滇池高等沉水植物50年變遷狀況對生態(tài)修復(fù)的啟示

王壽兵,徐紫然,張 潔

(復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,上海 200433)

滇池水環(huán)境和水生態(tài)問題早已得到國家和當(dāng)?shù)卣母叨汝P(guān)注。圍繞滇池水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)的研究和工程項目已實施了很多,但就現(xiàn)狀而言并不樂觀，尤其是在沉水植物的修復(fù)方面尚未取得實質(zhì)性突破。沉水植物由于生活在水體中,其生長情況往往比水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)更能充分反映其所在水體水生態(tài)的現(xiàn)狀和變化情況。跟蹤滇池50年來高等沉水植物的演變狀況,可以更為客觀和綜合地評判其水生態(tài)狀況及其變化動向,尤其是評價近年來的生態(tài)修復(fù)成效，也可為當(dāng)前正在大力開展的滇池水生態(tài)修復(fù),尤其是沉水植物的修復(fù)，提供科學(xué)依據(jù)和參考。

從已收集到的公開文獻看,從20世紀50年代起,我國學(xué)者就開始了對滇池沉水植物的調(diào)查研究工作,后來又在不同時期陸續(xù)開展了相關(guān)調(diào)查工作。但從具體報道結(jié)果看,有的調(diào)查較為全面和系統(tǒng),而有的卻不夠全面或系統(tǒng);有的提供了完整的植物名錄,而有的則沒有或僅提供了部分植物名稱。另外,由于種種原因(包括50年的時間跨度),還出現(xiàn)了不少植物學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)的同物異名、同名異物，或中文名與拉丁文不一致的現(xiàn)象,致使對不同調(diào)查者或不同時期的調(diào)查結(jié)果難以進行準(zhǔn)確直觀的比較。為此,筆者對相關(guān)的調(diào)查研究工作進行了系統(tǒng)梳理和校核,指出了其中的不足,以得到較為準(zhǔn)確的高等沉水物名錄,并分析不同植物的演變情況,基于每種植物出現(xiàn)的頻率,探討其在生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用啟示。

1 不同時期滇池高等沉水植物種數(shù)和名錄

本文中“不同時期”的劃分是根據(jù)實際收集到的公開文獻確定的。如果通過文獻可以基本確定某一時期或某一年的物種數(shù)及其名錄,就把該時期(年)確定下來。為防止同物異名或同名異物等情況發(fā)生,筆者在認為有必要的地方均標(biāo)注了物種的拉丁名。同時對原文獻中發(fā)現(xiàn)的拼寫等錯誤進行了修訂和說明。拉丁名的最終確定主要以《云南植物志》(第四卷)[1]為依據(jù)。

1.1 1957—1963年物種

從收集到的公開文獻看,對滇池高等沉水植物的調(diào)查研究,最早可追溯至1957年。主要見到有當(dāng)時在云南大學(xué)生物系工作的唐廷貴[2]和中國科學(xué)院水生生物研究所的黎尚豪等[3]所公開報道的研究成果。

1957—1963年,唐廷貴陸續(xù)開展了昆明滇池水生植物群落的初步研究。從其發(fā)表的文獻[2]看,在滇池共發(fā)現(xiàn)有高等沉水植物19種。這是目前所跟蹤和收集到的最早明確表明滇池沉水植物種數(shù)的文獻。不過很遺憾,該文獻并未詳細列出這些沉水植物的名錄和拉丁文,僅在該文提供的不同群落和群叢類型中見到有以下12種沉水植物名稱:菹草、透明菹、聚草、厚葉海菜花、馬來眼子菜、黑藻、金魚藻、苦草、紅線草、云南海菜花、絲藻和茨藻。由于作者僅提到植物的中文名,未提供拉丁文,所以不清楚作者提到的菹草與透明菹、厚葉海菜花和云南海菜花是不是同一物種。另外,也不知道文中的茨藻是大茨藻還是小茨藻,或是這二者都有。

1957年7—10月,中國科學(xué)院水生生物研究所的黎尚豪等[3]在云南進行了包括滇池在內(nèi)的8個主要湖泊的綜合調(diào)查。據(jù)其報道,各湖的沉水植物種類很相似, 常見的沉水植物有以下13種:苦草(Vallisneriaspiralis)(現(xiàn)修訂為Vallisnerianatans)、輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)、馬來眼子菜(Potamogetonmalaianus)、黃絲藻(Potamogetonmaackianus)(現(xiàn)稱“微齒眼子菜”)、菹草(Potamogetoncrispus)、篦齒眼子菜(Potamogetonpectinatus)、大茨藻(Najasmarina)(原文為“major”,現(xiàn)修訂為“marina”);小茨藻(Najasminor) 、輪生狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)(原文為“verticellatum”,有一個字母“e”錯誤)、 聚草(Myriophyllumspicatum)(現(xiàn)稱“穗狀狐尾藻”)、水車前(Otteliaalismoides)、金魚藻(Ceratophyllumdemersum)和水竹葉(Potamogetoncristatus)(現(xiàn)稱“雞冠眼子菜”,原文cristalus中有一個字母“l(fā)”有誤)。同時指出,“外海中央部分水草很少,沿岸較多,在出口處(?？?水草特別豐富,主要為:馬來眼子菜、水車前、小茨藻、聚草、輪葉黑藻、菹草和金魚藻等”。由于該文提到的是8個湖泊常見的沉水植物物種,所以也無法確知滇池所具有的沉水植物種數(shù)及其名錄。

