河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性

PAGEPAGE17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(chǔ)。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(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的一種脅迫。水利工程建設(shè)應(yīng)注意保護(hù)和恢復(fù)河流多樣性，以滿足生態(tài)系統(tǒng)健康的需求。關(guān)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(chǔ)。水利工程在不同程度上造成河流形態(tài)的改變，會(huì)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(wù)功能下降，反過(guò)來(lái)?yè)p害人類(lèi)的自身利益。在改進(jìn)工程理念和開(kāi)發(fā)新技術(shù)方法的前提下，水利工程建設(shè)應(yīng)該在滿足人類(lèi)社會(huì)對(duì)水需求的同時(shí)，兼顧生態(tài)系統(tǒng)的健康需求。1河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能生物多樣性（Biopersity）是地球生命支持系統(tǒng)的核心組成部分，是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存發(fā)展的基礎(chǔ)。生物多樣性具有豐富的內(nèi)涵，包含了多層次的概念。生物群落多樣性（communitypersity）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(lèi)組成，與環(huán)境之間相互影響、相互作用，具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的生物集合體。一般所說(shuō)的“生物群落多樣性”指生物群落的組成、結(jié)構(gòu)和功能的多樣性。實(shí)際上，生物群落多樣性問(wèn)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(jié)構(gòu)一般認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間中的生物群落（動(dòng)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(zhì)循環(huán)形成一個(gè)有組織的功能復(fù)合體。從大類(lèi)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(wú)機(jī)物質(zhì)組成的，包含有氣象、地貌、地質(zhì)、水文、水質(zhì)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(xué)中，具體的生物個(gè)體和群體生活地區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境稱(chēng)為“生境”（habitat）。由形形色色的生物組成的生物部分，在生態(tài)學(xué)中按照不同的功能和地位分為生產(chǎn)者（producer）、消費(fèi)者（consumer）和分解者（decomposer）這三類(lèi)。淡水生態(tài)系統(tǒng)包括非感潮的河流、湖泊和水庫(kù)的生態(tài)系統(tǒng)。其邊界不應(yīng)僅限于水面，還應(yīng)該包括河流、湖泊及水庫(kù)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(jié)構(gòu)和生理等方面都能適應(yīng)這種生境。在水面下，藻類(lèi)和水草是生產(chǎn)者，它們通過(guò)光合作用制造有機(jī)物，成為魚(yú)類(lèi)、底棲動(dòng)物和浮游動(dòng)物的食物。淡水的消費(fèi)者是以藻類(lèi)和水草為食的浮游動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和底棲動(dòng)物。而在水底的土壤中有數(shù)量巨大的微生物在從事有機(jī)物質(zhì)的分解工作。在周邊的濕地，由于處于陸地與水域的交錯(cuò)帶，生物群落更為豐富。水陸之間進(jìn)行著復(fù)雜的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。周邊濕地物質(zhì)流動(dòng)的過(guò)程是：太陽(yáng)能通過(guò)光合作用進(jìn)入綠色植物形成生物能，繼而沿著食物鏈轉(zhuǎn)移到昆蟲(chóng)、軟體動(dòng)物和小魚(yú)小蝦等食植動(dòng)物，再流動(dòng)到水禽、涉禽、兩棲動(dòng)物和哺乳動(dòng)物，最后微生物將殘枝、殘?bào)w分解、還原成為無(wú)機(jī)物質(zhì)。這樣的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行。