摘要：大壩建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響是近來討論的熱點問題，學者和公眾對于大壩建設(shè)對景觀多樣性、文化多樣性、生物多樣性的(生態(tài)系統(tǒng)、物種、基因)影響“存在性”基本認可，但對影響“程度”認知相差甚遠!爭論體現(xiàn)了：開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的“度”的衡量，日益高漲的環(huán)保意識與不明確的生態(tài)環(huán)境保護目標的矛盾，以及由于目前理論與現(xiàn)狀資料缺乏導(dǎo)致的大壩建設(shè)的“真實生態(tài)影響”難以......

關(guān)鍵詞：河流生態(tài)功能水文變化生物學

大壩建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響是近來討論的熱點問題，學者和公眾對于大壩建設(shè)對景觀多樣性、文化多樣性、生物多樣性的(生態(tài)系統(tǒng)、物種、基因)影響“存在性”基本認可，但對影響“程度”認知相差甚遠!爭論體現(xiàn)了：開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的“度”的衡量，日益高漲的環(huán)保意識與不明確的生態(tài)環(huán)境保護目標的矛盾，以及由于目前理論與現(xiàn)狀資料缺乏導(dǎo)致的大壩建設(shè)的“真實生態(tài)影響”難以搞清等問題。

淹沒、阻隔、徑流調(diào)節(jié)變化對生態(tài)環(huán)境的影響是大壩建設(shè)關(guān)注的主要問題，如何評價這些影響并提出緩減措施，是未來水利水電建設(shè)必須解決的問題，認識河流的生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能是評價的基礎(chǔ)?；谶@一認識，本文概要介紹河流生態(tài)功能與水文過程的生態(tài)效應(yīng)，以期對水利水電工程建設(shè)的生態(tài)環(huán)境保護提供借鑒。

一、河流的生態(tài)結(jié)構(gòu)

河流是一個完整的連續(xù)體，上下游、左右岸構(gòu)成一個完整的體系，連通性是評判河道或綴塊區(qū)域空間連續(xù)性的依據(jù)。高度連通性的河流對物質(zhì)和能量的循環(huán)流動以及動物和植物的運動等非常重要。

從橫向上講，河流寬度指橫跨河流及其臨近的植被覆蓋地帶的橫向距離。影響寬度的因素有：邊緣條件、群落構(gòu)成、環(huán)境梯度以及能夠影響臨近生態(tài)系統(tǒng)的擾亂活動(包括人為活動)。連通性和寬度構(gòu)成了河流生態(tài)系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)特征。

二、河流生態(tài)功能

河流的生態(tài)功能包括：棲息地功能、過濾作用、屏蔽作用、通道作用、源匯功能等方面。

1生態(tài)功能-棲息地功能

棲息地是植物和動物(包括人類)能夠正常的生活、生長、覓食、繁殖以及進行生命循環(huán)周期中其它的重要組成部分的區(qū)域。棲息地為生物和生物群落提供生命所必需的一些要素比如空間、食物、水源以及庇護所等。河道通常會為很多物種提供非常適合生存的條件，它們利用河道來進行生活、覓食、飲水、繁殖以及形成重要的生物群落。

河道一般包括兩種基本類型的棲息地結(jié)構(gòu)：內(nèi)部棲息地和邊緣棲息地。內(nèi)部棲息地相對來說是更穩(wěn)定的環(huán)境，生態(tài)系統(tǒng)可能會在較長的時期仍然保持著相對穩(wěn)定的狀態(tài)。邊緣地區(qū)是兩個不同的生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用的重要地帶。邊緣棲息地處于高度變化的環(huán)境梯度之中。邊緣棲息地中會比內(nèi)部棲息地環(huán)境中有著更多樣的物種構(gòu)成和個體數(shù)量。邊緣地區(qū)相當于對其內(nèi)部地區(qū)起到了過濾器的作用。邊緣地區(qū)也是維持著大量動物和植物群系變化多樣的地區(qū)。

棲息地功能作用很大程度上受到連通性和寬度的影響。在河道范圍內(nèi)連通性的提高和寬度的增加通常會提高該河道作為棲息地的價值。河流流域內(nèi)的地形和環(huán)境梯度(例如土壤濕度、太陽輻射和沉積物的逐漸變化)會引起植物和動物群落的變化。寬闊的、互相連接的，并且具有多樣的本土植物群落的河道是良好的棲息地條件，通常會發(fā)現(xiàn)比在那些狹窄的、性質(zhì)都相似的并且高度分散的河道內(nèi)存在著更多的生物物種

2通道作用

通道功能作用是指河道系統(tǒng)可以作為能量、物質(zhì)和生物流動的通路。河道由水體流動形成，又為收集和轉(zhuǎn)運河水和沉積物服務(wù)。還有很多其它物質(zhì)和生物群系通過該系統(tǒng)進行移動。