值得欣慰的是,據(jù)中國科學(xué)院昆明植物研究所李恒的報道[4],云南大學(xué)生物系的唐廷貴為其提供了1957年滇池沉水植物的調(diào)查名錄,具體包括:水蕨(Ceratopteristhalictroides)(原文拉丁文有誤,寫成了金魚藻的拉丁文)、水毛茛(Batrachiumtrichophyllum)(從拉丁文看應(yīng)為“毛柄水毛茛”)、金魚藻(Ceratophyllumdemersum)、狐尾藻(Myriophyllumspicatum)(現(xiàn)稱“穗狀狐尾藻”)、輪葉狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、黃花貍藻(Utriculariaaurea)、水篩(Blyxajaponica)、黑藻(Hydrillaverticillata)、海菜花(Otteliaacuminata)、苦草(Vallisnerianatans)(原文為“gigantea”,現(xiàn)修訂為“natans”)、菹草(Potamogetoncrispus)、亮葉眼子菜(Potamogetonlucens)(現(xiàn)稱“光葉眼子菜”)、微齒眼子菜(Potamogetonmaackianus)、馬來眼子菜、篦齒眼子菜(俗稱“紅線草”)、穿葉眼子菜(Potamogetonperfoliatus)、大茨藻(Najasmarina)、小茨藻(Najasminor)和絲草(Potamogetonpusillus)(現(xiàn)稱“小眼子菜”或“線葉眼子菜”,俗稱“絲藻”)等共計19種,在種數(shù)上正好與唐廷貴[2]報道的19種相一致,同時,他提到的植物名也全部在此范圍內(nèi),因此,筆者認為唐廷貴[2]提到的19種水生植物應(yīng)該就是這些物種。

由于黎尚豪等[3]的調(diào)查工作僅在7-10月,且正如原文所言,“因調(diào)查時間較短,工作未能深入”,因此,遺漏一些物種也是有可能的，其提到的13種沉水植物應(yīng)該不是滇池沉水植物的全部。另外,雖然黎尚豪等提到的13種沉水植物中有水車前(Otteliaalismoides)和水竹葉(Potamogetoncristatus)等2種植物,它們不在上述19種沉水植物范圍內(nèi),但原文并不能具體確定這兩種植物在滇池是否存在。因此,筆者認為此階段滇池沉水植物種數(shù)不低于唐廷貴[2]和李恒[4]提供的19種，他們的調(diào)查應(yīng)是比較可信的,也許是迄今為止能找到的滇池沉水植物最早和最全的名錄了。

1.2 1975—1977年物種

據(jù)著名植物生態(tài)學(xué)家曲仲湘等[5]的報道,1975年滇池有5種沉水植物群落,包括:①菹草群落:伴有紅線草、狐尾藻、苦草;②狐尾藻群落:伴有紅線草、菹草、苦草;③馬來眼子菜群落:僅分布于海埂游泳池一帶和草海西壩河口外緣，伴有紅線草、狐尾藻;④紅線草群落:伴有狐尾藻;⑤苦草群落:伴有菹草、紅線草、馬來眼子菜、狐尾藻等。遺憾的是該文并未列出滇池具體的沉水植物名錄。

李恒[6]報道了他1976年4月的調(diào)查結(jié)果,發(fā)現(xiàn)的滇池沉水植物群落仍然是前述的5種類型,但該文獻也同樣未提供具體的沉水植物名錄及其種數(shù),僅提到黑藻、金魚藻、亮葉眼子菜、篦齒眼子菜、輪藻(屬低等沉水植物,本文未納入考慮)、海菜花等6種植物已在滇池絕跡。值得指出的是,由于篦齒眼子菜實際就是大家俗稱的紅線草,所以這兩篇文獻中提到的“篦齒眼子菜已絕跡”這一點實際上是有誤的(已與還健在的李恒教授核實過)。

幸運的是,李恒[4]的論文提供了1977年時滇池的沉水植物名錄,共計11種,它們分別是:穗狀狐尾藻、輪葉狐尾藻、黑藻、苦草、菹草、亮葉眼子菜、馬來眼子菜、篦齒眼子菜、小眼子菜(Potamogetonpusillus)、大茨藻和穿葉眼子菜。

