北師大濕地學整理前三章bySQ

1、濕地學整理前三章by SQChapter 1濕地的基本概念和特征一、濕地的定義拉姆薩爾（Ramsar醫(yī)約濕地定義：濕地是指不問其為天然或人工，長久或暫時性的沼澤地、泥炭地，或水域地帶，靜止或流動，淡水、半咸水、咸水體，包括低潮時水深不超過6米的水域。”二、濕地的三大特征（1）地表多水。水是導致濕地的形成、發(fā)展、演替、消亡與再生的關鍵，無水不成濕地。地表過濕，有季節(jié)性或常年性積水、淡水、半咸水或咸水；（2）獨特的土壤（水成土）。水多導致土壤潛育化，有明顯潛育層。有的有泥炭層，為水成土;（3）水生植被。受多水的影響，生長有濕生植物、沼生植物、水生植物或喜濕的鹽生植物。三、濕地的分類濕地公約：海洋和

2、海岸濕地、內陸濕地、人工濕地中國濕地分類系統(tǒng)：近海與海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤和沼澤化草甸濕地、庫塘四、濕地的生態(tài)服務功能濕地的功能濕地的作用濕地的效費O生命支持功能完整水文循環(huán)調節(jié)，候吸附毒物 穩(wěn)定生物屋過程 水質凈化，貯水洪水控制 降低污染 降低風暴災害 控制侵蝕 健康效益健全生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán) 支持食物鏈 野生生物生境 生物呈貯存 基因與生物多樣性環(huán)境質量 生態(tài)系統(tǒng)維持 降低風險】社會文化功能科學與信息是天然博物館，為研究 機構K動物園、植物園，博物館等提供標本了解大自然，是科研、環(huán)境 教育的場所美學與休閑非消耗性利用資源和景 觀，生態(tài)旅游提供直接娛樂和休闌效益攝影、結畫、打獵和游

3、泳 等），為旅游業(yè)提供效益文化與心理濕地利用是當?shù)厣鐓^(qū)傳 統(tǒng)方式，宗教、文化、 未來發(fā)展機會社會合作地方文化維持， 后代利用僑值工/k匕物質生產鳥獸兩爬類1魚蝦類 和植物的營養(yǎng)生產食物、纖維、社區(qū)昌 我依賴產品, 傳統(tǒng)維 持商業(yè)生產食物生產（魚蝦、糧 食）、纖維生產（蘆 葦、稻草，木柴） 泥炭；藥材用于銷售、工作、收 入、國民生產收入五、我國濕地的特點面積大 類型全 分布廣 生物多樣性豐富區(qū)域差異顯著面臨的問題：1.開墾改造，水生態(tài)格局破壞，加劇洪旱災害2 .水資源不合理利用，生態(tài)需水短缺，惡化生態(tài)環(huán)境3 .污染嚴重，水環(huán)境功能下降，制約社會經濟發(fā)展4 .加之生物資源過度利用，生物多樣性銳減，

4、消弱生態(tài)屏障Chapter 2濕地生態(tài)水文過程濕地生態(tài)系統(tǒng)健康可通過濕地水文、濕地植被和濕地土壤三項指標進行識別，其中濕地的水文特征是決定性因素，它能促成其他兩個濕地特征。所以，水文條件是濕地生態(tài)系統(tǒng)最基本的生態(tài)因子和主要控制因素。主要表現(xiàn)在：1 .水文特征的變化會引起濕地生態(tài)系統(tǒng)結構、功能以及生態(tài)特征發(fā)生改變。濕地通常發(fā)育 于地表徑流緩慢、下滲受限制或是有地下水排泄的水陸交錯帶，它通過蒸騰蒸發(fā)作用于和降水與大氣進行水文交換。2 .水文控制著濕地的化學和物理過程，一些水文條件如江水、地表徑流、地下水、潮汐和 泛濫河流能為濕地輸送或從濕地帶走能量和營養(yǎng)物質。3 .水文輸入和輸出形成的水深、水流模

