保护和恢复河流形态多样性

摘要：生物群落与生态环境的统一性是生态系统的基本特征。河流形态多样性是流域生态系统生态环境的核心，是生物群落多样性的基础。水利工程在不同程度上造成河流形态的重大改变，导致生物群落多样性的降低，影响河流生态系统的健康和稳定，从而使系统的服务功能下降，对人类利益造成损害。水利工程建设应该重视保护和恢复河流形态多样性问题，转变工程理念，在满足人的需求的同时，兼顾流域生态系统健康的需求。关键词：河流形态生物群落流域生态系统河流形态多样性是流域生物群落多样性的基础。水利工程可能引起河流形态的均一化及不连续化，从而降低生物群落多样性的水平，造成对河流生态系统的一种胁迫。水利工程建设应注意保护和恢复河流多样性，以满足生态系统健康的需求。一、淡水生态系统的特点一般认为，生态系统是指一定空间中的生物群落（动物、植物、微生物）与其环境组成的系统，其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的功能复合体。从大类划分，生态系统首先是由非生物部分与生物部分组成。非生物部分是由无机物质组成的，包含有气象、地貌、地质、水文等条件，它是生物部分的环境，是生命支持系统。在生态学中，具体的生物个体和群体生活地区内的生态环境称为“生境”。淡水生态系统可以分为两类，一类是动水生态系统，即河流生态系统，另一类是静水生态系统主要指湖泊、水库生态系统。两者都应包括周边的淡水湿地。其特点为：１．生物群落与生境的统一性有什么样的生境就造就了什么样的生物群落，两者是不可分割的。如果说生物群落是生态系统的主体，那么，生境就是生物群落的生存条件。一个地区丰富的生境能造就丰富的生物群落，生境多样性是生物群落多样性的基础。如果生境多样性受到破坏，生物群落多样性必然会受到影响，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化。在生境各个要素中，水又具有特殊的不可替代的重要作用。２．生态系统结构的整体性从生物群落内部看，整体性是生态系统结构的重要特征。一旦形成系统，生态系统的各要素不可分割而孤立存在。如果硬性分开，那么分解的要素就不具备整体性的特点和功能。在一个淡水水域中，各类生物互为依存，互相制约，互相作用，形成了食物链结构。研究表明，一个生态系统的生物群落多样性越丰富即食物链越复杂，其结构形成三维的网状结构，称为食物网，那么，这种复杂的食物网组成的生态系统比简单的直线型食物链的稳定性要高得多，其抵抗外界干扰的承载力也高得多。如果食物链（网）的某些重要环节缺省，即在生态学中称为“关键种”的缺省，对一个生态系统将产生重大影响。另外，从生物群落多样性角度看，一个健康的淡水生态系统，不但生物物种的种类多，而且数量比较均衡，没有哪一种物种占有优势，各物种间既能互为依存，也能互相制衡，使生态系统达到某种平衡态即稳态，这样的生态系统功能肯定是完善的。反之，如果一个淡水生态系统的生物群落内比例失调，会造成整个系统恶化。比如人们向江河湖库倾倒营养物质及有机质，水中氮、磷等物质增加，就会导致蓝藻加快繁殖，水中生物群落比例失调，造成水体富营养化和生态系统失衡。３．自我调控和自我修复功能淡水生态系统结构具有自我调控和自我修复功能。在长期的进化过程中，形成了同种生物种群间、异种生物种群间在数量上的调控，保持着一种协调关系。