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海洋恢复生态学
1.6.1.3.3 三、 恢复过程
三、 恢复过程

(一)典型湿地的恢复

盐沼湿地恢复和保护的关键是恢复生态系统的自然水文特征。因此水源是调控盐沼水盐平衡的决定因素。水源亏缺,蒸发作用会造成盐沼含盐量增加,从而影响生物的正常生长;相反,如果水量过多,会影响盐沼水体和基底土壤含盐量,导致盐生植物退化和消失。除恢复水文要素外,还必须恢复适宜的土壤、植物和动物,这样才可以使系统稳定运作。同时盐沼的恢复还需要遵循湿地生态系统恢复八大原则,即地域性原则、生态学原则、可行性原则、可持续发展原则、最小风险和最大效益原则、稀缺性和优先性原则、美学原则。目前,盐沼湿地的恢复、保护主要采取以下模式与技术。①水文要素恢复技术;②土壤植被恢复技术;③盐沼湿地综合开发利用模式与技术;④ 保护区建设模式与技术。

旧金山湾湿地恢复初期主要是采用种植的方法进行单个盐沼湿地的恢复。90年代后,恢复的重点从单个的湿地恢复项目转移到大尺度的湿地恢复(图14-29)。一般来讲,物理过程是潮汐湿地形成及功能恢复的主要影响因子,而生物群落的演替会对形成物理景观的水温、地理过程做出响应,而不会相互影响。这就意味着潮汐湿地的整体性的恢复是恢复的关键所在。因此,恢复过程中应该重视物理过程,即充分利用自然的物理过程促进潮汐盐沼的演化。

图14-29 旧金山湾湿地恢复前、后对比(左图为2008年恢复前,右图为恢复后原生盐沼植物覆盖在盐沼新生地上)

1. 物理过程恢复

湿地恢复初始阶段,并没有认识到湿地物理因素在整个湿地恢复过程中的重要性,所以在恢复计划的设计过程中没有进行系统的规划,仅仅停留在防洪堤上破几个孔等简单的水平(图14-30)。建设的防洪堤破孔导致许多恢复区太高没有足够的潮汐循环,从而导致恢复计划受阻。湿地恢复后期(1998年)则加入了潮沟的疏浚处理(图14-31),逐步恢复了自然潮汐的物理过程。由于后期重视了湿地物理因素的作用,使整个恢复过程取得了良好的效果,为湿地植被的恢复奠定了基础(图14-32)。

图14-30 位于中北湾区的穆齐沼泽(Muzzi Marsh)在恢复初期的防洪堤破孔处理遥感图(1980年)

图14-31 位于中北湾区的穆齐沼泽(Muzzi Marsh)在恢复后期的潮沟的疏浚处理遥感图(1998年)

图14-32 1980年、1984年和2003年位于北湾区的穆齐沼泽(Muzzi Marsh)恢复过程的对比

2. 植被恢复

湿地植物主要生长在常年积水或浅水的环境中,因此,湿地植物是介于水生和陆生之间的过渡型植物。在旧金山湾湿地恢复过程中,采用了当地物种大米草(Spartina foliosa)和外来物种密花独脚金(S.densiflora)进行盐沼湿地恢复(图14-33)。总体来说,盐沼湿地植被恢复需要注意一下几个问题:因地制宜地选取适合当地水质、环境的植被;在恢复计划的设计阶段,需要充分考虑物理因素以保证盐沼植被生长的需要。

图14-33 位于南湾的沃姆斯普林斯(Warm Springs)植被恢复前、后的对比(上图为1992年的植被情况,下图为2003年的植被情况)

而对于典型的湿地生境而言,生态恢复一般都需要达到这些目标:实现湿地内生物丰富度与多样性的最大化;促进湿地自我维持体系的(特别是那些有利于无脊椎动物、鱼类以及鸟类的体系)发展;设定合理的缓冲区域,保障湿地能有利于濒危动物的生活,有效减少洪水灾害。此外,还需要了解有关洪水的潜在影响、湿地的排水机制、公众在特定湿地区域的活动特点、对周围廊道的利用情况、外来物种的入侵情况、不同类型湿地之间的相互转化关系等。然后,再针对湿地的情况制定具体的恢复方法和策略。