5、式和洪水泛濫的持續(xù)時間及頻率都會影響土壤的生 化條件。濕地水文的背景條件是氣候和地貌。一般來說，在條件相同情況下，濕地更普遍的發(fā)育在冷、濕的氣候條件下，寒冷氣候條件下地面通過蒸發(fā)蒸騰作用的失水量較小，而潮濕氣候會帶來大量降水。濕地形成的第二個重要因素是景觀和流域地貌。陡峭的地形不容易形成濕地，而平緩的景觀容易形成濕地。孤立的盆地與海岸、河岸環(huán)境相比，形成濕地更具有不確定性。濕地水文改變和決定著濕地底土層的物理和化學性質（如營養(yǎng)物質的可獲得性、土壤和水的鹽堿性、土壤的厭氧性、pH和沉積物特性等），同時這兩種過程共同作用于特定的生物 群落。所有濕地生物都受限或得益于濕地水文條件。濕地生物，主要是濕

6、地植物，通過滯留沉積物和營養(yǎng)物、泥炭積累等來影響生態(tài)系統(tǒng)的水文條件，進而影響濕地的發(fā)育和多樣性。 而且，濕地植被的穩(wěn)定性和濕地水文的穩(wěn)定性之間存在一種雙向的關系。（書摘p39僅供參考）一、流域水文過程1 .產流和匯流2 .水文情勢及其主要表征指標具有不同時空尺度差異的水文過程是維持流域內不同類型濕地牛態(tài)系統(tǒng)結構和功 能穩(wěn)定以及生態(tài)系統(tǒng)平衡的基本條件。水文情勢的變化指自然水文狀態(tài)因時間尺度（如小時、天、季節(jié)、年等）的不同而 發(fā)生的改變。水文情勢受到氣候變化與人類活動的共同影響。長期的水文動態(tài)與生物的生長史相關，水文特征主要對生物的行為和生理產生影響,形成自然平衡。水文變化指標法（IHA）利用長系

7、列的日水文數(shù)據(jù)，通過將其轉換為與生態(tài)相關的 多參數(shù)水文指標系列，用于分析水文系列的變化情況，并評價水文變化的程度及其 對生態(tài)系統(tǒng)的影響。3 .洪水脈沖洪水是水流運動的一種自然現(xiàn)象，是河流對河濱洪泛濕地系統(tǒng)的一種正常干擾。其干擾后果既可能是積極的，也可能是消極的（相對性）。洪水對濕地的意義：（1）不定期的洪水干擾維持了河流與其洪泛濕地不同程度的水文連通性，成為維持河_流洪泛濕地景觀異質性和生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要因素。（2）對于季節(jié)性積水的濕地系統(tǒng)，經過旱季土壤水分的虧損為隨后的汛期洪水騰出了有效的蓄滯空間，對洪水脈沖具有較大的緩沖作用。（3）濕地在汛期滯蓄大量洪水資源，在干旱季節(jié)通過蒸散發(fā)和地下水轉

8、化等作用調節(jié) 和維持局部氣候及局部生態(tài)系統(tǒng)。（4）消極后果：包括造成洪澇災害；洪水對區(qū)域水環(huán)境的作用，造成水質污染的擴散；洪水沖刷作用導致土層變薄，地力減退溝壑增多，加重水土流失；洪水導致河道及洪泛區(qū)的泥沙淤積；洪水影響動植物的生存和繁衍，尤其對瀕臨滅絕的動植物的影響更大；（為了邏輯完整摘錄上屆 ppt）4.人類活動的干擾水利工程設計和規(guī)劃目標主要通過調節(jié)水文過程，其追求的目標受到社會生產力總體發(fā)展階段和水平的制約。當生產力水平較低時， 人們對水利的需要是滿足最低層次的生存需要，如飲水、灌溉農田等。（水量）隨著人口的增加，生產力水平進一步提高，以防洪為主的水利工程便應運而生（如堤 防等）。（過

9、程）進入21世紀.強大的生產力與龐大的生產規(guī)模，在某些方面已經達到或接近自然界所 能承受的極限。水量集中，無法及時排走延長徑流過程；加快排洪Option 1:改變縱向聯(lián)通性一對魚類和生物物種的影響主要關注大壩建設對河游魚類造成的影響，河游魚類由于種類不同，其生存的環(huán)境也各不相同，世界各國在建壩中解決魚類泡游問題通常采取兩種辦法：（1）工程措施，建魚梯、魚道;（2）對泡游魚類進行人工繁殖。Option 2：改變橫向和垂向聯(lián)通性：渠道、防洪堤等大規(guī)模防洪工程的建成和運行，將汛期大量的洪水以最快的速度直接排入大海，減少洪水在陸地的滯留時間。影響：（1）可能截斷濕地與洪水之間周期性的水力聯(lián)系，破壞濕地