與1957年相比,已消亡的高等沉水植物有8種,分別是:水蕨、毛柄水毛茛、金魚藻、黃花貍藻、水篩、海菜花、微齒眼子菜和小茨藻。由此看來,這20年應(yīng)該是滇池沉水植物消失較多的一個階段了。

1.3 1981—1983年物種

據(jù)中國科學(xué)院南京地理所的戴全裕[7-8]1981—1983年的調(diào)查結(jié)果,滇池有沉水植物13種,具體包括:穗狀狐尾藻、苦草、金魚藻、菹草、篦齒眼子菜、馬來眼子菜、小茨藻、大茨藻、黑藻、五刺金魚藻(Ceratophyllumdemersumvar.quadrispinummakino)(根據(jù)拉丁文應(yīng)為小葉金魚藻,見http://www.cvh.org.cn/splatin/97787,而五刺金魚藻應(yīng)為Ceratophyllumoryzetorum)、佛朗眼子菜(Potamogetonfranchetii)、穿葉眼子菜和浮葉眼子菜(Potamogetonnatans)(按云南植物志的論述,與牙齒草(Potamogetontepperi)、眼子菜、水案板、鴨子草等屬于同物異名)。 同上階段相比,消失的小茨草又出現(xiàn)了,同時還新出現(xiàn)了小葉金魚藻、佛朗眼子菜和浮葉眼子菜。但亮葉眼子菜和絲藻(小眼子菜)消失了?？偟膩碚f,復(fù)原1種,新出現(xiàn)3種,新消失2種,最后凈增加2種。表明這一時期與上一時期相比,沉水植物在種類上有所趨好,表明當(dāng)時開展的滇池污染治理開始見到一定效果。正如曲仲湘等[5]的報道,1979年,原來“1976年在滇池看不到的黑藻、金魚藻、亮葉眼子菜等中度敏感植物已開始從池塘、河溝回到滇池湖體,植物群落面積擴大,蓋度增加,全湖的情況已有所好轉(zhuǎn)”。

1.4 1995—1997年物種

據(jù)余國營等[9]的報道,經(jīng)過1995—1997年兩年多的系統(tǒng)調(diào)查,他們在滇池實際共采集到沉水植物10種,包括:金魚藻、穗狀狐尾藻、菹草、馬來眼子菜、穿葉眼子菜、微齒眼子菜、篦齒眼子菜、大茨藻、黑藻和苦草。原文中還包括有野菱(Trapanatans),但野菱應(yīng)屬于浮葉植物,不屬于沉水植物,故本文未包括進來。與上階段相比,恢復(fù)了微齒眼子菜1種,減少了小茨藻、小葉金魚藻、佛朗眼子菜和浮葉眼子菜4種,總數(shù)量減少了3種。說明同20世紀80年代相比,在20世紀90年代滇池沉水植物生存狀況不但沒有好轉(zhuǎn),反而還有所惡化了。

1.5 2001年物種

西南林學(xué)院的楊趙平等[10]于2001年3—5月沿滇池湖岸重點對28個點進行了實地踏勘調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)沉水植物4種,具體包括:篦齒眼子菜、穗狀狐尾藻、菹草和微齒眼子菜,其中以篦齒眼子菜為優(yōu)勢種。由于該調(diào)查僅限于3—5月,再加上調(diào)查點有限,因此調(diào)查結(jié)果可能并未囊括滇池所有的沉水植物。而南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的陳開寧[11]在開展其博士論文研究過程中于2001年8月、12月又開展了滇池沉水植物的調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉水植物共有10種,分別是:金魚藻、穗狀狐尾藻、馬來眼子菜、穿葉眼子菜、微齒眼子菜、篦齒眼子菜、光葉眼子菜、大茨藻、黑藻和菹草。綜合二者的調(diào)查研究,筆者認為該時段滇池沉水植物確定為10種是有把握的。和余國營等[9]的調(diào)查結(jié)果相比,新出現(xiàn)了光葉眼子菜1種,同時減少了苦草1種,總的物種數(shù)沒有變化,表明與上時段相比,滇池水生態(tài)狀況基本穩(wěn)定。

表1 1957—2010年滇池不同時期出現(xiàn)的高等沉水植物名錄

注：“+”為出現(xiàn);“-”為未出現(xiàn)。

1.6 2008年物種

中國科學(xué)院水生生物研究所的沈亞強等[12]于2008年6月和11—12月兩次對滇池的24個采樣點進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)滇池沉水植物共8種(未包括野菱),分別為金魚藻、穗狀狐尾藻、篦齒眼子菜、菹草、馬來眼子菜、小眼子菜、微齒眼子菜和苦草。與陳開寧[11]的調(diào)查結(jié)果相比,恢復(fù)了苦草和小眼子菜2種,但減少了黑藻、穿葉眼子菜、大茨藻和亮(光)葉眼子菜 4種,總物種數(shù)比上一期仍然減少了2種,表明滇池水生態(tài)狀況仍處于惡化趨勢。