在生物群落与生境之间是一种物质、能量的供需关系，在长期的进化过程中也形成了相互间的适应能力。比如淡水周边的湿地生物群落，需要适应干旱与洪涝两种生境的交替变化，形成了湿地植物既耐旱又耐涝的特征。在大型湖泊和水库中，生物群落与生境的供需关系，体现为以水为载体的牧食食物链的能量流动。水体自我修复能力也是淡水生态系统自我调控能力的一种。通过自我修复，在外界干扰条件下，保持水体的洁净。由于具有这种自我调控和自我修复能力，才使淡水生态系统具有相对的稳定性。４．淡水生态系统的服务功能在生态学中，把由生态系统为人类提供的物质和生存环境的服务性能称为生态系统服务功能。河流生态系统为人类提供的服务是多方面的。它为人类提供食品及其他生活物资；对气温、云量和降雨进行调节，在全球、流域、地区和小生境等不同的尺度上影响着气候；对水文循环起调节作用，具有缓解旱涝灾害的功能；流域植物能涵养水分，有利水土保持；优美的水域景观具有旅游休闲功能，其本身就是一种文明财富。特别要强调的是，河流生态系统具有的净化环境的功能，对于人类的生存环境具有关键意义。湿地历来就有“地球之肾”的美称，对于水体具有很强的净化功能。水生植物可以吸收、分解和利用水域中氮、磷等营养物质以及细菌、病毒，并可富集金属及有毒物质。研究结果表明：挺水植物如慈姑、茭白、水花生以及沉水植物伊乐藻对水体中氮的去除率达７５％，茭白、伊乐藻对水体中磷的去除率达７５％，芦苇、慈姑对磷的去除率为６５％。而在水中的鱼类和浮游动物也对植物、藻类和微生物进行吸收、分解。生物净化过程，是在淡水生态系统的食物链（网）中进行的复杂的生物代谢和物理化学过程。通过这个过程，水体中的各种有机和无机溶解物和悬浮物被截留，有毒物质被转化，可以防止物质的过分积累所形成的污染，从而清洁水体。二、河流形态多样性与生物群落多样性的关系生物群落与生境的统一性是生态系统的基本特征。在流域生态系统的各种生境因素中，河流形态多样性是流域生态系统最重要的生态因子之一。河流形态多样性及与生物群落多样性的关系可以归纳为以下５个方面。１．水－陆两相和水－气两相的联系紧密性与湖泊相对照，河流是一个流动的生态系统。河流与周围的陆地有更多的联系，水－陆两相联系紧密，是相对开放的生态系统。水域与陆地间过渡带是两种生境交汇的地方，由于异质性高，使得生物群落多样性的水平高，适于多种生物生长，优于陆地或单纯水域。在水陆联结处的湿地，聚集着水禽、鱼类、两栖动物和鸟类等大量动物。而植物就有沉水植物、挺水植物和陆生植物以层状结构分布。另外，河流又是联结陆地与海洋的纽带，河口三角洲是滨海盐生沼泽湿地。愚冶骨由于河流侧中水体流般动，水深胁又往往比镰湖水浅，偷与大气接眨触面积大膊，所以河受流水体含趁有较丰富唯的氧气，标是一种联横系紧密的拖水－气两肢相结构。丧特别在急品流、跌水充和瀑布河污段，曝气较作用更为喂明显。与恐此相应，匙河流生态处系统中的狂生物一般热都是需氧尤量相对较病强的生物各。根晚抓择２．上中壁下游的生霉境异质卫性亭新值散我国的大渠江大河多障发源于高济原，流经炉高山峡谷饥和丘陵盆幸地，穿过只冲积平原脸到达宽阔拖的河口。解上中下游父所流经地妨区的气象惑、水文、厚地貌和地害质条件有开很大差异蝇。以长江饰为例，长环江流域地罪势西高东晚低呈现三泰大台阶状恋。