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江苏海岸环境与生态保护的绿色方案

已有 856 次阅读 2023-9-29 15:44 |个人分类:科学问题|系统分类:科研笔记

 

海岸带可持续发展有三项基本任务:(1)经济社会发展,包括资源保障、产业更新、城市安全等;(2)环境与生态保护,如自然保护区、国际重要湿地、自然遗产地建设等;(3)应对气候变化,如海面上升、海洋动力变化、碳循环等变化。它们是相互关联、相互依存的。今天的发言主要针对其中第二项任务。

目前江苏海岸自然保护区、国际重要湿地、自然遗产地建设成绩斐然,而丹顶鹤、麋鹿、互花米草、浒苔也成为人们关注的热点。这里想强调的一点是,环境与生态保护应基于生态系统的原理,所采取的人为干预措施应是绿色的。我想通过滨海湿地生态位及其稳定性、健康生态系统特征、海岸侵蚀问题的分析来加以说明。

1)滨海湿地生态位

生态位是生物生存和繁殖所依赖的环境范围。滨海湿地各个物种的生态位有所不同,而且生态位的动态与环境稳定性有关。

江苏海岸是泥质海岸,细颗粒沉积物加上潮汐作用,构成了国家级自然保护区、国际重要湿地和世界遗产地的基本自然条件。最细颗粒的沉积物堆积于潮间带上部,这里也是盐沼湿地和泥滩所在地。潮间带下部和岸外水域,主要是粉砂和细砂堆积的场所。整个潮滩构成了多元化的生态位,不同生物占据各自的生态位、完成各自的生命周期。

盐沼湿地位于潮间带最上部,其外缘是无大型植被覆盖的泥潭,再向外是泥砂混合滩,低潮位附近出现粉砂细砂滩。本地盐沼植被的优势种盐地碱蓬位于高潮位附近,20年前,盐地碱蓬在江苏中部海岸还占有比较大的面积,支撑从线虫到腹足类、鱼类、鸟类的生态系统。然而,随着围垦的进行、潮间带上部区域快速淤积、以及潮滩中下部淤长的减缓,其生态位逐渐缩小。到了2012年左右,大部分盐地碱蓬消失,只有在国家级自然保护区丹顶鹤自然保护区还存在着较宽的盐地碱蓬地带,这是区域性海岸带环境演化的结果。

与此同时,为了保滩促淤而引进的互花米草逐渐成为本区域盐沼湿地的优势物种。互花米草的生态位,从潮位上说,要比盐地碱蓬更靠近泥滩的外缘,位置更低一点。经过数十年的生态演化,互花米草滩逐渐转变为盐沼湿地的一个本地化生态系统。原先生活在盐地碱蓬中的生物向互花米草滩转移,而互花米草盐沼的面积也日益扩大。牡蛎和藤壶能够附着于互花米草植株而生长,大型底栖动物中的蟹、弹涂鱼、腹足类、双壳类等,也进入到互花米草滩。此外,互花米草也成为鸟类栖息地和觅食场所,大型鸟类在互花米草滩里的潮水沟两侧完成起降,从而得以靠近盐沼的高生物生产区。

互花米草滩的外围有泥滩,常有底栖藻类生长,属于潮滩初级生产的组成部分。泥滩也同样支撑了比较大的生物群落,如腹足类、双壳类、鱼类和鸟类动物。

生态位的原理告诉我们,潮滩不同环境提供了不同生物的生态位,它们的组合也构成生态系统在空间上的渐变。生态修复和入侵物种管控实际上是生态位的重构,如果采取任何措施之前,缺乏生态位的论证,将难以达到预期目标。另外,生态位本身还处于演化状态,生态系统和所处环境都会变化,如果在管理中不顾生态系统原理和经济条件约束,最终效果将有显著偏差。

2)健康生态系统

什么是健康的生态系统?生态系统中生物之间及生物与环境之间关系复杂,初级生产受日照、温度、盐度、营养物质浓度等环境因素的控制,其产物一旦形成,接着就发生一系列食与被食的关系,营养级就是为了表示这一关系的。一个生态系统有不同的营养级,从初级生产、次级生产到顶级动物。这个多级的营养级上的各种生物如果均能够完成并维持其生命周期,而且从物质、能量、信息循环的角度看,光照、营养、温度、水分的条件良好、具有较高的生物多样性、生物的生存策略灵活多样、而且能够抵抗外部的扰动,那么就是一个健康的生态系统。