对于湿地中的高滩地、鸟类繁殖区和潮间带的泥滩地等可利用淤泥来恢复,即使用从河道、港湾里疏浚出的淤泥用作垫层来回填已下陷且机能已退化的湿地,以便湿地植物扎根。还可将脱水后的淤泥用来做防风及防波浪的土堤,以保护湿地植物成长。

最初多用征地工程或人工控制的方法来加速湿地的恢复以达到平衡。但经验表明,只要有足够的时间,湿地恢复到一定程度最后都可达到某种程度的平衡,只是恢复的效果却不一定理想。一般较高的地方通常很少有潮汐水道的形成,较低的地方却会出现复杂弯曲的水道,因此淤泥置填过高会使湿地水道难以形成,甚至根本无法形成。后期的湿地恢复经验表明,潮间带湿地是由泥滩地演化而成,其最后的状况是由潮位的涨落、泥沙的冲淤、海平面的上升和地层的下陷等不同现象共同达到的平衡状态。因此,现在的方法是从湿地演化的角度来设计样板模式(图14-34),预留下空间使恢复的湿地不致淤积过高,让自然的力量帮助湿地达到恢复的平衡状态。

图14-34 湿地的演化模式图

A.施工图;B.施工10年后的预想图;C.施工50年后的预想图

(二)生态系统恢复

要实现海湾生态系统的长期恢复,仅仅关注特定生境,或者是珍惜濒危物种显然是不够的,必须从整个生态系统层面上开展恢复与管理。而海湾目前所应用的最有效和最基本的一个方法就是建立生态指数,通过量化测定系统的特征来评估与监测整个系统的健康状况或是系统特定方面的情况,从而为生态系统的有效恢复提供科学参考。生态指数主要就生态系统的生境结构、生物群落组成以及基本的水文地质与生态过程进行评估,建立生态指数时主要以易于测量和便于大尺度生态性状对比为原则。基于对海湾自然生态系统的结构、功能,以及组织、发展情况的充分认识,美国海湾研究所提出了海湾生态指数,从生境、淡水补给、水质、食物网、贝类、鱼类、休闲、饮用水、管理9个方面分别进行评估,综合成9项指标,并划分了明确的评价等级,同时估测海湾生态恢复及健康的短期与长期发展趋势,较为客观地反映海湾的生态系统状况。

(三)全流域水资源管理

海湾三角洲及其支流对整个加州的经济和环境的可持续发展具有重要的作用,因此加州政府和美国联邦政府于1994年合作制订并发起了CALFED计划(http://calwater.ca.gov/),通过对海湾三角洲及其支流进行统一管理,缓和水资源利用的矛盾。CALFED计划包括了1000多个计划和工程,主要解决水质、供水保障、生态系统恢复、流域水利工程4个领域的问题;如果完全实施,需要30多年的时间。该计划有公众和所有用水户、大学等科研机构的参与以及企业的资助,其主要使命在于维持依赖于海湾三角洲供水的加州的自然、经济和社会环境可持续发展。

(四) 生态恢复的实施效果

1.生境恢复

通过对海湾生境的恢复,2005年的潮滩湿地比1998年增加了10km2,仅2003~2005年间就恢复了1.8km2,然而即使这样也离恢复的预期目标还很遥远,以目前的速度计算,完全恢复还需要150年的时间。

2.淡水恢复

2004年总径流量的75%汇入了海湾,较前两年50%的水平有所提高。春季淡水量与历史同期相比少了30%。此外,低盐度生境的位置向上游移动了7km,较2002年上移15km的情况有所好转,也低于自2000年至2004年上移10km的平均速度。而海湾生物的丰富度有10%~60%的下降,低于2002年30%~80%的下降水平。2004年淡水洪峰的频率降低了33%,而2000年以来的平均值是减少了68%。

3.生态系统的恢复

除苏珊湾区的情况仍不乐观以外,其他几个湾区的浮游生物的丰富度基本维持稳定。此外,上游湾区的生物量减少主要是由于淡水补给减少以及外来物种入侵造成。

4.水质的恢复

虽然检测的水质各项指标仍然超标,但与2002年比较,海湾的水质整体有小幅度的改善,最大的污染问题还是多氯联苯。