湿地生态学复习资料

湿地生态学复习资料

一、绪论湿地公约于1971年在伊朗小城拉姆萨尔（Ramsar）签订，故该公约又称“拉姆萨尔公约”公约的全名是“关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约”《湿地公约》常委委员会于1996年决定，从1997年开始，每年的2月2日为“世界湿地日”湿地是介于水体和陆地之间的生态交错区湿地生态系统的效益

（1）经济效益一一单位面积湿地生产力最高；

（二）社会效益，观光旅游、教育与科研价值；

（三）生态效益，调节气候、调节空气、减缓全球气候变暖；湿地生态系统的功能；污水处理，水体净化；平衡补给地下水；调蓄水量；保岸护堤；我国湿地生态系统的状况

①面积大

②类型多

③分布广

④生物多样性丰富；存在的问题有

①盲目开垦和改造

②湿地水资源不合理利用

③泥沙越积越多，地势越积越来越高，湿地面积缩小

④污染

⑤湿地生物多样性降低湿地保护对策

①加强宣传，提高公众保护意识（科普讲座、课堂教育、媒体宣传）

②制定保护湿地开发利用规划

③加强湿地的研究（湿地评价，湿地生态工程恢复原有湿地、建造人工湿地）

④完善湿地法规（加快湿地立法步伐、完善地方性湿地法规条例）

⑤建立自然保护区（保护+宣传、湿地博物馆）

⑥湿地公园（西溪湿地公园）第一章湿地生态系统的类型湿地的分类⑴拉姆萨公约分类

①滨海湿地

②内陆湿地

③人工湿地⑵我国分类

①湖泊湿地

②河流湿地

③沼泽湿地（“似陆非陆，似海非海，似湖非湖，似河非河”）

④海岸湿地

⑤人工湿地滨海湿地分类盐沼湿地、红树林湿地、海草床、珊瑚礁、河口沙洲湿地、岩石离岛滨海湿地的分布特点我国滨海湿地主要分布于沿海省（自治区、直辖市）滨海湿地以杭州湾为界，杭州湾以北除山东半岛、辽东半岛的部分地区为岩石性海滩外，多为沙质和淤泥质海滩，由环渤海滨海和江苏滨海湿地组成；杭州湾以南以岩石性海滩为主，主要河口及海湾有钱塘江——杭州湾、晋江口一一泉州湾、珠江口河口湾和北部湾等盐沼湿地河口地区长有植被的泥滩，植被的成带分布特征反映了不同的潮汐淹没时间，由于水体盐度的影响，植被以盐土植物为主盐沼湿地的特点

（一）环境特征潮间带、潮汐、潮沟、裸露滩地

（二）生物特征自养生物群落附生藻类、底栖硅藻和维管束植物组成异样生物群落碎屑食物链的动物类群组成红树植物红树植物的树皮内大多含有丰富的单宁酸，遇空气容易氧化成红色，因此植物学家将这一类植物命名为红树植物红树林湿地的特点

