氣候變化與濕地生態系統的關系

謝傳寧

（南京信息工程大學 江蘇省農業氣象重點實驗室，江蘇 南京 210044）

1 引言

《濕地公約》對濕地的定義是指天然或人工的、永久性或暫時性的沼澤地、泥炭地或水域，蓄有靜止或流動、淡水、微咸或咸水水體，包括低潮時水深不超過6m的海域，包括與濕地毗鄰的河濱和海岸地區，以及位于濕地內的島嶼或低潮時水深超過6m深的海域。在世界自然資源保護聯盟、聯合國環境規劃署和世界自然基金會共同編制的世界自然保護大綱中，濕地與森林、海洋并稱為全球3大生態系統，具有涵養水源、凈化水質、調蓄洪水、調節氣候和維護生物多樣性等重要生態功能。因此，濕地又被稱為“地球之腎”。

根據千年生態系統評估報告，濕地生態系統不僅為人類提供各種產品，而且在維系生命支持系統和自然系統的動態平衡方面起著不可替代的重要作用。濕地內豐富的植物群落，能夠吸收大量的CO2氣體，并放出O2，濕地中的一些植物還具有吸收空氣中有害氣體的功能，能有效調節大氣組分。但同時也必須注意到，濕地生境也會排放出甲烷、氨氣等溫室氣體。濕地與全球氣候變化之間的關系可簡要概括為以下3個方面，全球氣候變化對濕地的物質循環、能量循環及濕地動植物等產生重大影響，將有可能改變濕地分布、濕地生態系統的結構和一系列生態系統服務功能；濕地生態系統可構筑一道防御自然災害的屏障，提高應對全球氣候變化消極影響的能力，如抵御風暴潮、洪災、旱災等，特別是海岸帶濕地，由紅樹林等構成的防護林帶，可有效保護海岸帶和當地居民的安全；保護濕地可有效減少溫室氣體排放、促進生物碳匯和固定CO2。但這一功能深受濕地生態系統健康狀況的影響。如果人為影響導致濕地退化，濕地將成為溫室氣體的凈排放者，即通常所稱的“源”——“匯”轉化。

2 氣候變化的原因與全球氣候變化

引起氣候變化的原因是因為大氣中溫室氣體的增加。大氣的99%由78%的氮氣和21%的O2組成。它們對氣候調節基本沒有直接的作用。在剩下的1%的大氣中有一小部分的氣體（包括CO2、甲烷、一氧化二氮、臭氧、水蒸汽、鹵烴等）被稱為溫室氣體。這些氣體能夠使地球保持溫暖。太陽輻射穿過大氣，大部分被地表吸收，并使之升溫。一部分被大氣和地表反射。同時地表發射紅外線，一部分穿過大氣層，一部分被溫室氣體分子吸收，再發射。這一過程使地球表面和接近地表的大氣保持溫暖。如果沒有溫室氣體，地球會比現在低30℃。

但是人類的活動產生了過多的溫室氣體，導致全球氣候變暖。政府間氣候變化調查組（IPCC）在1996年關于氣候變化的陳述是：“具有可辨別的人類對氣候的影響”，而2001年陳述則改變為：“最近50年來觀察到的變暖現象很可能是由于人類活動造成的”。可見對“人類活動是造成氣候變化的原因”這一認識越來越肯定。溫室氣體增加的原因主要是，由于人類燃燒燃料如煤、石油和天然氣等產生CO2和森林遭到破壞降低了植被吸收CO2能力所致。這些原因已經為人們所公認和接受。

