湿地(英文名:wetland)是指不问其为天然或人工,长久或暂时性的
沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有静止或流动,或为淡水、半咸水体者,包括低潮时不超过6米的水域。(湿地公约中的定义)湿地处于陆地与水生生态系统之间的生态过渡带,与海洋、森林并称为地球三大生态系统。
湿地因水体系统和陆地系统相互作用的方式和强度不同,形成不同的类型,并没有统一的分类。《湿地公约》将湿地分为咸水、淡水和人工湿地三大类,其下再分为2级、3级、4级位,共有36个4级单位。湿地的功能多样,在生态、经济、社会方面都具有重大效益。比如湿地被称为陆地上的“天然蓄水库”,发挥蓄水功能的同时还可以减缓或避免旱灾洪涝的发生。还在维持
生态系统多样性、改善周围气候、提供能源、教育科研方面都发挥着重要作用。
世界上比较著名的湿地有潘塔纳尔湿地、奥卡万戈
三角洲、
湄公河三角洲,
黄河三角洲等,但是随着人类活动的影响,湿地遭到破坏,各个国家也建立了相关制度和国家公园、自然保护区等进行保护。
发展历程与命名
中国湿地学的前身是
沼泽学,20世纪70年代,曾经编写过沼泽学名词,但是收词仅仅18条,不能适应学科发展。2004年,编撰新版地理学及分支学科的名词术语,收录95条。因为湿地的类型多种多样,定义多变,所以用来描述它的单词也比较多,比如河口、
河岸带、沼泽、泥沼等,翻译过程需要对照中文、英文、定义、释义等多方面。目前大众认可的湿地英文名为wetland,“wetland”一词最早出现在1743年,来自“wet”和“land”的组合,“wet”是“潮湿的,多雨的,液体的”的意思,源自原始日耳曼语 “wed”。“land”的意思是"地面,土壤",也指地球表面的明确部分,个人或民族的家园地区,由政治边界划定的领土,源自原始日耳曼语“ landja”。
定义
湿地是联系多种学科的一个动态客体。不同学科领域可以有不同的湿地定义,同一个时代不同学者对湿地的定义也会有不同的侧重点。水文学家、地质学家、地理学家、土壤学家、植物学家、动物学家、生态学家等,可能因其具体目的和专业背景不同而各有侧重,因此湿地定义存在多样性。
美国湿地定义
20世纪50年代
1956年,美国鱼类和野生动物保护协会发表报告集《美国的湿地》(通常称之为通报39),报告中表明湿地是指被浅水和有时为暂时性或间歇性积水所覆盖的低地,比如草本沼泽(marshes)、灌丛沼泽(swamps)、苔藓泥炭沼泽(bogs)、湿草甸(wetmeadow)、塘沼(pot-holes)、浅水沼泽(sloughs)、滨河泛滥地(bottom land),其特征是浅湖或浅水通常生有挺水植物(emergent vegetation),其中河溪、水库和深水湖泊等稳定水体不包括在内,因为这些水体不具有这种暂时性,对湿地土壤植被的发展几乎毫无作用。通报39的定义强调了湿地作为水禽生境的重要性,但该定义对水深未作规定,包括了20种湿地类型,直到20世纪70年代一直是美国所用的主要湿地分类基础。
20世纪70年代
1979年,美国提出较为综合的湿地定义,美国鱼类和野生动物保护协会将定义发表在《美国的湿地和深水生境分类》的研究报告中,定义为:湿地是处于陆地生态系统和水生生态系统之间的转换区,通常其
地下水位达到或接近地表,或者处于浅水淹覆状态。湿地至少应具有以下三个特点之一:
(1)至少是周期性地以水生植物生长为优势;
(2)地层以排水不良的水成土为主;
(3)土层为非土壤(nonsoil),并且在每年生长季的部分时间被水浸或水淹。
20世纪90年代
1993年9月,
美国国家科学院(National Academy of Sciences,United States,缩写:NAS)任命委员会对湿地的特征进行科学的评价,并在两年后出版了《湿地:特征和边界》一书,书中将湿地定义为“湿地是一个依赖于在基质的表面或附近持续的或周期性的浅层积水或水分饱和的生态系统,并且具有持续的或周期性的浅层积水或饱和的物理、化学生物特征。通常湿地的诊断特征为:水成土壤和水生
植被。除非特殊的物理化学、生物条件,或人类基因的因素,使得这些特征消失或阻碍它们发育,湿地一般具备上述特征。”
1995年,美国农业部通过其下属的
土壤保护组织(现在的自然资源保护联盟,NRCS)开始关注湿地的定义。在“食物安全行动”中,湿地被定义为:湿地是一种土地,它:
(A)具有一种占优势的水成土壤;
(B)经常被
地表水或地下水淹没或饱和,生长有适应饱和土壤
水环境的典型水生植被;(C)在正常情况下,生长有一种典型性植被,这一基于农业的定义,强调的是水成土壤。
加拿大湿地定义
1998年,加拿大(Canada)国家湿地工作组出版了《加拿大湿地》,将湿地定义为:“湿地是长期水饱和,有助于湿地或水生过程的土地,以排水不良的土壤、水生植被和适应湿生环境的多种生物活动为特征。”这一定义强调了潮湿的土壤、水生
植被和“多种”生物活动。
