第六章 濕地的形成和演化

1、 第一節(jié)第一節(jié) 濕地形成的因素濕地形成的因素 第二節(jié)第二節(jié) 一般沼澤化過程理論一般沼澤化過程理論 第三節(jié)第三節(jié) 經(jīng)典的泥炭沼澤演化理論經(jīng)典的泥炭沼澤演化理論第六章第六章 濕地形成與演化濕地形成與演化Why was there a wetland?Which factor is the main reason for wetland formation? Climate, hydrology, physiognomy or biology?濕地形成受到大尺度地質(zhì)地貌、氣候的影響，還受到水分、土壤和植被等區(qū)域或局域因素的作用一、地質(zhì)地貌1. 地質(zhì)構(gòu)造：是濕地形成的基礎(chǔ)，控制濕地的空間分布。2. 地

2、貌影響：直接影響濕地的發(fā)育，不同地貌發(fā)育不同的濕地類型。流水地貌、高原地貌、冰川凍土地貌、濱海地貌等。第一節(jié)第一節(jié) 濕地形成的因素濕地形成的因素二、氣候因素1. 降水：為濕地提供了根本的水分補給。2. 溫度：影響區(qū)域的凈殘留水量。三、水文因素1. 水資源：總量、水位高度、徑流狀態(tài)等。2. 水源補給：大氣降水、地表水、地下水、冰雪融水。四、土壤植被1. 植被：植被是濕地發(fā)育后形成的，但能夠影響濕地類型的發(fā)展和演化2. 土壤：土壤的透水性等性質(zhì)能夠影響濕地的地表水運動特征。在地理分異尺度上（大尺度），地質(zhì)地貌、氣候和水文條件是決定性因素，而植被土壤等僅是影響因素。但在區(qū)域尺度上，只要有充足的水源、

3、一定的負(fù)地形和一定高度的隔水層，在任何氣候和地貌條件下都能形成濕地。濕地形成只與初級地貌形態(tài)相聯(lián)系，即相對負(fù)地形即可形成濕地。水源只要充足，可以是降水、地表徑流甚至融雪，與氣候條件無關(guān)。隔水層使匯聚到負(fù)地形中的水不至于滲漏到土壤下層或巖石縫隙。一、水域沼澤化：水深不大，波浪作用弱，透明度好，水溫適宜，含鹽度低。 1. 淺水緩岸沼澤化 特征：由水域邊緣向中心擴展 也稱“向心陸化型”或“向心沼澤化型” 2. 深水陡岸沼澤化 特征：從水域中心向邊緣或邊緣向 四周擴展，是一種自上而下的沼澤化。第二節(jié)第二節(jié) 一般沼澤化過程理論一般沼澤化過程理論第一節(jié)第一節(jié) 傳統(tǒng)的濕地形成與發(fā)育理論傳統(tǒng)的濕地形成與發(fā)育理

4、論The colonization of shallow water wetlands by plants. On the left the marsh plants are forming a floating mat of rhizomes and roots, while on the right the emergent plants are rooted in the sediment. The development of a quaking bog. Small, steep-sided basins can be colonized by floating vegetation

5、 around their edges before the central part of the basin has become filled by sediments (stages A and B). The floating raft of vegetation will eventually cover the entire lake (C), forming a floating mat of rhizomes and peat (D). Invasion of bog mosses (genus Sphagnum) can then lead to the developme

6、nt of elevated, ombrotrophic bog on top of the raft. This may become invaded by trees. 二、陸地二、陸地沼澤化沼澤化成因：地下水位升高；土壤養(yǎng)分貧乏；人類成因：地下水位升高；土壤養(yǎng)分貧乏；人類活動影響活動影響1. 草甸沼澤草甸沼澤化化2. 森林沼澤化森林沼澤化 3. 永凍土區(qū)沼澤化永凍土區(qū)沼澤化 1. 草甸沼澤化 1）生草化過程理論 （ ） 植物自然演替理論： 根狀莖禾草植物階段 疏叢型禾草植物階段 密叢型禾草植物階段1）根狀莖禾草植物階段n根狀莖禾草植物需要質(zhì)地疏松、通氣良好且營養(yǎng)豐富的土壤。n由于植物殘體

