新疆夏爾西里自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)評價

摘 要：生態(tài)系統(tǒng)評價是當前生態(tài)學研究中的一個熱點和難點，它能夠為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康檢測、優(yōu)良生態(tài)系統(tǒng)類型篩選、土地利用格局合理配置以及生態(tài)服務功能優(yōu)化提供寶貴的參考和決策依據(jù)。該文通過實地調(diào)查，對新疆夏爾西里自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)進行了綜合評價，主要從保護區(qū)的動物、植物水域和濕地來展開論述，這對新疆其他山地生態(tài)系統(tǒng)的研究提供了對比模板，也可以成為其他山地生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建的目標樣板。

關鍵詞：夏爾西里 自然保護區(qū) 生態(tài)系統(tǒng)評價 新疆

中圖分類號：P951文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-0-04

人類社會的可持續(xù)發(fā)展從根本上取決于生態(tài)系統(tǒng)及其服務的可持續(xù)性，必須建立在保護地球生命支持系統(tǒng)、維持生物圈的可持續(xù)性和維持生態(tài)系統(tǒng)服務功能的可持續(xù)性的基礎上[1]。生態(tài)系統(tǒng)評價是當前生態(tài)學研究中的一個熱點和難點，它能夠為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康檢測、優(yōu)良生態(tài)系統(tǒng)類型篩選、土地利用格局合理配置以及生態(tài)服務功能優(yōu)化提供寶貴的參考和決策依據(jù)[2]。自然保護區(qū)的綜合評價由生態(tài)評價、社會經(jīng)濟評價及有效管理評價3部分構成，生態(tài)評價是其綜合評價的主體[3]。目前，國際上已經(jīng)有許多組織及科研機構在不同尺度上對生態(tài)系統(tǒng)進行了評價，如國家地區(qū)的生物多樣性評價、森林評價、農(nóng)業(yè)評價和國際氣候評價等。但還沒有人對新疆夏爾西里自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)做過相關評價，該文主要對新疆夏爾西里自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)進行

評價。

1 研究區(qū)概況

夏爾希里自然保護區(qū)位于中哈邊界中方一側，地處新疆博爾塔拉蒙古自治州境內(nèi)北部山區(qū)，由西端的夏爾希里地區(qū)、東端的江巴斯地區(qū)以及連接兩區(qū)的邊境廊道構成。北以阿拉套山山脊為界與哈薩克斯坦共和國接壤，東南部為阿拉山口地區(qū)，西與西南與哈日圖熱格林場相鄰。地理位置為東經(jīng)81 °43′09″～82 °33′18″，北緯45 °07′43″～45 °23′15″，東西長66 km，南北寬25 km，面積為314 km2。

夏爾希里過去一直是中哈兩國的邊境爭議區(qū)，1999年冬季，中哈兩國領導人簽署了關于兩國邊界問題獲得全面解決的聯(lián)合公報，將爭議區(qū)內(nèi)220 km2的領土交還中國，夏爾希里才真正完整地回歸中國版圖。2000年6月，新疆政府批準建立夏爾希里自然保護區(qū)，2003年10月，中方開始對該區(qū)域行使主權，此片區(qū)域目前尚為軍事管制區(qū)。從自然景觀上看，該地區(qū)40多年來基本上沒有受人為干擾，仍然保持著原始和寧靜的狀態(tài)[4]。