河道既可以作為橫向通道也可以作為縱向通道，生物和非生物物質(zhì)向各個方向移動和運動。有機物物質(zhì)和營養(yǎng)成分從高處漫灘流入低洼的漫灘而進入河道系統(tǒng)內(nèi)的溪流，從而影響到無脊椎動物和魚類的食物供給。對于遷徙性野生動物和運動頻繁的野生動物來說，河道既是棲息地同時又是通道。生物的遷徙促進了水生動物與水域發(fā)生相互作用(例如:鮭魚溯河產(chǎn)卵的遷移活動。產(chǎn)卵期間溯河到達河流系統(tǒng)上游地段的那些產(chǎn)卵的和垂死的大量成熟魚種為河流提供了營養(yǎng)物質(zhì)輸入和促進生物量的增加。因此，連通性對于水生物種的移動是非常重要的，同時河流上游源頭地區(qū)從海洋中獲得營養(yǎng)物質(zhì))。

河流通常也是植物分布和植物在新的地區(qū)扎根生長的重要通道。流動的水體可以長距離的輸移和沉積植物種子;在洪水泛濫時期，一些成熟的植物可能也會連根拔起、重新移位，并且會在新的地區(qū)重新沉積下來存活生長。野生動物也會在整個河道系統(tǒng)內(nèi)的各個部分通過攝食植物種子或是攜帶植物種子而造成植物的重新分布。

河流也是物質(zhì)輸送的通道。結(jié)構(gòu)合理的河道會優(yōu)化沉積物進入河流的時間和供應(yīng)量以達到改善沉積物輸移功能的目的。

河道以多種形式成為能量流動的通道。河流水流的重力勢能不斷的雕刻流域的形態(tài)。河道可以充分的調(diào)節(jié)太陽光照的能量和熱量

進入河流的沉積物和生物量在自然中大部分通常是由周圍陸地供應(yīng)的地方，河道的寬度是非常重要的。寬廣的、彼此相連接的河道可以起到一條大型通道的作用，使得水流沿著橫向方向和河道的縱向方向都能進行流動。狹窄的或是七零八碎的河道中常常受到限制。

3過濾和屏障作用

河道屏障作用是阻止能量、物質(zhì)和生物運動的發(fā)生，或是起到過濾器的作用，允許能量、物質(zhì)和生物選擇性的通過。河道作為過濾器和屏障作用可以減少水體污染、最大程度的減少沉積物轉(zhuǎn)移,常提供一個與土地利用、植物群落以及一些運動很少的野生動物之間的自然邊界。

影響系統(tǒng)屏障和過濾功能作用的因素包括連通性(缺口出現(xiàn)頻率)和河道寬度。一條寬廣的河道會提供更有效的過濾作用，而一條相互連接的河道會在其整個長度范圍內(nèi)發(fā)揮過濾器的作用。沿著河道移動的物質(zhì)在它們要進入河道的時候也會被選擇性的濾過。在這些情況下，邊緣的形狀是彎曲的還是筆直的將會成為影響過濾功能的最大因素。

物質(zhì)的輸移、過濾或者消失，總體來說取決于河道的寬度和連通性。在整個流域內(nèi)向著大型河流峽谷流動的物質(zhì)可能會被河道中途截獲或是被選擇性濾過。地下水和地表水的流動可以被植物的地下部分以及地上部分濾過。

河道的中斷缺口有時會造成該地區(qū)過濾功能作用的漏斗式破壞損害。例如，在沿著河道相互連接的植被中出現(xiàn)一處缺口，就會降低其過濾功能作用，集中增加了進入河流的地表徑流，造成侵蝕、溝蝕，并且會使沉積物和營養(yǎng)物質(zhì)自由的流入河流之中。

4源匯作用

源作用是為其周圍流域提供了生物、能量和物質(zhì)。匯的作用不斷的從周圍流域中吸收生物、能量和物質(zhì)。

河岸一般通常是作為“源”向河流中供給泥沙沉積物。當洪水在河岸處沉積新的泥沙沉積物時它們又起到“匯”的作用。在整個流域規(guī)模范圍內(nèi)，河道是流域中其它各種斑塊棲息地的連接通道，整個流域內(nèi)起到了能夠提供原始物質(zhì)的“源”和通道的作用。

泛濫平原植被的源匯功能作用：通過減緩或是吸收洪水從而降低下游洪水泛濫;在洪水來臨時期保持了沉積物和其它物質(zhì)防止流失;為土壤有機物質(zhì)和水生有機物質(zhì)提供了來源。

生物和遺傳基因方面的“源”\“匯”集養(yǎng)的關(guān)系非常復(fù)雜。小的森林斑塊地帶可以被看作是“匯”，這些區(qū)域會通過使這些物種不能在此地區(qū)得到很好的繁殖而導(dǎo)致它們的物種數(shù)量和遺傳基因多樣性減少。相比較而言，大型森林地帶具有足夠的內(nèi)部棲息地，就能維持鳥類成功的繁殖從而成為能夠提供更多個體數(shù)量和新的遺傳基因組合的“源”。

三、水文過程的生態(tài)學效應(yīng)