1.2淡水生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)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(shuō)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(gè)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(chǔ)。如果生境多樣性受到破壞，生物群落多樣性必然會(huì)受到影響，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì)發(fā)生變化。在生境各個(gè)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(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)。地球上不同地區(qū)的降雨量多寡，對(duì)于形成不同類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)起決定性作用。1.2.2生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的整體性從生物群落內(nèi)部看，整體性是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(kāi)，那么分解的要素就不具備整體性的特點(diǎn)和功能。在一個(gè)淡水水域中，各類(lèi)生物互為依存，互相制約，互相作用，形成了食物鏈結(jié)構(gòu)。研究表明，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生物群落多樣性越豐富，或者說(shuō)食物鏈越復(fù)雜，形成三維的稱(chēng)為食物網(wǎng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，那么，這種復(fù)雜的食物網(wǎng)組成的生態(tài)系統(tǒng)比簡(jiǎn)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(xué)中稱(chēng)為“關(guān)鍵種”（keystonespecies）的缺省，對(duì)一個(gè)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(gè)健康的淡水生態(tài)系統(tǒng)，不但生物物種的種類(lèi)多，而且數(shù)量比較均衡，沒(méi)有哪一種物種占有優(yōu)勢(shì)，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(dá)到某種平衡態(tài)即穩(wěn)態(tài)。反之，如果一個(gè)淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物群落內(nèi)比例失調(diào)，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)惡化。比如人類(lèi)向江河湖庫(kù)傾倒?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)，水中氮、磷等物質(zhì)增加，導(dǎo)致藍(lán)藻加快繁殖，水中生物群落比例失調(diào)，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化和生態(tài)系統(tǒng)失衡。1.2.3自我調(diào)控和自我修復(fù)功能淡水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要特征是具有自我調(diào)控和自我修復(fù)功能。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)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(diào)控，保持著一種協(xié)調(diào)關(guān)系。在生物群落與生境之間是一種物質(zhì)、能量的供需關(guān)系，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中也形成了相互間的適應(yīng)能力。比如淡水周邊的濕地生物群落，需要適應(yīng)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(kù)中，生物群落與生境的供需關(guān)系，體現(xiàn)為以水為載體的牧食食物鏈的能量流動(dòng)。水體自我修復(fù)能力，也是淡水生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)控能力的一種。通過(guò)自我修復(fù)，在外界干擾條件下，保持水體的潔凈。由于具有這種自我調(diào)控和自我修復(fù)能力，才使淡水生態(tài)系統(tǒng)具有相對(duì)的穩(wěn)定性。所謂穩(wěn)定性具有兩層含意，一是指對(duì)于外界干擾的適應(yīng)力或稱(chēng)為彈性，二是在受到干擾后回到原平衡態(tài)的恢復(fù)能力。