赞比亚湿地定义
赞比亚(Zambia)湿地定义:“湿地是指存在有周期性大水泛滥并有土壤交替出现的区域或为水深不超过几米的长期淹没区。”该定义的湿地范围包含了赞比亚整个国土面积的20%。
澳大利亚湿地定义
澳大利亚(Australia)的湿地定义:“湿地是指永久性淹水区或暂时性水涝地,暂时性湿地必须有足够频率或持续时间的影响生物的
地表水。因此,至少在某些时候,
水生植物和水鸟的出现是湿地必不可少的标志。这个广泛的定义包括一些湿地自然特征有争议的区域,特别是很少有或没有水生
植被且易发生水患的地方和少数内陆荒芜区中干涸的湖泊。”
中国湿地定义
1987年,《中国自然保护纲要》把湿地阐释为“现在国际上常把
沼泽和滩涂合称为湿地”。1989年,
徐琪认为凡是受
地下水与地表水影响的土地均可称为湿地,并在1995年进一步强调,一般而言,凡受地下水浸润或地表水周期或季节性浸淹的土地均可称为湿地。佟凤勤等认为,湿地是指陆地上常年或季节性积水(水深2米以内,积水达4个月以上)和过湿的土地,并与其生长、栖息的生物
种群,构成的独特生态系统。这一概念强调了构成湿地的三要素:积水、过湿地和生物群落。
王宪礼等在全面分析国内外湿地定义的基础上提出了构成湿地的3个基本要素:湿地的确是以水的出现为标准,湿地通常具有独特的土壤而与高地相区别,湿地提供适应于潮湿环境中的
水生植物。陆健健根据国际上的相关定义,认为湿地是陆缘且含60%以上湿生植物的植被区,水缘为
海平面以下6米的水陆
缓冲区,包括内陆与外流江河流域中自然的或人工的,咸水的或淡水的所有富水区域(枯水期水深2米以上的区域除外),不论区域内的水是流动的还是静止的,间歇的还是永久的。
《湿地公约》中湿地定义
1971年,全球第一个环境公约《湿地公约》签订于
伊朗的拉姆萨尔镇,后于1975年12月21日正式生效。《湿地公约》又称《拉姆萨尔公约》其法定的全称为《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》。该公约将湿地定义为:“湿地系指不问其为天然或人工,长久或暂时性的
沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有静止或流动,或为淡水、半咸水体者,包括低潮时不超过6米的水域。”
成因
湿地是在水体系统与陆地系统相互作用下形成的,其中水体系统包含大气
降水、
地下水、河流、湖泊、海洋等,它们通过
永明河时间、淹水频率、淹水深、水化学成分等与陆地系统相互作用。其形成过程有两个途径,分别是
陆化过程、沼泽化过程。
陆化过程指的是深水水体系统由于植物残体等物质在水下不断於积或地形抬升使淹水深度变浅,并伴随有
水生植物的发育而形成湿地。
沼泽化过程指的是陆地系统由于河流泛滥、排水不良以及地下水水位接近地表或涌水等作用使地表积水而形成湿地。
组成与结构
组成
湿地系统一般分为生物与非生物两大部分,或者分为非生物环境、生产者、消费者和
分解者四种基本成分,是湿生、中生和水生植物、动物、微生物与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空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。
两大部分
生物是指生态系统中的植物、动物,比如昆虫、鸟类、鱼塘
洼地及陆地乔灌木林、微生物等,形成了一个完整、严谨的生态系统。其中微生物以细菌类为主,它们通过沥滤作用、粉碎作用和
矿化作用等对
有机化合物进行分解,参与湿地矿质营养物质的循环,植物作为生产者产生能量,动物作为消费者,与生产者之间进行能量交换。
非生物指的是水、土壤、气候,在湿地生态系统中影响着湿地的形成。比如其中的水文条件涉及大气
降水、地表及地下水、河道径流、海浪、
潮汐、
风暴潮等多个方面。
四种成分
非生物环境是指的湿地生态系统生存位置的水质、土壤情况、气候类型等,因为不同的陆地特征有不同的
水系,所以形成了各种各样的湿地类型。
湿地生产者是生态系统中最基本的也是最稳定的因素,包括所有绿色植物和利用化学能的细菌等,常见的生产者主要是两大类:有根的水生植物、
沼泽植物、
湿生植物和浮游植物、漂浮的绿色植物。另一种是
藻类。沼生植物、
水生植物。生产者利用
光合作用把
太阳能转化成化学能,成为消费者和
分解者唯一的能源。
消费者是指哺乳类、
两栖动物和
爬行纲以及各种水生动物及底栖无脊椎动物。直接吃植物的动物是一级消费者,如鲢鱼、
草鱼等植食性鱼类,以植食性动物为食的动物是二级或二级以上消费者,如蹶鱼、餘鱼、乌盤等肉食性鱼类和部分水禽:有些鱼类是杂食性的,如各种
鲤科鱼类,它们吃水藻、水草,也吃无脊椎动物,消费者与生产者之间进行能量交换,互相影响生存。
湿地系统的分解者是指的微生物,它将
有机化合物分解为无机物,常见的微生物分解者有细菌、真菌和腐生动物等,分解者对于物质循环和能量流动具有非常重要的意义,是生态系统不可缺少的一个组成成分。其次,还有大大小小以动植物残体为食的各种动物也在物质分解过程中发挥着独特的作用。
