北师大 湿地学整理前三章by SQ

1、湿地学整理前三章by SQChapter 1 湿地的基本概念和特征一、 湿地的定义拉姆萨尔(Ramsar)公约湿地定义：“湿地是指不问其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽地、泥炭地，或水域地带，静止或流动，淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。” 二、 湿地的三大特征(1)地表多水。水是导致湿地的形成、发展、演替、消亡与再生的关键，无水不成湿地。地表过湿，有季节性或常年性积水、淡水、半咸水或咸水；(2)独特的土壤（水成土）。水多导致土壤潜育化，有明显潜育层。有的有泥炭层，为水成土；(3)水生植被。受多水的影响，生长有湿生植物、沼生植物、水生植物或喜湿的盐生植物。 三、 湿地的分类

2、湿地公约：海洋和海岸湿地、内陆湿地、人工湿地中国湿地分类系统：近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽和沼泽化草甸湿地、库塘四、 湿地的生态服务功能五、 我国湿地的特点面积大 类型全 分布广 生物多样性丰富 区域差异显著面临的问题：1. 开垦改造，水生态格局破坏，加剧洪旱灾害 2. 水资源不合理利用，生态需水短缺，恶化生态环境 3. 污染严重，水环境功能下降，制约社会经济发展 4. 加之生物资源过度利用，生物多样性锐减，消弱生态屏障Chapter 2 湿地生态水文过程湿地生态系统健康可通过湿地水文、湿地植被和湿地土壤三项指标进行识别，其中湿地的水文特征是决定性因素，它能促成其他两个湿地特征。所

3、以，水文条件是湿地生态系统最基本的生态因子和主要控制因素。主要表现在：1. 水文特征的变化会引起湿地生态系统结构、功能以及生态特征发生改变。湿地通常发育于地表径流缓慢、下渗受限制或是有地下水排泄的水陆交错带，它通过蒸腾蒸发作用于和降水与大气进行水文交换。2. 水文控制着湿地的化学和物理过程，一些水文条件如江水、地表径流、地下水、潮汐和泛滥河流能为湿地输送或从湿地带走能量和营养物质。3. 水文输入和输出形成的水深、水流模式和洪水泛滥的持续时间及频率都会影响土壤的生化条件。湿地水文的背景条件是气候和地貌。一般来说，在条件相同情况下，湿地更普遍的发育在冷、湿的气候条件下，寒冷气候条件下地面通过蒸发蒸

4、腾作用的失水量较小，而潮湿气候会带来大量降水。湿地形成的第二个重要因素是景观和流域地貌。陡峭的地形不容易形成湿地，而平缓的景观容易形成湿地。孤立的盆地与海岸、河岸环境相比，形成湿地更具有不确定性。湿地水文改变和决定着湿地底土层的物理和化学性质（如营养物质的可获得性、土壤和水的盐碱性、土壤的厌氧性、pH和沉积物特性等），同时这两种过程共同作用于特定的生物群落。所有湿地生物都受限或得益于湿地水文条件。湿地生物，主要是湿地植物，通过滞留沉积物和营养物、泥炭积累等来影响生态系统的水文条件，进而影响湿地的发育和多样性。而且，湿地植被的稳定性和湿地水文的稳定性之间存在一种双向的关系。（书摘 p39仅供参考

5、）一、 流域水文过程1. 产流和汇流2. 水文情势及其主要表征指标Ø 具有不同时空尺度差异的水文过程是维持流域内不同类型湿地生态系统结构和功能稳定以及生态系统平衡的基本条件。 Ø 水文情势的变化指自然水文状态因时间尺度（如小时、天、季节、年等）的不同而发生的改变。水文情势受到气候变化与人类活动的共同影响。 Ø 长期的水文动态与生物的生长史相关，水文特征主要对生物的行为和生理产生影响，形成自然平衡。Ø 水文变化指标法（IHA）利用长系列的日水文数据，通过将其转换为与生态相关的多参数水文指标系列，用于分析水文系列的变化情况，并评价水文变化的程度及其对生态系统

6、的影响。3. 洪水脉冲洪水是水流运动的一种自然现象，是河流对河滨洪泛湿地系统的一种正常干扰。其干扰后果既可能是积极的，也可能是消极的（相对性）。 洪水对湿地的意义：（1）不定期的洪水干扰维持了河流与其洪泛湿地不同程度的水文连通性，成为维持河流洪泛湿地景观异质性和生态系统平衡的重要因素。 （2）对于季节性积水的湿地系统，经过旱季土壤水分的亏损为随后的汛期洪水腾出了有效的蓄滞空间，对洪水脉冲具有较大的缓冲作用。（3）湿地在汛期滞蓄大量洪水资源，在干旱季节通过蒸散发和地下水转化等作用调节和维持局部气候及局部生态系统。（4）消极后果：包括造成洪涝灾害；洪水对区域水环境的作用，造成水质污染的扩散；洪水冲