需要指出的是，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是相對(duì)的，其適應(yīng)性也是有限的。所謂彈性限度也就是淡水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界干擾的承載力。當(dāng)超過(guò)某一個(gè)彈性限度，生態(tài)系統(tǒng)將出現(xiàn)一種不斷遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)的正反饋，加快系統(tǒng)失穩(wěn)，常以爆發(fā)的方式導(dǎo)致系統(tǒng)的全面惡化?？傊?，一個(gè)穩(wěn)定的淡水生態(tài)系統(tǒng)，是一個(gè)生物群落多樣性豐富的系統(tǒng)，是一個(gè)食物鏈（網(wǎng)）結(jié)構(gòu)復(fù)雜而完善的系統(tǒng)，是一個(gè)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)及物種流動(dòng)通暢的系統(tǒng)。1.3淡水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在生態(tài)學(xué)中，把由生態(tài)系統(tǒng)為人類(lèi)提供的物質(zhì)和生存環(huán)境的服務(wù)功能稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能（ecosystemservices）。研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能可以清晰地了解人類(lèi)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的高度依賴(lài)性，可以更深刻地理解人類(lèi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)非理智的破壞行為，反過(guò)來(lái)會(huì)給人類(lèi)自身造成重大損害。淡水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于人類(lèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是多方面的。水域、濕地為人類(lèi)提供食品及其它物資；對(duì)氣溫、云量和降雨進(jìn)行調(diào)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(duì)水文循環(huán)起調(diào)節(jié)作用，具有緩解旱澇災(zāi)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(cái)富。特別要強(qiáng)調(diào)的是，淡水生態(tài)系統(tǒng)具有的凈化環(huán)境的功能，對(duì)于人類(lèi)的生存環(huán)境具有關(guān)鍵意義。濕地歷來(lái)就有“地球之腎”的美稱(chēng)，對(duì)于水體具有很強(qiáng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及細(xì)菌、病毒，并可富集金屬及有毒物質(zhì)。2河流形態(tài)多樣性是維持流域生物多樣性的基礎(chǔ)淡水生態(tài)系統(tǒng)可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是動(dòng)水生態(tài)系統(tǒng)，即河流生態(tài)系統(tǒng)，另一類(lèi)是靜水生態(tài)系統(tǒng)，主要指湖泊、水庫(kù)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(kù)生境相比有其特色，正是這些特點(diǎn)造就了河流生物群落的多樣性。生物群落與生境間的關(guān)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(gè)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(duì)照，河流是一個(gè)流動(dòng)的生態(tài)系統(tǒng)。河流與周?chē)年懙赜懈嗟穆?lián)系，水-陸兩相（two-phase）聯(lián)系緊密，是相對(duì)開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)。水域與陸地間過(guò)渡帶是兩種生境交匯的地方，由于異質(zhì)性高，使得生物群落多樣性的水平高，適于多種生物生長(zhǎng)，優(yōu)于陸地或單純水域。在水陸聯(lián)結(jié)處的濕地，聚集著水禽、魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)等大量動(dòng)物。而植物就有沉水植物、挺水植物和陸生植物以層狀結(jié)構(gòu)分布。另外，河流又是聯(lián)結(jié)陸地與海洋的紐帶，河口三角洲是濱海鹽生沼澤濕地，熱帶及亞熱帶的河口三角洲常造就紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)。