结构
湿地生态系统结构呈现垂直空间、水平空间两种类型。
湿地生态系统因为水分条件、水深营养条件的不同呈现明显规律性分布。比如湖泊周围湿地区向湖心植物变化依次为
草甸植物一
沼泽植物一水生植物,其中水生植物由湖岸向湖心变化依次为
挺水植物一浮叶植物一沉水植物。虽然动物具有活动能力,但是它需要依靠植物生存,或者利用植物栖息,因此会因为植物的空间结构而出现成带分布。
湿地生态系统绿色植物因为喜光程度不同分为阳性、阴性两种,因为呈现出成层现象。
阳生植物常占据群落的上层空间,阴性植物占据阳光微弱的群落下部。不同的
植物群落占据不同的空间形成了生态系统的垂直空间结构。
分类
湿地因水体系统和陆地系统相互作用的方式、强度不同形成了不同类型。如海滨湿地、湖泊湿地、河流湿地、河口湿地等。湿地也可以孤立地发育在土壤水分饱和地方,如内陆
沼泽等,这里的水体系统为
地下水含水层。
《湿地公约》的分类
天然湿地
(一)海洋/海岸湿地
A一永久性浅海水域:多数情况下低潮时水位低于6米,包括
海湾和海峡。
B一海草层:包括潮下
藻类、海草、
热带海草植物生长区。
D一岩石性海岸:包括近海岩石性岛屿、海边峭壁。
E一沙滩、
砾石与
卵石滩:包括滨海沙洲、海以及
冲积岛;沙丘及丘间沼泽。
H一盐沼:包括滨海盐沼、盐化草甸。
I一潮间带森林湿地:包括
红树林沼泽和海岸淡水
沼泽森林。
J一咸水、碱水湖:有通道与海水相连的咸水、碱水潟湖。
(二)内陆湿地
L一永久性内陆三角洲:内陆河流三角洲。
M一永久性的河流:包括河流及其支流、溪流、瀑布。
N—时令河:季节性、间歇性、定期性的河流、溪流、小河。
O一湖泊:面积大于8平方百米永久性淡水湖,包括大的牛轭湖。
P一时令湖:大于8平方百米的季节性、间歇性的淡水湖,包括漫滩湖泊。
R一时令盐湖:季节性、间歇性的咸水、半咸水、碱水湖及其浅滩
Sp一内陆盐沼:永久性的咸水、半咸水、碱水
沼泽与泡沼。
Ss—时令碱、咸水盐沼:季节性、间歇性的咸水、半咸水、碱性沼泽、泡沼。
Tp一永久性的淡水
草本沼泽、泡沼:草本沼泽及面积小于8hm的泡沼,无泥炭积累,大部分生长季节伴生浮水植物。
Ts一泛滥地:季节性、间歇性洪泛地,湿草甸和面积小于8平方百米的泡沼。
U一草本泥炭地:无林泥炭地、包括藓类泥炭地和草本泥炭地。
Va一高山湿地:包括高山草甸、融雪形成的暂时性水域。
Vt一苔原湿地:包括高山苔原、融雪形成的暂时性水域。
W一灌丛湿地:灌丛沼泽、灌丛为主的淡水沼泽,无泥炭积累。
Xf一淡水森林沼泽:包括淡水森林沼泽、季节泛滥森林沼泽、无泥炭积累的森林沼泽。
Xp一森林泥炭地:泥炭森林沼泽。
Zg一地热湿地:温泉。
ZK(b)一内陆岩溶洞穴水系:地下溶洞水系。
人工湿地
1一水产池塘:例如鱼、虾养殖池塘。
2一水塘:包括农用池塘、储水池塘,一般面积小于8平方百米。
3一灌溉地:包括灌溉渠系和稻田。
4一农用泛洪湿地:季节性泛滥的农用地,包括集约管理或放牧的草地。
5一盐田:晒盐池、采盐场等。
6一蓄水区:水库、拦河坝、堤坝形成的一般大于8平方百米的储水区。
7一采掘区:积水取土坑、采矿地。
8一废水处理场所:污水场、处理池、氧化池等。
9一运河、排水渠:输水渠系。
10一地下输水系统:人工管的岩溶洞穴水系等。
中国湿地分类
中国根据自身的情况以及《湿地公约》分类系统,对全国湿地进行了分类。1999年7月在全国湿地资源调查工作会议中将中国湿地类型划分进行了修改,共分为5大类28种类型,并以国家林业局林护湿字[1999]217号文件下发各省(自治区、直辖市)参照执行。各种类型及其划分标准如下:
近海及海岸湿地
近海及海岸湿地指的是低潮时水深6米以内的海域及其沿岸海水浸湿地带。
1—浅海水域:低潮时水深不超过6米的永久浅水域,
植被盖度小于30%,包括海湾、海峡。
2—潮下水生层:海洋低潮线以下,植被盖度≥30%,包括海草层、海洋草地。
3—
珊瑚礁:由珊瑚聚集生长而成的湿地。包括珊瑚岛及其有珊瑚生长的海域。
4—岩石性海岸:底部基质75%以上是岩石,盖度\u003c30%的植被覆盖的硬质海岸,包括岩石性沿海岛屿、海岩峭壁。本次调查指低潮水线至高潮浪花所及地带。
5—潮间沙石
海滩:潮间植被盖度\u003c30%,底质以砂、
砾石为主。
6—潮间淤泥海滩:植被盖度\u003c30%,底质以淤泥为主。
9—海岸性咸水湖:海岸带范围内的咸水湖泊。
11—河口水域:从近口段的潮区界(
潮差为零)至口外海滨段的淡水舌锋缘之间的永久性水域。
12—
三角洲湿地:河口区由
冲积岛、沙洲、沙嘴等发育而成的低
冲积平原。
河流湿地
(本次调查仅限于河床(枯水河槽)平均宽度≥10m,面积\u003e100hm2的全国主要
水系的四级以上支流)
1—永久性河流:包括河床,同时也包括河流中面积\u003c100平方百米的水库(塘)。