圖1 新疆夏爾西里自然保護區(qū)遙感影像圖

2 生態(tài)系統(tǒng)評價

生態(tài)系統(tǒng)不僅為人類提供了食物、醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料，更重要的是支撐與維持了地球的生命支持系統(tǒng)，對人類社會具有巨大的服務價值[5]。夏爾希里生態(tài)系統(tǒng)是新疆艾比湖盆地生態(tài)系統(tǒng)的一個組成部分。艾比湖盆地是一個相對封閉的自然區(qū)域，由高山到平原，形成了垂直自然生態(tài)變化明顯的獨特自然生態(tài)系統(tǒng)，既發(fā)育有森林、草原、河流、湖泊等生態(tài)系統(tǒng)，還發(fā)育了最為典型的綠洲與荒漠生態(tài)系統(tǒng)，且變異性較大。這一生態(tài)系統(tǒng)以水為紐帶，維系著整個系統(tǒng)的平衡，各類子系統(tǒng)也都發(fā)揮著特定的生態(tài)功能：山地降水充沛，成為系統(tǒng)的集水區(qū)域，山地各生態(tài)子系統(tǒng)依靠降水維系平衡，且冰川、高山湖泊、森林、草原都是水源和整個生態(tài)系統(tǒng)重要的穩(wěn)定器和調(diào)節(jié)器。平原為生態(tài)系統(tǒng)的耗水區(qū)，平原區(qū)各生態(tài)子系統(tǒng)主要依賴地表和地下徑流維系平衡，對地表和地下水的開發(fā)利用，都會使各生態(tài)子系統(tǒng)表現(xiàn)出此消彼長的規(guī)律。而艾比湖的干縮正是這一規(guī)律的體現(xiàn)。

夏爾希里地處阿拉套山南坡，恰好位于艾比湖生態(tài)系統(tǒng)集水區(qū)域之內(nèi)，因此其山地生態(tài)系統(tǒng)在整個艾比湖生態(tài)系統(tǒng)中處于極其重要的地位。山地生態(tài)系統(tǒng)是指生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)在山地這一特定空間的組合。由于山地環(huán)境系統(tǒng)類型的多樣性，致使山地生命系統(tǒng)具有復雜性特征，因此山地生態(tài)系統(tǒng)也具有十分豐富的多樣性和復雜性。在平面空間分布上的突出特點是山地島嶼生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)頻率高，山地生態(tài)系統(tǒng)的島嶼效應明顯，它在空間分布上不但具有顯性島生態(tài)系統(tǒng)的表象特征，而且還有更多的隱性島生態(tài)系統(tǒng)，山地島生態(tài)系統(tǒng)研究對于建立自然保護區(qū)、保護生物多樣性以及特殊物種的保護、培育具有明確的理論意義和實用價值。在立面空間分布上具有鑲嵌梯變性特征，主要表現(xiàn)為：生態(tài)因子組合體的鑲嵌梯并行同軸和生態(tài)系統(tǒng)景觀的鑲嵌梯變性。山地生態(tài)系統(tǒng)的功能和結構除具有垂直地帶性、鑲嵌性、島性、廊道性等特點外，還擁有脆弱性、系統(tǒng)基質(zhì)中物質(zhì)的單向輸出和生態(tài)位空位多、余位豐的特點，并表現(xiàn)出破壞容易和恢復重建困難的特點。

2.1 生態(tài)系統(tǒng)中土壤與動物的評價

土壤是保護區(qū)植被和生物多樣性的載體。一般而言，一定的生物氣候環(huán)境有一定的土壤，而一定的土壤有一定的水熱狀況和肥力狀況，因此也有自己一定的生物區(qū)系。土壤的水分、濕度和養(yǎng)分是決定生物生活的三大要素，其中任何一個因子發(fā)生變化都會直接影響生物區(qū)系的變化，影響著生物的興盛和衰退；三個條件能夠充分滿足時，會使生物最為繁盛，否則就會衰退。除了植物以外，保護區(qū)土壤中還生活著形形色色的無脊椎動物，其中包括昆蟲及其幼蟲、蚯蚓、環(huán)節(jié)動物、軟體動物等，其數(shù)量和類型與它們生活的土壤有著密切關系。據(jù)調(diào)查，在夏爾希里森林草原地帶，0～20 cm深土壤表層內(nèi)，每立方米土壤中生活的無脊椎動物數(shù)量約有150個，總重量20.9 g。它們主要聚居于土壤的A0層和A1層中，其食物主要是枯枝落葉及其他植物的有機殘體。