河川水流的空間和時間特征比如快與慢，深與淺，急流與平緩，以及洪峰與低峰流量等。這些水流特征能夠影響到大量河流物種的微型和大型分布模式。很多生物對于水流速度是非常敏感的，因為它表示了傳送食物和營養(yǎng)物質(zhì)的一種重要機制，然而也限制了生物體繼續(xù)生存在河流段落中的能力。一些生物也會對于水流的時間變化作出反應(yīng)，可能會增加死亡率、改變可用的資源以及打破物種之間的相互作用。

河流中的水流速率決定了水中浮游生物是否能夠生長并且維持它們自身的發(fā)展。河流中水流速率越慢，其中生長在岸邊和底部的生物群落結(jié)構(gòu)和外形就會越接近靜水中的模式。

豐水期高流量對很多物種遷徙時間和許多魚類產(chǎn)卵會起到提示作用。高流量也能對河床物質(zhì)提純和分類并且沖刷積水區(qū)。極端的低流量或許會限制幼魚的產(chǎn)量因為這樣的流量經(jīng)常發(fā)生在新苗補充和生長時期：

1水流動態(tài)對水生生物多樣性影響的關(guān)鍵過程

(1)水流是河流生境的主要決定因素，同時也是生物組成的決定性因素，水流動態(tài)的改變在不同空間尺度上改變了棲息地，而且影響了物種的分布和豐度以及水生群落的組成和多樣性。河流的流動影響了：河道的形狀、大小和復(fù)雜性，支流和三角洲的形成，淺灘、激流、深潭和凈水區(qū)域的分布，基質(zhì)綴塊的多樣性和穩(wěn)定性，食物的類型和數(shù)量，以及主河道與漫灘的相互作用特征。河流和漫灘的生物已經(jīng)適應(yīng)了這種復(fù)雜多變的生境格局，生物多樣性常常與生境的復(fù)雜性直接相關(guān)。大型流域生境的多樣性一般較高，因此也比小流域支持了更多的水生生物。

(2)水生生物的完成生長史直接響應(yīng)與天然水流動態(tài)，流動特征對塑造生長史產(chǎn)生主要的影響，同時水流動態(tài)的改變會導(dǎo)致土著物種多樣性的喪失。許多研究表明，降雨與徑流的依時變化是河流和濕地的植物、無脊椎動物和魚類生命循環(huán)的主要驅(qū)動。

(3)維持河流縱向和橫向的連通性對于許多河流物種種群的生命力是非常必要的，縱向和橫向的連通性的喪失會導(dǎo)致種群的隔離以及魚類和其他生物的局部滅絕。

(4)水流動態(tài)的改變?yōu)橥鈦砦锓N的入侵提供了條件。

2水文特征變化的生物學效應(yīng)

長期的水文動態(tài)與生物的生長史相關(guān),近期的水文事件對種群的組成和數(shù)量的影響,現(xiàn)狀水文特征主要對生物的行為和生理有影響.

(1)流量與頻率變化對生物的影響

頻繁變化:增加沖刷，敏感物種喪失;破壞生物生命循環(huán)

流量穩(wěn)定化:改變能量流動,外來生物容易入侵;導(dǎo)致生物局部絕滅、威脅土著物種、改變種群組成;減少水和營養(yǎng)物質(zhì)進入河漫灘，導(dǎo)致植物：幼苗干化，植物種子擴散條件變差

(2)來水時間的改變對生物的影響

季節(jié)性高峰流量的喪失會導(dǎo)致：魚類產(chǎn)卵、孵化和遷徙激發(fā)因素中斷;魚類無法進入濕地或回水區(qū);改變了水生生物的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu);岸邊植被復(fù)原能力降低或消失;植被生長的速度減緩

(3).來水時期對生物的影響

長時間的小流量導(dǎo)致水生生物聚集;植被減少或消失;植被的多樣性消失;植物生理脅迫導(dǎo)致植物生長速度較低;導(dǎo)致地形學的變化。

改變淹沒時間會改變植被的覆蓋類型

延長淹沒時間：植被功能發(fā)生變化;對樹木有致命的影響;水生生物的淺灘生境喪失。

(4).變化的速度對生物的影響

陡漲陡落導(dǎo)致水生生物被沖刷或擱淺，洪水的暴落導(dǎo)致生物幼苗種群不能建立。

結(jié)語

河流的生態(tài)功能的認識是評價大壩與河流作用的基礎(chǔ)，本文對河流的棲息地功能、過濾作用、屏蔽作用、通道作用、源匯功能進行了概要介紹，對水文過程的變化與生物多樣性及生物學效應(yīng)進行了總結(jié)。希望能夠?qū)Υ髩谓ㄔO(shè)導(dǎo)致的阻隔、淹沒、水文調(diào)節(jié)變化對生態(tài)環(huán)境的影響有一個基本的概念。

大壩對生態(tài)環(huán)境的影響的研究亟待深入，在未來的研究與工程建設(shè)中，建議：

(1)重視大壩環(huán)境影響，加強生物與非生物學科的交叉研究，強化生態(tài)水文學研究與發(fā)展

(2)加強電站水庫適應(yīng)性管理(adaptivemanagement)研究，如充分考慮下游的生態(tài)需水要求，過魚設(shè)施等。

(3)加強流域規(guī)劃環(huán)境影響評價

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