（1）红树林湿地的盐度年际变化大；

（2）盐分不是红树生长的必须条件，而是与不耐盐植物竞争的优势所在；

（3）红树林湿地盐度一般较高，土壤间隙的盐度波动低于土层表面；

（4）由于土壤中盐度释放缓慢，防止了快速的盐度析出土壤中的盐度向内陆扩散要比一般潮汐所能到达的地方还要远红树林的生态适应性

（1）泌盐叶片旱生形态结构叶肥厚、革质化、有茸毛，表皮光亮

（2）叶片高渗透压细胞内渗透压通常达30-60大气压（一般的陆生植物只有5-10个大气压）

（3）泌盐现象植物具有可排出多余盐分的分泌腺体，叶片则为光亮的革质，利于反射阳光，减少水分蒸发胎生现象红树林中的很多植物的种子还没有离开母体的时候就已经在果实中开始萌发，长成棒状的胚轴（胚轴发育到一定程度后脱离母树，掉落到海滩的淤泥中，插入泥滩只要2至3h,就可以成长为新株，如果是落在海水里，则随波逐流，数月不死，逢泥便生根）海草是一种在浅海生活的显花草本植物大面积的连片海草被称为海草床分布温带、热带、亚热带在我国亚热带自然分布于广西和海南价值海洋生物的栖息地和重要食物链珊瑚礁是一类生物海岸类型，由珊瑚虫的遗骸夹杂其他各种造礁（如钙质藻类等）和附礁（如软体动物、软珊瑚、海葵和有孔虫等）生物遗体，经过地质年代的作用形成的，其基本成分是碳酸钙河口沙洲湿地是一类特殊的盐沼湿地，主要在大河高浊度河口，凭借径流的大量水沙输出,于海岸潮汐能较小的区域发育而成内陆湿地包括湖泊湿地、河流湿地、泥炭湿地、淡水林泽、湿草甸湖泊湿地是湖泊的一部分，但两者并不等同是发育在湖泊边缘，也就是在枯水期水深2m以浅的部分，并且总面积不低于8hm2o河流湿地是水陆之间、至少定期地受到洪水泛滥的区域泥炭湿地广泛见于寒温带包括苔薛泥炭地、有林泥炭地等泥炭沼泽地是开放的泥炭地系统第二章湿地生态系统的结构湿地生态系统的生物组分湿地生产者（湿地植被）、湿地消费者、湿地分解者（微生物）湿地植被类型

①从植物生活类型看，可以分为挺水型、浮叶型、沉水型和漂浮型；

②从生长环境看，可以分为水生、沼生、湿生三类；

③从植物生长类型看，可以分为草本类、灌木类、乔木类湿地植被特性

①海岸盐沼植被主要由耐盐草本植物组成，沿着高程梯度往往形成单优群落而具有带状分布特征；

②红树林在南北纬25度之间，红树林通常取代盐沼植被而成为海岸湿地主要的植被类型；

③淡水草泽在不同地区具有不同的优势种，但是在温带的不同地区却有较多的共有物种常见种类包括禾本科、莎草科的不同种类，以及部分双子叶植物和蕨类植物；

④淡水林泽主要以木本植物，通常是杉科植物为主要建群种当林泽被排干,或者干旱季节显著延长时，会有其它木本植物如松科植物湿地松侵入，并伴生有鳄梨和弗州木兰等种类；

⑤泥炭沼泽中沼泽植物的生态学特征包括通气组织发达；具有特殊的无条件繁殖能力；食虫习性；旱生形态；保水结构和贮水细胞湿地生态系统的消费者主要有具飞翔能力的鸟类和昆虫（湿地鸟类和其它野生动物），适应湿生环境的哺乳类、两栖类和爬行类（底栖动物），以鱼类为代表的水生动物，以及种类繁多的底栖无脊椎动物水体微生物主要包括水中的病毒、细菌、真茵（霉菌和酵母菌）和放线菌及体型微小的藻类和原生动物自然界有机碳化物的分解，主要是微生物的作用陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化为C02；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧化成有机酸、甲烷、氢和C02能分解有机碳化物的微生物很多，主要有细菌、真菌和放线菌细菌是湿地生态系统最主要的分解者类群，属于原核生物主要类群好氧菌、微好氧菌、绝对厌氧菌、耐氧性厌氧菌、兼性厌氧菌细菌和富营养化藻类的量呈正相关（水体富营养化导致了浮游植物的生产力和生物量的提高，进而改变了浮游生物和底栖生物的群落结构改变了传统食物连和微食物环的能量负荷，引起了高营养级生物资源的变化）真菌在水体中的作用

①水生真菌除可以直接降解有机质外；异养的微生物和动物可将真菌的营养体和繁殖体作为食物分解木质素和纤维素；

②在环境质量监测、污染处理、新功能结构化合物以及生物防治等方面具有重要价值和应用前景

③水生真菌对其生活的水生生态环境质量变化比较敏感（净水真菌种群多样性和物种丰富度较高；污水真菌种群多样性和物种丰富度较低）藻类是自养、光合成作用并含有叶绿素的浮游植物浮游动物--原生动物淡水水体中分布很广，主要以细菌为食，轮虫本身又是鱼类的主要食物湿地生物的生态适应细胞水平的适应、维管束植物的适应性、动物的适应性细胞水平对盐的适应性大多数喜盐细菌，无机离子构成渗透活跃的细胞溶质；其它细菌的内部盐浓度远低于外部浓度，渗透活性依赖于有机化合物，如杜氏藻维管束植物的盐的适应阻止和控制盐进入的屏障和专门用来排泄盐的器官植物的繁殖策略通过生活史进化出避让和逃避策略，第三章湿地的生态水文过程对于非潮下或永久性淹水湿地，湿地处于静水的持续时间叫作淹水持续时间，湿地在给定时间内的平均淹水次数称为淹水频度湿地水文周期并不是每年都相同的，而是随着气候变化和区域先前的条件发生改变湿地水文过程包括物理过程、化学过程水文过程对湿地的影响:

