長江天鵝洲故道濕地生物多樣性及其保護(hù)對策

陳 如，李 滔，楊 軍

(1.長江大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，長江大學(xué)濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025；2. 中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境研究所湖泊水污染治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，國家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

1 引言

濕地是自然界中生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)，為多種動(dòng)植物提供了棲息地，同時(shí)，也被譽(yù)為物種基因庫[1～3]。天鵝洲故道是長江現(xiàn)存的通江故道之一[4]，具有優(yōu)越的地理位置和獨(dú)特的水陸地貌特征，同時(shí)，泛洪使該區(qū)域發(fā)育成典型的長江故道沖淤濕地。長江天鵝洲故道濕地自然環(huán)境類型多樣，存在著水域、林地、洲灘、沼澤等多種生境，適宜生物生存，成為瀕危物種遷地保護(hù)的理想場所。目前，長江天鵝洲故道濕地內(nèi)建有白暨豚國家級自然保護(hù)區(qū)(該保護(hù)區(qū)是世界上第一個(gè)對鯨類動(dòng)物進(jìn)行遷地保護(hù)的保護(hù)區(qū))、麋鹿國家級自然保護(hù)區(qū)及長江“四大家魚”種質(zhì)資源庫等水陸特色鮮明的生物多樣性保護(hù)基地，對維護(hù)長江天鵝洲故道濕地生態(tài)系統(tǒng)平衡和生物多樣性保護(hù)具有重要意義[5，6]。開展長江天鵝洲故道濕地生物多樣性研究，分析濕地動(dòng)植物的種類組成、數(shù)量及演變趨勢，探討長江天鵝洲故道濕地生物多樣性的保護(hù)對策，可為今后長江天鵝洲濕地及其他長江中下游洪泛平原濕地生物多樣性的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)和重要參考。

2 天鵝洲故道濕地概況

長江天鵝洲故道濕地位于湖北省石首市，江漢平原南端，長江中游荊江段北岸(圖1，29°46′71″～29°51′45″N，112°31′36″～112°36′90″E)，總面積70.81 km2，其中水域面積20.00 km2，洲灘面積19.14 km2[7，8]。長江天鵝洲故道濕地平均海拔為35.0 m，屬亞熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫暖濕潤，年平均氣溫為16.4 ℃，降水充足，年均降水量可達(dá)1200 mm以上，受季節(jié)性降雨和長江水位影響，每年的6～9月份水位上漲[9，10]。其中的天鵝洲故道是在1972年經(jīng)長江自然裁彎取直形成，故道呈馬蹄形，全長20.9 km，寬400～1500 m[11]，平均水深4.5 m，最深處可達(dá)15～25 m[12]。

圖1 長江天鵝洲故道濕地

3 文獻(xiàn)獲取及論證

以中國知網(wǎng)信息資源總庫和Web of Science數(shù)據(jù)庫為檢索平臺，以“長江天鵝洲故道”“長江天鵝洲故道濕地”“長江白暨豚保護(hù)區(qū)”“天鵝洲故道濕地麋鹿自然保護(hù)區(qū)”“Tianezhou Oxbow of Yangtze River”“Tianezhou Oxbow Wetland of Yangtze River”“White Dolphins National Natural Reserveof Yangtze River”“Natural Reserve of David Deer in Tianezhou Oxbow Wetland”等關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，所得文獻(xiàn)再依據(jù)長江天鵝洲和生物多樣性研究范疇進(jìn)行篩選，共得到有效文獻(xiàn)56篇。文獻(xiàn)從時(shí)間序列來看，數(shù)量呈穩(wěn)步上升的趨勢，但與生物多樣性研究貼合度較高的文獻(xiàn)主要集中在20世紀(jì)90年代。文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)主要集中在湖北省，說明湖北省是進(jìn)行長江天鵝洲故道濕地生物多樣性相關(guān)研究較為活躍的區(qū)域。

4 濕地生物多樣性

4.1 植物物種多樣性

4.1.1 濕地植物

植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，蘊(yùn)藏著豐富的遺傳資源，為動(dòng)物提供了豐富的食物和棲息環(huán)境[13]。1997年本底調(diào)查中植物有238種，2005年再次調(diào)查比較，植物種類為256種，主要植被群落為意楊林(Populuseuramericana)、旱柳灌林(Salixmatsudana)、狗芽根群落(Cyodondactylon)和蘆葦+荻群落(Phragmitescommunis+Miscanthusfloridulus)[14]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)濕地內(nèi)水生和濕生植物在多樣性及生物量上均有明顯減少，水生和濕生植物減少了8種，旱生、中生植物增加26種，尤其是不被麋鹿所采食的白茅(Imperatacylindrica)居多且有明顯擴(kuò)散趨勢，麋鹿可食用的植物種類多樣性和生物量減少[14]。