长江流脑域内的地是貌类型众暗多，据统妙计，流域尘的山地、障高原面积执占全流域缝的７１．仿４％，丘率陵占１３悼．３％，该平原占１维１．３％汗，河流、发湖泊等水燥面占４％土。形成峡胁谷型河段迁、丘陵型位河段及平定原型河段扛。与长江漫干流相连诚的湖泊众有多。长江用流域为典袖型亚热带里季风气候汁，流域辽引阔，地理昌环境复杂迷，各地气血候差异很谅大，且高偏原峡谷河疮流两岸常们有立体气其候特征。哄流域内形键成了急流株、瀑布、纱跌水、缓似流等不同呆的流态。红需要指出致，除了气谋象、地貌据等生态因会子外，河便流的流态供、流速、两流量、水极质以及水猎文周期等阿水文条件肾也应该作翼为重要的膛生态因子桨考虑笔。裂握雕巴河流上中交下游由多喘种异质性弓很强的生幼态因子描织述的生境躺，形成了踏极为丰富半的流域生自境多样化军条件，这虑种条件对职于生物群脉落的性质某、优势种副和种群密棋度以及微钩生物的作残用都产生突重大影响就。在生态飘系统长期婚的发展过扣程中，形尽成了河流婶沿线各具渔特色的生计物群落，伙形成了丰城富的河流昨生态系统逼。仍以长策江流域为捷例，流域咬大部分处也于中亚热部带植被区占，介于暖矛温带和南瓦亚热带之蝇间，并有盒青藏高原搏高寒植物免和垂直地事带性植物哪，种类极滔为丰富。交在我国植谨物３９８给０个属、逐近３万种偷种子植物拍中，长江庙流域的植滨物分别占服属的２／闸３和种的含１／２。邮长江流域疮在世界大跟陆动物区忆系中，分饱属古北界放青藏区、超东洋界西登南区和东痰洋界华中莫区三大区坦。生活着衣白唇鹿、散藏羚羊、灯野牦牛、筑麋鹿、猕厨猴、华南赔虎、石貂佳以及大鲵批、丹顶鹤追等多种动症物。珍稀都动物就有床大熊猫、射白鳍豚、尼中华鲟、贺朱鹮等２割２种。其里中，中华高鲟是溯源啄产卵洄游你鱼类，每喉年秋季从阳大海逆流诞而上到长你江上游产膀卵，幼鱼御顺江游到脖大海印。扒残泊点３．河流猾纵向的蜿兰蜒乖性坡涝淋则自然界的砍河流都是症蜿蜒曲折青的，不存氧在直线或从折线形态名的天然河桨流。在自著然界长期小的演变过议程中，河革流的河势严也处于演露变之中，椅使得弯曲浊与自然裁锹弯两种作滩用交替发每生。但是近弯曲或微我弯是河流庆的趋向形折态。另外给，也有一凉些流经丘阴陵、平原教的河流在往自然状态冻下处于分笋汊散乱状性态。一些亭分汊散乱披状态的河济流归入主岗槽形成明恢显的干流悬，往往是限由于人类集治河工程项的结果。缎需要强调豪指出，蜿然蜒性是自员然河流的磁重要特征偶。河流的添蜿蜒性使乒得河流形明成主流、溜支流、河赚湾、沼泽重、急流和韵浅滩等丰磨富多样的疗生境。由炎于流速不土同，在急码流和缓流剪的不同生姑境条件下罚，形成丰元富多样的顽生物群落弯，即急流乱生物群落历和缓流生兆物群落。薄急流生物乒为了在高至流速中生驼存，或具登有适于游郊泳的流线网型的体型里，或具有活适于钻入真石缝以防投被冲走的福扁平体型采。有的生航物可以持爷久附着在卷固体上（谣如淡水海压绵），有调的具有吸袄盘和钩作便为吸附器胆（如网蚊注），有的理下表面具划有黏着性饮（如涡虫坝）等破。瓜语盼雕４．河流徐断面形状鸡的多样申性欣诉竿坚自然河流纹的横断面余也多有变答化。河流负的横断面蛋形状多样如性，表现魄为非规则晕断面，也绘常有深潭倡与浅滩交悲错的布局询出现。自梅然界的河青流处于浅倘滩的生境够，光热条械件优越，匹适于形成箩湿地，两供鸟类、因两栖动物碧和昆虫栖割息。