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谈谈湖泊水生态恢复的主要内容

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  • 来源:中国水利
  • 作者:刘正文
  • 时间:2022-07-28 09:46
  • 阅读:2963

水生态恢复的核心和最终目标是整个生态系统的恢复, 这与生物修复有所不同。生物修复主要针对受污染的水、土壤或空气 , 利用生物的方法去除、减少或降解污染物。由此可见,生物修复可以看作生态恢复的一部分。例如利用大型水生植物吸收湖泊中的氮、磷等污染物 , 再通过植物的收获将氮、磷等移出湖泊的方法是生物修复。在可控的条件下, 用于生物修复的种类不一定是湖泊的土著种,规模可以不限, 主要要求是植物对污染物的去除能力强。而恢复已消失的、曾经是湖泊重要组成部分的大型水生植物, 结合其他措施以最终形成能自我维持的生态系统为目的的生态实践, 才是湖泊生态恢复。而且在湖泊生态恢复中, 大型水生植物无疑是湖泊原有的种类, 恢复规模也必须与受损前相一致。

水生态恢复首先要查明导致生态系统受损的主要因素, 然后必须根除和降低这些因素对系统的影响。对于富营养化湖泊生态系统来说, 无疑大量营养盐的输入是主要致灾因子, 营养盐负荷的削减是湖泊生态恢复的前提。随着营养盐负荷或营养盐浓度的增加, 生态系统( 或某一指标, 如大型水生植物的生物量) 开始响应十分缓慢( 图 1 中的 A、B 区) , 当营养盐负荷或浓度达到某一阈值时, 生态系统可能发生剧烈的变化, 这种突变也称局变( Carpenter, 2003) , 然后又达到一个相对稳定的状态 ( 进入图 1 中的 C区) 。

图1.jpg

当环境条件发生逆转, 即营养盐负荷或浓度降低后, 生态系统( 如大型水生植物或水质) 会逐步恢复, 起初恢复的速率十分缓慢, 但恢复过程中发生局变的营养盐阈值却远远低于起初的阈值, 即恢复的轨迹不同于退化的轨迹( 图 1 中的 B 区) 。在生态系统处在 B 区时, 可能表现出两种稳定状态,这就是浅水湖泊生态系统的可选择稳态现象, 此时在同样的营养盐负荷或浓度下, 浅水湖泊可能表现出以水生植物为主要初级生产者的清水态, 也可以是以浮游植物为主的浑水态, 这就为浅水湖泊的恢复提供了理论依据。 但湖泊恢复时, 首先要减少环境的胁迫使生态系统处于 B 区, 这包括营养盐负荷的削减和其他物理、化学条件的改善, 如风浪的控制、污染底泥的修复等。当生态系统处于 B 区时, 可以进行人工辅助下的生态系统恢复。

控制浮游植物、提高透明度是浅水富营养化湖泊恢复的关键之一。浮游植物生物量的控制涉及生物量在生态系统中各组分间的分配。20 世纪60 年代初 , Hrbacek 等 ( 1961) 发现浮游植物生物量不仅与营养盐有关, 而且与浮游动物( 特别是个体较大的溞属种类 Daphnia) 有关, 但当食浮游动物的鱼类较丰富时, 浮游动物因为受到 鱼 类 的 捕 食 而 得 到 了 控制, 浮游植物生物量则增加。这也是后来发展的经典生物调控理论 ( 即增加肉食性鱼类以控制食浮游动物鱼类 ,增加浮游动物数量, 从而控制浮游植物, 增加水体透明度 ) 的 基 础 ( Shapiro et al., 1975) 。Brett & Goldman (1996)在重新分析了已经发表的 54 例生物调控或营养级联效应的研究后发现,营养级联效应或下行控制普遍存在于淡水生态系统, 但在大部分情况下( 60%以上) 浮游植物对食浮游动物鱼类的去除响应很弱, 水体透明度的增加也十分有限。因此, 生物调控技术用于富营养化治理的效果很不稳定,这与不同湖泊牧食者行为、浮游植物种类组成不同有关。但生物调控可以提高透明度, 从而为大型水生植物,特别是沉水植物的恢复创造条件。

大型水生植物的恢复是浅水湖泊生态系统恢复的核心内容, 恢复过程中除了湖泊生境改善, 如透明度改善、岸带底质改善、草食性鱼类控制等措施外, 还包括人工种植和群落构建等。可以将耐高营养盐浓度、低透明度、抗风浪能力高的种类作为先锋种 , 首先进行恢复种植 , 其成功的恢复可以为其他种类生长创造条件。

湖泊生态系统的恢复还包括岸带湿地的恢复、底栖动物的恢复, 特有鱼类和其他水生生物种类的恢复等。

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