由于動物機械地粉碎了有機殘體，因而也促進了微生物對有機殘體的進一步分解，同時被動物所吞食的有機殘體，在經(jīng)過消化之后，引起了生物化學變化；生物能消耗掉了一部分有機殘體，變成了二氧化碳，不能被吸收的則排出體外。據(jù)調(diào)查，每只蚯蚓每個月可以改造的土壤可達0.61 g，據(jù)此推算，森林草原地帶0～2 cm以內(nèi)土層每隔l0～15 a就可以經(jīng)過一次蚯蚓的消化道。無脊椎動物的改造作用，改進了土壤的結構，促進了土壤的透水性和透氣性。

而破壞有機殘體的過程中所產(chǎn)生的排泄物以及將有機物質(zhì)與土壤顆粒的混合，動物尸體在土壤中的存在，都給微生物進一步對有機體的分解創(chuàng)造了條件，結果一方面改善了土壤的肥力狀況，同時也加速了生物學小循環(huán)的速度，生物學小循環(huán)適時地加速，是土壤肥力的基本關鍵。土壤肥力的改善促進了植物的繁榮，其表現(xiàn)一方面是促進了它們生長發(fā)育的旺盛，另一方面也促進了多年生植物的壽命（表1）。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)中植物的評價

保護區(qū)的植物生態(tài)系統(tǒng)主要由森林和草地組成，保護區(qū)共有森林面積13016.7 hm2，蓄積1.77×106 m3。草地面積

12601.8 hm2，年產(chǎn)草量21221t。保護區(qū)平均每年植物的生物產(chǎn)量約為51606t。保護區(qū)植物生態(tài)系統(tǒng)的演化可以說仍是一種極其緩慢的自然演化，各個植被類型在氣候和地形條件變化的影響下，此消彼長，形成復雜而穩(wěn)定的生態(tài)平衡，其演化過程一般是隨著生態(tài)地理環(huán)境與生物群落的變化而變化，這種變化十分緩慢，經(jīng)歷的時間很長。地質(zhì)考察的資料顯示，在古生代后期，天山等地槽帶還是古地中誨分布區(qū)，一片汪洋。在三疊紀末，阿爾泰山、天山包括阿拉套山和昆侖山開始形成，山的上部似島嶼般突起在海洋之中，島山上生長著蘇鐵杉、銀杏、錐葉橛等熱帶景色的森林，有十分豐富的植物資源，能夠承載大型食草動物的繁衍生息。在第三紀新疆的地質(zhì)發(fā)生了較大變化，造山運動開始，古地中海漸從西、南邊退去，氣候變旱，植物生態(tài)系統(tǒng)隨之變化。在漸新世以后，造山運動繼續(xù)發(fā)展，氣候日趨干旱，山區(qū)氣候和平原氣候明顯地不同，森林垂直帶譜已經(jīng)逐漸形成。那時阿拉套山仍分布著落葉闊葉林，在山上部開始向耐寒針葉樹分化，形成以后典型的針葉林景觀。在上新世，亞洲中部發(fā)生了極為強烈的造山運動，喜馬拉雅山、昆侖山、天山等大幅度隆起，隔斷了來自印度洋的濕氣，極大地改變了氣候，植物成分隨之發(fā)生了巨大變化，草本植物因為比木本植物更能適應變化而得到了發(fā)展，風媒植物與蟲媒植物相比也是同樣的結果。

阿拉套山的隆起比較遲，是在第四紀早期，距今約100萬年，全球的氣候在這一階段內(nèi)發(fā)生巨大變化，冰川在新疆形成，冰川的進退，加重了植被的變化，構成了以雪嶺云杉及樺木等樹種組成的耐寒針、闊葉林。到了更新世晚期，由于受全球氣溫下降的影響，森林覆蓋率縮減，具有樺木等闊葉林與蘚類的山地凍原占有很大面積，在山麓則出現(xiàn)了荒漠草原，在生物學特征和組成上逐漸接近現(xiàn)代植被的性質(zhì)和面貌。隨著天山、昆侖山、帕米爾高原和青藏高原的進一步隆起，阻擋了來自印度洋的濕潤氣流，阿爾泰山的隆起又阻擋了來自北冰洋的冷濕氣流，使新疆逐漸走向荒謾化。從植被茂盛、種類繁多的古生代，經(jīng)過漫長地質(zhì)時期的變化過渡到干旱荒漠的現(xiàn)代植被景觀，大量的植物種類滅絕，少數(shù)的種系經(jīng)過鍛煉和改造適應而遺留下來，還有少數(shù)的種系遷移過來，極少數(shù)的種系幸運地在避難處遺存下來，于是形成了今天保護區(qū)植被的獨特性。保護區(qū)植被在當代演化過程中則歸根到底決定于水、熱條件，隨著氣候變暖冰川后退，干旱氣候向山地擴張，植被垂直地帶也隨之向上退卻，其總的發(fā)展是：高山草甸帶—亞高山草甸帶—山地針葉林帶—干旱灌木草原帶—蒿屬—禾草半荒漠帶—荒漠帶。在這個總的方向下，各地帶內(nèi)和帶間的植物群落也有一定發(fā)展上的聯(lián)系，并有一定的發(fā)展途徑。經(jīng)考察，初步確定其過程如下。