7、刷作用导致土层变薄，地力减退,沟壑增多，加重水土流失； 洪水导致河道及洪泛区的泥沙淤积；洪水影响动植物的生存和繁衍，尤其对濒临灭绝的动植物的影响更大；（为了逻辑完整摘录上届ppt）4. 人类活动的干扰水利工程设计和规划目标主要通过调节水文过程，其追求的目标受到社会生产力总体发展阶段和水平的制约。Ø 当生产力水平较低时，人们对水利的需要是满足最低层次的生存需要，如饮水、灌溉农田等。（水量）Ø 随着人口的增加，生产力水平进一步提高，以防洪为主的水利工程便应运而生（如堤防等）。（过程）Ø 进入21世纪强大的生产力与庞大的生产规模，在某些方面已经达到或接近自然界所能承受的

8、极限。水量集中，无法及时排走è延长径流过程；加快排洪 Option 1：改变纵向联通性对鱼类和生物物种的影响 主要关注大坝建设对洄游鱼类造成的影响，洄游鱼类由于种类不同，其生存的环境也各不相同，世界各国在建坝中解决鱼类洄游问题通常采取两种办法：（1）工程措施，建鱼梯、鱼道；（2）对洄游鱼类进行人工繁殖。Option 2：改变横向和垂向联通性：渠道、防洪堤等 大规模防洪工程的建成和运行，将汛期大量的洪水以最快的速度直接排入大海，减少洪水在陆地的滞留时间。影响：（1）可能截断湿地与洪水之间周期性的水力联系，破坏湿地维持和发育的根本条件；（2）大面积渠道的防渗衬砌，会改变地下水的补给条件，

9、减少下游地区同归水的总量，可能会对地下水及下游地区生态产生不利的影响。（3）改变了河流湿地生物栖息地多样性特点，影响生物种群分布。例：海河流域、黄河流域问：如何重新认识、利用水文过程对湿地的效应（如洪水资源）？ 重新利用洪水资源，通过人为手段恢复湿地与洪水之间的相互关系,引洪水以灌湿地，从而达到保护湿地、恢复湿地、重建湿地的目标，被认为是湿地可持续发展的必由之路。二、 湿地水文过程的生态效应1. 河流湿地水文过程生态效应（1）流量与频率变化对生物的影响（稳定/变化？）Ø 流量稳定化改变能量流动,导致生物局部绝灭、威胁土著物种、改变种群组成，外来生物容易入侵;减少水和营养物质进入河漫滩

10、，影响生物栖息地质量；Ø 频率变化 增加冲刷，敏感物种丧失；破坏生物生命循环（2）来水时间的改变对生物的影响     季节性高峰流量的丧失会导致：  Ø 栖息地通道变化，鱼类无法进入湿地或回水区； Ø 鱼类产卵、孵化和迁徙激发因素中断； Ø 改变了水生生物的食物网结构； Ø 岸边植被复原能力降低或消失； Ø 植被生长的速度变化。（3）来水持续时间对生物的影响      改变淹没时间会改变植被功能、植被的覆盖类型，使得水生生物的浅滩生境丧失。 长时间的小流量

11、导致： Ø 水生生物聚集； Ø 植物生理胁迫导致植物生长速度较低； Ø 植被减少或消失，植被的多样性变化； Ø 导致地形学的变化。 2. 湖泊湿地水文过程生态效应水位变化对湿地植物分布的影响：主要表现在植物生理生态特征、植被空间分布、群落类型、结构变化、生物多样性分布以及生物演替等不同方面。水文对湿地生态系统的结构和功能具有重要影响，这些影响主要通过理化方面的作用而影响生态系统的生物组分，生物组分反过来通过反馈影响水文条件。具体表现为：（1）水文条件能形成独特的植被组成，从而限制或增加物种的丰富度。（2）通常流水环境和水文周期的节律能提高湿地初级生产力和