4.1.2 浮游植物

浮游植物作為指示物種對水環(huán)境檢測具有重要作用[15，16]，是水生生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的部分，其生物量對水體漁產(chǎn)潛力有重要影響[17]。黃丹等[4]于2011～2012年對長江天鵝洲故道進(jìn)行了5次采樣，共發(fā)現(xiàn)浮游植物143種，隸屬于7門77屬，平均密度為5.6×107ind./L，平均生物量為7.2 mg/L。2011～2012年浮游植物的組成與20世紀(jì)末(表1)的相比有明顯變化，浮游植物豐度和生物量均大幅提高，但物種數(shù)有所減少。2011～2012年浮游植物種類組成，以綠藻門占比最高，藍(lán)藻門和硅藻門次之。浮游植物豐度在20世紀(jì)末以硅藻、綠藻和隱藻為主，但在2011～2012年轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)藻占優(yōu)勢，藍(lán)藻的大量繁殖可制約水生生物的生長[18]。目前，故道水體浮游植物優(yōu)勢種以藍(lán)藻和綠藻為主，根據(jù)浮游植物水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及研究方法[19]，其中多數(shù)種類為富營養(yǎng)水體指示種，表明天鵝洲故道水質(zhì)總體處于富營養(yǎng)狀態(tài)。

表1 長江天鵝洲故道濕地浮游植物種類、數(shù)量和生物量

4.2 動(dòng)物物種多樣性

4.2.1 浮游動(dòng)物

浮游動(dòng)物作為反映水環(huán)境狀況的重要指標(biāo)，廣泛應(yīng)用于水環(huán)境評價(jià)和保護(hù)等方面的研究[23，24]淡水水體中魚蝦的餌料，其數(shù)量及組成和魚類資源量息息相關(guān)，而魚類作為江豚的餌料可以反映其生存狀態(tài)[17]。黃丹等[25]于2011～2012年按季度對長江天鵝洲故道進(jìn)行采樣共發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物87種，其中原生動(dòng)物22屬38種，在總種類數(shù)中占比最高，達(dá)43.7%；其次為輪蟲，25屬36種，占總種類數(shù)的41.4%。浮游動(dòng)物的平均生物量為3.6 mg/L，其中，原生動(dòng)物占比最高為31.9%，枝角類次之為28.1%。浮游動(dòng)物的平均密度為25711.9 ind./L，原生動(dòng)物占比最高達(dá)93.7%，其次為輪蟲占5.6%。2011～2012年的浮游動(dòng)物調(diào)查結(jié)果與20世紀(jì)末(表2)相比有顯著變化，原生動(dòng)物和輪蟲的種類和密度占比均有明顯增加，水質(zhì)惡化和過度捕撈使浮游動(dòng)物類群向小型化發(fā)展。目前，浮游動(dòng)物的優(yōu)勢種以原生動(dòng)物和輪蟲為主，分別有7種和8種(表2)，其中多數(shù)種類屬于富營養(yǎng)水體指示種，綜合浮游動(dòng)物的生物量和優(yōu)勢種對天鵝洲故道水體營養(yǎng)類型進(jìn)行劃分[26]，表明天鵝洲故道水質(zhì)總體處于富營養(yǎng)狀態(tài)[7, 25]。

表2 長江天鵝洲故道濕地浮游動(dòng)物種類、數(shù)量和生物量

4.2.2 底棲生物

底棲動(dòng)物是指示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及其健康狀況的重要類群[28]，是湖泊、河流等生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的成員，廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中[29,30]。馬秀娟等[31]2011年對長江天鵝洲故道進(jìn)行了野外調(diào)查，共鑒定出底棲動(dòng)物30種，以水生昆蟲為主，數(shù)量達(dá)14種，寡毛類8種，軟體動(dòng)物6種，其他底棲動(dòng)物有2種。2011年天鵝洲故道底棲動(dòng)物平均密度為558.37 ind./m2，水生昆蟲對密度的貢獻(xiàn)最大，占比達(dá)68.40%；天鵝洲故道底棲動(dòng)物平均生物量為14.03 g/m2，軟體動(dòng)物所占比例最高，占總生物量的76.00%。故道底棲動(dòng)物的主要優(yōu)勢種為菱附搖蚊(Clinotanypussp.)、指突隱搖蚊(Cryptochironomusdigitatus)、克拉泊水絲蚓(Limnodrilusclaparedeianus)和霍甫水絲蚓(Limnodrilushoffmeisteri)，這些種類均屬于中-重污染指示種，表明水質(zhì)較差。由表3可知，近年來天鵝洲故道底棲動(dòng)物種類組成均勻，密度總體呈下降趨勢[17]。

