第二章+湿地生态系统结构

第二章 湿地生态系统结构
生态系统的尺度不同，但无论何种尺度的生态系统，都具有 一些共同特征，例如，能量的传输，营养物质的循环。
Nutrient cycling in a wetland ecosystem
Simplified food web from a temperate, shallow, still pool wetland
2）沉水植物 （submerged plant）
整个植物沉没于水下，与大气完全隔绝的植物， 该类植物通气组织与储气组织十分发达。
3）浮叶植物（floating leave plant）
叶浮生或微挺出水面，植株有发达的通气 组织。 4）飘浮植物（floating plant） 植物体根部不扎根于水底基底中，整个植 物体漂浮在水面的植物。
• 生物多样性富集区标准
总则：生有野生动物物种数
列入《国家保护野生植物名录》物种数 列入CITES公约（华盛顿公约）的物种数及数量 有重要经济价值的物种数 有环境指示物种数 有重要科学价值物种数
第三节 湿地生物的生态适应
• 细胞水平
• 维管束植物
对缺氧的适应： 1.通气组织：一般植物孔隙通常占植物体的2%~7%，而湿地植物根体积 的60%以上含有空隙，这种充气空间不一定连续贯穿于根和茎中。 2.特殊器官：不定根、布满皮孔的气生根等 3.增压气流：增压气体从表面流动到根周。湿度诱导的压力是气流的主
要驱动力。
4. 氧化根周：当中度缺氧的时 ，通过湿地植物到根的氧扩散量很大，不 仅供应根，还会扩散给周围的土壤，产生有氧根周。
耐盐植物：适应不同含盐量环境，具有抵抗盐侵害的能力，如碱蓬、
盐碱草。
1. 水生植物（hydrophyte）
1）挺水植物（emergent plant）
植物体仅下部或基部沉于水中，上部大部分挺伸 在水面以上的植物。挺水植物的外部形态很像中 生植物，但由于根部长期生活在水中，有十分发 达的通气组织。
对缺氧的适应：大多数细胞和细菌利用内部有机化合物作为 电子受体，而不是分子氧。并且许多细菌能从有氧呼吸转化 为无氧呼吸。 对盐的适应：在活细胞中细胞质的渗透浓度高于周围介质。 细胞质中的水具有比外部更有序的结构，从而使得离子不如 外部溶液中的自由，以满足渗透与生理活性的需求。 对水的适应：泥炭藓的细胞能够吸收大量的水。
方面的多样化程度。
• 湿地生物多样性面临的问题
经济发展所需原材料增加导致生态破坏
环境污染
滥捕乱猎、倒卖和走私野生动物
水资源不合理利用 外来物种入侵 旅游、采矿、围垦湿地
• 中国的湿地生物多样性富集区
辽河三角洲：苇田，鸟类，鱼虾 黄河三角洲：柳林、柽柳林，鸟类 江苏盐城沿海：鸟类占中国鸟类的30% 崇明岛东滩：鸟类 松嫩平原：以芦苇沼泽为主，鸟类众多，鹤乡 三江平原：以苔草沼泽为主，丹顶鹤，白鹤
细菌：是水体、沉积物、和沉水植物包括海草生 物量的重要组成部分，沉积物中比水体中多。 真菌：在一些衰老和死亡的大型植物中占明显优 势。 浮游生物：浮游动物和浮游植物。
• 微生物分布
无处不在，被认为是一个独立的生态系统，有
独立的物质循环和能量流动，与高级营养级生物相
联系。
第二节 湿地生物的多样性
河口、浅海区
陆生湿地动物
鸟类 哺乳类
爬行类
• 湿地动物的特征 珍惜濒危物种较多：亚洲白鹤、中国短吻鳄、鳟鱼 种类丰富：我国已记录湿地动物1500种左右，淡水鱼占世 界淡水鱼总数的80%以上。 经济价值：食用和观赏 生态功能：是生态系统的重要组成部分。
三、微生物
挺水植物 浮叶植物 漂浮植物 沉水植物
水葫芦
芦苇
睡莲
苦草
2. 其他湿地植物 1）乔木（arbor） 湿地乔木物种相对较少，主要包括松属、落叶松属、落 羽松属、水松属、水杉属、云杉属、冷杉属、赤扬属、红
树属、木榄属等植物。
2）灌木(shrub)
湿地灌木物种亦较少，包括桦属、杜鹃属、柳属、箭竹
7）地衣（lichen） 是真菌和光合生物之间稳定而又互利的联合 体。目前，地衣植物的生态学研究非常少，
专门的湿地地衣植物多样性调查亦较少，相
对而言，西北欧、北美的国家研究较多。湿 地地衣种类主要包括松萝属、石蕊属、鹿蕊 属、地卷属、岛衣属、梅衣属等。
• 湿地植物的生长环境 湿地植物有些仅在湿地中出现，例如蒲草，浮萍。 有些湿地植物既能在湿地中生长，也可在干旱环
生物多样性指所有来源的活的生物体中的变异 性，是一个内涵十分广泛的概念，包括多个层次或
者水平，主要有四个水平：遗传多样性、物种多样
性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。
