氣候變化對濕地生態環境及生物多樣性的影響

高志勇　謝恒星　李吉鋒　劉史力

摘要：濕地生態系統是地球上最豐富的生態系統之一，具有豐富的生物多樣性，為工業、農業、能源、醫療業等提供大量生產原料，同時又能貯藏水源、調節洪水、補給地下水、凈化水質，對人類具有巨大的環境和社會價值。近年來，人類活動造成的氣候變化越來越明顯，濕地生態環境又非常脆弱，極易受氣候變化影響，尤其是溫度升高和降水量減少，都會對濕地的生態環境產生重大影響，從而導致生物多樣性減少、濕地退化甚至消失。本文從多方面論述了氣候變化對濕地生態環境及生物多樣性的影響，為濕地保護和利用提供參考。

關鍵詞：氣候變化；濕地；生態環境；生物多樣性

中圖分類號：S16

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2017）02-0057-04國際DOI編碼：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廣泛，是地球表層最富有生物多樣性的生態系統之一，保護濕地生態環境及生物多樣性已經成為當前國際社會備受關注的熱點[1]。廣義的濕地定義為：天然或人工、長久或暫時的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動的淡水或半咸水，包括低潮時水深不超過6米的水域[2]。一般認為，世界濕地總面積在七百萬到九百萬平方公里之間，大約為地球陸地總面積的4%-6%[3]。濕地作為一種區域生態系統，不僅在維持生態平衡中起著重要作用，而且具有多種生態服務功能[4]。許多研究表明，濕地生態系統是地球上僅次于熱帶雨林的最豐富的生態系統。濕地具有豐富的生物多樣性和層次完善的食物鏈，因此被譽為“生物超市”；同時因為其貯藏水源、改善洪澇、補給地下水、凈化水質的作用，又享有“地球之腎”的美稱。事實上，濕地生態系統是唯一由國際公約確定保護的生態系統。然而在世界的很多地方，濕地仍然受到人類活動的嚴重威脅。濕地圍墾、生物資源的過度利用、濕地環境污染、濕地水資源過度利用等不合理操作，導致了濕地生態系統的退化，造成了濕地面積縮小、水質下降、水資源減少甚至枯竭、生物多樣性降低、濕地功能降低甚至喪失。除了人為因素之外，氣候是控制濕地消長的最主要的動力因素，氣候變化對濕地的物質循環、能量流動、濕地生產力、水文過程、生物地球化學過程、濕地動植物以及濕地生態功能都有巨大影響[5]，因此研究氣候變化對濕地及其相關的生物帶來的影響，對于保護濕地十分重要。

1濕地的類型

濕地有著不同的類型，可根據不同的特征，對濕地進行分類，例如水文、水化學、現有的動植物等。水的來源決定了濕地的類型[6]。一般地，濕地主要有五種類型，分別是：海洋系統、河口系統、河流系統、湖泊系統和沼澤系統。海洋系統和河口系統屬于咸水濕地，而河流系統、湖泊系統和沼澤系統屬于淡水濕地。對全球濕地面積進行估算，面積最大的部分是在淡水環境中的濕地，如表1所示[7]。

2氣候變化對濕地生態環境的影響

氣候變化會對濕地產生較大的影響，能改變濕地的水文情況和營養物質水平[8]。水文情況的微小改變就有可能對濕地產生巨大的影響，氣候變化通過改變全球水文循環的現狀而引起水資源在時空上的重新分布，導致大氣降水的形式和量發生變化，對濕地生態系統的水文過程產生重要影響； 同時，氣候變化對氣溫、輻射、風速以及干旱洪澇極端水文事件發生頻率和強度造成直接影響，從而改變濕地蒸發、徑流、水位、水文周期等關鍵水文過程，對濕地生態系統的結構和功能產生深遠的影響[9]。氣候一旦發生變化，不可預知的生態學變化如有害藻華、外來物種入侵等就會出現，從而妨礙濕地為人類提供產物和服務。總而言之，氣候變化可能會引起海平面升高、水文變化、水溫升高、營養成分改變、外來物種入侵、降雨形式變化、惡劣天氣增多、土地利用變化等諸多問題[10]。

3氣候變化對濕地生物多樣性的影響

生物多樣性是指在一定的時間和區域中，所有生物（動物、植物、微生物）物種及其遺傳變異和生態系統的復雜性的總稱。生物多樣性對人類的生存非常重要，它為人類提供較多的生活必需品，如食物、淡水、燃料、肥沃的土壤、建筑材料、醫藥以及人們賴以生存的空氣。濕地有著豐富的動植物，包括一些瀕臨滅絕的生物，是有著豐富生物多樣性的重點區域。然而，許多研究表明氣候變化是破壞生物多樣性的主要原因，溫室效應造成的溫度升高對濕地的動植物造成了巨大威脅。生物只能在一定范圍的化學條件下生存，如果暴露在非正常環境下，它們必須適應、遷徙，否則就會死亡[11， 12]。影響濕地中碳積累與分解生物地球化學過程的重要控制因子是植物群落、溫度、水文條件，特別是土表積水深度和地下潛水位[13]。溫度和水是決定動植物分布、生長、生產率、繁殖率的最關鍵因素。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會預測，如果全球平均溫度在現在的基礎上上升15～25℃，30%左右的動植物極有可能會滅絕[14]。而降水量減少決定了水的質量和動物合適的棲息地范圍，有可能造成某些兩棲類動物和水生爬行動物死亡。總而言之，氣候變化正在破壞生物多樣性，從生態系統角度看，動植物分布、物種組成、生態系統功能、演替過程、價值等都將發生改變。