①物种组成与丰富度，水文过程对湿地物种丰富度影响具有两面性限制作用还是促进作用，取决于水文周期和自然能量一般而言，至少在植物群落中，物种丰富度是随着水流流通的增加而增加的

②初级生产力，湿地对水文通量的开放度是决定潜在初级生产力最重要的因素之一湿地水文过程由于是许多湿地营养物质输入的主要途径而对湿地生产力产生重要影响

③有机物的累积和输出，湿地由于初级生产力的增加或者分解和输出的降低而累积过剩的有机物质所有湿地泥炭累积在一定程度上都是这些过程作用的结果

④营养物质的循环，营养物质随降水、河流洪水、潮汐、地表和地下径流输入湿地湿地营养物质的输出则主要受水流输出的控制湿地生物对水文过程的影响

（一）湿地植物，大型维管束植物，是影响湿地水文过程的主要生物类群它们往往直接与水文过程发生作用，或者本身就是水文过程进行的基本载体,如对减缓水流、持留降水、蒸腾蒸发作用等，进而对湿地水文过程具有重要的反馈控制作用;

（二）湿地动物，湿地中的动物通过营巢、摄食等行为，直接或间接的影响湿地水文过程

（三）湿地微生物，微生物间接的影响湿地水文过程主要通过改变湿地营养条件、有机质累积等环境特征，与湿地植被、沉积物等共同作用，进而影响湿地水文过程湿地水文周期或湿地的水文状态，主要取决于以下三个条件进水与出水之间的平衡；地表景观外形；地下土壤、地质和地下水条件降水量的不同核算量间的平衡关系P=I+TF+SF（P-总降水量；I-截留水量；TF-穿透水量；SF-茎流量）实际到达湿地水体表面或湿地基质的降水总量称为净降水量Pn=P-I目前使用较为普遍的湿地净降水量Pn=TF+SF降水转化为径流的比例通常取决于气候因素表面流Si=RpPAw Si-直接地表径流（m3/每次暴雨）；Rp-水文响应系数，表示降水中形成直接地表径流量的比例；P-流域平均降水量（m）;Aw-向湿地汇水的流域面积（m2）Si（pk）=O.278CIAw式中，Si（pk）-进入湿地的洪峰（m3/s）；C-合理径流系数，取决于土地利用情况和土壤类型，取值范围在0-1之间；I-降水强度（mm/h）；Aw-向湿地汇水的流域面积（m2）湿地消退效应

（1）湿地水文连接度分离导致湿地破碎化；

（2）湿地径流场湿地消退机理（湿地水文连接度下降、湿地水面分离破碎化的过程揭示了湿地消退机理，其成因复杂由水土资源开发利用引起的湿地大规模消退，可分为如下几种类型）

（1）引水消退效应；

（2）围垦消退效应；

（3）复合消退效应我国湿地消退原因南方我国南方湿润地区的湿地消退主要是围垦消退效应；北方北方半湿润半干旱地区，如华北平原主要是引水消退效应，松花江流域湿地消退是两种因素导致的复合效应第四章湿地生物地球化学循环湿地生物地球化学循环通常可以分为两部分湿地生态系统内部的各种转化过程、湿地与其环境之间的物质交换过程湿地内的物质循环与水文条件一起影响湿地物质的输入与输出湿地土壤既是湿地许多物质转化过程的媒介，同时又是大部分湿地植物可利用化学物质的主要贮存库，通常被称为水成土通常湿地土壤分为两种类型矿质土壤和有机土壤有机土壤与矿物土壤的异同有机土壤主要是由不同分解阶段的植物残体组成，由于静水或排水不畅导致的厌氧条件而造成累积有机物质的植物来源和土壤分解的程度是湿地有机土壤包括泥炭和腐殖土的两个更为重要的特征土壤有机物质的植物源可以是苔葬、草本植物和树木和落叶有机土壤包括腐殖土、泥炭土、腐殖泥炭土或泥炭腐殖土、薄层土有机土壤的颜色一般是暗色的，变化范围从暗黑色到暗棕色（由于氧化层中存在着氧化性三价铁离子，土壤常为棕色或红棕色以Fe2+为主的还原性底质则常呈灰蓝一灰绿色）；矿质土壤形成的三个条件