4.2.3 魚類

表3 長江天鵝洲故道濕地底棲動(dòng)物種類、密度和生物量

4.2.4 鳥類

鳥類是自然生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，楊濤[38]等于2011～2015年對長江天鵝洲濕地鳥類進(jìn)行了調(diào)查，共觀察到鳥類16目51科215種，其目數(shù)、科數(shù)和種數(shù)分別為湖北省已知鳥類數(shù)的84%、67%和41%，為中國已知鳥類數(shù)的59%、46%和15%，由此可見，長江天鵝洲濕地鳥類資源較豐富，包括東方白鸛(Ciconiaboyciana)、黑鸛(Ciconianigra)和白琵鷺(Platalealeucorodia)等國家重點(diǎn)保護(hù)鳥類24種，列入IUCN世界瀕危動(dòng)物紅皮書名錄的鳥類有12種。

4.2.5 兩棲、爬行類

兩棲爬行動(dòng)物作為典型的濕地動(dòng)物，在整個(gè)食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的作用，被認(rèn)為是指示環(huán)境健康狀況的重要類群[39，40]，其數(shù)量也影響濕地生物多樣性。長江天鵝洲濕地共有兩棲動(dòng)物1目3科5種，其目數(shù)、科數(shù)和種數(shù)分別占湖北省濕地已知兩棲動(dòng)物數(shù)的50%、30%和7%，由此可見，長江天鵝洲濕地的兩棲動(dòng)物種類較少，可分成水棲型和陸棲型兩個(gè)生態(tài)類群，其中水棲型動(dòng)物包括湖北側(cè)褶蛙(Pelophylaxhubeiensis)、黑斑蛙(P.nigromaculata)和澤陸蛙(Euphlyctislimnocharis)，在長滿蘆葦?shù)牡貛е?，澤陸蛙的密度很大；陸棲型包括中華大蟾蜍(Bufogargarizans)和飾紋姬蛙(Microhylaornate)，在潮濕環(huán)境中，蟾蜍的數(shù)量很多[6]。

天鵝洲濕地有爬行動(dòng)物2目6科12種，其目數(shù)、科數(shù)和種數(shù)分別占湖北省濕地已知爬行動(dòng)物數(shù)的100%、67%和23%，由此可見天鵝洲濕地的爬行動(dòng)物的種類數(shù)不多，其中6種是在水生或近水生活的種類，如中華鱉(Trionyxsinensis)、烏龜(Chinemysreevesii)、紅點(diǎn)錦蛇(Elaphefufodorsata)、烏梢蛇(Zaocysdhumnades)、虎斑游蛇(Rhabdophistigrina)和滑鼠蛇(Ptyasmucosus)[6]。

4.2.6 獸類

天鵝洲濕地共有獸類6目8科13種，其中重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物有3種，分別為白暨豚(Lipotesvexillifer)、長江江豚(Neophocaenaphocaenoides)和麋鹿(Elaphurusdavidianus)。天鵝洲故道是白暨豚增殖養(yǎng)護(hù)的理想場所，人工飼養(yǎng)的最后一頭白暨豚“淇淇”于2002年7月14日逝世，自2006年11月份以來，經(jīng)過多次考察，未監(jiān)測到白暨豚蹤跡[41,42]?！渡飳W(xué)快報(bào)》在2007年正式宣布白暨豚已經(jīng)完全失去了在長江自然環(huán)境中生存繁衍的能力，已功能性滅絕[43]。長江江豚是我國長江流域的特有物種[44]，2021年2月5日，長江江豚由國家二級保護(hù)野生動(dòng)物升為國家一級，長江江豚的種群狀況和長江水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況息息相關(guān)。20世紀(jì)90年代5頭長江江豚投放到天鵝洲故道，開始長江江豚的遷地保護(hù)[45,46]，現(xiàn)在天鵝洲故道的江豚種群數(shù)量已超過80頭，并以每年6～8頭的速度增長，這是長江流域乃至全球針對鯨類動(dòng)物的第一次遷地保護(hù)的成功范例，然而整個(gè)長江江豚的自然種群數(shù)量仍處在下降狀態(tài)，其極度瀕危的狀況并沒有改變，保護(hù)工作依然嚴(yán)峻[41]。天鵝洲麋鹿國家級自然保護(hù)區(qū)，有世界上最大的麋鹿野生種群，目前麋鹿種群數(shù)量達(dá)1000多頭，已實(shí)現(xiàn)自然放養(yǎng)狀態(tài)[47]。