由于河流中水體流動(dòng)，水深又往往比湖水淺，與大氣接觸面積大，所以河流水體含有較豐富的氧氣，是一種聯(lián)系緊密的水-氣兩相結(jié)構(gòu)。特別在急流、跌水和瀑布河段，曝氣作用更為明顯。與此相應(yīng)，河流生態(tài)系統(tǒng)中的生物一般都是需氧量相對(duì)較強(qiáng)的生物。2.2上、中、下游的生境異質(zhì)性我國(guó)的大江大河多發(fā)源于高原，流經(jīng)高山峽谷和丘陵盆地，穿過(guò)沖積平原到達(dá)寬闊的河口。上、中、下游所流經(jīng)地區(qū)的氣象、水文、地貌和地質(zhì)條件有很大差異。以長(zhǎng)江為例，長(zhǎng)江流域地勢(shì)西高東低呈現(xiàn)三大臺(tái)階狀。長(zhǎng)江流域內(nèi)的地貌類(lèi)型眾多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，流域的山地、高原面積占全流域的71.4％，丘陵占13.3％，平原占11.3％，河流、湖泊等水面占4.0％。形成峽谷型河段、丘陵型河段及平原型河段。與長(zhǎng)江干流相連的湖泊眾多。長(zhǎng)江流域?yàn)榈湫蛠啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，因流域遼闊，地理環(huán)境復(fù)雜，各地氣候差異很大，且高原峽谷河流兩岸常有立體氣候特征。流域內(nèi)形成了急流、瀑布、跌水、緩流等不同的流態(tài)。需要指出，除了氣象、地貌等生態(tài)因子(ecologicalfactors)外，河流的流態(tài)，流速、流量、水質(zhì)以及水文周期等水文條件也應(yīng)該作為重要的生態(tài)因子考慮。河流上、中、下游由多種異質(zhì)性很強(qiáng)的生態(tài)因子描述的生境，形成了極為豐富的流域生境多樣化條件，這種條件對(duì)于生物群落的性質(zhì)、優(yōu)勢(shì)種和種群密度以及微生物的作用都產(chǎn)生重大影響。在生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，形成了河流沿線各具特色的生物群落，形成了物種豐富的河流生態(tài)系統(tǒng)。2.3河流縱向的蜿蜒性自然界的河流都是蜿蜒曲折的，不存在直線或折線形態(tài)的天然河流。在自然界長(zhǎng)期的演變過(guò)程中，河流的河勢(shì)也處于演變之中，使得彎曲與自然裁彎兩種作用交替發(fā)生。但是彎曲或微彎是河流的趨向形態(tài)。另外，也有一些流經(jīng)丘陵、平原的河流在自然狀態(tài)下處于分岔散亂狀態(tài)。一些分岔散亂狀態(tài)的河流歸入主槽，形成明顯的干流，往往是由于人類(lèi)治河工程的結(jié)果。需要強(qiáng)調(diào)指出，蜿蜒性是自然河流的重要特征。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境。由于流速不同，在急流和緩流的不同生境條件下，形成豐富多樣的生物群落，即急流生物群落和緩流生物群落。急流生物為了在高流速中生存，或具有適于游泳的流線型的體型，或具有適于鉆入石縫以防被沖走的扁平體型。有的生物可以持久附著在固體上（如淡水海綿）；有的具有吸盤(pán)和鉤作為吸附器（如網(wǎng)蚊）；有的下表面具有黏著性（渦蟲(chóng)）等。2.4河流橫斷面形狀的多樣性蜿蜒型自然河流的橫斷面也多有變化。河流的橫斷面形狀多樣性表現(xiàn)為非規(guī)則斷面，也常有深潭與淺灘交錯(cuò)的布局出現(xiàn)。顯然，自然界不存在嚴(yán)格意義上的梯形、矩形等斷面的河流。淺灘的生境，光熱條件優(yōu)越，適于形成濕地，供鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和昆蟲(chóng)棲息。積水洼地中，魚(yú)類(lèi)和各類(lèi)軟體動(dòng)物豐富，它們是肉食性候鳥(niǎo)的食物來(lái)源，鳥(niǎo)糞和魚(yú)類(lèi)肥土又促進(jìn)水生植物生長(zhǎng)，水生植物又是植食鳥(niǎo)類(lèi)的食物，形成了有利于珍禽生長(zhǎng)的食物鏈。由于水文條件隨年周期循環(huán)變化，河灣濕地也呈周期變化。在洪水季節(jié)水生植物種群占優(yōu)勢(shì)。水位下降后，水生植物讓位給濕生植物種群，是一種脈沖式的生物群落變化模式。而在深潭里，太陽(yáng)光輻射作用隨水深加大而減弱。紅外線在水體表面幾厘米即被吸收，紫外線穿透能力也僅在幾米范圍。水溫隨深度變化，深水層水溫變化遲緩，與表層變化相比存在滯后現(xiàn)象。由于水溫、陽(yáng)光輻射、食物和含氧量沿水深變化，在深潭中存在著生物群落的分層現(xiàn)象。2.5河床材料的透水性和多孔性一條縱坡比降不同、蜿蜒曲折的河流中，河床的沖淤特性取決于水流流速、流態(tài)、水流的含沙率及顆粒級(jí)配以及河床的地質(zhì)條件等。由懸移質(zhì)和推移質(zhì)的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)形成了河流的動(dòng)態(tài)河床。需要指出的是，除了在高山峽谷段由沖刷作用形成的河段，其河床材料是透水性較差的巖石以外，大部分河流的河床材料都是透水的，即由卵石、礫石、沙土、黏土等材料構(gòu)成的河床。具有透水性能又呈多孔狀的河床材料，適于水生和濕生植物以及微生物生存。