气候变化对湿地生态环境及生物多样性的影响

高志勇　谢恒星　李吉锋　刘史力

摘要：湿地生态系统是地球上最丰富的生态系统之一，具有丰富的生物多样性，为工业、农业、能源、医疗业等提供大量生产原料，同时又能贮藏水源、调节洪水、补给地下水、净化水质，对人类具有巨大的环境和社会价值。近年来，人类活动造成的气候变化越来越明显，湿地生态环境又非常脆弱，极易受气候变化影响，尤其是温度升高和降水量减少，都会对湿地的生态环境产生重大影响，从而导致生物多样性减少、湿地退化甚至消失。本文从多方面论述了气候变化对湿地生态环境及生物多样性的影响，为湿地保护和利用提供参考。

关键词：气候变化；湿地；生态环境；生物多样性

中图分类号：S16

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2017）02-0057-04国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2017.02.012

Abstract：Wetland is one of the richest ecosystems on the earth. It supports high levels of biodiversity and provides lots of raw materials for industry， agriculture， energy， and healthcare and so on. Meanwhile， wetland can store water sources， ameliorate floods， recharge groundwater and purify water quality， and thus has enormous environmental and socioeconomic benefits for humanity. In recent years， climate change caused by human activities has become more and more obvious. The wetland ecological environment is very fragile， vulnerable to the impacts of climate change. Particularly， temperature increase and precipitation reduction will have a significant impact on the ecological processes of wetlands， thus resulting in biodiversity reduction， wetland degradation or even disappearance. In this paper， the impact of climate change on wetland ecological environment and biodiversity is discussed from various aspects. It can provide reference for the wetland protection and utilization.

Key words：climate change； wetland； ecological environment； biodiversity

濕地在世界各地分布广泛，是地球表层最富有生物多样性的生态系统之一，保护湿地生态环境及生物多样性已经成为当前国际社会备受关注的热点[1]。广义的湿地定义为：天然或人工、长久或暂时的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动的淡水或半咸水，包括低潮时水深不超过6米的水域[2]。一般认为，世界湿地总面积在七百万到九百万平方公里之间，大约为地球陆地总面积的4%-6%[3]。湿地作为一种区域生态系统，不仅在维持生态平衡中起着重要作用，而且具有多种生态服务功能[4]。许多研究表明，湿地生态系统是地球上仅次于热带雨林的最丰富的生态系统。湿地具有丰富的生物多样性和层次完善的食物链，因此被誉为“生物超市”；同时因为其贮藏水源、改善洪涝、补给地下水、净化水质的作用，又享有“地球之肾”的美称。事实上，湿地生态系统是唯一由国际公约确定保护的生态系统。然而在世界的很多地方，湿地仍然受到人类活动的严重威胁。湿地围垦、生物资源的过度利用、湿地环境污染、湿地水资源过度利用等不合理操作，导致了湿地生态系统的退化，造成了湿地面积缩小、水质下降、水资源减少甚至枯竭、生物多样性降低、湿地功能降低甚至丧失。除了人为因素之外，气候是控制湿地消长的最主要的动力因素，气候变化对湿地的物质循环、能量流动、湿地生产力、水文过程、生物地球化学过程、湿地动植物以及湿地生态功能都有巨大影响[5]，因此研究气候变化对湿地及其相关的生物带来的影响，对于保护湿地十分重要。

1湿地的类型

湿地有着不同的类型，可根据不同的特征，对湿地进行分类，例如水文、水化学、现有的动植物等。水的来源决定了湿地的类型[6]。一般地，湿地主要有五种类型，分别是：海洋系统、河口系统、河流系统、湖泊系统和沼泽系统。海洋系统和河口系统属于咸水湿地，而河流系统、湖泊系统和沼泽系统属于淡水湿地。对全球湿地面积进行估算，面积最大的部分是在淡水环境中的湿地，如表1所示[7]。

2气候变化对湿地生态环境的影响

气候变化会对湿地产生较大的影响，能改变湿地的水文情况和营养物质水平[8]。水文情况的微小改变就有可能对湿地产生巨大的影响，气候变化通过改变全球水文循环的现状而引起水资源在时空上的重新分布，导致大气降水的形式和量发生变化，对湿地生态系统的水文过程产生重要影响； 同时，气候变化对气温、辐射、风速以及干旱洪涝极端水文事件发生频率和强度造成直接影响，从而改变湿地蒸发、径流、水位、水文周期等关键水文过程，对湿地生态系统的结构和功能产生深远的影响[9]。气候一旦发生变化，不可预知的生态学变化如有害藻华、外来物种入侵等就会出现，从而妨碍湿地为人类提供产物和服务。总而言之，气候变化可能会引起海平面升高、水文变化、水温升高、营养成分改变、外来物种入侵、降雨形式变化、恶劣天气增多、土地利用变化等诸多问题[10]。

3气候变化对湿地生物多样性的影响

生物多样性是指在一定的时间和区域中，所有生物（动物、植物、微生物）物种及其遗传变异和生态系统的复杂性的总称。生物多样性对人类的生存非常重要，它为人类提供较多的生活必需品，如食物、淡水、燃料、肥沃的土壤、建筑材料、医药以及人们赖以生存的空气。湿地有着丰富的动植物，包括一些濒临灭绝的生物，是有着丰富生物多样性的重点区域。然而，许多研究表明气候变化是破坏生物多样性的主要原因，温室效应造成的温度升高对湿地的动植物造成了巨大威胁。生物只能在一定范围的化学条件下生存，如果暴露在非正常环境下，它们必须适应、迁徙，否则就会死亡[11， 12]。影响湿地中碳积累与分解生物地球化学过程的重要控制因子是植物群落、温度、水文条件，特别是土表积水深度和地下潜水位[13]。温度和水是决定动植物分布、生长、生产率、繁殖率的最关键因素。根据联合国政府间气候变化专门委员会预测，如果全球平均温度在现在的基础上上升15～25℃，30%左右的动植物极有可能会灭绝[14]。而降水量减少决定了水的质量和动物合适的栖息地范围，有可能造成某些两栖类动物和水生爬行动物死亡。总而言之，气候变化正在破坏生物多样性，从生态系统角度看，动植物分布、物种组成、生态系统功能、演替过程、价值等都将发生改变。

