湿地生态学复习资料

湿地生态学复习资料一、绪论湿地公约于1971年在伊朗小城拉姆萨尔（Ramsar）签订，故该公约又称“拉姆萨尔公约”。公约的全名是：“关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约”《湿地公约》常委委员会于1996年决定，从1997年开始，每年的2月2日为“世界湿地日”湿地：是介于水体和陆地之间的生态交错区。湿地生态系统的效益（1）经济效益——单位面积湿地生产力最高；（二）社会效益，观光旅游、教育与科研价值；（三）生态效益，调节气候、调节空气、减缓全球气候变暖；湿地生态系统的功能；污水处理，水体净化；平衡补给地下水；调蓄水量；保岸护堤；我国湿地生态系统的状况：①面积大②类型多③分布广④生物多样性丰富；存在的问题有①盲目开垦和改造②湿地水资源不合理利用③泥沙越积越多，地势越积越来越高，湿地面积缩小④污染⑤湿地生物多样性降低湿地保护对策①加强宣传，提高公众保护意识（科普讲座、课堂教育、媒体宣传）②制定保护湿地开发利用规划③加强湿地的研究（湿地评价，湿地生态工程：恢复原有湿地、建造人工湿地）④完善湿地法规（加快湿地立法步伐、完善地方性湿地法规条例）⑤建立自然保护区（保护+宣传、湿地博物馆）⑥湿地公园（西溪湿地公园）第一章湿地生态系统的类型湿地的分类：⑴拉姆萨公约分类①滨海湿地②内陆湿地③人工湿地⑵我国分类①湖泊湿地②河流湿地③沼泽湿地（“似陆非陆，似海非海，似湖非湖，似河非河”）④海岸湿地⑤人工湿地滨海湿地分类：盐沼湿地、红树林湿地、海草床、珊瑚礁、河口沙洲湿地、岩石离岛。滨海湿地的分布特点我国滨海湿地主要分布于沿海省（自治区、直辖市）。滨海湿地以杭州湾为界，杭州湾以北除山东半岛、辽东半岛的部分地区为岩石性海滩外，多为沙质和淤泥质海滩，由环渤海滨海和江苏滨海湿地组成；杭州湾以南以岩石性海滩为主，主要河口及海湾有钱塘江——杭州湾、晋江口——泉州湾、珠江口河口湾和北部湾等。盐沼湿地：河口地区长有植被的泥滩，植被的成带分布特征反映了不同的潮汐淹没时间，由于水体盐度的影响，植被以盐土植物为主。盐沼湿地的特点（一）环境特征潮间带、潮汐、潮沟、裸露滩地。（二）生物特征：自养生物群落：附生藻类、底栖硅藻和维管束植物组成。异样生物群落：碎屑食物链的动物类群组成红树植物：红树植物的树皮内大多含有丰富的单宁酸，遇空气容易氧化成红色，因此植物学家将这一类植物命名为红树植物。红树林湿地的特点：（1）红树林湿地的盐度年际变化大；（2）盐分不是红树生长的必须条件，而是与不耐盐植物竞争的优势所在；（3）红树林湿地盐度一般较高，土壤间隙的盐度波动低于土层表面；（4）由于土壤中盐度释放缓慢，防止了快速的盐度析出。土壤中的盐度向内陆扩散要比一般潮汐所能到达的地方还要远。红树林的生态适应性：（1）泌盐叶片旱生形态结构：叶肥厚、革质化、有茸毛，表皮光亮。（2）叶片高渗透压：细胞内渗透压通常达30-60大气压（一般的陆生植物只有5-10个大气压）（3）泌盐现象：植物具有可排出多余盐分的分泌腺体，叶片则为光亮的革质，利于反射阳光，减少水分蒸发。胎生现象：红树林中的很多植物的种子还没有离开母体的时候就已经在果实中开始萌发，长成棒状的胚轴。（胚轴发育到一定程度后脱离母树，掉落到海滩的淤泥中，插入泥滩只要2至3h，就可以成长为新株，如果是落在海水里，则随波逐流，数月不死，逢泥便生根。）海草是一种在浅海生活的显花草本植物。大面积的连片海草被称为海草床。分布：温带、热带、亚热带。在我国亚热带自然分布于广西和海南。价值：海洋生物的栖息地和重要食物链。珊瑚礁是一类生物海岸类型，由珊瑚虫的遗骸夹杂其他各种造礁（如钙质藻类等）和附礁（如软体动物、软珊瑚、海葵和有孔虫等）生物遗体，经过地质年代的作用形成的，其基本成分是碳酸钙河口沙洲湿地：是一类特殊的盐沼湿地，主要在大河高浊度河口，凭借径流的大量水沙输出，于海岸潮汐能较小的区域发育而成。内陆湿地包括：湖泊湿地、河流湿地、泥炭湿地、淡水林泽、湿草甸。湖泊湿地：是湖泊的一部分，但两者并不等同。是发育在湖泊边缘，也就是在枯水期水深2m以浅的部分，并且总面积不低于8hm2。河流湿地是水陆之间、至少定期地受到洪水泛滥的区域。泥炭湿地广泛见于寒温带。包括苔藓泥炭地、有林泥炭地等泥炭沼泽地是开放的泥炭地系统。湿地水文周期或湿地的水文状态，主要取决于以下三个条件：进水与出水之间的平衡；地表景观外形；地下土壤、地质和地下水条件降水量的不同核算量间的平衡关系：P=I+TF+SF（P-总降水量；I-截留水量；TF-穿透水量；SF-茎流量。）