湿地生态学 第2章 水淹

积。
1、对上游的影响：水库
水库的水位波动格局，取决于建水库的目的：
娱乐或者航运而稳定水位：水位波动频率减小。 提供水电脉冲：水位波动频率增加。 枯水期蓄水：水位波动幅度下降。 调节发电站蓄水池水位：水位波动幅度增加。
水位变化将影响植被的盖度和植被的生长高程。
盖 度
水淹天数
2、对下游的影响：水文改变
向陆地
山地森林
木本沼泽
湿润草本
向水
木本植物死于长期的水淹
2、湿润草甸
在高程较低的区域，水淹的持续时间足以杀死所有木本植 物，因而占优势的湿地类型是湿润草甸。
湿润草甸通常比其他任何湿地类型都拥有更多的植物种类。
没有周期性水淹：木本植物入侵 偶尔的水淹、冰蚀或者波浪：杀死木本植物，湿润草甸植物从种子库更
从人类在泛滥平原上开始生活，洪水就进入了人 类的历史
史前大洪水
史前大洪水是指史前地球北半球突然被来历不明的洪水包围，近 千米高的洪峰，以雷霆万钧之势，咆哮着冲向陆地，吞没了平原 谷地，吞没了这些地方的所有生灵。高山在波涛中颤抖，陆地在 巨变中呻吟……这是上古神话传说和早期宗教里的记载。
有人认为它是人类传讹附会的记忆，也有人认为它是千真万确的 事实，孰是孰非，千百年无定论。
湿地生态学
第2章 水淹
本章内容
2.1 洪水和人类：一个古老的故事 2.2 水淹的生物学影响 2.3 水位波动调查 2.4 湿地和水位波动的一般关系 2.5 水库、水坝和泛洪平原 2.6 预测水位波动对湿地生态系统的影响
水位波动的幅度和频率是影响湿地物种组成与功能的最重要 的因子。
种丰富度最高。
对于通过土壤种子库维持的物种，枯水期很重要。丰水期时木本植物淹死，草 本沼泽和湿润草甸扩张。
泥炭沼泽的初级生产速率必须大于分解速率，且水位必须相对稳定，才能积累 泥潭。
稳定的水位会导致湿地面积减少和物种多样性降低。
维持自然水文是湿地保护和管理的重要部分。然而，水坝、河堤、堤防等不断 增加。
许多野生物种都需要波动 的环境。
景观中长期的水位波动幅 度越大，湿地的面积越大。
景观中湿地类型相对多度， 将取决于水淹的频率和持 续时间。
人为消减洪峰和延长枯水期后的植被 带变化：自然水位波动，产生了一条 具有宽阔湿草甸和草本沼泽的岸线； 而当水位变得稳定，木本植物会入侵 到高程较低的区域。
湿地的物种组成和功能主要取决于水淹的频率和幅度。这种水位变化有年内变 化和年际变化。
木本沼泽、湿润草甸、草本沼泽和水生生态系统代表了沿水淹梯度的植被类型 序列。它们也是在连续群落中不断变化的、对水位变化产生短期响应的4各区 域。
在自然条件下，巨大的水位波动是河流湿地的典型特征，可达10米。 湖泊的年内水位波动幅度一般是几米，当湖泊的水位波动幅度适中时，植物物
第一场洪水结束时间和第二场洪水开始时间。 两场洪水有明显的间隔时期，对植物的生长更有利。
2、湖泊
周期性的洪水和干旱是很多水体的特征。随着水位的变化， 植被也会发生变化。
湖岸周期性洪水淹死大多数木本植物 湖岸湿润草甸的很多草本植物将产生长期的种子库（seed
bank）。低水位时，种子萌发，形成周期性的水位和植被 动态。 高水位对生物的短期影响是有害的，尤其杜宇动物的危害。 然而，长期的水位波动对于维持各种事第群落及相关野生动 植物种群是必要的。
新 再次没有周期性水淹：木本植物再次入侵 周而复始
3、草本沼泽
草本沼泽比湿润草甸能耐受更长时间的水淹。
草本沼泽植物具有耐受水淹的结构性状：如通气组织。
虽然草本沼泽植物可以耐受水淹，但是大部分这些植物的种子繁殖途 径仍然需要偶尔的干旱期。
湿润草甸和草本沼泽都是由水淹产生的，它们具有不同的水淹持续时
在泛滥平原森林和正常的夏季水位之间分不了广阔 的侵？
因为洪水 洪水的浮冰破坏乔木植株体，另外很少有乔木能够耐
受永久性水淹 能够杀死乔木的最小红水量决定森林的分布下边界和
湿润草甸分布的上边界。 两个水温变量的组合是预测乔木出现概率的最佳指标：
间和发生时间。
湿润草甸
草本沼泽
4、水生植物群落
高程最低的水域，水淹持续，物种更新不依赖于水 位波动。
耐受长期水淹，植物进化出很多特殊特征：
通气组织 强化的浮水叶 多裂叶 高度变态的花
通气组织 多裂叶
2.5 水库、水坝和泛滥平原
水坝的建造，导致全球各地的自然水位波动格局正在受到人类 的干扰。 水文格局的改变严重威胁水生动物。 建坝带来的生态学负面影响：洪水消减（减少春季洪水）、汞 污染、温室气体排放、对洄游鱼类的损害。
受水库影响的下游景观往往 比水库自身的面积大得多。 水库下游的泛滥平原通常被 木本植被入侵。
水库下游的水位通常变得更 稳定，尤其是大坝的作用是 用于春季蓄水和枯水季放水。
