5.湿地水文学◆

1第5章湿地水文2湿地—地球之肾•湿地功能：1.提供储水空间,调蓄洪水;2.补充地下水,保持地下水位;3.降解污染,净化水质;4.固定CO2,调节区域气候;5.提供珍禽栖息地,保护生物多样性。•中医对肾的认识：肾是人体一个极其重要而又包涵多种功能的脏器；为水火之宅，是先天之本，生命之根。在整个生命过程中，正是由于肾中精气的盛衰变化，而呈现出生、长、壮、老、已的不同生理状态。3湿地生态水文特征水文是影响湿地生态系统形成、发育和维持的首要环境因子，是湿地类型和湿地过程的控制者。湿地水文包括降水、地表流、地下水、蒸散、潮汐和洪水等类型以及水深、水流格局、洪水周期和频率等特征。洪水是影响湿地的主要水文特征；潮汐是滨海湿地的主要水文特征。4高寒区5平原区6海滨7作为过渡性生态系统，湿地有着有别于其他生态系统的特征。1.系统的生物多样性•湿地是陆地与水体的过渡地带，兼具丰富的陆生和水生动植物资源，形成了其它任何单一生态系统都无法比拟的天然基因库和独特的生境。•特殊的水文、土壤和气候提供了复杂且完备的动植物群落，对于保护物种、维持生物多样性具有难以替代的生态价值。82.生产力高效性初级生产力较高。湿地生态系统每年平均生产蛋白质9g/m2,是陆地生态系统的3.5倍。3.效益的综合性具有调蓄水源、调节气候、净化水质、保存物种、提供野生动物栖息地等基本生态效益，也具有为工农业、能源、医疗业等提供大量生产原料的经济效益，还有作为物种研究和教育基地、提供旅游等社会效益。94.系统的生态脆弱性•湿地水文、土壤、气候相互作用,形成了湿地生态系统环境主要因素。•每一因素改变都会导致生态系统变化；特别是水文,当受到自然或人类干扰时，系统稳定性受到一定程度破坏，进而影响生物群落结构，改变湿地生态。5.生态系统的易变性•易变性是湿地生态系统脆弱性表现的特殊形态之一。•当水量减少以至干涸时，湿地生态系统演潜为陆地生态系统，当水量增加时，又演化为湿地生态系统。111.湿地的概念•指不问其为天然或人工，长久或暂时之沼泽、泥炭地或水域，带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6米的水域。•湿地可以包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及湿地范围的岛屿或低潮时水深超过6米的水域。•陆地与水域之间的过渡地带。一、湿地类型及分布是不是湿地只分布在降水丰沛的地区，而在干旱、半干旱地区没有分布？122.湿地的分类:天然湿地：沼泽、滩涂、河流、湖泊、低潮时水深不超过6米浅海区等人工湿地：水库、稻田、池塘、人工河等13滩涂滩涂是海滩、河滩和湖滩的总称，指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带，河流湖泊常水位至洪水位间的滩地，水库、坑塘的正常蓄水位与最大洪水位间的滩地面积。在地貌学上称为“潮间带”。14珊瑚礁•珊瑚礁可以影响其周围环境的物理和生态条件；享有“海洋中的热带雨林”和“海上长城”等美誉，被认为是地球上最古老、最多姿多彩、最珍贵的生态系统之一。•在深海和浅海中均有珊瑚礁存在。珊瑚礁为许多动植物提供了生活环境。此外珊瑚礁还是大洋带的鱼类幼鱼生长地。15沼泽沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水，土壤水分几达饱和，生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于水多，致使沼泽地土壤缺氧，在厌氧条件下，有机物分解缓慢，只呈半分解状态，故多有泥炭的形成和积累。沼泽地是纤维植物、药用植物、蜜源植物的天然宝库，是珍贵鸟类、鱼类栖息、繁育的良好场所。全世界沼泽面积约5亿公顷，占陆地总面积的3.35%。北半球多于南半球。南半球沼泽面积小，主要分布在热带和部分温带地区。16红树林•生长在热带、亚热带低能海岸潮间带上部，受周期性潮水浸淹，以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落。