实际到达湿地水体表面或湿地基质的降水总量称为净降水量。Pn=P-I目前使用较为普遍的湿地净降水量：Pn=TF+SF降水转化为径流的比例通常取决于气候因素表面流：Si=RpPAwSi–直接地表径流（m3/每次暴雨）；Rp-水文响应系数，表示降水中形成直接地表径流量的比例；P–流域平均降水量（m）；Aw–向湿地汇水的流域面积（m2）Si（pk)=0.278CIAw式中，Si（pk)-进入湿地的洪峰（m3/s）；C-合理径流系数，取决于土地利用情况和土壤类型，取值范围在0-1之间；I–降水强度（mm/h）；Aw–向湿地汇水的流域面积（m2）。湿地消退效应：（1）湿地水文连接度分离导致湿地破碎化；（2）湿地径流场。湿地消退机理（湿地水文连接度下降、湿地水面分离破碎化的过程揭示了湿地消退机理，其成因复杂。由水土资源开发利用引起的湿地大规模消退，可分为如下几种类型）：（1）引水消退效应；(2)围垦消退效应；(3)复合消退效应我国湿地消退原因：南方：我国南方湿润地区的湿地消退主要是围垦消退效应；北方：北方半湿润半干旱地区，如华北平原主要是引水消退效应，松花江流域湿地消退是两种因素导致的复合效应。第四章湿地生物地球化学循环湿地生物地球化学循环通常可以分为两部分：湿地生态系统内部的各种转化过程、湿地与其环境之间的物质交换过程。湿地内的物质循环与水文条件一起影响湿地物质的输入与输出。湿地土壤既是湿地许多物质转化过程的媒介，同时又是大部分湿地植物可利用化学物质的主要贮存库，通常被称为水成土。通常湿地土壤分为两种类型：矿质土壤和有机土壤有机土壤与矿物土壤的异同：有机土壤主要是由不同分解阶段的植物残体组成，由于静水或排水不畅导致的厌氧条件而造成累积。有机物质的植物来源和土壤分解的程度是湿地有机土壤包括泥炭和腐殖土的两个更为重要的特征。土壤有机物质的植物源可以是苔藓、草本植物和树木和落叶。有机土壤包括腐殖土、泥炭土、腐殖泥炭土或泥炭腐殖土、薄层土。有机土壤的颜色一般是暗色的，变化范围从暗黑色到暗棕色（由于氧化层中存在着氧化性三价铁离子,土壤常为棕色或红棕色。以Fe2+为主的还原性底质则常呈灰蓝—灰绿色）；矿质土壤形成的三个条件：持续的厌氧条件。足够的土壤温度(5℃经常被认为是“生物学零点”，低于这个温度，生物活动就会停滞或相当慢)。作为微生物活动基质的有机质。许多半永久性或永久性淹水的水成性矿质土壤的一个重要特征就是黑色、灰色，有时呈绿色或蓝灰色土壤形成的潜育过程。它是铁化学还原的结果。某些矿质土壤的另一个特征就是氧化根周的存在。它是许多水生植物从地上茎和叶向地下根输送氧气形成的。超过根代谢所需的氧从根扩散到周围的土壤基质，沿着小根就形成氧化铁的沉积。湿地氮的输入途径：大气氮沉降,径流氮输入、生物固氮和人类活动等湿地氮转化两个重要的过程：氮固定、氨挥发如何识别矿质土壤剖面的氧化层和还原层（P116）在湿地缺氧条件下，主要以厌氧过程为主，能量转化效率略低于有氧过程。其中发酵和甲烷生成是两个最主要的厌氧过程。

有机质的发酵过程，也称为糖酵解，它是在微生物的厌氧呼吸中以有机质作为终端电子受体，生成各种低分子量的酸、醇和CO2。

沉积型循环磷更多地出现在沉积型循环中，而不是像氮循环那样出现在气体型循环中湿地物质的输入途径：物质通过底质、生物和水文途径输入湿地。影响进入湿地的径流和溪流中化学物质浓度的多变性的因素有：地下水影响（2）气候（3）地理条件（4）河川径流（5）人为影响湿地发展的物质平衡总体概述：(1)湿地作为源、汇或化学物质转换器取决于湿地类型、水文条件和湿地承受化学负荷的时间长度。(2)营养物吸收和释放的季节性格局是许多湿地的特征。(3)湿地通过化学物质交换与相邻生态系统建立联系，进而对两个生态系统都产生显著影响。(4)湿地可以是富营养条件下的高生产力的生态系统，而在营养供给稀缺时，就是低生产力的生态系统。(5)湿地中营养物质循环在时空尺度上都不同于水生和陆生生态系统循环。（6）人为改变使许多湿地中化学物质循环发生相当大的变化。第八章湿地生态修复与重建生态恢复的理论包括：自我设计和相对设计理论、演替理论、入侵理论、河流理论、洪水脉冲理论、边缘效应理论和中度干扰假说。湿地恢复：是指受损的湿地生态系统通过保护使之自然恢复的过程，也包括通过生态技术或生态工程对退化湿地或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用。