不同粒徑卵石的自然組合，又為魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵提供了場(chǎng)所。同時(shí)，透水的河床又是聯(lián)結(jié)地表水和地下水的通道，使淡水系統(tǒng)形成整體?？傊?，水-陸兩相和水-氣兩相的緊密關(guān)系，形成了較為開(kāi)放的生境條件；上、中、下游的生境異質(zhì)性，造就了豐富的流域生境多樣化條件；河流縱向的蜿蜒性形成了急流與緩流相間；河流的橫斷面形狀多樣性，表現(xiàn)為深潭與淺灘交錯(cuò)；河床材料的透水性和多孔性為生物提供了棲息所。由于河流形態(tài)多樣性形成的在流速、流量、水深、水溫、水質(zhì)、水文周期變化、河床材料構(gòu)成等多種生態(tài)因子的異質(zhì)性，造就了豐富的生境多樣性，形成了豐富的河流生物群落多樣性。所以說(shuō)，河流形態(tài)多樣性是維持河流生物群落多樣性的重要基礎(chǔ)。3水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫自然界及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響，生態(tài)學(xué)中稱(chēng)為脅迫(stress)。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫主要有以下一些方面：工農(nóng)業(yè)及生活污染物質(zhì)對(duì)河流造成污染；從河流、水庫(kù)中超量引水，使得河流本身流量無(wú)法滿足最低生態(tài)用水的需要；引入外來(lái)物種造成鄉(xiāng)土種消失和生態(tài)系統(tǒng)水平的退化；水利工程降低了河流的生境多樣性，從而導(dǎo)致生物群落多樣性水平的降低，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的下降。本節(jié)重點(diǎn)討論水利工程的影響問(wèn)題。從人類(lèi)幼年時(shí)代開(kāi)始至今在地球表面上進(jìn)行的大規(guī)模生產(chǎn)活動(dòng)，除土地農(nóng)業(yè)墾殖和森林砍伐利用以外，興建水利工程是一種在流域和地區(qū)水平上對(duì)生境多樣性產(chǎn)生重大影響的事件。近代興建水利工程的目的，是為滿足人們供水、防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、漁業(yè)及旅游等需求。水利工程對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮了巨大推動(dòng)作用。同時(shí)，在生態(tài)建設(shè)方面也同樣具有積極作用。通過(guò)調(diào)節(jié)水量豐枯，抵御洪澇災(zāi)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的沖擊干擾，改善干旱與半干旱地區(qū)生態(tài)狀況以及調(diào)節(jié)生態(tài)用水等方面，水利工程同樣做出了巨大貢獻(xiàn)。但是，事物無(wú)不具有兩重性。一些水利工程的興建，在不同程度上降低了河流形態(tài)的多樣性，生境的變化導(dǎo)致水域生物群落多樣性的降低，使生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定性都受到不同程度的影響。3.1河流形態(tài)的均一化和非連續(xù)化改變了生境多樣性河流形態(tài)的均一化主要是指在河流整治工程中將自然河流渠道化或人工河網(wǎng)化。具體表現(xiàn)為：

（1）平面布置上，河流形態(tài)直線化。即將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流或人工河網(wǎng)。采用這種規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的理由是：直線型的渠道工程量小，節(jié)省耕地，減少移民搬遷。

（2）渠道橫斷面幾何規(guī)則化。把自然河流的復(fù)雜形狀變成梯形、矩形及弧形等規(guī)則幾何斷面。規(guī)則的渠道斷面輸水能力強(qiáng)，也可減少占地。設(shè)計(jì)時(shí)易于計(jì)算，建設(shè)時(shí)易于施工。

（3）河床材料的硬質(zhì)化。渠道的邊坡及河床采用混凝土、砌石等硬質(zhì)材料。防洪工程的河流堤防和邊坡護(hù)岸的迎水面也采用這些硬質(zhì)材料。原因是渠道工程中可減少渠水的滲漏，以利節(jié)水。光滑的渠坡減少表面糙率，提高輸水效率。在岸坡防護(hù)方面，來(lái)用硬質(zhì)材料的原因是其抗沖、抗侵蝕性及耐久性好。