最新的研究還發現，森林大火可能也是造成溫室氣體增加的重要原因之一。美國的研究人員發現：發生于1997年、1998年干旱期間的森林大火是造成大氣中過量甲烷、CO2和CO的主要原因，這超過了先前預測的在此期間燃燒燃料和其他原因所產生的這些氣體的量。結合使用衛星數據和計算機建立的氣候模式，他們發現過量排放的溫室氣體中有60%來自于東南亞，30%來自中、南美洲，10%來自于歐洲、亞洲和北美洲的森林繁茂地區。排放量的增加與印度尼西亞、中美洲、亞馬遜的部分地區、北部和南部非洲以及北美洲、歐洲和亞洲的干旱引起的森林大火有關。這次干旱是由厄爾尼諾的南部震蕩、太平洋洋流的周期性逆轉引起的，致使全球氣候陷入混亂之中。

全球溫度在過去300年上升超過了0.7℃，因此氣候變化已經發生。20世紀溫度增加了0.5℃。最嚴重的變暖發生在1910～1940年間和1976年至今。

最近1000年內，20世紀90年代是最溫暖的，5個最溫暖的年度有4個發生在90年代。1998年是1861年有記錄以來全球最溫暖的一年。1995年是225年以來炎熱天數最多的一年，超過20℃的天數為26d。而冷天的數量（平均溫度低于0℃）則從20世紀以前的每年15～20d，減少到最近幾年每年大約10d。

北半球的冰雪覆蓋量自1960年以來減少了大約10%，山脈冰川在20世紀期間明顯退縮，北極的冰雪厚度在過去的40年間已經喪失了近40%。

氣候變化導致全球海平面在過去100年中平均上升了0.1～0.2m。20世紀，平均每年上升1～2mm，預計1999～2100年，上升0.09～0.88m，比20世紀高2～4倍。世界大部分地區降雨明顯增加，北半球的中高海拔區每10年增加0.5%～1%，嚴重降雨事件發生率增加了2%～4%。亞洲和非洲過去幾十年旱災的頻率和嚴重程度都一直在增加。

濕地生態系統對氣候的變化較為敏感，氣候變化會影響濕地水文，生物地球化學過程，植物群落及濕地生態功能等。

3 氣候變化與濕地生態系統

3.1 濕地生態系統的功能

大氣中CO2等溫室氣體濃度的增高是導致全球氣候變暖的主要原因，2007年政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布第4次氣候變化評估報告指出，自1750年以來，由于人類活動的影響，全球大氣CO2、甲烷和氧化亞氮等溫室氣體濃度顯著增加。人類活動是導致氣候變化的主要原因，全球大氣CO2濃度的增加主要來源于化石燃料使用和土地利用變化（如濕地圍墾等），甲烷和氧化亞氮濃度的變化主要來自于農業。近250年來，地球大氣中CO2濃度值從工業化前的約280×10-6增加到2005年的379×10-6，甲烷濃度值從工業化前的約715ppb，增加到2005年的1774ppb，氧化亞氮濃度從工業化前的約270ppb，增加到2005年的319ppb。濕地是陸地生態系統中最重要的碳庫之一，保護濕地可以減少溫室氣體排放，減緩氣候變化的速度和強度。濕地中植物種類豐富，植被茂密，植物通過光合作用使無機碳（大氣中的CO2）轉變為有機碳。濕地中含有大量未被分解的有機碳，它們在濕地中不斷積累。濕地是陸地上碳素積累速度最快的自然生態系統。濕地是陸地上巨大的有機碳儲庫。盡管全球濕地面積僅占陸地面積的4%～6%，碳儲量約為300～600Gt（1Gt=109t），占陸地生態系統碳儲存總量的12%～24%。如果這些碳全部釋放到大氣中，則大氣CO2的濃度將增加約200×10-6，全球平均氣溫將因此升高0.8～2.5℃。我國科學家對上海崇明東灘濕地的研究表明，東灘濕地蘆葦群落的年固碳能力可達（1.63±0.39）kg·m-2，是全國陸地植被平均固碳能力的2.3～4.9倍（平均3.3倍）和全球植被平均固碳能力的2.7～5.9倍（平均4.0倍）。3、濕地生態系統對洪澇、干旱等極端氣候事件具有調節功能，能夠減緩氣候變化帶來的不利影響。鄱陽湖濕地是長江中游最大的天然水量調節器，起著調蓄洪峰、減輕洪水災害的作用。據研究，上游河流注入鄱陽湖的最大流量的多年平均值為30400m3／s，而湖口相應出流的最大流量多年平均為15700m3／s，洪水流量平均被削減14700m3／s，削減百分比為48.3%。如果沒有鄱陽湖的調蓄，長江中下游的洪水災害將更為頻繁和嚴重。4、人類對濕地的破壞會增加溫室氣體排放，減弱濕地的調節功能并對人類未來產生不利影響·濕地的圍墾使濕地的儲碳能力大大降低，甚至成為碳源。科學家對我國三江平原等濕地的研究表明，在積水條件下，濕地是CO2的匯。當濕地被疏干圍墾后，土壤中有機物分解速率大于積累速率，濕地變為CO2的源。濕地植物從大氣中獲取大量CO2。有機質的不完全分解導致濕地中碳物質的積累。氣候變暖或降水減少都可加速濕地有機質的分解速率，可能促使它們成為大氣的碳源。在1950年至2000年間，我國天然紅樹林濕地面積減少約73%，珊瑚礁濕地約80%被破壞。濱海濕地的圍墾和改造利用，不僅使濕地生物失去了棲息地，而且導致海岸侵蝕、海水入侵等自然災害的增加。