10、維持和發(fā)育的根本條件；（2）大面積渠道的防滲襯砌，會改變地下水的補給條件，減少下游地區(qū)同歸水的總量，可能會對地下水及下游地區(qū)生態(tài)產生不利的影響。（3）改變了河流濕地生物棲息地多樣性特點，影響生物種群分布。例：海河流域、黃河流域問：如何重新認識、利用水文過程對濕地的效應（如洪水資源）？重新利用洪水資源，通過人為手段恢復濕地與洪水之間的相互關系，引洪水以灌濕地，從而達到保護濕地、恢復濕地、重建濕地的目標，被認為是濕地可持續(xù)發(fā)展的必由之路。二、濕地水文過程的生態(tài)效應1 .河流濕地水文過程生態(tài)效應（1）流量與頻率變化對生物的影響（穩(wěn)定 /變化？） 流量穩(wěn)定化改變能量流動，導致生物局部絕滅、威脅土著物種

11、、改變種群組成，外來生物容易入侵 減少水和營養(yǎng)物質進入河漫灘，影響生物棲息地質量；頻率變化增加沖刷，敏感物種喪失；破壞生物生命循環(huán)（2）來水時間的改變對生物的影響季節(jié)性高峰流量的喪失會導致：棲息地通道變化，魚類無法進入濕地或回水區(qū)；魚類產卵、孵化和遷徙激發(fā)因素中斷；改變了水生生物的食物網結構；岸邊植被復原能力降低或消失；植被生長的速度變化。（3）來水持續(xù)時間對生物的影響改變淹沒時間會改變植被功能、植被的覆蓋類型，使得水生生物的淺灘生境喪失。 長時間的小流量導致：水生生物聚集；植物生理脅迫導致植物生長速度較低；植被減少或消失，植被的多樣性變化； 導致地形學的變化。2 .湖泊濕地水文過程生態(tài)效應水

12、位變化對濕地植物分布的影響：主要表現(xiàn)在植物生理生態(tài)特征、植被空間分布、群落類型、結構變化、生物多樣性分布以及生物演替等不同方面。水文對濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能具有重要影響，這些影響主要通過理化方面的作用而影響生態(tài)系統(tǒng)的生物組分，生物組分反過來通過反饋影響水文條件。具體表現(xiàn)為：（1）水文條件能形成獨特的植被組成，從而限制或增加物種的豐富度。（2）通常流水環(huán)境和水文周期的節(jié)律能提高濕地初級生產力和濕地生態(tài)系統(tǒng)的其他功能，而不流動水則相反。（3）水文條件通過對濕地初級生產力、分解作用、顆粒有機物輸出的影響，控制濕地的有機物積累。（4）水文條件對養(yǎng)分循環(huán)和養(yǎng)分有效性都有顯著影響。（書摘p54）濕地水文

13、過程對植物的影響：宏觀上：濕地水位變化造成的水分脅迫主要包括洪水/淹水脅迫和干旱脅迫兩個方面。干旱脅迫對濕地植物影響的研究主要包括了水位埋深（Water Table Depth）與植物種群和生理特征的關系。淹水脅迫不僅導致植被氧氣傳輸受阻，而且容易造成機械損傷。如：不同年齡的蘆葦幼苗對不同淹水程度的生長響應不同，部分結果表明40天大小的幼苗在持續(xù)全淹條件下，部分出現(xiàn)死亡。水文情勢的變化能夠通過直接改變土壤水分或者通過補給地下水，間接影響地下水的側滲及水分輸移，改變河岸乃至距河道更遠處的土壤水分條件。微觀上：植物與水分看ppt吧不摘了（1）概念：水勢水勢（垢）常用來衡量水分反應或轉移能量的高低，