3、河堤是另一种水坝
人类控制泛滥平原水位波动的方法，除了水坝，常见的还有河堤。 越来越多的河流被限制在河堤内，以防止局部区域的洪水，导致
通过水位调节， 光照湖维持着对 水岸的控制
枯水期，草本植被迅速由种子库萌发。
3、泥炭沼泽
为了达到泥潭积累，初级生产速率必须高于分解速率， 并且保持水位相对稳定。否则，有机物的分解和枯水 期的火烧将会减少泥炭。
例如，在日本的湿地中，河谷碱沼（有显著的泥炭积累）的夏季水位变 化最小（SD<10cm），而草本沼泽的水位波动最大（SD>20cm）。
肉食性大型无脊椎动物受水文周期的显著影响。 一般在永久性池塘和草本沼泽中更为常见。 多度受水深的影响显著，更多出现在浅水区而非深水区。
6、湿润草甸中的稀有植物
2.3 水位波动调查
与湿地有关的不同水源的水位波动
1、河流
河流的季节性变化形成了较高的水位差。春季洪水 经常在很多大型河流形成了广阔的泛滥平原森林。
白鹭
白鹮
木鹳
2、临时性池塘中的青蛙
很多湿地生物依赖于每年的洪水脉冲。 临时性池塘也叫春池。在北方主要由融化的雪水填满，在南方主要
由冬雨填满。 成年的青蛙和蝾螈一般生活在毗邻池塘的森林，只要池塘有了积水，
它们就会迁移到池塘进行交配和产卵，然后幼年个体快速生长，在 池塘干涸前成熟。
密西西比穴蛙：成体大多生长于长 叶松林，在孤立的小池塘里繁殖。 冬季12月池塘蓄满水，夏季干涸。
随着泥炭的积累，地下水位缓慢上升。因此，泥炭沼 泽可以埋藏曾经的林地、草地甚至是裸露的岩石。这 个过程被称为沼泽化。
湖泊沼泽化过程示意图
2.4 湿地和水位波动的一般关系
4种常见的主要湿地 类型代表水淹时长 递增的类型。与洪 水脉冲相关。
1、木本沼泽
湿地中高程最高的区域只是偶尔被最大的洪水淹没。 这些区域会发育成木本植物区域，也被称为木本沼 泽、滩地森林、河岸森林或者泛滥平原森林。
沼泽化
泥炭层较薄时，地下水是水分的主要来源。地下水种
的钙浓度控制着pH,而N和P控制着肥力。着两个梯度
引起沼泽植被的许多变化。
随着泥炭的积累，地下水化学性质的影响减小。因此， 泥炭积累可以将地下水控制的碱沼转变成雨养型高位 酸沼。雨养型酸沼的地下水位决定于雨水输入量与损 失水量（蒸发和渗漏）之间的平衡。
3、盐沼和三角洲中的鸟类
盐度变化是影响这些区域鸟类中群和数量的重要因 素。入海淡水河流、潮汐周期等影响水位和盐度。
4、泛滥平原中的鱼类
5、大型无脊椎动物
春池为很多昆虫气功了栖息地。昆虫的物种组成受到积水的 持续时间（通常称为土壤积水期）的影响。
昆虫会影响很大比例的湿地生物量。既是很多物种的食物， 也是肉食动物，捕食两栖动物的幼虫。
大面积的泛滥平原消失，并且在大洪水偶尔冲破河堤后产生巨大 的灾难。 春洪消失的区域常被开垦为农田或城市用地。因此，容易忽视水 坝、河堤、堤防、路堤等的主要影响：湿地面积的损失和草甸转 化为森林沼泽或者高地。
2.6 预测水位波动对湿地生态系统的 影响
水位波动对湿地生态系统的影响
湿地生态系 统
1、稳定的水位降低植物多样性和草本沼泽面积
2、预测水淹如何增加湿地面积的模 型
水坝减少水淹，从而导致湿地萎缩，以及草本湿地被木本物种入侵。 在工程建成前预测影响的程度十分重要，因此需要更好的预测模型。 水 位
湿地植被对水位 变化的响应模型
3、综合模型：水淹的频率和强度
水淹的最重要两个组分是频率和幅度（强度）。
幅度
频率
小结
水位波动（如春季洪水脉冲）对于维持湿地野生动植物的物种多样性和多度十 分重要。
2.2 水淹的生物学影响
水位波动的一些影响： 产生并维持着不同类型的湿地栖息地，几乎所有种类的 动物都对水深和洪水发生的时间很敏感。
1、佛罗里达大沼泽中的涉禽
涉禽的筑巢时间与枯水期一致。 枯水期，水位下降，小型鱼类被迫聚集在剩下的少数潮
湿区域，很多成为涉禽的猎物，对涉禽哺育幼鸟非常关 键。
建坝对水文格局有4个重要影响
稳定水位：曾经周期性出露的区域被永久淹没或者基质变得水分饱和。 改变洪水时间：洪水可能被推迟几个月，甚至推迟到植被的生长季。 增强洪峰：路堤和人工堤防像水坝一样，通过限制水流入到相邻泛滥
平原，增加了洪峰。 洪水减少：通过控制丰水期的径流量，减少洪水的持续时间和淹没面
水位存在时间尺度上的变化，常见的有年内变化和年际变化。
年内变化：世界各地河流的流量在一年内的不同时间会发生 变化。
洪水是景观中的自然过程
洪水期
枯水期
伊犁河
年际变化
由于降水格局或春季冻融时间等因子具有年际差异，所以大多数 湿地的水位具有显著的年际间差异。
2.1 洪水和人类：一个古老的故 事