①持续的厌氧条件

②足够的土壤温度（5℃经常被认为是“生物学零点”，低于这个温度，生物活动就会停滞或相当慢）

③作为微生物活动基质的有机质许多半永久性或永久性淹水的水成性矿质土壤的一个重要特征就是黑色、灰色，有时呈绿色或蓝灰色土壤形成的潜育过程它是铁化学还原的结果某些矿质土壤的另一个特征就是氧化根周的存在它是许多水生植物从地上茎和叶向地下根输送氧气形成的超过根代谢所需的氧从根扩散到周围的土壤基质，沿着小根就形成氧化铁的沉积湿地氮的输入途径大气氮沉降，径流氮输入、生物固氮和人类活动等湿地氮转化两个重要的过程氮固定、氨挥发如何识别矿质土壤剖面的氧化层和还原层（P116）在湿地缺氧条件下，主要以厌氧过程为主，能量转化效率略低于有氧过程其中发酵和甲烷生成是两个最主要的厌氧过程有机质的发酵过程,也称为糖酵解，它是在微生物的厌氧呼吸中以有机质作为终端电子受体,生成各种低分子量的酸、醇和C02沉积型循环磷更多地出现在沉积型循环中，而不是像氮循环那样出现在气体型循环中湿地物质的输入途径物质通过底质、生物和水文途径输入湿地影响进入湿地的径流和溪流中化学物质浓度的多变性的因素有

（1）地下水影响

（2）气候

（3）地理条件

（4）河川径流

（5）人为影响湿地发展的物质平衡总体概述

（1）湿地作为源、汇或化学物质转换器取决于湿地类型、水文条件和湿地承受化学负荷的时间长度

（2）营养物吸收和释放的季节性格局是许多湿地的特征

（3）湿地通过化学物质交换与相邻生态系统建立联系，进而对两个生态系统都产生显著影响

（4）湿地可以是富营养条件下的高生产力的生态系统，而在营养供给稀缺时，就是低生产力的生态系统

（5）湿地中营养物质循环在时空尺度上都不同于水生和陆生生态系统循环

（6）人为改变使许多湿地中化学物质循环发生相当大的变化第八章湿地生态修复与重建生态恢复的理论包括自我设计和相对设计理论、演替理论、入侵理论、河流理论、洪水脉冲理论、边缘效应理论和中度干扰假说湿地恢复是指受损的湿地生态系统通过保护使之自然恢复的过程，也包括通过生态技术或生态工程对退化湿地或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用湿地净化污水是湿地中基质、植物和微生物相互关联，物理、化学和生物过程协同作用的结果（物理作用主要是过滤、沉积作用污水进入湿地，经过基质层及密集的植物茎叶和根系，可以过滤、截留污水中的悬浮物，并沉积在基质中；化学反应主要指化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等，这些化学反应的发生主要取决于所选择的基质类型;生化反应主要指微生物在好氧、兼氧及厌氧状态下，通过开环、断键分解成简单分子、小分子等作用，实现对污染物的降解和去除）湿地恢复的机理

①有机污染物的去除机理（不溶性的有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，截留下来被微生物利用；可溶性有机物通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程分解去除）

②氮去除机理（去除机理主要有微生物的硝化反硝化作用、植物吸收、氨的挥发作用以及基质吸附作用等）

③磷去除机理（物理性沉积作用、基质的化学性吸附沉淀作用、植物的吸收作用、微生物的吸收作用）

④悬浮物去除机理（表面流湿地悬浮物去除机理,由于污水在湿地表面流过，这些悬浮物主要是在水体中得以去除，去除的可能机理有自由沉淀、絮凝沉淀、过滤以及拦截;潜流湿地悬浮物去除机理，污水流经湿地基质时，悬浮颗粒进入基质的孔隙内，在范德华力或静电力的作用下，它们与基质微粒紧密结合）

⑤人工湿地对重金属的去除机理（还原、沉淀、过滤、络合、吸附；植物对金属的富集）湿地恢复的原则地域性原则、生态学原则、可行性原则、最小风险和最大效益原则湿地生态恢复的目标

