5．8．5　湿地生态系统

1．湿地生态系统的特征

湿地生态系统（wetland ecosystem）是指地表过湿或常年积水，生长着湿地植物的地区。湿地是开放水域与陆地之间过渡性的生态系统，它兼有水域和陆地生态系统的特点，具有其独特的结构和功能。《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》（简称《湿地公约》）指出，湿地是不论其天然或人工、永久或暂时的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，常有静止或流动、咸水或淡水，半碱水或碱水水体者，包括低潮时水深不过6m的海滩水域。

全世界湿地约有5．14亿hm²，约占陆地总面积的6%。湿地在世界上的分布，北半球多于南半球，多分布在北半球的欧亚大陆和北美洲的亚北极带、寒带和温带地区。南半球湿地面积小，主要分布在热带和部分温带地区。加拿大湿地居世界之首，约1．27亿hm²，占世界湿地面积的24%，美国有湿地1．11亿hm²，再其次是俄罗斯、中国、印度等。中国湿地面积约占世界湿地面积的11．9%，居亚洲第一位，世界第四位。我国湿地的主要类型有：①海岸湿地，其中大陆海岸线1．4×10⁴ km，岛屿海岸线1．8×10⁴ km，包括浅海水域、珊瑚礁、河口、三角洲、盐水湖、咸淡水湖、红树林、盐沼、咸淡水沼泽、泥滩等；②湖泊湿地，其中面积在100hm²以上的湖泊2848个，总面积8×10⁶ hm²；③河流湿地，大小河流总长度4．2×10⁵ km，流域面积在1．0×10⁴ hm²以上者达5万条以上；④沼泽湿地，森林沼泽、灌丛沼泽、草本沼泽、藓类沼泽、泥炭沼泽均有分布；⑤人工湿地，如稻田、水库等，其中稻田是最主要的人工湿地，也是我国面积最大的一类湿地，其面积达3．9×10⁷ hm²。

湿地生态系统广泛分布在世界各地，是地球上生物多样性丰富、生产量很高的生态系统。它对一个地区、一个国家乃至全球的经济发展和人类的生态环境都有重要意义。因此，对于湿地生态系统的保护和利用已成为当今国际社会关注的一个热点。从1971年《湿地公约》诞生，至今已有96个国家和地区加入了《湿地公约》，中国于1992年正式成为公约缔约国。

湿地水文条件成为湿地生态系统区别于陆地生态系统和深水生态系统的独特属性，包括输入、输出、水深、水流方式、淹水持续期和淹水频率。水的输入来自降水、地表径流、地下水、泛滥河水及潮汐（海岸湿地）。水的输出包括蒸散作用、地表外流、注入地下水等。湿地水周期是其水位的季节变化，保证了水文的稳定性。由于湿地处于水、陆生态系统之间，对于水运动和滞留等水文的变化特别敏感。水文条件决定了湿地的物理、化学性质，水的流入总是给湿地注入营养物质，水的流出又经常从湿地带走生物物质和非生物物质。这种水的交流不断地影响和改变着湿地生态系统。

水文条件导致独特植物的组成并限制或增加种的多度。静水湿地和连续深水湿地的生产力都不高。一般，有高能量的水流，或有脉冲性水周期的湿地生产力最高（如泛洪湿地）。湿地有机物在无氧条件下分解作用进行缓慢。湿地生态系统由于生产力高，分解得慢而输出又少，湿地有机物质便积累下来。湿地生物群落可以通过多种机制影响水文条件，包括泥炭的形成、沉积物获取、蒸腾作用、降低侵蚀和阻断水流等。

湿地生态系统另一个特点是过渡性。湿地生态系统位于水陆交错的界面具有显著的边际效应（edge effect）。由于远离系统中心，所以经常出现一些特殊适应的生物物种，构成这类地带具有丰富物种的现象。

湿地有一般水生生物所不能适应的周期性干旱，湿地也有一般陆地植物所不能忍受的长期淹水。湿地生态系统的边际效应不仅表现在物种多样性上，还表现在生态系统结构上，无论其无机环境还是生物群落都反映这种过渡性。湿地生物群落就是湿地特殊生境选择的结果，其组成和结构复杂多样，生态学特征差异大，这主要是由于湿地生态条件变幅很大，不同类型的湿地生境条件存在很大差异的缘故。许多湿生植物具有适应于半水半陆生境的特征，如具有的通气组织发达，根系浅，以不定根方式繁殖等。湿生动物也以两栖类和涉禽占优势，涉禽所具有的长嘴、长颈、长腿等特征，就是为了适应湿地的过渡性生态环境。

2．湿地生态系统的主要服务功能

湿地被认为是自然界最富生物多样性和生态功能最高的生态系统。湿地的生态服务功能体现在生物多样性保护、抵御与调节洪水、调节气候、滞留与降解污染物、提供天然产品等方面。1）生物多样性保护功能

湿地是重要的物种基因库，是众多珍稀濒危物种栖息和繁衍的场所，因而在保护生物多样性方面有极其重要的价值。美国湿地占国土面积的5%，但维系着43%的受胁和濒危物种，而且大约80%的定居鸟和400种值得保护的迁徙鸟类依赖湿地生活。湿地是多种珍贵湿生植物和湿生药用植物的基地。我国有湿生药用植物250余种之多。我国著名的杂交水稻所利用的野生稻也来源于湿地。湿地是多种鱼、虾、贝类的生产、繁殖基地，也是多种水禽、野生动物的栖息地，特别是丹顶鹤、白鹤、扬子鳄等独特的生境。我国内陆湿地有高等植物1540多种，高等动物1500种，其中水禽300余种，占全国鸟类总数的1/3左右，主要包括鹤形目、雁形目和鸥形目等一些鸟类。40余种国家一级保护的鸟类中有一半生活在湿地。