31氣候變化對濕地動物的影響

濕地有豐富的生物多樣性，是候鳥和其他動物的重要生命支撐。然而，一些珍貴的經濟濕地動物，如可食用魚類、蝦類、牡蠣、水鳥和皮毛動物等，會受到氣候變化的影響，而變得稀有甚至瀕臨滅絕[15]。氣候變化對動物數量的影響包括直接影響和間接影響[16]。其中直接影響為氣候變化對非生物環境的影響，例如由環境溫度變化、惡劣天氣頻率、可利用水源變化對生殖率和死亡率的影響；間接影響為氣候變化對生物環境的影響，例如食物、捕食者和競爭者。

有關研究指出氣候變化所導致的溫度升高會使水質惡化，從而對水生微生物和底棲無脊椎動物產生消極影響。溫度上升可能會改變浮游生物群落及其相關食物網組成，進而使魚類和其他水生生物的分布發生變化，導致一些物種可能滅絕[14]。

氣候變化所導致的溫度升高會影響水的化學物質組成，如溶解氧量、pH值、營養物質濃度等。魚類屬于冷血動物，不能通過自身的生理調節來改變體溫，而是由環境溫度決定[17]，它們的生理機制直接地或間接地依賴于其所生活的具體環境[18]。氣溫升高必定會引起水溫升高，而水溫升高會改變魚類的生理功能，如耐熱性、生長、代謝、食物消耗、繁殖成功率等，從而影響魚群的數量。另一方面，水中的溶解氧量與水溫負相關，水溫越高，水中的溶解氧量越少。例如：0℃時水中溶解氧量為146mg/L，而25℃時水中溶解氧量為83mg/L。而大多數冷血動物的有氧代謝率隨溫度的升高而加強，反而需要更多的氧氣來滿足自身生命活動。這種供需矛盾使濕地中的魚類由于缺氧而數量減少。最后，溫度的升高或降水量減少有可能使濕地之間的連接水路消失，一些魚類不能游至其它系統中，這也有可能對其正常生存造成威脅。

兩棲類動物也是冷血動物，它們對棲息地氣候變化非常敏感。這是因為它們的體溫和生理機制都與合適的環境條件息息相關。許多環境條件，如水的溫度、降水模式以及水文周期（降水時長和季節性分布）等，均會對兩棲類動物的主要生態環境產生影響[19]。由于兩棲類動物的完整生命周期需要水生環境（產卵和幼蟲期都在水中進行），因此它們的繁殖、生長、變形、分布和遷徙都會受到溫度升高或降水量減少的影響[20]，氣候變化很有可能導致其生育率和存活率降低。另外，氣候變化會影響兩棲類生物的正常活動、與其他環境壓力的相互作用，還會導致新的病原體和其它入侵物種的出現[19]。

地球氣候變化使濕地水資源缺乏、干旱、物種滅絕、天氣惡劣，也影響著水鳥的正常生活[10]。溫度決定鳥類的遷徙和繁殖，相對候鳥來說，留鳥和繁殖鳥的種類受溫度因素影響較大[21]。濕地是許多鳥類的棲息地和停留地，超過80%的遷徙的鳥類都把濕地作為它們停靠的地點。氣候變化會影響水鳥遷徙過程中飛行的距離和時間，因此水鳥對氣候變化非常敏感[22]。另一方面，氣候變化也會通過影響水鳥的食物營養水平而對其數量產生改變[23]。盡管水鳥的可移動性和適應性允許它們舍棄那些受氣候影響較大的濕地，但濕地對氣候變化的敏感性決定了可供水鳥選擇的濕地很少[22]。因此，隨著濕地受溫度升高和降水減少的影響而逐漸退化甚至消失，水鳥將會失去它們的棲息地和停留地，這將導致其遷徙率大大降低。

32氣候變化對濕地植物的影響

同濕地動物一樣，濕地植物也會受全球氣候變化的影響。一些濕地植物的繁殖過程需要維持一段時期的低水[24]。而降水量的減少和降水的季節性變化將會對這些植物產生較大的影響。同時，溫度升高會允許一些植物在新的地區存活，尤其是那些被認為是雜草的植物，如水葫蘆、水浮蓮、千屈菜等[8]。這些植物由于沒有天敵因而生長得十分迅速和茂密，同時奪去其它水生植物的氧氣，造成嚴重的環境問題。例如水葫蘆會明顯降低浮游植物的生產率，因此它的過度繁殖會掩蓋水面而擋住陽光，導致水下植物得不到足夠光照而死亡[25]，使生物多樣性遭到嚴重破壞，生態平衡受到威脅。同時，大氣中溫室氣體濃度對濕地生態系統也有直接的影響，主要表現在影響濕地生態系統的生產力和植物群落組成等，氣候變化對不同植物種群生長的影響，能夠改變種群競爭的相互作用過程[26]。

4結語

濕地具有巨大的社會經濟價值，為人類日常生活提供大量的必需品，如水源、食物、肥料、藥用植物等。同時，濕地也有重要的生態價值，如：補給地下水、維持生物多樣性、緩解溫室效應、減輕洪水災害等。氣候是控制濕地消長的最根本的動力因素，氣候變化引起的濕地系統的氣候效應、環境效應和生態效應，已成為國際氣候系統及全球變化研究中最活躍的研究領域之一。對全球氣候變化、氣溫升高對濕地生態系統的影響進行研究，了解濕地生態系統多樣性、濕地動物和濕地植物等方面的變化，對濕地的保護與利用將起到較大的作用。

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