例如,欧洲北海形成了一个从浮游植物到桡足类类动物再到鲱鱼的食物网。其中涉及多种浮游植物、无脊椎动物和鱼类。如果这些生物在此系统中能够长期共存,完成各自生命周期,因而是一个完整而健康的生态系统。

在自然保护区管理上,为了保护单一的某种动物,采取很多的措施,但也需要警惕生态系统的健康问题。江苏麋鹿自然保护区位于潮滩环境,其空间范围有限。而在处于人为保护环境下的麋鹿数量急剧增长,2019年总数超过5000头,而目前又达到了8000头,按照这个增速,生态系统的结构很快将会出现不平衡,空间资源将会被耗尽,直至出现生态危机。

处理自然保护区的健康生态系统问题通常有两种管控方式。一种是不进行人工干预,这是针对生态系统比较稳定的情形,美国加利福尼亚海狮自然保护区就处于这种状况。另一种方式是进行一定程度的人工干预。例如,瑞典的驼鹿生活区域接近于人类居住的环境,而在人类的保护下,其数量急剧上升,因此采取一定的措施来控制其数量和年龄结构,以免出现生态系统退化。

在自然保护区建设中,应把健康生态系统的维持作为一项重要任务来抓,采取有针对性的管理措施,避免自然环境退化和生态系统结构失衡。

3)海岸侵蚀

生态系统所依赖的自然环境也往往会有变化。对于这种变化,有时候需要一定程度的人类干预;事实上,环境与生态保护本身就属于人类活动,关键在于,这种干预应该符合绿色原理。

江苏海岸的海岸侵蚀目前对自然保护区影响很,一定程度上造成了生境退化和食物短缺。海岸侵蚀是一种自然现象,是由于物质收支不平衡而导致的。海岸带水动力条件与物质类型的结合导致多种可能的侵蚀机质,而人类活动和潮滩生态系统本身也可以加剧或者减缓海岸侵蚀。对于自然保护区,海岸侵蚀应得到遏制,但海岸防护的措施应基于绿色方案。

江苏海岸侵蚀状态是波浪作用加剧与潮滩细颗粒物质向匹配的结果。岸线后退明显,大片盐沼湿地连同生活在其中的牡蛎等动物一起处于危机状态,严重后退的地段已造成土地丧失和财产损失。实际上侵蚀早在20年前就已经开始出现了,江苏中部海岸的王港,2006年,盐沼边缘已出现明显的冲刷陡坎,只是当时的侵蚀速率还低于现在。到了十年前的2012-2013年,丹顶鹤自然保护区盐沼前缘形成非常显著的冲刷地貌,盐沼前缘滩面冲刷的泥质物质被带走,侵蚀而来的腹足类、双壳类介壳等碎屑残留在盐沼陡坎前缘,表明互花米草滩面以及邻近泥滩生物的大量死亡。现在盐城海岸全面遭受侵蚀,盐沼湿地后退的景象随处可见。

应对这种海岸侵蚀,要基于生态系统的原理,建成绿色海堤,这样才符合环境与生态保护的目标。针对波浪动力导致细颗粒沉积物流失的侵蚀原因,海岸防护的要点是消浪和形成细颗粒物质能够堆积的环境。抵抗波浪侵蚀,不能仅靠钢筋水泥结构来硬抗,而是要利用生态系统消浪的原理来构建有效的防护体系。盐沼和生物礁的消浪作用已被深入研究,通过盐沼植被的茎秆晃动、潮间带再悬浮和输运、床面摩擦力,波浪被显著衰减。江苏海岸曾经形成过规模较大的牡蛎礁,我国天津海岸也有过大规模的牡蛎礁(牡蛎介壳的长径可达0.6米),现在的潮滩环境也具备牡蛎的生存条件,只要保护措施得当,就能构建生态海堤所需的牡蛎礁。

(本文是2023926日在“2023全球滨海论坛”论坛三所作的发言。) 

附:研究组关于江苏海岸环境的著述

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