3—泛洪平原湿地:河水泛滥淹没(以多年平均洪水位为准)的河流两岸地势平坦地区,包括河滩、泛滥的河谷、季节性泛滥的草地。
湖泊湿地
1—永久性淡水湖:常年积水的海岸带范围以外的淡水湖泊。
2—季节性淡水湖:季节性或临时性的泛洪平原湖。
3—永久性咸水湖:常年积水的咸水湖。
4—季节性咸水湖:季节性或临时性积水的咸水湖。
沼泽和沼泽化草甸湿地
1—
藓类沼泽:以藓类植物为主,盖度100%的泥炭沼泽
2—
草本沼泽:
植被盖度≥30%、以
草本植物为主的沼泽。
3—沼泽化草甸:包括分布在平原地区的沼泽化草甸以及高山和高原地区的具有高寒性质的沼泽化草甸、
冻原池塘、融雪形成的临时水域。
4—灌丛沼泽:以灌木为主的沼泽,植被盖度≥30%。
5—森林沼泽:有明显主干、高于6米、郁闭度≥0.2的
木本植物群落沼泽。
6—内陆盐沼:分布于中国北方干旱和半干旱地区的盐沼。由一年生和多年生盐生植物群落
组成,水含盐量达0.6%以上,植被盖度≥30%。
7—地热湿地:由温泉水补给的沼泽湿地。
库塘
1—库塘:为灌溉、水电、防洪等目的而建造的人工蓄水设施。
分布
湿地的分布具有广泛性和不均匀性。截至2020年,尚未有关于全球湿地面积的精确估算,世界保护监测中心估计全球湿地约有5.7亿公顷,占
地球陆地面积的6%,其中湖泊占2%、藓类沼泽占30%、草本沼泽占26%、森林沼泽占20%、洪泛平原占15%。全世界的
红树林面积约有0.24亿公顷,
珊瑚礁估计还有0.6亿公顷。
在全球范围看,
北半球的湿地面积大于
南半球。在北半球,湿地主要分布在欧亚大陆和
北美洲的亚
北极带、
寒带和
温带地区。南半球的湿地主要分布在
热带和部分温带地区。
从各大洲看,湿地面积分布不均衡,非洲地区湿地面积约为0.35亿公顷,占非洲陆地面积的1%左右。
亚洲地区湿地面积达1.2亿公顷以上,占亚洲陆地面积的2.7%。北美地区湿地面积超过1.67亿公顷,约占北美陆地面积的7%。中
南美洲及
加勒比海地区湿地面积约为1.77亿公顷,占该地区陆地面积的9.8%。
欧洲州湿地面积67万公顷,占欧洲大陆的0.07%。
从各个国家湿地资源来看,
加拿大湿地面积居世界首位,为1.27亿公顷,占全球湿地面积的22.3%。
美国湿地面积排在第二位,为1.11亿公顷,占全球湿地面积的19.5%。
俄罗斯湿地面积居世界第三。中国湿地面积排在第四位,是亚洲地区第一位,为6.2万公顷,占全球湿地面积的10%。
特征
湿地的水与生物是湿地最重要的成分,也是湿地的重要资源。湿地的环境使湿地的生物与环境形成了独特的生态系统,它既不是陆地系统那么简单,也不如水系统那么特殊,它有两者间过渡的性质,但又不是仅仅过渡,而是更复杂和更另类的系统。
多水的环境
湿地的第一特征是需要多水的环境,需要具有不同空间数量、时态、组成成分、性质的水。水的空间和时间的变化有时可能是湿地存在的关键,比如时间上因水分的蒸发,一定体积中水分的含量会很快或不断地减少,致使超饱和状态的积水量锐减或减少,
降水的增加,又会使水量加大积蓄或增加流量,空间变化指的是地表有一定的倾角和斜度,饱和和超饱和状态的水不会产生积水,而出现水的流动,形成径流,从而改变湿地的形成作用。其次,
地下水和降水还会形成孤立湿地。尽管湿地与陆地系统和水生系统在结构和功能上具有某些相似性,而且湿地是陆地系统和水生系统的自然界面,但湿地与其他生态系统具有明显的差异。
独特的土壤条件
湿地与周围相邻高地的主要区别在于独特的土壤条件,湿地常位于深水系统和高地系统之间的边缘,并且受深水系统和陆地系统的共同影响。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
物质的最初储存场所。一般可划分为两类:矿质土壤和有机土壤。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。有机土壤(
泥炭土)是由处在不同分解阶段的植物残体组成的,有机泥炭土的两个较为重要的特征是泥炭土的植物组成和泥炭分解的程度。如果在野外或实验中能确定泥炭土的来源和分解状态时,就能预测有机土的一些物理指标的范围。淹水后矿质土壤会发育为氧化还原特征,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,氧化还原的速度依赖于必不可少的三个条件:持续的厌氧环境,一定的土壤温度(一般5℃为“生物适宜生存区”,低于这个温度多数生物活动将会停止或非常缓慢),有机质为微生物活动的基质。
特殊的生物多样性
湿地的另一个特征是具有生物多样性。
动物因素
鸟类是湿地中最大的特殊资源,“拉姆萨尔公约”就是为保护这些鸟类而开始签署的。比如候鸟为了寻找合适的生存环境和生育下一代,继承和维持或扩大
种群数量,每年要迁徙数千公里。如斑头雁(Anser indicus)甚至飞越
喜马拉雅山脉,每年从中国西藏迁徙到
印度。从
南半球的
澳大利亚,北迁至