5 存在的問題

5.1 故道水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化的趨勢

長江天鵝洲故道原是自然通江故道，1998年沙灘子攔江大堤的修建造成故道和長江的阻隔，改變了長江天鵝洲故道的水文情勢，導(dǎo)致故道濕地原有的水文周期性漲落規(guī)律、洲灘周期性顯現(xiàn)與出沒規(guī)律減弱或喪失，降低了故道與長江之間的水體流動(dòng)性，使故道水體中的有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)元素得不到充分稀釋，綜合已有的研究資料，表明水體富營養(yǎng)化加劇。總氮含量高，水體總體上處于Ⅲ～Ⅳ類，結(jié)合總磷含量水體處于Ⅱ～Ⅲ類[48]，根據(jù)江永明等[33]及黃丹等[25]的研究結(jié)果均表明天鵝洲水體處于中至富營養(yǎng)水平。

5.2 洲灘旱化加劇，漫灘濕地面積不斷萎縮

沙灘子攔江大堤的修建改變了長江天鵝洲故道濕地的水文特征，故道水位年漲幅變小，濕地植被出現(xiàn)明顯旱化，水生和濕生植物減少了8種，旱生及中生植物增加26種[14]，汛期漫灘濕地面積不斷萎縮，加速了旱化演替過程。此外，天鵝洲故道洲灘濕地的林地面積增長較快，草地面積下降，區(qū)域內(nèi)増加的林地主要是意楊林，造林面積最多時(shí)達(dá)500 hm2，有“濕地抽水機(jī)”之稱的意楊是一種吸水性極強(qiáng)的速生經(jīng)濟(jì)樹種，而迅速擴(kuò)張的意楊加速了漫灘濕地的旱化，加之水源補(bǔ)給不足，原有的濕生植被處于劣勢并逐漸退化，逐漸演替為糜鹿不喜采食的中旱生植物，洲灘生境多樣性明顯降低，進(jìn)而危及到故道濕地生物多樣性及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康。

5.3 生物多樣性相關(guān)法律制度不完善

我國已頒布了一系列有關(guān)生物多樣性保護(hù)的法律法規(guī)，對規(guī)范野生動(dòng)植物保護(hù)和打擊傷害野生動(dòng)植物及破壞其生境的違法行為起到了一定的作用，但相關(guān)法律法規(guī)還存在著諸多不足，無法滿足當(dāng)前生物多樣性保護(hù)形勢的發(fā)展需要，需要盡快修改完善。

5.4 生物多樣性本底狀況了解不足

長江天鵝洲故道濕地目前尚未建立和完善統(tǒng)一的生物多樣性保護(hù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，也未開展過綜合性的生物多樣性本底調(diào)查，現(xiàn)有的生物多樣性信息主要來源于白暨豚和麋鹿保護(hù)區(qū)的調(diào)查報(bào)告及零散的文獻(xiàn)。長江天鵝洲故道濕地的本底資源調(diào)查嚴(yán)重滯后，生物數(shù)據(jù)缺乏連續(xù)性且不夠詳盡，浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物等數(shù)據(jù)近幾年都是空白。由于本底資料的缺乏，無法及時(shí)掌握故道濕地的動(dòng)態(tài)變化和預(yù)測發(fā)展趨勢，制約了對該地區(qū)生物多樣性狀況的全面評估，也限制了保護(hù)規(guī)劃的科學(xué)性和保護(hù)工作的有效性。