积水平洼地中，芒鱼类和各爪类软体动柱物丰富，怨它们是肉痰食候鸟的期食物来源秩，鸟粪和教鱼类肥土筹又促进水驻生植物生悟长，水生食植物又是健植食鸟类欲的食物，横形成了有佛利于珍禽愁生长的食瓜物链。由忌于水文条劈件随年周后期循环变健化，河湾库湿地也呈贯周期变化惯。在洪水影季节水生渣植物种群揉占优势。澡水位下降舍后，水生陷植物让位额给湿生植搂物种群，玻是一种脉漠冲式的生蛇物群落变面化模式。等而在深潭梢里，太阳榆光辐射作唇用随水深踪加大而减化弱。红外嘴线在水体惧表面几厘佳米即被吸授收，紫外前线穿透能铸力也仅在缝几米范围借。水温随舒深度变化置，深水层秧水温变化狡迟缓，与支表层变化宿相比存在蝇滞后现象拌。由于水逗温、阳光疼辐射、食纤物和含氧竞量沿水深管变化，在泪深潭中存泊在着生物遣群落的分努层现象。帐比如浮游祸动物一般旨是趋于弱鬼光的，它慕们白天多闭分布在较株深的水层桑，夜晚则烤上升到表比层典。帅重求镜５．河床还材料的透双水引性伤状寸盆一条纵坡花比降不同店、蜿蜒曲凤折的河流蛇中，河床叠的冲淤特手性取决于喷水流流速怠、流态、道水流的含宣沙率及颗增粒级配以第及河床的涂地质条件揭等。由悬裤移质和推全移质的长炊期运动形车成了河流追动态的河潮床。需要往指出的是裳，除了在尘高山峡谷愤段的由冲蒸刷作用形疗成的河段浸，其河床会材料是透卸水性较差盛的岩石以舞外，大部要分河流的枕河床材料径都是透水袍的，即由准卵石、砾零石、沙土胸、黏土等粗材料构成嫌的河床。虑具有透水捆性能的河伸床材料，震适于水生沙和湿生植何物以及微桃生物生存牢。不同粒走径卵石的警自然组合酱，又为鱼耍类产卵提族供了场所卖。同时，催透水的河酱床又是联屯结地表水需和地下水杰的通道，烦使淡水系撕统形成整饱体协。仪娱捐拘总之，水乔－陆两相替和水－气金两相的紧葵密关系，苦形成了较晕为开放的到生境条件咱；上中下阳游的生境皱异质性，全造就了丰岭富的流域香生境多样猪化条件；俭河流纵向押的蜿蜒性斩形成了急而流与缓流晶相间；河容流的横断扶面形状多拜样性，表却现为深潭膛与浅滩交鉴错；河床梦材料的透婆水性为生棕物提供了网栖息所。侍由于河流倒形态多样供性，以及馒流速、流雾量、水深贪、水温、狠水质、水臭文周期变领化、河床煎材料构成赏等多种生虚态因子的芽异质性，唯造就了丰炉富的生境翁多样性，寻形成了丰杰富的河流程生物群落某多样性。郊所以说，妙河流形态高多样性是分维持河流很生物群落设多样性的举基础。宰拥旁三、水利示工程对河宰流生态系园统的胁瘦迫也赶深缺近代兴建俗水利工程浮的目的是叼为满足人涝们供水、田防洪、灌滴溉、发电湖、航运、跃渔业及旅叙游等需求探。水利工喇程对于经宣济发展、扬社会进步纤发挥了巨阳大推动作洁用。同时辅，水利工类程在生态迷建设方面辫也同样具色有积极作苍用。通过僵调节水量羞丰枯，抵跨御洪涝灾横害对生态过系统的冲毁击，改善悠干旱与半且干旱地区材生态状况库以及调节酷生态用水芹等，水利都工程同样婶作出了巨比大贡献。览但是，事小物无不具撞有两重性泉。一些水寇利工程的归兴建，在炊不同程度匪上降低了唉河流形态纵的多样性残，生境的篮变化导致故水域生物待群落多样仆性的降低缓，使生态袜系统的健滋康和稳定平性都受到怪不同程度纠的影响。扣人类活动丘对于生态毁系统造成茅的不利影要响，生态株学中称为仙胁迫。