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973项目子课题:三峡工程或改变洞庭湖湿地格局

成舸

分析结果表明,洞庭湖湿地植被格局是多因子综合影响的结果,以地下水位最为重要,物理因子次之,化学影响相对较小。随着湿地地下水位的降低、总淹水时间缩短,植物在高度上的分布逐渐发生了变化。
2014年02月10日13:47    来源:中国科学报    手机看新闻
原标题:973项目子课题:三峡工程或改变洞庭湖湿地格局

  三峡工程运行十年来,长江和洞庭湖的关系发生了根本性的变化,这给国际重要湿地洞庭湖带来了哪些改变?

  ■本报记者 成舸

  洞庭湖,“长江之肾”;湿地,“地球之肾”。三峡工程运行十年来,长江和洞庭湖的关系发生了根本性的变化,这给国际重要湿地洞庭湖带来了哪些改变?2014年,随着国家“973”项目子课题“江湖关系变化对湿地分布格局的影响”进入第三个年头,答案正在被一点点地勾连出来。

  洞庭湖水量减少

  

  地下水位有明显变化

  “过去对影响洞庭湖湿地植被格局的研究多集中于泥沙淤积,对水位变化的研究较少,因为洞庭湖的历史就是大量泥沙淤积所诱发的。”中科院亚热带农业生态所研究员谢永宏告诉记者,虽然他们已经知道水是决定湿地格局的重要因素,但究竟是水的什么因素决定,如何调控,尚不清楚。

  据介绍,老一辈科学家曾提出假设,湿地植物分布可能与淹水时间有关,但缺少证据。2010年,谢永宏团队在大量实地调查分析后初步确认,地下水埋深很可能是影响湿地群落分布的关键因子。

  观测数据显示,近年来洞庭湖水量减少,地下水位有明显变化。而这正是三峡工程和气候变化等因素综合所带来的影响之一。

  为进一步收集证据,自2011年起,研究人员历时两年,沿洞庭湖设置了19条样带,针对荻、苔草、虉草、辣蓼4种群落的植被组成和群落特征展开跟踪调查。

  分析结果表明,洞庭湖湿地植被格局是多因子综合影响的结果,以地下水位最为重要,物理因子次之,化学影响相对较小。

  2012年开始,在新启动的“973”课题支持下,研究人员通过遥感数据结合DEM(数字高程模型)地形图进行分析后再次确认,影响洞庭湖湿地植物群落分布的关键环境因子正是水位和植物高程的变化。

  “我们通过DEM高程地形图,将水位转化成了淹水时间,发现淹水时间的变化和植被分界点的变化是高度一致的。”谢永宏说,“这个结果与大量野外调查统计分析的结论没有矛盾,而是相互验证了。”

  东洞庭草洲持续扩张

  

  湿地群落维持“正向演替”

  “涨水为湖,退水为洲”,洞庭湖湿地就在这年复一年的涨退之间呼吸生存。与多数大湖不同,作为长江中游最重要的通江湖泊之一,洞庭湖上承湘资沅澧四水,下以四口接通长江,就像一个缓冲气囊,水量变化受外界影响波动极大。丰水时节,绝大多数草洲被湖水淹没,到了冬春季,又大面积露出。

  2003年三峡工程运行后,不少学者曾预测,由于长江上游带来的泥沙淤积得到遏制,洞庭湖库容将停止萎缩,水面将扩大,而洲滩湿地面积将缩小,湿地生物群落很可能出现生态学上的“逆向演替”。

  然而,中科院亚热带农业生态所的最新调查却显示,从1989年至2011年,东洞庭湖草洲面积持续增加,20余年间增加了305平方公里,从不到湖盆面积的一半扩至三分之二,且三峡运行后的增长趋势未发生大的变化。

  “这意味着,洞庭湖湿地仍在发生着‘正向演替’。”谢永宏告诉记者。

  为何在泥沙淤积大幅减少后,湿地面积仍在增加呢?这与洞庭湖水位降低有关。据了解,在三峡工程建成以前,草洲扩张主要缘自泥沙淤积,但之后的驱动因素发生了改变。特别是从2006年开始,洞庭湖进入水位低值期,连续三年低于多年平均值25.26米。因此,尽管湖床淤积速度放缓,水位的降低仍使得大量草洲在枯水期浮出水面。