3.2 氣候變化對濕地生態系統的結構和功能的影響

濕地破壞及甲烷等溫室氣體的產生使得溫室效應更加嚴重，全球氣溫也隨之升高，而溫度升高致使的水的蒸騰及生物活動的改變，進一步讓大氣結構發生改變，CO2在水中的溶解度達到飽和時也將排入大氣。緊接著，濕地面積因蒸騰作用縮小，碳匯作用減弱的同時將“保存”數十年甚至數百年的碳排入空氣，加劇了溫室效應的發生，海平面上升將進一步影響整個地球生態系統的平衡。

4 濕地保護存在的問題

近年來，我國政府和社會各界對濕地保護給予了越來越多的關注。部分地區探索出了現階段濕地保護的成功模式。例如上海崇明東灘濕地的恢復性建設和杭州西溪國家濕地公園保護與利用的“雙贏”之路。

（1）不合理和過度用水使我國濕地供水能力受到嚴重影響。西北、華北局部地區已經顯現濕地水質堿化、湖泊萎縮等現象，西部的瑪納斯湖、羅布泊、居延海等濕地因此遭到破壞甚至消失。

（2）濕地污染問題。濕地周邊農田大量使用化肥、農藥、除草劑等化學產品，導致濕地水質惡化。我國湖泊、河流濕地水環境問題整體上令人擔憂，不僅影響周邊社區老百姓的生活與健康，也對濕地生物物種的生存造成重大威脅。

（3）濕地面積銳減。濕地圍墾工程、工業用地等不合理建設項目占用了天然濕地，直接造成了我國的天然濕地面積銳減、功能下降。我國天然濕地在過去50年間減少了近50%。典型的有長江中下游平原、三江平原、沿海灘涂濕地的濕地圍墾。

（4）生物多樣性下降問題。對濕地生物資源的掠奪性開發、濕地面積的縮小，都使得濕地生物多樣性面臨嚴重威脅。

我國盡管在總面積上看是世界濕地大國，但濕地占國土面積的比例僅3.77%，不到全球平均水平8%～9%的一半。作為經濟體量最大、經濟增長最快的發展中國家，如何充分發揮濕地的多種用途和生態服務功能，為國家的社會經濟發展做出應有的貢獻，相關工作任重道遠。加強生態網絡建設，恢復流域濕地生態系統整體的結構和功能，加強濕地與氣候變化關系的研究。采取行動，恢復濕地生態系統的結構與功能，提高濕地生態系統的回彈力與抵抗力，提高濕地自然保護區應對全球氣候變化的能力。氣候變化導致濕地破碎加劇，間接引發自然災害，包括我國洪澇、干旱、沙塵暴、荒漠化等自然災害頻繁發生，這與許多濕地消失和退化密切相關。