7、分解不充分，土壤孔隙被殘體碎屑填充，營養(yǎng)水平下降，根狀莖禾草植物生長位置逐漸上移。n土壤緊實度增加的過程中，土壤氧氣含量逐漸降低，根狀莖禾草植物逐漸稀疏。2）疏叢型禾草植物階段n疏叢禾草植物喜氧、根系深，可以從土壤的鐵質(zhì)層吸取豐富的礦質(zhì)養(yǎng)分，包括磷和鈣。n有機殘體繼續(xù)積累，有機膠體（腐殖質(zhì)）更加豐富，土壤持水量相應(yīng)地增加，易造成膠體膨脹，阻止空氣進入土壤，有氧分解僅限于土壤表層。n鐵質(zhì)層養(yǎng)分的逐漸減少甚至枯竭，氮、磷養(yǎng)分不足，疏叢型禾草逐漸不適應(yīng)該環(huán)境。3）密叢型禾草植物階段n密叢型禾草植物分蘗節(jié)均在土壤表面以上。n植物具有發(fā)達的通氣組織，且有菌根存在。n死亡枝葉構(gòu)成密叢中心部分，營造積水厭氧

8、環(huán)境。新的分蘗均在四周產(chǎn)生，但均高于原分蘗節(jié)。第一節(jié)第一節(jié) 傳統(tǒng)的濕地形成與發(fā)育理論傳統(tǒng)的濕地形成與發(fā)育理論根狀莖禾根狀莖禾草植物草植物疏叢型禾疏叢型禾草植物草植物密叢型禾密叢型禾草植物草植物 2）地表低洼過濕論 由于地表低洼，土層經(jīng)常過濕或地表長有積水，使土壤潛育化形成的。因而，由于不同地貌上洼地的水源及其過濕原因不同，故草甸沼澤化的過程各有不同。2. 森林沼澤化 原生森林沼澤化是由于林下殘落物的不斷積累和土壤灰化作用引起的。 采伐和火災(zāi)跡地的森林沼澤化主要發(fā)生于氣候濕潤區(qū)內(nèi)的地勢低洼處。由于下部有不透水層，地表水下滲，流失困難，造成潛水位上升，濕生和沼生植物生長。3. 永凍土區(qū)沼澤化 環(huán)境

9、特點： 氣候寒冷 降水量少 地表切割微弱，多封閉洼地，形成眾 多淺湖 永凍層形成隔水板一、泥炭沼澤演化的三階段理論泥炭沼澤演化的三階段理論 three phasesthree phases 19世紀(jì)末和20世紀(jì)初期，德國、蘇聯(lián)、芬蘭和瑞典等國家的學(xué)者，根據(jù)溫帶、寒帶濕潤氣候區(qū)泥炭沼澤的調(diào)查研究，先后提出了泥炭沼澤發(fā)展的三階段理論：即低位（富營養(yǎng)）階段、中位（中營養(yǎng)）階段和高位（貧營養(yǎng)）階段第三節(jié)第三節(jié) 經(jīng)典的泥炭沼澤演化理論經(jīng)典的泥炭沼澤演化理論1.低位泥炭沼澤階段 lowmoor 泥炭層薄，沼澤地表仍低洼，各種水源補給豐富，沼澤富含礦質(zhì)養(yǎng)分，潛水位較高，或地表有薄層積水。此階段，泥炭多呈中性

10、或微堿性反應(yīng)，沼澤植物亦以喜富營養(yǎng)植物為主，如苔草、莎草、蘆葦?shù)取?.中位泥炭沼澤階段 mesomoor 因泥炭積累加厚，沼澤地表平坦或微隆起，地表水和地下水的水量和養(yǎng)分在流向沼澤中部時，部分已經(jīng)被沼澤邊緣泥炭層吸收，所以，沼澤潛水位和礦質(zhì)養(yǎng)分均低于富營養(yǎng)泥炭沼澤階段。此階段，泥炭呈弱酸性或中性反應(yīng)，沼澤植物以喜弱酸性植物為主。如部分泥炭蘚，杜鵑花科植物等。 3.高位泥炭沼澤階段 highmoor 隨泥炭積累進一步增加，地表隆起，沼澤中部地表水和地下水已很難進入，水分只能通過大氣降水來補給，因此，礦質(zhì)養(yǎng)分貧乏。此階段，泥炭呈強或中酸性反應(yīng)。沼澤植物以喜酸性植物為主，如部分泥炭蘚、杜鵑花科植物、