31气候变化对湿地动物的影响

湿地有丰富的生物多样性，是候鸟和其他动物的重要生命支撑。然而，一些珍贵的经济湿地动物，如可食用鱼类、虾类、牡蛎、水鸟和皮毛动物等，会受到气候变化的影响，而变得稀有甚至濒临灭绝[15]。气候变化对动物数量的影响包括直接影响和间接影响[16]。其中直接影响为气候变化对非生物环境的影响，例如由环境温度变化、恶劣天气频率、可利用水源变化对生殖率和死亡率的影响；间接影响为气候变化对生物环境的影响，例如食物、捕食者和竞争者。

有关研究指出气候变化所导致的温度升高会使水质恶化，从而对水生微生物和底栖无脊椎动物产生消极影响。温度上升可能会改变浮游生物群落及其相关食物网组成，进而使鱼类和其他水生生物的分布发生变化，导致一些物种可能灭绝[14]。

气候变化所导致的温度升高会影响水的化学物质组成，如溶解氧量、pH值、营养物质浓度等。鱼类属于冷血动物，不能通过自身的生理调节来改变体温，而是由环境温度决定[17]，它们的生理机制直接地或间接地依赖于其所生活的具体环境[18]。气温升高必定会引起水温升高，而水温升高会改变鱼类的生理功能，如耐热性、生长、代谢、食物消耗、繁殖成功率等，从而影响鱼群的数量。另一方面，水中的溶解氧量与水温负相关，水温越高，水中的溶解氧量越少。例如：0℃时水中溶解氧量为146mg/L，而25℃时水中溶解氧量为83mg/L。而大多数冷血动物的有氧代谢率随温度的升高而加强，反而需要更多的氧气来满足自身生命活动。这种供需矛盾使湿地中的鱼类由于缺氧而数量减少。最后，温度的升高或降水量减少有可能使湿地之间的连接水路消失，一些鱼类不能游至其它系统中，这也有可能对其正常生存造成威胁。

两栖类动物也是冷血动物，它们对栖息地气候变化非常敏感。这是因为它们的体温和生理机制都与合适的环境条件息息相关。许多环境条件，如水的温度、降水模式以及水文周期（降水时长和季节性分布）等，均会对两栖类动物的主要生态环境产生影响[19]。由于两栖类动物的完整生命周期需要水生环境（产卵和幼虫期都在水中进行），因此它们的繁殖、生长、变形、分布和迁徙都会受到温度升高或降水量减少的影响[20]，气候变化很有可能导致其生育率和存活率降低。另外，气候变化会影响两栖类生物的正常活动、与其他环境压力的相互作用，还会导致新的病原体和其它入侵物种的出现[19]。

地球气候变化使湿地水资源缺乏、干旱、物种滅绝、天气恶劣，也影响着水鸟的正常生活[10]。温度决定鸟类的迁徙和繁殖，相对候鸟来说，留鸟和繁殖鸟的种类受温度因素影响较大[21]。湿地是许多鸟类的栖息地和停留地，超过80%的迁徙的鸟类都把湿地作为它们停靠的地点。气候变化会影响水鸟迁徙过程中飞行的距离和时间，因此水鸟对气候变化非常敏感[22]。另一方面，气候变化也会通过影响水鸟的食物营养水平而对其数量产生改变[23]。尽管水鸟的可移动性和适应性允许它们舍弃那些受气候影响较大的湿地，但湿地对气候变化的敏感性决定了可供水鸟选择的湿地很少[22]。因此，随着湿地受温度升高和降水减少的影响而逐渐退化甚至消失，水鸟将会失去它们的栖息地和停留地，这将导致其迁徙率大大降低。

32气候变化对湿地植物的影响

同湿地动物一样，湿地植物也会受全球气候变化的影响。一些湿地植物的繁殖过程需要维持一段时期的低水[24]。而降水量的减少和降水的季节性变化将会对这些植物产生较大的影响。同时，温度升高会允许一些植物在新的地区存活，尤其是那些被认为是杂草的植物，如水葫芦、水浮莲、千屈菜等[8]。这些植物由于没有天敌因而生长得十分迅速和茂密，同时夺去其它水生植物的氧气，造成严重的环境问题。例如水葫芦会明显降低浮游植物的生产率，因此它的过度繁殖会掩盖水面而挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡[25]，使生物多样性遭到严重破坏，生态平衡受到威胁。同时，大气中温室气体浓度对湿地生态系统也有直接的影响，主要表现在影响湿地生态系统的生产力和植物群落组成等，气候变化对不同植物种群生长的影响，能够改变种群竞争的相互作用过程[26]。

4结语

湿地具有巨大的社会经济价值，为人类日常生活提供大量的必需品，如水源、食物、肥料、药用植物等。同时，湿地也有重要的生态价值，如：补给地下水、维持生物多样性、缓解温室效应、减轻洪水灾害等。气候是控制湿地消长的最根本的动力因素，气候变化引起的湿地系统的气候效应、环境效应和生态效应，已成为国际气候系统及全球变化研究中最活跃的研究领域之一。对全球气候变化、气温升高对湿地生态系统的影响进行研究，了解湿地生态系统多样性、湿地动物和湿地植物等方面的变化，对湿地的保护与利用将起到较大的作用。

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