陸兩相和水-氣兩相的聯(lián)系緊密性與湖泊相對照，河流是一個流動的生態(tài)系統(tǒng)。河流與周圍的陸地有更多的聯(lián)系，水-陸兩相（two-phase）聯(lián)系緊密，是相對開放的生態(tài)系統(tǒng)。水域與陸地間過渡帶是兩種生境交匯的地方，由于異質性高，使得生物群落多樣性的水平高，適于多種生物生長，優(yōu)于陸地或單純水域。在水陸聯(lián)結處的濕地，