（4）河流的裁彎取直工程等。河流形態(tài)的非連續(xù)化是指在河流筑壩形成水庫(kù)，造成水流的非連續(xù)性。有的河流進(jìn)行梯級(jí)開(kāi)發(fā)，更形成多座水庫(kù)串連的格局。水庫(kù)淹沒(méi)了原有的陸生植物，又將搬遷的城鎮(zhèn)及廢棄的農(nóng)田沉入庫(kù)底，未清除的垃圾，工業(yè)廢料及農(nóng)藥殘留統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)入水庫(kù)。水庫(kù)又使丘陵和平原島嶼化和片斷化，改變了陸生動(dòng)物的棲息條件。水體在水庫(kù)中形成相對(duì)靜水，其流速、水深、水溫及水流邊界條件都發(fā)生了重大變化。3.2生境多樣性的降低對(duì)于生物群落多樣性的影響河流的渠道化和裁彎取直工程徹底改變了河流蜿蜒型的基本形態(tài)，急流、緩流相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規(guī)則化，也改變了深潭、淺灘交錯(cuò)的形態(tài)，生境的異質(zhì)性降低，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態(tài)系統(tǒng)退化。具體表現(xiàn)為河濱植被、河流植物的面積減少，微生境的生物多樣性降低，魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)卵條件發(fā)生變化，鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和昆蟲(chóng)的棲息地改變或避難所消失，這造成物種的數(shù)量減少和某些物種的消亡。河床材料的硬質(zhì)化，切斷或減少了地表水與地下水的有機(jī)聯(lián)系通道，本來(lái)在沙土、礫石或黏土中辛勤工作的數(shù)目巨大的微生物再也找不到生存環(huán)境，水生植物和濕生植物無(wú)法生長(zhǎng)，使得植食兩棲動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)及昆蟲(chóng)失去生存條件。本來(lái)復(fù)雜的食物鏈（網(wǎng)）在某些關(guān)鍵種和重要環(huán)節(jié)上斷裂。如上所述，河流生態(tài)系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是系統(tǒng)的整體性，即生態(tài)系統(tǒng)的各要素不能被分割而孤立存在。水，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要要素，是河流生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)脈。當(dāng)人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用水資源時(shí)，如果硬要把水與生物群落分割開(kāi)來(lái)，放到一個(gè)直線線路、規(guī)則斷面并由人工材料建設(shè)的人工河道中，很顯然，這種新的河流生態(tài)系統(tǒng)將不再具備原來(lái)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體功能和特點(diǎn)。自然河流的非連續(xù)化，造成的影響是將動(dòng)水生境改變成了靜水生境，二者分別對(duì)應(yīng)著動(dòng)水生物群落和靜水生物群落。由于水庫(kù)水深遠(yuǎn)大于河流水深，太陽(yáng)光輻射作用隨水深加大而減弱，在深水條件下，光合作用較為微弱，所以水庫(kù)生物生產(chǎn)力（productivity）較低，物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)都不如河流生態(tài)系統(tǒng)通暢。水庫(kù)的淡水生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)，與河流生態(tài)系統(tǒng)相比較為脆弱，表現(xiàn)為抗逆性較弱，自我恢復(fù)能力也弱。退化的水庫(kù)一般難于自我恢復(fù)，需要人類(lèi)干預(yù)才有可能。水庫(kù)形成以后，原來(lái)河流上、中、下游蜿蜒曲折的形態(tài)在庫(kù)區(qū)消失了，主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境代之以較為單一的水庫(kù)生境，生物群落多樣性在不同程度上受到影響。另外，筑壩以后給洄游魚(yú)類(lèi)造成了難以逾越的障礙。如果沒(méi)有建設(shè)適合魚(yú)類(lèi)習(xí)性的魚(yú)道，對(duì)某些瀕危的洄游魚(yú)類(lèi)將是致命的打擊。3.3生物群落多樣性下降對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，為人類(lèi)提供的不僅僅是淡水，也不僅僅是食品等各類(lèi)產(chǎn)品，還有多方面重要服務(wù)功能，比如調(diào)節(jié)氣候、減緩洪澇旱災(zāi)、維持生物多樣性和保存基因庫(kù)、有害生物控制及凈化水質(zhì)和大氣等全方位的服務(wù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能依賴(lài)于河流生態(tài)系統(tǒng)的維持。一個(gè)健康的河流生態(tài)系統(tǒng)需要占據(jù)一定的空間的生境和生物群落多樣性水平。一旦系統(tǒng)遭到外界因素的破壞，大自然無(wú)償提供給我們的服務(wù)功能將下降，破壞程度達(dá)到某臨界值時(shí)，服務(wù)功能甚至?xí)适?。