（1）高山草甸和亞高山草甸帶植被演替

如圖2。

圖2 高山草甸和亞高山草甸帶植被演替圖

（3）山地干旱灌木草原帶的植物群落演替

如圖4所示。

（4）荒漠帶植被演替。

如圖5所示。

整體而言，保護區(qū)不僅植物生長茂盛，種類繁多，植被覆蓋度較高，而且植被自然替過程也處于原始狀態(tài)，仍為緩慢的自然過程，演變過程非常完整，相比于新疆其他類似山地系統(tǒng)而言，從未被人為干擾所打斷或影響。保持著原始的自然平衡。

保護區(qū)豐茂的植被為各類草食動物提供了豐富的食物來源和隱蔽棲息場所，同時由于保護區(qū)人為干擾極少，在周邊地區(qū)人為活動急劇增加的背景下，周邊大量的草食動物向著保護區(qū)富集，隨之而來的則是大量食肉動物的富集。因此保護區(qū)成了多種動物的避難場所，生物多樣性極為豐富，各類生物不僅種類繁多，而且數(shù)量龐大。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)中水域和濕地的評價

水域和濕地也是保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的一個有機組成部分，保護區(qū)山地生態(tài)系統(tǒng)以水為紐帶同艾比湖盆地其他生態(tài)子系統(tǒng)發(fā)生著聯(lián)系，而這一關系的主要表現(xiàn)就是物質(zhì)的單向輸出。

夏爾西里山區(qū)河流是艾比湖主要水源之一。保護區(qū)基本無冰川分布，其河流、湖泊、濕地的水份補給來源主要是天然降水和地下水。

因而保護區(qū)植被系統(tǒng)在水文過程中的作用就非常重要。植被通過林冠截流、枯枝落葉層持水、加速土壤水分滲入等作用涵養(yǎng)著水源，可以調(diào)節(jié)徑流的分配，增加旱季枯水流量，削減洪峰，減少洪水流量，延緩山區(qū)土壤侵蝕，減少徑流泥沙含量，凈化水質(zhì)。

同時保護區(qū)各類水域和濕地也是各類水生植物、浮游生物、魚類、爬行類、兩棲綱、水鳥、濕生動物的主要載體。它們也是保護區(qū)生物多樣性的一個組成部分。

3 結語

總體而言，保護區(qū)山地生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于其他生態(tài)系統(tǒng)最為主要和鮮明的特征就是：由于近百年來長期地處中哈邊界爭議地區(qū)，除少量邊防軍事活動外，基本上沒有人為經(jīng)濟活動，人為干擾極少。因此，生態(tài)系統(tǒng)基本處于原始狀態(tài)，保持著高度的自然性和原始的自然平衡狀態(tài)。

目前，新疆乃至于全國，無人類活動的山地區(qū)域已經(jīng)極少，而這里的氣候、地貌、水文、生物等過程都是一種純自然過程，研究這種自然過程的特點，對認識區(qū)域乃至地球的自然演變規(guī)律，都是極其重要的。

可以毫不夸張地說，夏爾希里自然生態(tài)系統(tǒng)完全可以成為新疆其他山地生態(tài)系統(tǒng)的對比研究模板，也可以成為其他山地生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建的目標樣板。

參考文獻

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