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论水文连通对生物多样性的影响

作者:完美论文网  来源:www.wmlunwen.com  发布时间:2020/8/26 9:47:44  

摘要:水文连通在不同的空间尺度上对生物多样性产生了重要影响,水文连通改变了河流湖泊的水质变化、能量流动及物质循环,对物种种群和区域水生态系统产生较大的联动影响。为了科学地更好的指导修复水文连通对维持生物多样性的意义,提出如下展望:提高对水利工程的建设标准。水利枢纽是影响水文连通的主要因素,目前修建水利枢纽多以防洪、灌溉和蓄水为主,忽略了对区域生态系统的影响。提出更准确地、科学地水文连通量化方法。目前对水文连通的量化方式单一且较少,不能全面准确地反应水文连通程度。加强生物对水文连通的响应研究。目前的研究多集中在水文连通对生态系统的影响。

关键词:水文连通; 生物多样性; 群落结构; 恢复;

水文连通最早用于在生态景观尺度上评估河流的空间连通性。目前世界上大约有将近20个团队在深入研究水文连通的量化方法、环境影响及与区域生态系统的联系,由于研究领域、方法和区域环境要素的不同,水文连通的概念未有统一的定义[1]。

水利工程的修建导致水文连通性下降,引起的水文变化过程可加重湖泊、河流的富营养化程度,以及加快底栖动物群落、鱼类和水生植物等生物生境资源的衰退,导致物种组成、物种丰度、密度以及多样性下降[2]。退化河流生态系统的措施一般旨在提高生态系统的空间异质性和连通性,以增加生物多样性和生态系统的稳定性。

根据这些研究,本人的研究目标是:通过文献调研的方式,科学地、清晰地分析水文连通性与不同区域生物多样性的联系;针对表现明显地群落结构进行客观分析,概述其在水文连通下的特异表现。通过实现这些目标,提出合理化的观点。

1 水文连通与生物多样性的研究现状

本研究基于文献调研的方式,在Web of Science上检索相关文献,检索关键词:水文连通(Hydrological connection),共检索出2 086篇文献,并在此检索结果中继续精确检索,检索关键词:生物多样性(Biodiversity),共检索出128篇文献。检索结果文献研究方向较多,对检索的128篇文献进行阅读筛选,以“水文连通”与“生物多样性”之间存在联系为指标,剔除与之无关的文献,结果为64篇文献。在这些文献进行归类分析中,其主要以发表的文章期刊(91.3%)和会议(4.3%)为主(图1);对水文连通和生物多样性研究发表的文章最早在2000年,直到2005年且为1篇,2014年发表文章数最多(图2);依据研究方向的不同对64篇文献进行分类,在文献分类中,一篇文献有多则两个的研究方向,因此将此文献归类在两个研究方向中,其中以对动物群落研究的最多,其次是鱼类(图3)。从归类分析中看出,当今世界愈发重视水文连通在生态系统中的作用,研究方向愈发广泛,对恢复水文连通性,提高生物多样性及维护生态系统的健康提供科学支撑和理论指导。

图1 文献类型

图2 年发表文章数

图3 不同研究方向的文章数

2 水文连通对生物多样性的影响

2.1 水文连通与动物群落的联系

在湖泊、河流和湿地生态系统中,水文连通性的下降主要影响无脊椎动物和浮游动物的空间分布及丰度。在地中海区域的Boughrara湖,与大海没有水文连接,湖中大型无脊椎动物的物种丰富度和丰度均逐年下降,一些耐性物种如双壳类大量增加[3]。2008年~2013年在波兰的一项研究中,科学家将20世纪20年代就被隔离的两条湖泊重新连接,并在连接后的河流不同地点采集水体和大型无脊椎动物的样本,研究发现恢复水文连接后的湖泊水质明显改善,底栖动物多样性和丰度均有所增加。考虑到沿海湖泊与海洋水文连通程度的差异对底栖无脊椎动物群落结构的影响,大型底栖动物多样性格局(种群数量、密度、多样性)也沿微咸水盐度梯度而变化。巴西科学家团队在两个地区水文连通度不同的热带湖泊中取样研究,发现浮游动物β多样性与水文连通性和干扰(周期性干旱)呈负相关,得出结论:水文连通性可通过促进浮游动物生境之间的扩散而影响β多样性。

2.2 水文连通与鱼类的联系

在湿地生态系统中,鱼类是重要的组成部分,鱼类的群落结构动态直接反映湿地生境及外部驱动力的变化。近年来,人类的大型水利工程,造成自然河流严重中断,阻断了河流上下游的纵向连通和河流与漫滩的横向连通,大大改变了河网的水文连通性,大坝建成后,河漫滩生态环境的变化和生境的丧失可能导致鱼类群落物种多样性和功能多样性的下降。掌握鱼类多样性与河网水文连通性之间的联系,对于确保物种的持久性、生态系统的完整性和人类的福祉至关重要。在环境因素背景下,波兰科学家Obolewski通过将三个牛轭湖与斯卢皮亚河(波兰北部)重新连接,分析研究对鱼类群落的影响。与斯卢皮亚河隔绝的牛轭湖,其特征是物种丰富度和多样性相对较低,但物种均匀度较高。恢复后不久,鱼类种类和多样性增加,但物种均匀度下降。随着时间的推移,鱼类的物种数量下降,而生物多样性均匀度指数趋于稳定。这项研究表明,牛轭湖与斯卢皮亚河相连,对于保持鱼类群落的生物多样性和维持河漫滩系统的可持续渔业至关重要。

3 总结及展望

水文连通在不同的空间尺度上对生物多样性产生了重要影响,水文连通改变了河流湖泊的水质变化、能量流动及物质循环,对物种种群和区域水生态系统产生较大的联动影响。为了科学地更好的指导修复水文连通对维持生物多样性的意义,提出如下展望:提高对水利工程的建设标准。水利枢纽是影响水文连通的主要因素,目前修建水利枢纽多以防洪、灌溉和蓄水为主,忽略了对区域生态系统的影响。提出更准确地、科学地水文连通量化方法。目前对水文连通的量化方式单一且较少,不能全面准确地反应水文连通程度。加强生物对水文连通的响应研究。目前的研究多集中在水文连通对生态系统的影响。

参考文献

[1]崔保山,蔡燕子,谢湉,等.湿地水文连通的生态效应研究进展及发展趋势[J].北京师范大学学报(自然科学版),2016,52(6):738-746.

[2]胡成龙.鄱阳湖大型底栖动物群落结构研究[D].南昌:东华理工大学,2014.

[3] I.Khedhri, H.Djabou, A.Afli. Does increased connectivity with the Mediterranean Sea improve the ecological status of the macroinvertebrates in the lagoon of Boughrara(SW Mediterranean), 2016, 17(2):1-11.

[4]刘丹,王烜,李春晖,等.水文连通性对湖泊生态环境影响的研究进展[J].长江流域资源与环境,2019,28(7):1702-1715.

[5]王倩.黄河口浮游生物群落特征与水文连通的关系及其在湿地恢复中的应用[D].北京:北京林业大学,2019.

[6]张仲胜,于小娟,宋晓林,等.水文连通对湿地生态系统关键过程及功能影响研究进展[J].湿地科学,2019,17(1):1-8.

[7]张磊,潘保柱,蒋小明,等.基于水文连通分析的江湖关系研究进展[J].长江流域资源与环境,2018,27(12):2805-2816.

[8]陈月庆,武黎黎,章光新,等.湿地水文连通研究综述[J].南水北调与水利科技,2019,17(1):26-38.

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