• 广义遗传多样性指地球上所有生物所携带的遗传 信息的总和；狭义的遗传多样性主要指种内个体
之间或者一个群体内不同个体的遗传变异总和。
从雅库特向南迁飞5100km到鄱阳湖越 冬，途经俄罗斯的雅纳河、印迪吉尔 卡河和科雷马河流域，进入中国后主 要停歇地有扎龙、林甸、莫莫格以及 双台河口、滦河口、黄河故道和升金 湖等地。
河狸利用树枝等搭建窝，窝是 在水面以上，但是入口是在水
面以下。
• 湿地动物的分布
水域性湿地动物
淡水水体
属、柳叶绣线菊属等
3）小灌木（dwarf shrub） 小灌木种类较多，包括，越桔属、杜香属、桦属、沼 柳属、林奈草属、杜鹃属、毛蒿豆属、杨梅属、忍冬属、 金老梅属、岩高兰属、松毛翠属、甸杜属等。 4）草本(herb) 湿地草本植物种类最多，包括苔草属、芦苇属、荻属、 甜茅属、菰属、毛茛属、小叶章属、藨草属、蓼属、眼子 菜属、龙胆属、唐松草属、凤毛菊属、委陵菜属、葱属、 灯心草属、鸢尾属、羊胡子草属、老鹳草属、虎耳草属、 马先蒿属等。
• 物种多样性包括一个区域内的物种丰富程度和物
种分布的均匀程度。区域物种多样性的测量指标：
物种总数，物种密度，特有种比例
• 生态系统多样性指不同生境、生物群体以及生物 圈生态过程的综合，表现了生态系统结构多样性
以及生态过程的复杂性和多变性。
• 景观多样性指由不同类型的景观要素或者生态系
统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态
水韭 Isoetes lacustris
荇菜 Nymphoides peltata
仙人掌水草 Littorella uniflora
白睡莲 Nymphaea alba
漂浮水车前 Luronium natans
Nuphar lutea
萍蓬草
The relationship between soil water content and the porosity of the root systems of Senecio aquaticus plants growing in a peatland of the Orkney Valley, United Kingdom. (From Smirnoff, N. and Crawford, R.M.M. 1983. Annals of Botany 51: 237–249.)
境中生长，例如罗布麻。
• 湿地植物的作用
指示环境特征：不同植被对水分、土壤的需求差异 净化污染物：物理、化学和生物作用 提供丰富产品：生产力高 生物多样性：提供栖息地 蓄水防洪：吸纳水分、阻防流水 观赏作用：主要对人而言
二、 湿地动物
• 动物种类
无脊椎动物：在湿地环境中广泛存在，以浮游生物或者碎屑为食 鸟类：鸟类有迁徙特性，不同鸟类对水的适应性不同，沿淹水深度而有 不同分布。 两栖类：是一类重要的湿地动物成员，既能适应水生也能适应陆生环境。 鱼类：种类很多，鲶鱼，鳝鱼，泥鳅。 爬行类：龟类、蛇类、鳄鱼等。 哺乳类：河狸，水牛，灵长类。
红树植物是一类生长在热带海洋潮间
带的木本植物。 • 支持根 • 呼吸根 • 胎萌 • 内渗压可变 • 泌盐现象
5）藤本植物（liane）
湿地藤本植物最少，如野豌豆属
6）苔藓（bryophyte）
湿地苔藓植物种类众多，特别是在北方泥炭沼泽和热带雨 林木本植物沼泽中，苔藓类植物的种类尤为丰富。主要 包括泥炭藓属、曲尾藓属、赤茎藓属、金发藓属、皱缩 藓属、泽藓属、大叶藓属、万年藓属、沼羽藓属、水灰 藓属、湿原藓属、镰刀藓属、青藓属、拟垂直藓属、塔 藓属等。
5. 水的摄取：减少
6. 营养吸收：减少从土壤中吸收营养，但也有不同意见。 7. 呼吸作用：根充气空间的存在不是向根进行有效氧传输的充分条件。 缺氧条件下，植物组织进行厌氧呼吸。
1.对缺氧环境的适应 Adaptation to Hypoxia& Anoxia
• 许多植物在缺氧环境中能够压缩氧的开支，表现出对缺 氧环境很强的耐受性。在植物枝条和根中形成通气组织 （aerenchyma）是最为普遍的适应的适应特征。 • 所有有根湿地植物内部气体传输系统都由巨大的充气空 间（lacunae）所组成。这种腔隙一起构成通气组织，气 体可以通过通气组织组成的通道进行传输，而且气体运 动的阻碍很小或没有。
第一节 湿地生态系统的生物组分
一、湿地植物
• 湿地植物类型
湿生植物：生长在湿地或浅水区域的植物，又分阴生和阳生两类。
水生植物：植物体的全部或部分长期离不开水域生物的植物，广义
的分法则包括湿生植被。 盐生植物：适盐、耐盐或抗盐特性的盐生植物（70mmol/L）。主 要分布在温带，亚热带干旱半干旱地区及滨海地区。