11、捕蟲植物茅膏菜、小貍藻、捕蟲堇等。 二二. .泥炭沼澤演化的八階段理論泥炭沼澤演化的八階段理論eight phases 20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)學(xué)者世紀(jì)中期，蘇聯(lián)學(xué)者E.A.卡爾金娜根卡爾金娜根據(jù)蘇聯(lián)大量的泥炭沼澤航空照片，通過分析，據(jù)蘇聯(lián)大量的泥炭沼澤航空照片，通過分析，在三階段理論的基礎(chǔ)上，提出八階段理論。在三階段理論的基礎(chǔ)上，提出八階段理論。她將泥炭沼澤進入高位階段后進一步演化的她將泥炭沼澤進入高位階段后進一步演化的情況加以細(xì)分。情況加以細(xì)分。n泥炭沼澤表面隆起后，大氣降水除滲入泥炭層深處外，還可通過表層流到邊緣，可造成中心的潛水位下降，表層泥炭通氣性變好，泥炭分解加強，于是有部分灌木和喬木生

12、長。若泥炭沼澤邊坡傾斜很小，中心向四周的水流流速很慢，潛水位較高或接近地面，中心區(qū)的松樹則會逐漸死亡。n若泥炭沼澤受外圍陡坡的限制，向外擴展困難，則使泥炭沼澤邊坡變陡，形成邊緣洼地。因邊坡滲流快，潛水位下降，易形成綠化斜坡帶，而中心則平坦開闊。n若泥炭沼澤周邊相對平坦，無陡岸束縛，則圍繞中心形成環(huán)狀的壟崗?fù)莸氐孛哺窬?。n緩邊坡隆起泥炭沼澤發(fā)展到一定階段，可生長地衣，泥炭分解加強，中心區(qū)出現(xiàn)次生小湖。邊坡常為壟崗?fù)莸?，中心為小湖和洼地混合區(qū)。第二節(jié)第二節(jié) 傳統(tǒng)的雨養(yǎng)泥炭傳統(tǒng)的雨養(yǎng)泥炭沼澤形成與發(fā)育理論沼澤形成與發(fā)育理論泥炭沼澤隆起后的四個階段不是連續(xù)發(fā)展的必然規(guī)律，而是在不同條件下，不同發(fā)展形勢

13、。A large domed bog with an eccentric pattern of pools (Badger, NFL, Canada)三三. . 泥炭沼澤發(fā)育的一般規(guī)律泥炭沼澤發(fā)育的一般規(guī)律 1. 1. 發(fā)育期發(fā)育期 2. 2. 擴展期擴展期 1 1）水平擴展）水平擴展 2 2）垂直擴展）垂直擴展 3. 3. 衰退期衰退期 1 1）氣候變化）氣候變化 2 2）地表切割，地下水位下降）地表切割，地下水位下降 3 3）洪積物覆蓋）洪積物覆蓋 4 4）地殼新構(gòu)造運動）地殼新構(gòu)造運動第二節(jié)第二節(jié) 傳統(tǒng)的泥炭傳統(tǒng)的泥炭沼澤形成與發(fā)育理論沼澤形成與發(fā)育理論濕度升高溫度降低四. 雨養(yǎng)泥炭沼澤的循環(huán)更新 1. 背景 該理論是由瑞典生態(tài)學(xué)家R. Sernander于1910年斯德哥爾摩11屆國際地質(zhì)學(xué)大會上提出的，此后成為第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)和植物生態(tài)學(xué)研究史中的經(jīng)典理論。 2.理論 雨養(yǎng)泥炭沼澤植被群落存在從丘間至蘚丘再至丘間的循環(huán)更新規(guī)律，即丘間植被由