  “2000年前我们看到的是水位一直在抬升。实际原因并不是水量在增加,而是泥沙淤积使得湖盆抬起来了。但紧接着,2000年以后水位往下走,却是水量真的在往下走,而且现在这一趋势没法遏制。”谢永宏说。

  “三峡工程运行后,低水位湿地的淹水时间明显缩短,驱动着植被格局发生变化。”研究发现,2000年以前,草洲高程只要不低于24米,就能保证一定时间的出露。2000年以后,这一高度逐渐降至23米以下。草洲分布的最低高程缓慢下移,从23.5米下降为22.44米。

  平均水位持续降低

  

  胁迫湿地植被向湖心迁移

  

  中科院洞庭湖湿地生态系统观测站,就坐落在东洞庭湖核心区的大堤外侧。站在大堤上向湖心望去,只见近岸杨柳低垂,芦苇丛生;远处则是被湖水分割的一块块草洲和泥滩,波光潋滟间,依稀可见雁鸭成群,运气好还能捕捉到或蹑脚涉水或垂足伫立的白鹭倩影,植被空间格局呈现出明显的带状分布特点。

  “从生态上讲,水位下移对某些生物是有利的,但时间不能太长。”谢永宏分析说,水位短暂下移,使露出的洲滩面积增加,有利于某些候鸟的觅食和栖息,比如喜食植物嫩茎叶的小白额雁。

  然而,随着湿地地下水位的降低、总淹水时间缩短,植物在高度上的分布逐渐发生了变化。

  芦苇,这种竞争力极强的湿地植物,过去多沿湖岸分布。现在,为了追逐水分,芦苇开始往更低处的草洲生长,挤占了苔草的空间。

  “上世纪80年代的时候,东洞庭湖的苔草有300多平方公里,现在只剩下了100多平方公里,都去哪儿了?大部分都被芦苇挤走了。”谢永宏说。

  淹水时间的变化控制了草洲的空间分布,而草洲空间分布的变化,使候鸟也跟着迁移。“2008年以前这里的候鸟更多,后来逐渐转移到了丁字堤,现在更多的鸟跑到团洲那边去了,因为那里冲出的洲滩比较大,苔草量丰富。”站在样地的控制试验台上,谢永宏对这一带烂熟于心。

  丁字堤和团洲两地,在方位上更靠近内湖。

  在洞庭湖里,研究人员还搭建起了一个模拟试验台,按0至1.5米四种高度分别围成12个方块,忠实地记录着水位高程变化对植被生长的影响。

  记者看到,在不到10平方米的方格子里,两年前同时种下的苔草,现已呈现出不同的格局。种的时候大部分是短尖苔草,现在较高方块有单性苔草等开始发展,“这意味着随着水位下移,不同物种竞争力和资源获取能力发生了变化,将导致植被格局的改变”。

  滩地面积增加

  

  为外来物种入侵提供可乘之机

  随着水位下移,大量滩地露出,极大刺激了人类开发利用的愿望,使湿地格局转变进一步加剧。近年来,杨树被人们大量引种至湿地边缘,使芦苇曾经的“霸主”地位也逐渐丧失。“杨树成活后,把原本挨着岸边生长的芦苇往湖心赶,但鸟是不喜欢芦苇的。”

  就这样,杨树驱赶芦苇,芦苇驱赶苔草,把苔草渐渐赶到了水边,生存空间日益逼仄。等人们意识过来,杨树已在洞庭湖湿地上种下了数百万亩,以至于不久前,政府又开始大片砍伐杨树。

  湿地植物间你追我赶的趋势已被谢永宏团队的调查数据印证。近20年来,在东洞庭湖草洲面积总体扩大的同时,植被结构也改变了,“杨树面积在扩大,芦苇面积没有变,苔草面积在萎缩”。

  事实上,包括湿地在内,任何生态系统都有一个适应环境、达到新平衡的过程。已有研究表明,新发育的洲滩经10年左右,生物量和多样性指数将趋于稳定,再往后,便被生物间的竞争优势所取代。

  然而,如果上述竞争优势是在人力作用下强制产生的,原本漫长的群落适应过程无疑将骤然加速。在这有时不可逆的过程中,适应不了的物种便有消亡的风险,人类必须慎之又慎。

  《中国科学报》 (2014-02-10 第6版 动态)

(责编:马丽、赵竹青)


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