俄罗斯的鸟类,它们需要沿途有湿地生态系统来生存。还有一些鸟类并不迁徙,或仅是小范围内的不定期飞行和觅食。这些鸟类中,有一部分为水禽,在水面或浅水中生活,后者常被称为“涉禽”。还有一部分鸟类,它们的生活并不在水中,但要依靠水提供食物。当然也有一部分鸟类,并不依靠湿地,但湿地提供的条件,对它们来说是非常合适的,这些包括鸟巢的搭建与隐蔽。水生或
湿生植物滋养的昆虫,是候鸟、
留鸟很好的食物。因此,湿地形成了巨大的
食物链,支撑着丰富的
生物多样性,也被称为“生物超市”。
植物因素
湿地中常生长有湿生或水生
植被,很少有不耐水淹的植物。湿地常见植被可分为
水生植物、湿生植物、盐生植物和耐盐植物等植被类型。湿生植物生长在过度潮湿的环境中,这种过度潮湿的生活环境是因为土壤中充满了水分,一些
沼泽化草甸、河湖沿岸带等具有典型的湿生植物。水生植被由生长在水体浅水区和周围滩地上的沉水
植物群落、浮叶植物群落、漂浮植物群落、
挺水植物群落共同组成,这几类群落均由大型水生植物构成。湿地植被有助于减缓水流的速度,当含有毒物和杂质(农药、生活污水和工业排放物)的流水经过湿地时,流速减慢,有利于毒物和杂质的沉淀和排除。此外,一些
湿地植物如芦苇、
凤眼莲等还可以有效地吸收有毒物质。流经湿地的营养物质则被植物有效吸收,或者积累在湿地泥层之中,既为下游净化了水源,又通过物质循环养育了湿地生态系统中众多的次级生产者和更高
食物链等级以上的消费者。
价值与影响
生态效益
提供水源
湿地被称为陆地上的“天然蓄水库”,常作为居民生活用水、工业生产用水和农业灌溉用水的水源。众多的沼泽、河流、湖泊和水库等湿地中都有可以直接利用的水源,在输水、蓄水和供水方面发挥着巨大功能。同时,湿地与地下蓄水层有着密切联系,可以为地下蓄水层补充水源,从湿地到蓄水层的水可以成为
地下水系统的一部分,为周围地区的工农业生产提供水源,例如泥炭沼泽森林可以成为浅水水井的水源。
调节流量,控制洪水
湿地是一个蓄水库,天然的流量调节系统,可以调节河川川径流和维持区域水平衡。可以在暴雨和河流涨水期储存过量的
降水,然后缓慢地放出,可以在干旱季节将汛期存蓄的水量向下游和周边地区排放,减缓或避免旱灾的发生。中国
长江中下游平原的
洞庭湖、
鄱阳湖、
太湖等许多湖泊曾经发挥着重要的蓄水功能。
防浪固岸
湿地中生长着多种多样的植物,这些湿地
植被可以抵御和消减海浪、台风和风暴对海岸的冲击,防止岸线侵蚀。同时,植物的根系可以固定和稳定堤岸,在维护沿海地区的生态安全方面具有重要作用。研究表明,80米宽的湿地植被加上3米高的海堤就可以有效地保护海岸,而如果没有湿地植被的保护,则海岸需要12米高的海堤加以保护。据估计,宽度在50米以上的植被,每公顷所发挥的保护价值达1万美元以上。2004年底发生的
12·26印度洋地震对海岸地区造成了严重破坏,但有
红树林分布的海岸区域比附近没有红树林分布的区域受到的破坏程度要小得多。此外,除红树林外,其他海岸
植被发育良好的湿地也同样可以起到保护作用。
吸附降解
湿地拥有降解污染的能力,净化水质的同时还可以保留营养物质,养育湿地的动植物,湿地向外流出的淡水还可抑制海水回灌,防止
咸潮。
湿地植物、微生物通过物理过滤、生物吸收和
化学降解作用,可将一部分有毒、有害的物质转化为无毒、无害的物质,使湿地环境得到净化。另外,湿地有助于减缓水流速度,当含有有害物质和杂质(农药、生活污水和工业排放物)的流水经过湿地时,流速减慢,有利于有害物质和杂质的沉淀和排除。一些地区将湿地用作小型生活
污水处理地,以提高污水的净化效率。同时,当水流经过湿地时,其中所含的营养成分或被湿地植被吸收,或沉积在湿地基质之中,可营养盐的排放,维持湿地丰富的
生物多样性。在沿海地区,
沼泽、河流等湿地向外流出的淡水抑制了海水回灌,沿岸植被也有助于防止潮水流入河流。
保持小气候
湿地可以调节和改善周边地区的气候条件,其蕴含的水分通过蒸发成为
蒸汽,可降低区域温度,然后又以
降水的形式返回周围地区,可保持当地的湿度和降雨量,维持区域气候条件稳定。
固定二氧化碳
湿地在植物生长以及淤积成陆的过程中积累了大量的无机碳和有机碳。由于湿地环境中微生物活动弱,土壤释放二氧化碳缓慢,形成了富含有机质的湿地土壤和泥炭层,起到了固碳的作用,能够减缓
温室效应的发生。据研究,湿地固定了陆地
生物圈35%的碳素,总量为770亿吨,是
温带森林的5倍,单位面积的红树林沼泽湿地固定的碳是
热带雨林的10倍。
维持生物多样性
湿地生物多样性包括湿地中所有动物、植物、微生物及其所拥有的基因共同组成的生态系统。湿地独特的
生态环境为众多的动植物提供了生存场所,在物种保存和生物多样性保护方面发挥着重要作用,在40多种国家一级保护的鸟类中,约有1/2生活在湿地中。湿地多样性使自身具有极高的生产力,湿地生物之间形成了复杂的
食物网和
食物链,同时也是重要的遗传
基因库,对维持野生物种
种群的存续以及筛选、培育和改良具有经济价值的物种均具有重要意义。
经济效益
提供丰富的动植物产品