12、湿地生态系统的其他功能，而不流动水则相反。（3）水文条件通过对湿地初级生产力、分解作用、颗粒有机物输出的影响，控制湿地的有机物积累。（4）水文条件对养分循环和养分有效性都有显著影响。（书摘p54）湿地水文过程对植物的影响：宏观上：湿地水位变化造成的水分胁迫主要包括洪水/淹水胁迫和干旱胁迫两个方面。Ø 干旱胁迫对湿地植物影响的研究主要包括了水位埋深（Water Table Depth）与植物种群和生理特征的关系。Ø 淹水胁迫不仅导致植被氧气传输受阻，而且容易造成机械损伤。如：不同年龄的芦苇幼苗对不同淹水程度的生长响应不同，部分结果表明40天大小的幼苗在持续全淹条件下，部分出现

13、死亡。Ø 水文情势的变化能够通过直接改变土壤水分或者通过补给地下水，间接影响地下水的侧渗及水分输移，改变河岸乃至距河道更远处的土壤水分条件。微观上：植物与水分.看ppt吧不摘了（1）概念：水势水势(w)常用来衡量水分反应或转移能量的高低，水势受到体系内部因素和环境因素的影响而发生变化。为溶质势(s)、衬质势(m)、压力势(p)、重力势(g)等的加和。Ø 使体系水势增高的因素有：正压力；升高温度；升高海拔高度Ø 使体系水势降低的因素有：溶质；衬质；负压力；毛细管力；降低温度； 降低海拔高度（2）植物细胞的水势 （3）土壤水势（4）蒸腾作用与水分运输尺度效应：这是景观

14、复生么实例：（1）典型植物生态特征对水文过程的响应及阈值（2）湿地系统生物多样性及格局变化与水文条件变异三、 湿地生态过程的水文效应（相对较小）Ø 湿地植物：减缓水流、持留降水、蒸腾蒸发作用对水文过程的影响；进而改变地貌影响湿地水文过程； Ø 湿地动物：湿地中的动物通过营巢、摄食等行为，直接或间接影响湿地水文过程，如美洲河狸筑坝影响地貌和水文过程 Ø 湿地微生物，直接影响相对较小。主要通过改变湿地营养条件、有机质累积等环境特征，与湿地植被、沉积物等共同作用，进而影响湿地水文过程。如营养盐的增加，会改变湿地的生产和分解过程，使湿地原有的沉积平衡发生变化，进而影响湿地

15、水文过程 人类活动的影响Ø 土地利用直接影响着湿地水文系统和整个湿地生态系统。Ø 流域水资源的开发利用也影响着湿地水文过程。Ø 水环境问题的产生。气候变化的影响Ø 控制湿地发育和演化的降水和蒸散作用之间平衡的脆弱性决定了湿地对气候变化的脆弱性。Ø 相关研究发现，相对较小的降水、蒸发及蒸腾变化只要改变地表水或地下水位几厘米就可足以让湿地萎缩或扩展，或者将湿地转变为旱地，或从一种类型转变到另一种类型。（这些都是湿地生态过程？神乱）小结：水文过程对湿地的重要作用（不同尺度）？ 多样性、波动性与自然平衡？ 湿地生态系统的结构和功能？Chapter 3

16、湿地结构与功能一、 湿地土壤和生物湿地土壤湿地土壤既是湿地化学转换发生的中介，也是大多植物可获得的化学物质最初的储存场所。常把湿地土壤描述为水成土壤(HYDRIC SOILS)。 水成土：在生长季节水分饱和或淹水时间足够长的环境下形成的土壤，其上层为厌氧环境。分为两类：1、 有机土壤（泥炭土）有机土壤（泥炭土）：处在不同分解阶段的植物残体，由于静水或排水不畅导致的厌氧条件而累积形成的土壤。 两个重要特征：泥炭土的植物组成来源和泥炭土壤分解的程度。Ø 植物来源可有（1）苔藓（2）草本物质（3）树木和叶的碎屑。Ø 湿地土壤分解和腐殖化的状态是有机泥炭的第二重要特征。随着分解的进

17、行，在洪水泛滥的情况下，即使速度很慢，最初的植物结构也会发生物理和化学变化，直到最终生成物与现在的物质不再类似。 随着泥炭土分解，容重增加，渗透系数降低，较大的纤维颗粒数目也会由于物质破碎而减少。 Ø 分为四类：腐殖土、泥炭土、腐殖泥炭土或泥炭腐殖土、薄层土2、 矿质土壤：通常所有的土壤中都有一些有机物质，但当土壤中的有机物质少于20%35%（干重）则被视为矿质土。Ø 淹水后矿质土壤会发育一定的明显特征，即氧化还原特征，也就是还原作用、迁移转化和/或铁、锰氧化物的特征。矿质土壤的氧化还原特征通过微生物进行调节。 Ø 氧化还原的速度依赖于必不可少的三个条件：（1）持