14、水勢受到體系內部因素和環(huán)境因素的影響而發(fā)生變化。為溶質勢 （蟲）、襯質勢（如）、壓力勢（、重力勢（業(yè)）等的加和。使體系水勢增高的因素有：正壓力；升高溫度；升高海拔高度使體系水勢降低的因素有： 溶質； 襯質； 負壓力； 毛細管力； 降低溫度； 降低海拔高度（ 2 ）植物細胞的水勢（ 3 ）土壤水勢（ 4 ）蒸騰作用與水分運輸尺度效應：這是景觀復生么實例： （ 1 ）典型植物生態(tài)特征對水文過程的響應及閾值（ 2 ）濕地系統(tǒng)生物多樣性及格局變化與水文條件變異三、濕地生態(tài)過程的水文效應（相對較?。竦刂参铮簻p緩水流、持留降水、蒸騰蒸發(fā)作用對水文過程的影響；進而改變地貌影響濕地水文過程；濕地動物：濕地中

15、的動物通過營巢、攝食等行為， 直接或間接影響濕地水文過程， 如美洲河貍筑壩影響地貌和水文過程濕地微生物， 直接影響相對較小。 主要通過改變濕地營養(yǎng)條件、 有機質累積等環(huán)境特征，與濕地植被、沉積物等共同作用，進而影響濕地水文過程。如營養(yǎng)鹽的增加，會改變濕地的生產和分解過程，使?jié)竦卦械某练e平衡發(fā)生變化，進而影響濕地水文過程人類活動的影響土地利用直接影響著濕地水文系統(tǒng)和整個濕地生態(tài)系統(tǒng)。流域水資源的開發(fā)利用也影響著濕地水文過程。水環(huán)境問題的產生。氣候變化的影響控制濕地發(fā)育和演化的降水和蒸散作用之間平衡的脆弱性決定了濕地對氣候變化的脆弱性。相關研究發(fā)現(xiàn)，相對較小的降水、蒸發(fā)及蒸騰變化只要改變地表水或

16、地下水位幾厘米就可足以讓濕地萎縮或擴展，或者將濕地轉變?yōu)楹档?，或從一種類型轉變到另一種類型。（這些都是濕地生態(tài)過程？神亂 ）小結：水文過程對濕地的重要作用（不同尺度）？多樣性、波動性與自然平衡？濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能？Chapter 3 濕地結構與功能一、濕地土壤和生物濕地土壤濕地土壤既是濕地化學轉換發(fā)生的中介，也是大多植物可獲得的化學物質最初的儲存場所。常把濕地土壤描述為水成土壤（HYDRIC SOILS。）水成土：在生長季節(jié)水分飽和或淹水時間足夠長的環(huán)境下形成的土壤，其上層為厭氧環(huán)境。分為兩類：1、有機土壤（泥炭土）有機土壤（泥炭土）：處在不同分解階段的植物殘體，由于靜水或排水不暢導致的

17、厭氧條件 而累積形成的土壤。兩個重要特征：泥炭土的植物組成來源和泥炭土壤分解的程度。植物來源可有（1）苔葬（2）草本物質（3濕地土壤分解和腐殖化的狀態(tài)是有機泥炭的第二重要特征。隨著分解的進行，在洪水泛濫的情況下，即使速度很慢，最初的植物結構也會發(fā)生物理和化學變化，直到最終生成物與現(xiàn)在的物質不再類似。隨著泥炭土分解，容重增加，滲透系數(shù)降低，較大的纖維顆粒數(shù)目也會由于物質破碎而減少。分為四類：腐殖土、泥炭土、腐殖泥炭土或泥炭腐殖土、薄層土2、礦質土壤：通常所有的土壤中都有一些有機物質，但當土壤中的有機物質少于 20%35%（干重）則被視為礦質土。淹水后礦質土壤會發(fā)育一定的明顯特征，即氧化還原特征，

18、也就是還原作用、 遷移轉化和/或鐵、鎰氧化物的特征。礦質土壤的氧化還原特征通過微生物進行調節(jié)。氧化還原的速度依賴于必不可少的三個條件：（1）持續(xù)的厭氧環(huán)境（2） 一定的土壤溫度（一般5c為“生物區(qū)”，低于這個溫度多數(shù)生物活動將會停止或非常緩慢）（3）作為微生物活動基質的有機質土壤分層可為濕地形成、發(fā)育、演化與古環(huán)境重建提供信息支持。 側重在時間系列上提高分 辨率，在空間系列上進行區(qū)域對比， 在演化過程上提高精度、準確度。研究方法多采用高精 度的泥炭植物殘體、抱粉分析、有孔蟲和藻類鑒定。濕地植物濕地植被類型：1 .濕生植物指生長在潮濕或淺水區(qū)域的植物，能適應潮濕陸地環(huán)境的一類植物，嚴格說屬陸生植