湿地的生态效益造就了它的经济效益,使湿地具有极高的生产力。比如水稻是全球重要的粮食作物,作为人工湿地主要类型的水稻田为全球人口提供了20%的食物来源,还可提供莲、藕、菱、芡及鱼、虾、贝、
藻类等富有营养价值的副食品。研究表明,每年每平方米湿地平均可生产
蛋白质9克,是陆地生态系统的35倍。许多动植物产品是
轻工业生产的重要原材料,如木材、芦苇、动物皮革等。同时,湿地动植物资源的利用还间接带动了加工业的发展,为农业、
渔业、牧业和
副业的发展提供了丰富的自然资源。
航运
河流、湖泊等具有开阔水域的湿地具有重要的航运价值。中国约有100000千米的
内河航道,内陆水运承担了大约30%的货运量,为周边地区的经济发展起到了推动作用。
美国大湖区湿地水运为美国钢铁工业的发展带来便利,既提供了矿产资源,还提供廉价的水运,近些年来,美国钢铁中心有从
大西洋向五大湖区域迁移的趋势。
能源资源
湿地提供的水电能源为一种
清洁能源,在电力供应中占有重要的地位。中国的水能蕴藏居世界第一位,达6.8亿千瓦,有着巨大的开发潜力。中国的滨海湿地蕴藏着巨大的
潮汐能。湿地中的泥炭可用作燃料,木草可作为薪材,是当地居民生活的重要能源来源。肯亚保利湖( Lake Kanyaboli)周围的人78%依赖于湿地提供的薪材,湿地还可以为当地提供水源,用于洗涤、建筑、烹。
潘塔纳尔湿地中可以产生大量水生漂浮物种的
生物量用于生产
生物燃料,并有助于抵消区域和全球工业碳影响并促进社会经济发展。
提供矿物资源
湿地中有多种
矿砂和盐类资源。盐湖不仅含有大量的食盐、
芒硝、
碱石、
石膏等盐类,还富含硼、锂等多种
稀有元素。中国的青藏高原、蒙新地区的碱水湖、盐湖盐的种类多,储量大。中国的滩涂湿地每年提供
海盐近2000万吨,带动了中国盐化工的发展,黄河口、珠江口、辽河口等湿地有大量的油气资源,使得沿海湿地成为中国重要的能源基地,为经济发展发挥重要作用。比如美国大湖区矿产资源丰富,苏必利尔湖的西侧和南侧是美国重要的
铁矿产区,储量约占美国的80%。非洲的尼日尔三角洲地区矿产资源丰富,
尼日利亚靠着拥有尼日尔三角洲油气资源量的96% ,成为非洲第1大产油国和世界第12大产油国。
提供后备土地资源
河流夹带的泥沙在河口和滩涂区域的淤积使湿地面积不断增加,为经济和社会的
可持续发展提供了大量的后备土地资源。
旅游休闲
湿地蕴涵着秀丽的自然风光,是观光旅游的重要场所。许多重要的风景旅游区分布在湿地区域。滨海的沙滩、海水是重要的旅游资源,很多湖泊因自然景色壮观秀丽而吸引人们前往,被辟为旅游胜地。城市中的湿地(如
湿地公园)在美化环境、调节气候、为居民提供休憩空间方面发挥了重要作用。
社会效益
教育和科研价值
湿地在教育和科学研究方面具有重要的作用,其多样的生态系统、多样的动植物群落、丰富的濒危物种为教育和科研提供了研究对象和实验基地,一些湿地中保留着古代和现代的生物、地质演化信息,在研究环境演变、生物进化以及古地理研究等方面有着重要价值。
历史文化价值
湿地与人类的文明和人类社会的发展密切相关,中国、古印度、古埃及和古巴比伦
四大文明古国的起源地位于
黄河、
印度河和恒河、
尼罗河、幼发拉底河和
底格里斯河等河流湿地。中国
江浙一带的河流、湖泊湿地也孕育了江南水乡湿地渔耕文化,因此,湿地具有宝贵的历史文化价值,是历史文化研究的重要场所。据估算,全球生态系统每年所提供的自然资本价值为33万亿美元,为全球
国民生产总值的182倍。中国生态系统每年所提供的生态服务总价值中,面积不足土地面积4%的湿地生态系统所提供的价值占35%。
典型景观
潘塔纳尔保护区
潘塔纳尔保护区(Pantanal Conservation Area)位于南美洲巴西中西部马托格罗索州(Mato Grosso)西南角,占巴西潘塔纳尔地区的1.3%,是世界上最大的淡水湿地生态系统之一,小部分在
玻利维亚(Bolivia)和
巴拉圭(Paraguay)境内,总面积约187818公顷。2000年11月被联合国教科文组织列为世界生物圈保护区,同年又被联合国教科文组织列入人类自然遗产名单。它地处亚马孙雨林、巴西草原和巴拉圭干燥森林三个不同的生态系统之间,
生物资源极为丰富,是全球动植物最密集的生态系统之一,有2000多种植物、一万多种动物,包括数千种濒危动物,如
美洲豹、黑凯门鳄、风信子金刚鹦鹉等,并有“世界物种博物馆”的称号。
奥卡万戈三角洲
奥卡万戈三角洲(Okavango Delta)位于非洲
博茨瓦纳(Botswana)西北部,是世界上最大的内陆三角洲,也是非洲面积最大、风景最美的
绿洲,面积15000平方千米。它由发源于安哥拉(Angola)高地的
奥卡万戈河(Okavango River)注入卡拉哈迪(Kgalagadi District)盆地而形成,拥有400多种鸟类和许多野生生物如
虎鱼、鳄鱼、
河马、
黄喉拟水龟和
赖蛤蟆等,为博茨瓦纳(Botswana)提供了世界上独一的湿地生态系统,也是博茨瓦纳人民的丰厚的文化遗产。随着旱季、雨季的交替和洪水的涨退,自然景观也呈现出不同的特色。该地有60多个不同的旅馆和露营地,供游客在该地区进行狩猎和露营旅行,与