18、续的厌氧环境（2）一定的土壤温度（一般5为“生物区”，低于这个温度多数生物活动将会停止或非常缓慢）（3）作为微生物活动基质的有机质 土壤分层可为湿地形成、发育、演化与古环境重建提供信息支持。侧重在时间系列上提高分辨率，在空间系列上进行区域对比，在演化过程上提高精度、准确度。研究方法多采用高精度的泥炭植物残体、孢粉分析、有孔虫和藻类鉴定。湿地植物湿地植被类型：1. 湿生植物指生长在潮湿或浅水区域的植物，能适应潮湿陆地环境的一类植物，严格说属陆生植物。与一般陆生植物最大区别在于喜欢或者能够忍受潮湿的土壤环境，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带浅水（0.51.0m）中的

19、水生植物，通常体形比较高大，根和地下茎埋在水下的泥土中，上部茎叶伸出水面。如芦苇，茭草，蒲草等。1-3m(2) 沉水植物扎根在湖底泥土中，全部茎叶沉没在水下，对水深的适应性很强，伴生在挺水植物和浮叶植物群落中，也能在浮叶植物带深水一侧形成沉水植物群落。10-12m(3) 浮叶植物出现在挺水植物群落周围浅水区，在挺水植物带的远岸一侧能形成连续分布的条带。扎根于湖底泥土中，叶片自然漂浮于水面。水深小于5m处。(4) 漂浮植物又称浮水植物茎叶漂浮在水面，根系悬垂于水中，随波逐流。通常依附于挺水植物和浮叶植物，也能在平静水面形成群落。(5) 浮游植物 生态学概念，指水中营浮游生活的微小植物，通常浮游植

20、物就是指浮游藻类。3. 盐生植物Ø 指适盐、耐盐或抗盐特性的植物。 Ø 积盐植物，通常细胞中的渗透压较高，茎叶肉质化，能吸收盐分浓度较高土壤中的水分。 Ø 泌盐植物，通过枝条凋落或经叶上的盐腺、毛管将体内过剩的盐分分泌出去以调节盐分平衡 4. 耐盐植物在不同含盐量的环境中生长，随着长时间的适应，形成能够抵抗盐侵害的能力，从而在逆境中生存下来。 不同的水位和盐度下植物的分布状态会发生变化。湿地动物是湿地生态系统的消费者1.水生动物：主要包括各种鱼类以及部分甲壳动物和软体动物。 2.底栖动物：底栖生境中主要包括原生动物、线虫、环节动物、轮虫和大型无脊椎动物等动物类群；

21、种类和数量因环境条件的不同而具有明显的差异；大量湿地主要能量输运途径以碎屑食物链为主，相应底栖生境中的动物类群作用显著，大部分初级生产通过碎屑物的形式被底栖动物摄食，进而向更高营养级的生物类群输送。3. 鸟类和其他野生动物：主要以湿地中的底栖动物为食，部分摄食植物种子、球茎等；由于不同鸟类对水的适应性差异，水深梯度变化下分布具有明显变化二、 湿地发育与演替生态演替：开放型动态系统中的生物与环境因子相互作用，推动生态系统利用其可获得的能量发展系统结构和系统功能，在长时间尺度内，形成自组织的动态过程， 湿地演替过程：Ø 湿地被认为是由水域向陆地林地演替的过渡系列Ø 一方面是由于

22、矿物质的侵蚀堆积，另一方面是由于死亡植物中的有机物的沉积。 Ø 第一个阶段通常非常缓慢，因为有机物来自于单细胞浮游生物。但当湖泊足够浅时，水生根系植物开始生长，有机物积累的速度开始增加。 Ø 最后，水面变得很浅，沼泽中出现自生植物。继而形成泥地。灌木和小树开始出现通过蒸腾来干燥土壤使这一区域继续向陆地转化。三种模型来描述演替的途径(替代生态系统最初机会种)： l 促进模型实质上是传统的生态演替模式，认为初始机会种的存在改善了环境，从而促进了后来种的建立，使得生态系统向顶极发展； l 抑制模型认为初始机会种控制了演替，导致后来种的不能进入与健康生长； l 忍耐模型强调竞争在系统中的作用，认为物种的变化可能是不同生命史特征的功能，是演替后来种忍耐初始环境的不同能力。 l 这三种模型以及它