•组成物种包括草本、藤本红树，生长于陆海交界带的滩涂浅滩。是至今世界上少数几个物种最多样化的生态系统之一，生物资源量非常丰富。•具有防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能；工业、药用等经济价值很高。17湿地的类型18湿地生态系统结构与生态服务功能一、湿地生态系统的结构湿地生态系统：湿生、中生和水生植物、动物、微生物和环境要素之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递所构成的占据一定的空间、具有一定的结构、执行一定的功能的动态平衡整体。191.淡水沼泽湿地（1）淡水草本沼泽生态系统剖面结构自上而下分为：草根层、腐殖质层（泥炭层）、潜育层、母质层。优势植被类型：芦苇、香蒲、黑三棱等挺水植物；水葫芦等浮水植物；马尾藻等沉水植物。淡水草本沼泽是由草本植物组成的无泥炭的沼泽，也是中国分布最广、最主要的沼泽类型。草本沼泽类型很多，其中芦苇沼泽是分布最广、面积最大的一种。20淡水草本植物的梯度分布21（2）泥炭湿地生态系统泥炭湿地通常具有酸性环境和有限的可用养分，是贫营养和低生产力的生态系统。主要特征：多余的水分和泥炭积累；初级生产力很低。发育的基本条件：潮湿、寒冷的气候。植被组成：泥炭藓、越桔、莎草、石楠、柳树等嗜酸植物。22（3）淡水木本沼泽生态系统淡水木本沼泽：在整个生长季或生长季的大部分时间内滞留有较深地表淡水的木本群落。主要包括：池柏沼泽、落羽松沼泽、白蜡树沼泽、白雪松沼泽、红栎沼泽及多种水生木本植物的混生群落。在所有森林生态系统中，淡水木本沼泽生态系统的土壤环境和水环境及其参与的生物地球化学循环是最为复杂的。23（4）河漫滩湿地生态系统河漫滩湿地生态系统：介于河流和丘陵之间、地下水位较高，其土壤至少在生长季期间时而被泛滥的河水所覆盖。主要特征：沿河流分布，呈带状或线形；功能上既与丘陵和河流水体生态系统侧向相连，又与上游和下游的生态系统相协调；开放的生态系统，能量与物质输入远大于输出，初级生产力相对较高。24河漫滩湿地生态系统景观结构25（5）木本-草本潜育沼泽组成该沼泽的木本为灌丛植物，如柴桦、油桦、赤杨；草本植物为苔草属的几种苔草，地表有稀疏的点状草丘。常与木本—草本泥炭沼泽形成复合体，在山地可认为是森林沼泽化的初期阶段，随着水分增多，分解能力减弱，草根层和植物残体进一步积累，将逐渐演替为木本-草本泥炭沼泽。262、滨海湿地（1）盐沼生态系统发育于淤泥滩地的自然和半自然盐生草地与低矮灌从，周围被潮汐或非潮汐水位变化的盐水包围。盐沼含有复杂的动植物和微生物区系；盐沼内大量的潮汐沟，是生物迁徙、营养交换、能量和物质转换的通道。盐沼植被由海向陆具有明显的梯度分布规律，包括裸滩、碱蓬植被、芦苇或白矛植被。盐沼生态系统的初级生产是全球最高者之一。27（2）潮汐淡水沼泽生态系统分布于盐沼和内陆淡水沼泽之间，生态系统具有盐沼生态环境特征的同时具有淡水沼泽的生物群落。潮汐淡水沼泽浮游植物和表生藻类非常丰富（硅藻、绿藻和蓝藻）；初级生产力很高。28（3）红树林生态系统是分布于热带、亚热带海岸的木本沼泽，包含盐生乔木、灌木和一些草本、藤本植物，植物具有气生支柱根、胎生现象、呼吸根等特征。红树植物全球有50多种，中国有30多种。红树林中几乎没有地被植物或下层植物。红树以凋落物的方式，通过食物链转换，为海洋动物提供良好的生长发育环境。林区是候鸟的越冬场和迁徒中转站，更是各种海鸟的觅食栖息、繁殖的场所。29（4）河口湾生态系统河口湾是一个与外海直接相连的半封闭的沿海水体，受潮汐和河水的强烈影响形成半咸水或咸淡水环境。河口湾是高生产力的生态系统之一，生物多样性较低。河口湾的自我富营养作用和经常接受河流污水的输入，使其易受污染破坏，金属污染物富集、有机污染导致“赤潮”发生。303.湖泊湿地典型的水体生态系统，从湖岸到深水，分为三个主要的植被带：沿岸带：有阳光，有根植物可生长；湖沼带：有一定阳光，浮游植物可生长；深底带：没有光线，自养生物不能生存。鄱阳湖湿地314.