三角洲相关的旅游业,是当地收入的主要来源。
大沼泽地国家公园
大
沼泽地国家公园(Everglades National Park)位于
美国东南部
佛罗里达州(Florida)南端,包括
佛罗里达半岛南部、
佛罗里达群岛以及介于半岛与群岛之间的
佛罗里达湾,面积达6105平方千米,为美国东部最大的国家公园,于1979年被列入世界遗产名录。
卡卡杜国家公园
卡卡杜国家公园(Kakadu National Park)位于
澳大利亚北部重镇
达尔文以东171公里处,是澳大利亚最大的国家公园,面积为1.31万平方公里,它还被
联合国列为了“世界文化与自然双重遗产”。其地貌由高原,低洼潮湿的湿地,沿海岸线分布的
潮汐区和冲击而成的平原构成,同时给这里带来了独特的动植物
种群,生活着60多种哺乳动物、70种
爬行纲、280多种鸟类、50多种鱼类和大约1万种昆虫。在这片荒凉的土地上,还生活着从
冰川迁徙来的
土著居民,直到1972年被发现时,他们依旧保持着
刀耕火种的原始状态,成为了卡卡杜悠久历史的见证,在高原区的大量岩洞里,土著居民用丰富多彩的绘画描述了他们各个时期的生活,不但极具艺术性,也是考古学家重要的研究对象。
湄公河三角洲
湄公河三角洲(Mekong Delta)是东南亚最大的大河三角洲,以
柬埔寨(Cambodia)首都
金边(Phnom Penh)为顶点,以北起
越南巴地(Bà Rịa)、南至金瓯角(Mũi Cà Mau)为底边的三角形地区。由湄公河及其支流的泥沙冲积而成。濒测临
南海和
泰国湾。总面积4.4万平方千米,其中越南境内3.9万平方千米。地势平坦低洼,
沼泽广布,
平均海拔不到2米,沿海滨地区有大片生长
红树林的泥滩。
三角洲地区天然河系和人工渠道纵横交错,组成稠密的水网,其农田肥沃,是柬埔寨和越南的农业生产基地,主要为水稻产区。
伊西曼格利索湿地公园
伊西曼格利索湿地公园(iSimangaliso Wetland Park)位于
南非纳塔尔省(Natal)东部海岸,距德班约275干米,是南非第三大保护区,跨越海岸线约280千米,总面积约24万公顷,于1999年被列入《世界遗产名录》。公园处于
海平面和海拔474米之间,由一个沿海平原及
大陆架组成。属
亚热带气候,夏季温暖潮湿,冬季温和干燥,年平均气温超过21℃。因距海距离不同,公园自东向西气候略有差别。河流、海洋和风的
侵蚀作用使得该地呈现多样地貌,包括珊湖礁、漫长的沙滩、海岸沙丘、湖泊、沼泽、大片的芦苇丛和
纸莎草沼泽,为非洲州海洋、沼泽地到大草原的各类物种提供了
栖息地。公园内环境的异质性、洪水和海洋风暴以及热带和亚热带的非洲地理状况的相互作用,使这里拥有异常丰富的物种,并有新的物种在不断形成。
黄河三角洲
黄河三角洲湿地位于中国黄河入海口,是典型的滨海湿地生态系统,是中国暖温带地区最完整、最广阔、最年轻的新生湿地生态系统,同时也是世界上
生物多样性最丰富的地区之一。作为中国最年轻的新生湿地,它是
东北亚内陆和环西太平洋鸟类迁徙重要的“中转站”及越冬、栖息和繁殖地,此外,不断生成的自然湿地也可以弥补湿地退化所产生的不良影响。黄河
三角洲是世界上增长速度最快的三角洲。黄河三角洲与
长江三角洲、
珠江三角洲并列为中国三大三角洲。1990年设立
黄河三角洲市级自然保护区,1991年晋升为省级自然保护区,1992年晋升为国家级自然保护区。保护区以保护
黄河口生态旅游区原生湿地生态系统和
丹顶鹤、
白头鹤等珍稀濒危鸟类为主。
环境问题与保护
环境问题
生态系统遭到破坏
人类为了发展,对湿地生态系统造成了破坏,比如造水库、大坝、灌溉系统以及在沿海建筑海岸防护堤、开垦耕地或翻新牧场、砍伐森林等,工农牧业的发展等都加剧了湿地系统的破坏。2018年发布的首份《全球湿地展望》报告警告称,自2000年以来,全球湿地正在加快流失,其消失速度是森林的三倍。据统计,中国海岸湿地被围垦的面积达到119万公顷,
红树林从50年代的5万公顷降到不足2万公顷。如果不采取措施,全球最大的
潘塔纳尔湿地在2050年,原生植物将会消失。
水资源被破坏
自然消退严重,加上森林破坏、
水土流失加剧、湖泊淤积严重、工农业生产排放到湿地的污染物,还有湖泊、湿地的自然老化过程,造成水域面积逐年变小、湿地水质恶化,功能退化等问题。
保护
建设湿地公园
湿地公园的建设规划是城市的重要组成部分, 受到了政府与社会居民的关注和支持,同时可以保护湿地生态系统的完整性、
可持续性,对城市的空气和环境非常重要,具有环保和美化价值。截至2022年,中国建设了多达1600处湿地公园,湿地保护系统也在不断完善。在国外,国家建造人工湿地,大约有80个人工湿地系统在使用。
制度保护
为了保护鸟类及其