5 保護濕地與生物多樣性，積極應對全球氣候變化

濕地是地球上生物多樣性最豐富、生產力最高的自然生態系統之一，被譽為“物種基因庫”。據估計，全球40%以上的物種生活在淡水濕地中。在我國3620萬hm2自然濕地中，生存著高等植物2276種、獸類31種、鳥類271種、爬行類122種、兩棲類300種、魚類1000多種。這些物種和種質基因資源對維護地球生物多樣性具有重要意義。

保護濕地，維護生物多樣性，應對氣候變化，是林業肩負的重大歷史使命。濕地生態系統是“地球之腎”，生物多樣性是地球的“免疫系統”，它們對保持陸地生態系統的整體功能起著中樞和杠桿作用，無論損害和破壞哪一個系統，都會影響地球的生態平衡，影響地球的健康長壽，危及人類生存的根基。

（1）全國濕地保護網絡體系初步形成。目前，全國共建立濕地類型自然保護區550多處、國家濕地公園100處、國際重要濕地37處，全國約50%的天然濕地和一大批瀕危重點保護物種得到了較為有效的保護。濕地保護管理體系逐步健全。我國先后于2005年、2007年分別批準成立了中華人民共和國國際濕地公約履約辦公室（國家林業局濕地保護管理中心）、國家履行濕地公約委員會，14個省區市成立了專門的濕地保護管理機構。中國濕地博物館于2009年建成并對社會開放。政策措施不斷完善。2000年，國務院17個部門聯合頒布了《中國濕地保護行動計劃》。2004年，國務院辦公廳發出《關于加強濕地保護管理的通知》，要求各級政府將濕地保護作為改善生態的重要任務來抓。2005年，國務院批準了《全國濕地保護工程實施規劃》，計劃總投資90億元，實施項目400多個。2006年工程啟動以來，中央累計投資11億元，實施濕地保護項目100多個。

（2）國際履約與國際合作取得重要成果。2005年以來我國連續當選為濕地公約常委會成員國。2008年召開的第10屆締約方大會對中國的濕地保護給予了高度評價，認為中國已成為發展中國家開展自然生態保護的典范。由于在濕地保護方面做出的突出貢獻，我國先后獲得世界自然基金會頒發的“獻給地球的禮物”、濕地國際頒發的“全球濕地保護與合理利用杰出成就獎”等濕地保護國際獎項。

6 結語

雖然我們在濕地保護方面取得了積極進展，但濕地生態系統仍然面臨著很多威脅。濕地是一種多功能的生態系統，濕地面積減少、功能退化的趨勢仍然沒有得到根本遏制；水土流失未得到有效治理，很多河流、湖泊、沼澤水體污染和水質惡化依然嚴重；生物多樣性銳減，一些瀕危野生動植物種受到嚴重威脅甚至面臨滅絕的危險；全球氣候變暖，2011年上半年長江中下游6省出現了50年罕見的旱情，湖泊干枯、河流斷流、農田干裂，也給濕地和生物多樣性保護帶來巨大威脅和挑戰。

沒有濕地的健康，就沒有人類的安全；失去生物多樣性，就失去了人類經濟社會發展的重要基礎。希望全社會共同努力，為保護濕地和生物多樣性、應對全球氣候變化，為發展現代林業、建設生態文明、推動科學發展，做出新的更大貢獻。

［1］劉紅玉，呂憲國，張世奎.濕地景觀變化過程與累積環境效應研究進展［J］.地理科學進展，2003，22（1）：60～70.

［2］宋長春.濕地生態系統對氣候變化的響應［J］.濕地科學，2003，1（2）：122～127.

［3］姜魯光.氣候變化與濕地生態系統［J］.地理科學，2006（5）：17～18.

［4］鄧 侃.中國濕地保護［R］.北京：國家林業局濕地保護管理中心，2006.