水败利工程在虫不同程度春上对河流剥生态系统各造成某种鞠胁迫，具约体表现是盏一些水利货工程建设浴造成河流么形态的均际一化和不质连续化，维其后果是躁生物群落升多样性水已平下降坟。齐骗垮蜻１．河流够形态的均咐一化和不板连续化改仙变了生境鹿多样承性短氏考测所谓河流对形态的均狱一化主要鸡是指自然删河流的渠假道化或人古工河网化节。具体表弦现为：一荣是在平面雷布置上，睛河流形态孔直线化。监即将蜿蜒赤曲折的天镜然河流改枣造成直线近或折线型弱的人工河痒流或人工蜂河网。采歌用这种规词划设计方铁法的理由泰是：直线析型的渠道侵工程量小枯，同时节悬省耕地，秒减少维移民搬迁砌。二是在龟渠道横断勺面几何规托则化。把西自然河流岩的复杂形律状变成梯适形、矩形虫及弧形等见规则几何悉断面。规肆则的渠道身断面输水失能力强，和也可减少胆占地。设臣计时易于仔计算，建株设时易于键施工。三哭是河床材迹料的硬质抽化。渠道西的边坡及润河床采用邮混凝土、盟砌石等硬筐质材料。款防洪工程碗的河流堤写防和边坡量护岸的迎系水面也采敏用这些硬踏质材料。盯原因是渠蚕道工程中脱可减少渠纯水的渗漏绕，以利节声水。光滑碗的渠坡减讲少表面糙火率，提高久输水效率捆。在岸坡扁防护方面咱，采用硬迫质材料的立原因是其和抗冲、抗绝侵蚀性及皇耐久性好提。四是河虽流的裁弯详取直工程贸。挽玉朝肿所谓河流高形态的不去连续化是纱指在河流顿筑坝形成放水库，造槽成水流的差不连续性慕。有的河肢流进行梯华级开发，花形成多座哄水库串连陆的格局。粥水体在水瘦库中形成熟相对静水蚂，其流速铸、水深、肌水温及水颂流边界条高件都发生蛾了重大变昏化寒。为外橡承２．河流倾形态多样教性的降低弹对于生物贪群落多样妄性的影句响私乌律腊河流的渠专道化和裁感弯取直工沫程彻底改具变了河流柜蜿蜒型的戚基本形态艳，急流、逢缓流相间替的格局消源失，而横逐断面上的只几何规则掘化，也改销变了深潭常、浅滩交艺错的形势鼠，生境的并异质性降嫌低，水域袋生态系统蚂的结构与酸功能随之奴发生变化有，特别是冰生物群落裁多样性将列随之降低眨，可能引状起淡水生病态系统退幼化。具体她表现为河等滨植被、闷河流植物细的面积减士少，生物织多样性降荷低，鱼类缝的产卵条梢件发生变档化，鸟类侵、两栖动多物和昆虫赔的栖息地治改变或避春难所消失仪，造成物表种的数量脆减少和某粪些物种的添消亡。河唱床材料的岗硬质化，抹切断或减让少了地表药水与地下碗水的有机慌联系通道竭，本来在里沙土、砾变石或黏土吃中辛勤工页作的数目慢巨大的微常生物再也万找不到生疯存环境，葱水生植物老和湿生植苗物无法生搬长，使得脏植食两栖痰动物、鸟伐类及昆虫冈失去生存样条件。本凭来复杂的辩食物链（燕网）在某辽些关键种卫和重要环洪节上断裂候。如上所泼述，河流耻生态系统艇的重要特寿点是系统范的整体性玉，即生态姥系统的各茎要素不能沟被分割而抚孤立存在喘。水是河摆流生态系倒统的重要付要素，是屋河流生态棍系统的动受脉。当人诱们开发和必利用水资絮源时，如串果硬要把时水与生物者群落分割洪开来，放柱到一个直烛线线路、伞规则断面个并由人工妈材料建设场的人工河吓道中，很今显然，这串种新的河搭流生态系扭统将不再看具备原来钟河流生态胁系统的整扑体功能和催特点慰。获即统屋自然河流抛的非连续泼化造成的封影响是将姐动水生境顺改变成了捧静水生境猫，两者分伤别对应着猴动水生物首群落和静戒水生物群冈落。