19、物。與一般陸生植物最大區(qū)別在于喜歡或者能夠忍受潮濕的土壤環(huán)境，有些能忍受短期的淹水。2 .水生植物（1）挺水植物挺立在沿岸帶淺水（0.51.0m）中的水生植物，通常體形比較高大，根和地下莖埋在水下的泥土中，上部莖葉伸出水面。如蘆葦，菱草，蒲草等。1-3m（2）沉水植物扎根在湖底泥土中，全部莖葉沉沒在水下，對水深的適應性很強，伴生在挺水植物和浮葉植物群落中，也能在浮葉植物帶深水一側形成沉水植物群落。10-12m（3）浮葉植物出現(xiàn)在挺水植物群落周圍淺水區(qū)，在挺水植物帶的遠岸一側能形成連續(xù)分布的條帶。扎根于湖底泥土中，葉片自然漂浮于水面。水深小于 5m處。（4）漂浮植物又稱浮水植物莖葉漂浮在水面，根

20、系懸垂于水中，隨波逐流。通常依附于挺水植物 和浮葉植物，也能在平靜水面形成群落。（5）浮游植物生態(tài)學概念，指水中營浮游生活的微小植物，通常浮游植物就是指浮游藻類。3 .鹽生植物指適鹽、耐鹽或抗鹽特性的植物。積鹽植物，通常細胞中的滲透壓較高， 莖葉肉質化，能吸收鹽分濃度較高土壤中的水分。泌鹽植物，通過枝條凋落或經葉上的鹽腺、毛管將體內過剩的鹽分分泌出去以調節(jié)鹽分平衡4 .耐鹽植物在不同含鹽量的環(huán)境中生長，隨著長時間的適應，形成能夠抵抗鹽侵害的能力，從而在 逆境中生存下來。不同的水位和鹽度下植物的分布狀態(tài)會發(fā)生變化。濕地動物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的消費者5 .水生動物：主要包括各種魚類以及部分甲殼動物和軟

21、體動物。6 .底棲動物：底棲生境中主要包括原生動物、線蟲、環(huán)節(jié)動物、輪蟲和大型無脊椎動物等動物類群；種類和數(shù)量因環(huán)境條件的不同而具有明顯的差異；大量濕地主要能量輸運途徑以碎屑食物鏈為主,相應底棲生境中的動物類群作用顯著， 大部分初級生產通過碎屑物的形式被 底棲動物攝食，進而向更高營養(yǎng)級的生物類群輸送。7 .鳥類和其他野生動物：主要以濕地中的底棲動物為食，部分攝食植物種子、球莖等；由 于不同鳥類對水的適應性差異，水深梯度變化下分布具有明顯變化二、濕地發(fā)育與演替生態(tài)演替：開放型動態(tài)系統(tǒng)中的生物與環(huán)境因子相互作用，推動生態(tài)系統(tǒng)利用其可獲得的能量發(fā)展系統(tǒng)結構和系統(tǒng)功能，在長時間尺度內，形成自組織的動態(tài)

22、過程， 濕地演替過程：濕地被認為是由水域向陸地林地演替的過渡系列一方面是由于礦物質的侵蝕堆積，另一方面是由于死亡植物中的有機物的沉積。第一個階段通常非常緩慢，因為有機物來自于單細胞浮游生物。但當湖泊足夠淺時，水 生根系植物開始生長，有機物積累的速度開始增加。最后，水面變得很淺，沼澤中出現(xiàn)自生植物。繼而形成泥地。灌木和小樹開始出現(xiàn)通過 蒸騰來干燥土壤使這一區(qū)域繼續(xù)向陸地轉化。三種模型來描述演替的途徑（替代生態(tài)系統(tǒng)最初機會種）：促進模型實質上是傳統(tǒng)的生態(tài)演替模式，認為初始機會種的存在改善了環(huán)境，從而促進 了后來種的建立，使得生態(tài)系統(tǒng)向頂極發(fā)展；抑制模型認為初始機會種控制了演替，導致后來種的不能進入與健康生長； 忍耐模型強調競爭在系