2）气候和水文调节功能

湿地生态系统在全球和区域水循环中起着重要的调节和缓冲作用。湿地是一个巨大的贮水库，是居民用水、工业用水和农业用水的水源。湿地地表积水，底部有良好的持水性，将过量的水分储存起来并缓慢地释放，从而将水分在时间和空间上进行再分配。据研究，沼泽可保存其土壤质量3～9倍的水分。我国三江平原沼泽和沼泽化土壤的草根层和泥炭层，孔隙度达72%～93%，最大持水量达400%～600%，饱和持水量达830%～1030%，全区沼泽湿地的蓄水量达38．4×10⁸ m³。湿地生态系统通过强烈蒸发和蒸腾作用，把大量水分送回大气，调节降水，改善局部气温和湿度等气候条件。

湿地具有削减洪峰、蓄纳洪水、调节径流的功能，在防御洪水和调控区域水平衡中起到了重要作用。我国长江和淮河下游的湖泊具有显著的洪水控制和水量调节功能。湿地面积的大幅度减少被认为是长江流域1998年和1999年发生特大洪水的原因之一。

湿地释放的甲烷、硫化氢、氧化亚氮和二氧化碳等微量气体，对全球气候变化具有重要意义。庞大的泥炭沼泽是极具潜力的碳库，据估计每年库存约8×10¹³g的碳，所以湿地在降低大气中的CO₂浓度，缓解温室效应方面有重要作用。

3）净化功能

湿地具有很强的降解和转化污染物的能力，被誉为“地球之肾”。它主要通过以下两个途径发挥作用。

（1）吸纳水中的营养物。进入湿地的氮、磷等营养物质可通过植物、微生物的吸收、沉降等作用而将其从水中排除，并可将水中的金属物质及一些有毒物质一同消除。湿地能吸纳过量营养物，净化水质，主要是通过以下作用：降低水流速，促使物质沉积，沉积物吸附化学物；多样化的好氧与厌氧过程、分解者的分解过程促进硝化-反硝化反应、化学沉淀和其他化学反应，除去水体中的化学物；高生产力导致高矿物质吸收量，进而储存在湿地沉积物中等。

（2）降解有机物。湿地的pH值都偏低，有助于酸催化水解有机物。浅水湿地为污染物的降解提供了良好的环境。湿地的厌氧环境又为某些有机污染物的降解提供了可能。美国佛罗里达一处城镇废水经过柏树沼泽后98%的氮和97%的磷被吸收净化。湿地植物还能富集许多重金属，如芦苇净化铅、锰、铬的能力分别是80%、95%和100%。凤眼莲每平方米每天可去除BOD 42．8kg、N 9．92kg、P 2．94kg。水葱可在浓度高达600mg/L的含酚废水中正常生长，每100g水葱经100h可净化一元酚202mg。湿地强大的净化作用，及其建造和运行费用低廉，使其成为污水处理的重要方法。世界上已有不少湿地污水处理系统，如佛罗里达州Walt Disney综合企业附近的天然湿地是美国最大的湿地污水处理系统。湿地也可用于有效处理农业非点源污染。如美国将农场地下排水与地表坡地漫流导入构建的人工湿地处理系统，湿地出水储存于蓄水池中，用于灌溉农田，这就是湿地蓄水灌溉系统。湿地用于污水净化具有广阔前景。

4）湿地的天然产品

湿地生态系统是许多粮食植物的重要生境。生长在淹水土壤的水稻是世界50%以上人口的粮食，占世界总耕地的11%。湿地还为人类提供丰富的水产品、肉食、毛皮、木材、药材、水果和造纸材料等。湿地植物中有许多可供食用的种类，如莼菜、莲、慈姑等；而芦苇、席草等是轻工业原料；睡莲属、莲等是观赏花卉；水浮莲、水花生、红萍等是优质饲料和绿肥。湿地也有丰富的中药材资源。此外，湿地还为我们提供泥炭和生物活性物质。据估计，我国沼泽地储存着3．3×10¹²kg的泥炭。

5）社会功能

湿地是科研、教育、旅游等的重要基地。在多湿地的国家，水运是最有效和有利于环境保护的运输和交通方式。湿地是休闲旅游的理想之地，可为潜水、游泳、垂钓等旅游项目提供多样化场地。加勒比海浅海湿地每年从潜水旅游中收入近10亿美元；美国每年观鸟人数为2400万人，1991年消费52亿美元。香港的米埔湿地自然保护区占地380hm²，是一个半自然的海岸湿地生态系统复合体，包括海岸红树林、基围鱼塘、淡水沼泽等，是重要的水禽越冬地，越冬鸟总数可达7．5万只，其中有多种珍稀鸟类。该保护区是香港重要的生态环境教育和自然保护教育基地，每年有400所中小学校的学生前来学习和参观。湿地生态旅游是21世纪旅游业的发展方向之一。另外，湿地在宗教、历史、生态美学等方面也具有一些独特的功能。