人們往往容易看到水利工程?duì)于供水、灌溉、發(fā)電等取得的經(jīng)濟(jì)效益，卻難以看到水利工程由于改變河流形態(tài)多樣性造成的負(fù)面后果，難以看到對(duì)于河流生物群落多樣性造成的損害會(huì)降低生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，反過(guò)來(lái)對(duì)人們的利益造成損害。究其原因，河流生態(tài)系統(tǒng)功能降低以至破壞，往往是一個(gè)緩慢的發(fā)展過(guò)程，又是多因素作用的結(jié)果，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)其惡果時(shí)，可能情況已經(jīng)變成不可逆轉(zhuǎn)。4保護(hù)和恢復(fù)天然河流形態(tài)多樣性綜上所述，河流生態(tài)系統(tǒng)多方面的服務(wù)功能是由一個(gè)健康的河流生態(tài)系統(tǒng)提供的，而生物群落多樣性是這樣的生態(tài)系統(tǒng)的保障。河流形態(tài)多樣性是維持河流生物多樣性的基礎(chǔ)。過(guò)去建設(shè)的水利工程側(cè)重于滿足人類(lèi)社會(huì)對(duì)水的多種需求，相對(duì)忽視了維護(hù)一個(gè)健康的河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求。由于水利工程可能引起河流形態(tài)的均一化和非連續(xù)化，改變了生境多樣性，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)形成了一種脅迫，這種脅迫可能引起河流生態(tài)系統(tǒng)的退化，隨之也會(huì)降低河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，最終對(duì)人們的利益造成損害。水利工程建設(shè)要正視這個(gè)問(wèn)題，以積極的態(tài)度解決這個(gè)問(wèn)題。我國(guó)為發(fā)展經(jīng)濟(jì)，作為基礎(chǔ)設(shè)施的水利工程將會(huì)繼續(xù)興建。未來(lái)水利工程不僅是能夠滿足人們供水、灌溉、防洪、航運(yùn)、發(fā)電及旅游需求的工程，也應(yīng)該是有利于生態(tài)建設(shè)的環(huán)境工程。從技術(shù)層面上看，水利工程建設(shè)中保護(hù)河流多樣性問(wèn)題，似有以下問(wèn)題值得重視和研究［1，2］。(1)從水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想看，建設(shè)水利工程的目的不僅應(yīng)滿足人們對(duì)水的需求，同時(shí)要滿足維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的需求，其中的關(guān)鍵是盡可能保護(hù)河流形態(tài)的多樣性。(2)保持河流的蜿蜒性是保護(hù)河流形態(tài)多樣性的重點(diǎn)。在河流整治工程中，尊重天然河道形態(tài)，避免直線和折線型的河道設(shè)計(jì)。灌溉渠道設(shè)計(jì)也要考慮模仿河流自然形態(tài)的特點(diǎn)。對(duì)于河流的裁彎取直工程要充分論證，取慎重態(tài)度。(3)保持河流斷面形狀的多樣性，尊重河流原有的自然斷面形態(tài)。河道整治工程中應(yīng)盡可能避免采用幾何規(guī)則斷面，疏浚工程施工中避免河道斷面的均一化。(4)河道防護(hù)工程的岸坡采用有利植物生長(zhǎng)多孔的透水材料，特別注意采用當(dāng)?shù)靥烊徊牧?，還要發(fā)掘、發(fā)展傳統(tǒng)治河工法和材料。開(kāi)發(fā)和推廣供輸水渠道使用的利于植物生長(zhǎng)同時(shí)具有一定防滲性能的襯砌材料和施工工藝。(5)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)為植物生長(zhǎng)和動(dòng)物棲息創(chuàng)造條件。提供魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵條件以及鳥(niǎo)類(lèi)和水禽棲息地和避難所。建設(shè)符合生態(tài)學(xué)原理的過(guò)壩魚(yú)道。開(kāi)發(fā)新型丁壩、人工浮島等。(6)新建大壩工程要對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)影響進(jìn)行充分論證，采用必要的補(bǔ)償工程措施和生物措施。研究有利于生態(tài)系統(tǒng)健康的水庫(kù)調(diào)度方式。(7)開(kāi)展已建水庫(kù)的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估與預(yù)測(cè)。注重水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)退化的恢復(fù)及富營(yíng)養(yǎng)化控制問(wèn)題。通過(guò)水庫(kù)庫(kù)區(qū)生態(tài)建設(shè)及水生生物的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高水庫(kù)水體自?xún)裟芰妥晕倚迯?fù)能力。充分利用鄉(xiāng)土種生物，慎重引進(jìn)外來(lái)種，注意防止生物