由于帜水库水深勺远大于河证流水深，誉太阳光辐却射作用随魔水深加大惊而减弱，旗在深水条撇件下，光压合作用较豪为微弱，浙所以水库制生境的生呼态系统生括产力较低陡，物质循帮环和能量锣流动都不粗如河流生困态系统那缝样通畅。材水库的淡版水生态系拴统是一个期相对封闭芬的系统，废与河流生顽态系统相嚷比较为脆宴弱，表现敌为抗逆性撇较弱，自聋我恢复能氧力也弱。脉退化的水戒库一般难玩于自我恢猾复，需要和人类干预拿才有可能误。水库形尝成以后，棋原来河流套上中下游搬蜿蜒曲折扯的形态在浪库区消失粮了，主流邮、支流、象河湾、沼释泽、急流玻和浅滩等挂丰富多样叠的生境代阅之以较为鄙单一的水抢库生境，钻生物群落够多样性在顿不同程度般上受到影君响。另外泪，筑坝以萍后给洄游盒鱼类造成硬了不可逾赖越的障碍无。如果没利有建设适萝合鱼类习疗性的鱼道体，对某些拣濒危的洄齐游鱼类将乔是致命的院打击宁。础仓吴屿３．对生款态系统服绵务功能的胁影钥响毁替漠则人们容易概看到水利唯工程在供请水、灌溉嗓、发电等申方面给人涂们带来的丝直接经济倘效益，却昌难以看到佛因水利工沃程改变河岭流形态多著样性，导周致生态系盏统服务功查能下降给渡人们带来阻的负面后汽果，以及士对人们的嫩利益造成皮的长远损驶害。众所陵周知，河伸流生态系黄统服务功域能，为人搞类提供的低不仅仅是顽淡水，也陕不仅仅是犯食品等各概类产品，调还有多方泥面重要服态务功能，退比如调节件气候，减紫缓洪涝旱址灾，维持园生物多样洁性和保存饺基因库，商有害生物奶控制及净茶化水质和使大气等全咏方位的服誓务。姿生态系统拒服务功能漫依赖于河想流生态系绸统健康的御维持。一饭旦系统遭户到外界因找素的破坏长，大自然愚无偿提供雷给我们的罗服务功能岁将下降，鉴当破坏程工度达到某刻临界值时筝，这种服双务功能甚惧至会丧失虽。膨庸杏赔河流生态佩系统功能视降低以至咐破坏，往遮往是一个尺缓慢的发访展过程，桂又是多因谎素作用的赴结果，当盏人们发现晨其恶果时倒，可能情泄况已经变雁成不可逆玻转。比如然当人们实己施河道整迟治工程后楚，建成了秤直线型渠告道，砍伐羽了箭“抬排列不规颠则纸”返的树木腿和而“梅野生杂河草毕”景。同时，则采用梯形桐断面，对参侧坡及河稀底全面进石行混凝土涉衬砌，种拔植了整齐笋的树木，奏达到了人叔们认为美瞒观净的杂“裙两线三膏面埋”姻质量要求烈。不长时领间人们发照现，在河巨道里找不影到鱼类，墨在岸边看嫂不到昆虫朵，树上鸟口类也属罕唱见，随之狡渠道里的防水质变差字了。当排辉入河流的音污染物继兰续增多超暂过某一个员限度时，偏河流生态个系统的自所净能力进铅一步下降太以至完全旋丧失。这竞个事例说扶明，当人价们享受水剩利工程带俘来种种有凝形的经济井效益时，葛河流生态仪系统长期抱为人们无钢偿提供的鼻各种服务吴功能，却逗在大刀阔闹斧的工程妙建设中不持知不觉地农消失了。排这种隐形理的损失是计不可估量体的瓶。狠鞭古奸四、如何洒保护和恢袍复天然河捧流形态多该样煌性抽呀纠较过去建设自的水利工诵程侧重于枝满足人类猫社会对水铺的多种需镇求，相对伴忽视了维喂护一个健颈康生态系鉴统的稳定弱性需求。更由于水利莫工程可能寨引起河流季形态的均拨一化和不舰连续化，猎降低了生者境多样性挥，对河流饥生态系统延形成了一亩种胁迫，烈这种胁迫委可能引起片河流生态阅系统的退咽化，随之灵也会降低方河流生态丑系统的服荷务功能，降最终对人侦们的利益照造成损害野。水利工族程建设要耽正视这个都问题，以良积极的态捡