湿地净化污水是湿地中基质、植物和微生物相互关联，物理、化学和生物过程协同作用的结果。（物理作用：主要是过滤、沉积作用。污水进入湿地，经过基质层及密集的植物茎叶和根系，可以过滤、截留污水中的悬浮物，并沉积在基质中；化学反应：主要指化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等，这些化学反应的发生主要取决于所选择的基质类型；生化反应主要指微生物在好氧、兼氧及厌氧状态下，通过开环、断键分解成简单分子、小分子等作用，实现对污染物的降解和去除）湿地恢复的机理：有机污染物的去除机理（不溶性的有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，截留下来被微生物利用；可溶性有机物通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程分解去除。）氮去除机理（去除机理主要有微生物的硝化反硝化作用、植物吸收、氨的挥发作用以及基质吸附作用等）磷去除机理（物理性沉积作用、基质的化学性吸附沉淀作用、植物的吸收作用、微生物的吸收作用）④悬浮物去除机理（表面流湿地悬浮物去除机理，由于污水在湿地表面流过，这些悬浮物主要是在水体中得以去除，去除的可能机理有自由沉淀、絮凝沉淀、过滤以及拦截;潜流湿地悬浮物去除机理，污水流经湿地基质时，悬浮颗粒进入基质的孔隙内，在范德华力或静电力的作用下，它们与基质微粒紧密结合）⑤人工湿地对重金属的去除机理（还原、沉淀、过滤、络合、吸附；植物对金属的富集）湿地恢复的原则：地域性原则、生态学原则、可行性原则、最小风险和最大效益原则。湿地生态恢复的目标：(1)实现生态系统地表基底的稳定性；（2）恢复湿地良好的水状况，一是恢复湿地的水文条件；二是通过污染控制,改善湿地的水环境质量；(3)恢复植被和土壤,保证一定的植被覆盖率和土壤肥力；(4)增加物种组成和生物多样性；(5)实现生物群落的恢复,提高生态系统的生产力和自我维持能力；(6)恢复湿地景观,增加视觉和美学享受；（7）实现区域社会、经济的可持续发展。湿地恢复的合理性评价包括：生态合理性、社会合理性、经济合理性。人工湿地由植物、基质、微生物、水体组成。人工湿地是一种利用基质、微生物及动植物群落的物理、化学及生物的相互作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物分解、植物吸收等过程实现对污水中有机物、氮、磷等去除的复杂生态系统。水生植物的选择原则：适地适种、耐污能力强、净化能力强、根系发达、经济和观赏价值高、重视物种间的合理搭配基质的作用：（1）为微生物的生长提供稳定依附表面，当污水流经人工湿地时，基质和植物根系的微生物对污水进行净化;（2）基质本身也通过物理和化学的途径如吸收、吸附、离子交换、络合反应等来净化污水中的磷;而在床体内部选用多孔的、有较大比表面积的基质，可改善湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，增强系统对污染物的去除能力。目前，应用较为广泛的基质有土壤、砾石、炉渣、自然岩石与矿物废料人工湿地分为：表面流人工湿地（按大型水生植物种类不同分：浮叶植物人工湿地、挺水植物人工湿地，沉水植物人工湿地）、潜流人工湿地（垂直潜流人工湿地、复合流人工湿地、水平潜流人工湿地）人工湿地处理工艺具有以下优点:(l)投资及维护费用低;(2)能耗低;(3)几乎不需要维护，且维护技术简单;(4)可在污水产生地点构建;(5)适合于面源污染的控制;(6)湿地可以存储洪水和暴雨等地表径流;(7)为野生动物提供栖息地;(8)具有景观功能如观鸟、摄影等日“一川;(9)可开展娱乐活动如狩猎等人工湿地应用领域：城市生活污水：二级处理和深度处理；雨污合流管道溢流；城市暴雨径流；④农业污染；⑤工业废水：矿山废水、食品工业废水、石化工业废水、造纸工业废水；⑥垃圾渗滤液；第七章湿地评价与管理湿地生态系统服务是指湿地生态系统及所属物种所提供的能够维持人类生活需要的条件和过程；即湿地生态系统发生的各种物理、化学和生物过程为人类提供的各项服务。湿地生态系统服务的内涵可分为5类:1）提供产品2）防洪减灾3）调节作用4）保护生物多样性5）社会文化载体湿地生态系统的功能：物质生产、能量转换、水分供给、调节气候、气体调节（湿地在全球氮、硫、甲烷和二氧化碳的循环中起到重要作用）、调蓄水