5.5 科研基礎(chǔ)比較薄弱、經(jīng)費(fèi)不足、人才缺乏

目前，針對長江天鵝洲故道濕地生物及環(huán)境保護(hù)工作，只有少部分科研管理機(jī)構(gòu)和高校開展了相關(guān)研究，但未真正建立起完整和系統(tǒng)的科學(xué)研究體系，目前在科研基礎(chǔ)方面，科研機(jī)構(gòu)的資金和基礎(chǔ)設(shè)施投入仍不足，難以滿足生物研究和繁育技術(shù)發(fā)展的需要。同時(shí)在人才隊(duì)伍建設(shè)方面，依然存在著科研人才相對匱乏、高層次人才不足和基層管理人才少等問題。

6 生物多樣性保護(hù)的主要對策

6.1 實(shí)施通江工程，改善故道水體環(huán)境

天鵝洲故道水體環(huán)境的好壞是影響長江故道濕地生物多樣性的重要生態(tài)因素，因此實(shí)施通江工程，恢復(fù)故道水文生態(tài)特征對恢復(fù)天鵝洲故道濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能意義重大?；诠实垃F(xiàn)狀，建議合理調(diào)度天鵝洲閘來模擬長江水位漲落變化，再現(xiàn)故道原有季節(jié)性波動(dòng)的水文特征。通過工程手段實(shí)現(xiàn)故道的徹底通江，可促進(jìn)水體的更新循環(huán)，提高故道和長江之間的生物交流，改善故道水體環(huán)境。

6.2 改善濕地旱化，促進(jìn)生境修復(fù)

促進(jìn)退化濕地修復(fù)的關(guān)鍵在于水文條件的改善，因此要合理調(diào)度天鵝洲閘，模擬長江汛期自然水位，進(jìn)而維持自然狀態(tài)下濕地的水位漲落帶，恢復(fù)濕生環(huán)境，促進(jìn)濕地優(yōu)質(zhì)牧草生長，同時(shí)，保護(hù)區(qū)有計(jì)劃地按實(shí)際情況對意楊林按比例進(jìn)行稀疏采伐，使?jié)裆参镏饾u取代意楊林的優(yōu)勢地位，意楊林逐漸退化為邊緣群落，洲灘濕地形成稀疏意楊木本群落和草本群落斑塊鑲嵌分布的植被特征。

6.3 完善生物多樣性保護(hù)的政策和法規(guī)

明確長江天鵝洲濕地保護(hù)與利用的方針，現(xiàn)有法律法規(guī)要根據(jù)生物多樣性保護(hù)的需要與時(shí)俱進(jìn)。完善濕地生物多樣性保護(hù)法、自然保護(hù)區(qū)法等國家和地方法律，以法規(guī)范和協(xié)調(diào)濕地保護(hù)與利用活動(dòng)，并可適當(dāng)提升相關(guān)法律位階，進(jìn)一步完善濕地生物多樣性保護(hù)和管理的配套技術(shù)規(guī)章。同時(shí)，要加大執(zhí)法力度，嚴(yán)格執(zhí)法，對違法行為進(jìn)行制裁并懲罰。

6.4 加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)的監(jiān)測和信息系統(tǒng)建設(shè)

從長江天鵝洲故道濕地自然環(huán)境、生物多樣性和經(jīng)濟(jì)管理等方面開展監(jiān)測和研究。根據(jù)保護(hù)區(qū)的實(shí)際情況確定監(jiān)測指標(biāo)，并不斷更新指標(biāo)體系，建立和完善多目標(biāo)、多功能的生物多樣性保護(hù)綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。保護(hù)區(qū)要充分利用通過本底調(diào)查獲得的各類數(shù)據(jù)，做好生物多樣性編目，不斷完善故道濕地生物多樣性信息數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，揭示和預(yù)測故道濕地的動(dòng)態(tài)變化及發(fā)展趨勢，并分析變化原因，進(jìn)而為故道濕地生物多樣性的保護(hù)、利用和管理提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。

6.5 加強(qiáng)生物多樣性領(lǐng)域科學(xué)研究和人才培養(yǎng)

科學(xué)研究是生物多樣性保護(hù)的基礎(chǔ)，國家應(yīng)提高對天鵝洲故道濕地動(dòng)植物研究的重視，改善相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施條件，加大對生物保護(hù)方面的科研投入，為促進(jìn)生物保護(hù)及繁殖提供更多的資金和更好的技術(shù)支撐。在生物多樣性領(lǐng)域人才培養(yǎng)方面，保護(hù)區(qū)要加強(qiáng)與有關(guān)科研單位和高校的交流與合作，改革人才培養(yǎng)模式，造就一批生物多樣性領(lǐng)域的科技骨干，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)方面的跨越式發(fā)展。