栖息地湿地,各个国家签署了《湿地公约》。中国为了保护湿地,建立了一系列保护工程规划,截至2014年,指定国际重要湿地46块,建立湿地自然保护区577处,建立湿地公园468处有18个省、市、自治区出台了省一级的湿地保护条例,一些地方还把湿地保护纳入地方党政领导的政绩考核。
区域联动
2018年起,在
安哥拉、
纳米比亚和
博茨瓦纳三国政府为保护奥卡万戈湿地,与
WWF、
大自然保护协会等国际公益组织成立联合项目组,项目组根据安哥拉的实际情况,帮助当地寻找水电开发替代方案,推荐重点发展
太阳能,并对项目进行了精心选址,使之远离野生动物迁徙廊道,并借鉴在
肯尼亚和
坦桑尼亚等国的工作经验,联合安哥拉林业、
渔业部门向民众展开环保生产技术培训,促进人与自然环境的协调发展。
新加坡为保护湿地,根据新加坡国家公园管理局的总体规划,湿地保护区与周边其他区域合作伙伴进行联动,通过连接湿地周围的自然环境,形成一条用于保护
红树林和野生动物的
生物多样性走廊,尽量减少人类对自然生态保护区的干扰。还对人类活动进行分区,最大限度减少负面影响:第一、二区为高、中等活动区,包括自然步道、游客中心区域、滨海前沿,游客可近距离接触和体验红树林和沿海
栖息地的环境;第三、四区为低活动区和极低活动区,限制或完全禁止游客活动,以维持湿地环境的宁静自然生态。保护区还增加了社区志愿服务、赞助等,以实现财务的
可持续性,减少对政府资金的依赖。
科普宣传
比利时哈奇斯湿地时常举行活动,包括各类画展、讲座、研讨会等,通过科普和艺术让公众感知湿地魅力,并建立相关宣传板块,不允许采摘湿地内的植物、捕捉野生动物;不得惊扰鸟类和其他动物等。
世界湿地日
1996年《湿地公约》常务委员会第19次会议决定,从1997年起,将每年的2月2日定为世界湿地日,《湿地公约》是为了保护湿地提出来的全球性国际行动,而且,每年湿地日都有不同的主题,2023年的主题是修复湿地。
学术研究
相关学科
湿地生态学
湿地生态学学科隶属生态学一级学科。学科以湿地生态系统为研究对象,以保护生态学、恢复生态学、水文水资源学、生物多样性科学、入侵
生态学、生态工程学为理论基础,研究湿地生物与环境之间相互关系以及湿地对区域及全球环境变化的作用与响应的科学。研究方向为湿地水文与全球变化、湿地生物地球化学过程、湿地植被恢复与重建、湿地保护与管理。
生态研究
东北地区地理所
水环境污染与防治研究团队近年来聚焦人工湿地水-气协同调控中的理论和技术瓶颈问题,开展了系列创新研究。基于
电化学、
微生物学等相关学科的原理,将
微生物燃料电池体系
耦合到人工湿地中,构建了新型潜流人工湿地,并验证了其对主要
温室气体(CH4、N2O)和NH3的减排功能。研究发现,与传统潜流人工湿地相比,耦合人工湿地不仅能产生
电能,污水净化效率也显著提升,还实现了对多种气体的协同减排,其CH4、N2O和NH3的排放通量分别降低34%、28%和52%。微生物燃料电池促进了人工湿地中
反硝化细菌(如
拟杆菌门、Rhodobacteraceae等)数量以及nirK、nirS基因
丰度的增加,从而抑制了N2O的生成与排放。产电菌(如
变形菌门、Firmieutes和Geobacter等)与产
甲烷微生物的竞争以及pomA、mcrA基因丰度的减少有助于控制CH4排放。此外,耦合系统更高的氮去除能力也降低了水相中氨离子浓度,从而减少了NH3挥发通量。
中国林业科学研究院建立了全球滨海
湿地植物碳、氮和磷含量数据库,涉及全球208个研究点。基于该数据库,分析了滨海湿地植物碳、氮、磷及其比率的全球格局及其决定因素,并与
陆地生态系统已有植物格局进行比较。研究发现滨海湿地植物碳氮磷化学计量也具有明显的
纬度梯度格局,但其格局比陆地生态系统较弱。而且,滨海湿地植物具有比陆地植物更高的氮与磷回归
斜率。此外,还发现不同类型滨海湿地(盐沼和
红树林)植物碳氮磷化学计量的较大差异。该研究成果于2021年5月作为封面文章发表在生态学国际学术期刊Global
生态学 and
生物地理学上。
重大事件
2016年,
越南湄公河三角洲发生重大干旱,造成农业损失约达4.7万亿越南盾(约合人民币14亿元),加上淡水盐化,越南有22多万公顷稻田、6500公顷蔬菜和经济作物田受灾。
2020年9月,南美洲的
潘塔纳尔湿地遭遇了有记录以来最严重的大火,波及湿地总面积的28%,美国《自然》杂志称之为“世界末日般的大火”,并且遭受了近50年来最严重的干旱,世界自然基金会的数据显示,从1月到5月,该地区总降雨量只是往年同期的一半。湿地地表温度明显升高,加上没有足够的降水,
植被变得易燃。
2022年9月,西班牙南部多纳纳国家公园遭遇干旱,其中的一片湿地圣奥拉拉泻湖也消失。
2023年4月,中国新疆
伊犁哈萨克自治州伊宁市伊犁河南岸阿拉木图亚湿地保护区发生
森林火灾,火场植被以芦苇
灌木丛为主,伴有部分次生林,火势为中高强度地表火伴局部树冠火,威胁到
伊犁河谷工业林安全。
参考资料
湿地生态学.北京林业大学生态与自然保护学院.2023-09-22
学术研究.中国科学院湿地生态与环境重点实验室.2023-09-24