人工湿地泛指以人为利用为目的而建成或改造的湿地，包括：稻田、盐田、水产养殖场、污水湿地处理系统、水库及沟渠等。以稻田湿地为例：生物产量高于相似的自然湿地和旱地农田生态系统生物种类繁多：按生物学特性和人类关系不同可分为农作物、杂草类、浮游植物类，此外还有浮游动物、底栖动物、微生物等。32人造湿地净化水质33二湿地的分布♫全世界约有5.14亿公顷，约占陆地总面积的6%。北半球多于南半球♫北半球：欧亚大陆、北美洲的亚北极带和温带地区♫南半球：热带和部分温带地区♫加拿大湿地居世界之首，约1.27公顷，占世界湿地面积的24%，美国有1.11亿公顷，其次是俄罗斯、中国、印度等♫中国湿地面积约占世界湿地面积的11.9%，居亚洲第一，世界第四3435青藏高原高寒湿地长江中下游湿地东北湿地蒙新干旱、半干旱湿地沿海湿地36洞庭湖长江中下游平原鄱阳湖三江平原37湿地的形成沿海湿地是因海洋潮汐导致的周期泛滥所形成，如沿海沼泽、泥质滩地、红树林沼泽等；许多高纬度的内陆湿地则是春、夏季的河水泛滥所形成。淡水沼泽、池塘、灌木沼泽、落叶森林低地、森林沼泽、泥炭沼泽、含盐分或高酸碱值的沼泽及池塘等，则可能因暴风雨、地下水或其它自然因素而形成。38在《我国湿地遗产》一书中，曾针对世界湿地形成原因之探讨，将湿地之形成分为六种类型：一、由冰河形成在高纬度地区，许多湿地是由九千至一万二千年的冰河所形成，形成方式有：冰河消退、融化形成的凹洞和洼地；冰河拦阻河流，经常造成冰河湖；冰河冲刷河谷，造成松软的河床沉积物，形成大且深的湖，例如纽约州的手指湖，以及加拿大地盾的湖泊。39二、海岸低地泛滥海岸湿地常发生在坡度平缓的沙滩、砾滩、泥滩或是港口、沙洲岛及礁石等具有抵御海浪能力之地区，以及河流的出海口。如台湾西部沿岸湿地在某些高纬度地区，因冰河融解造成海平面上升，也会使内陆湿地渐渐转变为海岸湿地。有时湿地植物吸附一些沉淀物或沙，渐渐提高湿地的高度，这些有机沉积物可能会形成泥煤，为一种可利用的燃料。40三、河流的侵蚀与堆积许多湿地是位于河流两岸低坡度的泛滥平原上。河流泛滥平原具有侵蚀与堆积的特性，此特性是由河流下切河床底岩和冰碛物随着河流冲积扇在邻近陆地沉积所造成。大部分的此类湿地是由低坡度且携带大量沉积物的河流所形成，此类湿地与洪水泛滥有着密切关连。41四、人类活动•人类也直接或间接地制造了许多湿地环境，但与天然形成的湿地在诸多特性上不尽相同。•大部分人造湿地包括水库、水田、湖泊、凹洞以及因采矿所挖掘的坑洞；或是因道路、灌溉系统、河/海堤及其它建筑工程，造成排水不良的区域，也有可能会演变为湿地。此外，政府也会因构造景观或污水处理的理由建造湿地。42五、其它过程一些自然力量或因素，也可能造成湿地。美国中部内布拉斯加州沙丘内的湿地，就是风力造成；佛罗里达州的大沼泽湿地则是因地下水与地面水的交互作用所形成，亦有许多湿地是因“下沉洞”，以及流入的水所共同形成。台湾东部常出现洪水后高山塌陷所形成的堰塞湖，为湿地演进的典型模式。湿地生态系统的形成主要就是通过相对负地形条件和水文条件的变化来完成的。43三湿地的水文功能湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要的作用，是蓄水防洪的天然“海绵”，在时空上可分配不均匀的降水，通过湿地的吞吐调节，减轻或避免水旱灾害。441.水分供给湿地常常作为居民用水、工业用水和农业用水的水源。溪流、河流、池塘、湖泊中都有可以直接利用的水。泥炭沼泽森林常可以成为被浅水水井利用的水源。452.调蓄水量湿地能贮存大量水分，是巨大的生物蓄水库。能保持大于其土壤本身重量3~9倍甚至更高的蓄水量，能在短时间内蓄积洪水，然后用较长的时间将水排出。湿地植被可减缓洪水流速，避免所有洪水在短期内下泄，一部分洪水可在数天、几星期甚至几个月的时间内从水储存地排出，一部分则在流动过程中蒸发或下渗成地下水。当海洋暴风雨上岸时，沿海盐沼和红树林可作为巨大的暴风雨缓冲器，在第一位置减轻其狂暴袭击。4620世纪江汉平原湿地面积演变(km2)江汉平原湿地面积演变年代km220-308330505960702373802983902608长江汉口