（1）实现生态系统地表基底的稳定性；

（2）恢复湿地良好的水状况，一是恢复湿地的水文条件；二是通过污染控制，改善湿地的水环境质量；

（3）恢复植被和土壤，保证一定的植被覆盖率和土壤肥力；

（4）增加物种组成和生物多样性；

（5）实现生物群落的恢复，提高生态系统的生产力和自我维持能力；

（6）恢复湿地景观，增加视觉和美学享受；

（7）实现区域社会、经济的可持续发展湿地恢复的合理性评价包括生态合理性、社会合理性、经济合理性人工湿地由植物、基质、微生物、水体组成人工湿地是一种利用基质、微生物及动植物群落的物理、化学及生物的相互作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物分解、植物吸收等过程实现对污水中有机物、氮、磷等去除的复杂生态系统水生植物的选择原则适地适种、耐污能力强、净化能力强、根系发达、经济和观赏价值高、重视物种间的合理搭配基质的作用

（1）为微生物的生长提供稳定依附表面，当污水流经人工湿地时，基质和植物根系的微生物对污水进行净化；

（2）基质本身也通过物理和化学的途径如吸收、吸附、离子交换、络合反应等来净化污水中的磷;而在床体内部选用多孔的、有较大比表面积的基质,可改善湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，增强系统对污染物的去除能力目前，应用较为广泛的基质有土壤、砾石、炉渣、自然岩石与矿物废料人工湿地分为表面流人工湿地（按大型水生植物种类不同分浮叶植物人工湿地、挺水植物人工湿地，沉水植物人工湿地）、潜流人工湿地（垂直潜流人工湿地、复合流人工湿地、水平潜流人工湿地）人工湿地处理工艺具有以下优点

（1）投资及维护费用低；

（2）能耗低；

（3）几乎不需要维护，且维护技术简单；⑷可在污水产生地点构建；⑸适合于面源污染的控制；

（6）湿地可以存储洪水和暴雨等地表径流；

（7）为野生动物提供栖息地；

（8）具有景观功能如观鸟、摄影等日“一川；

（9）可开展娱乐活动如狩猎等人工湿地应用领域

①城市生活污水二级处理和深度处理；

②雨污合流管道溢流；

③城市暴雨径流；

④农业污染；

⑤工业废水矿山废水、食品工业废水、石化工业废水、造纸工业废水；

⑥垃圾渗滤液；第七章湿地评价与管理湿地生态系统服务是指湿地生态系统及所属物种所提供的能够维持人类生活需要的条件和过程；即湿地生态系统发生的各种物理、化学和生物过程为人类提供的各项服务湿地生态系统服务的内涵可分为5类:1）提供产品2）防洪减灾3）调节作用4）保护生物多样性5）社会文化载体湿地生态系统的功能物质生产、能量转换、水分供给、调节气候、气体调节（湿地在全球氮、硫、甲烷和二氧化碳的循环中起到重要作用）、调蓄水量、水质净化（湿地的水质净化功能通常可以分为物理净化和生物净化两个方面）、生物多样性保育、人文、生态系统服务的定量评价方法

①能值分析方法

②物质量评价方法

③价值量评价方法（I直接市场法包括费用支出法、市场价值法、机会成本法、减轻损害费用支出法、影子工程法、代替费用法、人力资本法；n替代市场法包括旅行费用法、享乐价格法；in模拟市场价值法包括条件价值法）2生态服务价值核心即指研究区域内能显著促进人类生存及生活质量、对区域可持续发展最重要的眼务3生态服务价值理论以一个区域理论上可以达到的健康生态系统完整的结构和功能为标准，其所能提供的生态系统服务的价值称之为“理论”服务价值4生态理论价值和现实价值的比较不仅可在一定程度上作为生态系统退化程度的一个诊断指标，还可为生态系统管理的决策者提供更为深刻、易于理解的信息，同时，理论服务价值可作为区域生态系统管理的目标生态服务功能价值估算物质生产、大气组分调节、营养物质循环和固定、净化水体湿地的单一目标的管理

①生物多样性保育；

②发展湿地农业和水产业；

③改善水质；

④控制洪水和补充地下水；

⑤管理湿地适应气候变化（海岸带湿地、内陆湿地）湿地的系统管理的目标与内容对生态系统进行管理，首要的问题就是应该确立一些明确的管理目标一般认为

①管理必须使生态系统得以持续；

②要使生态系统同样能对我们的后代提供产品和服务换言之，持续性是普遍认为的生态系统管理的中心目标。