1.7 2010年物種

昆明市滇池生態(tài)研究所的宋任彬等[13]于2010年開展8個調(diào)查區(qū)域的現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)滇池外海共有沉水植物7種,包括:篦齒眼子菜 (主要優(yōu)勢種)、穗狀狐尾藻、苦草、馬來眼子菜、微齒眼子菜、金魚草和黑藻。與上個時段相比,新增加了黑藻1種,同時減少了菹草和小眼子菜兩種,總物種數(shù)比上一期又繼續(xù)減少了1種。由此可以看出,盡管沉水植物物種數(shù)減少的速度有所放緩,但截至2010年,滇池的治理仍未從根本上遏制其沉水植物減少的趨勢,可以說,滇池的生態(tài)治理和生態(tài)恢復(fù)仍任重而道遠。

2 滇池沉水植物50年變化趨勢的啟示

2.1 變化趨勢分析

經(jīng)過系統(tǒng)整理和校核,根據(jù)最新的學(xué)名和拉丁文,剔除同名異物和同物異名等情況后,最終得到各時期的滇池沉水植物名錄，見表1。從表1可以看到,近50年來,滇池先后出現(xiàn)的高等沉水植物共計22種(不包括野菱和輪藻植物),其中有19種出現(xiàn)在1957—1963年間,是有記錄以來物種最多的時期,此時是滇池沉水植物的鼎盛時期;之后有11種出現(xiàn)在1975—1977年間,有13種出現(xiàn)在1981—1983年間,有10種出現(xiàn)在1995—1997年間和2001年,有8種出現(xiàn)在2008年,有7種出現(xiàn)在2010年,總體呈現(xiàn)明顯的減少趨勢。

從具體物種數(shù)看,1957—1977年的20年是滇池沉水植物消失最快的階段,這與該時期滇池受到的嚴重污染不無關(guān)系[5]。而1975—1977年和1981—1983年這6年左右的時間內(nèi),滇池沉水植物有所恢復(fù),增加了2種。1981—2001年這20年左右的時間內(nèi),滇池沉水植物又減少了3種,2001—2010年這9年左右的時間中,滇池沉水植物又減少了3種。物種減少的速率表明,截至2010年,滇池水生態(tài)修復(fù)的效果還不明顯,水生態(tài)狀況惡化的趨勢尚未根本好轉(zhuǎn)。

2.2 對滇池沉水植物生態(tài)修復(fù)的啟示

a. 首選穗狀狐尾藻、馬來眼子菜和篦齒眼子菜作為滇池生態(tài)修復(fù)早期工作的先鋒物種。從表1可以看到,在近50年中,無論滇池水質(zhì)如何變化,水生態(tài)狀況如何演變,但有3種沉水植物是始終存在的,它們分別是穗狀狐尾藻、馬來眼子菜和篦齒眼子菜,這3種沉水植物經(jīng)受住了各種污染和其他人為因素的考驗,是滇池內(nèi)抗逆性和適應(yīng)性最強的沉水植物。在滇池沉水植物的生態(tài)修復(fù)工作中,應(yīng)首選該3種植物作為早期工作的先鋒物種。

b. 選擇黑藻、菹草、苦草和金魚藻作為滇池生態(tài)修復(fù)較早恢復(fù)和種植的對象。近50年來,在本文提出的7個階段中,有4種植物均出現(xiàn)了6次,而僅有一次未出現(xiàn),說明盡管它們的抗逆性和適應(yīng)性不如前面提到的3個物種,但本身也是相當(dāng)強的,它們分別是黑藻、菹草、苦草和金魚藻。對滇池沉水植物的生態(tài)修復(fù)工作而言,當(dāng)水環(huán)境條件有所改善以后,可進一步選擇這4種植物作為較早恢復(fù)和種植的對象。

c. 微齒眼子菜、穿葉眼子菜和大茨藻可在滇池沉水植物生態(tài)恢復(fù)的中期工程中使用。有3種沉水植物在本文提出的7個階段中均出現(xiàn)了5次,僅有2次未出現(xiàn),表明它們的抗逆性和適應(yīng)性雖然不如前面提到的7種,但本身也有較強的抗逆性和適應(yīng)性,它們分別是微齒眼子菜、穿葉眼子菜和大茨藻。這3種植物可在滇池沉水植物生態(tài)恢復(fù)的中期工程中使用。

d. 其他12種植物僅出現(xiàn)過1次或2次,表明其抗逆性和適應(yīng)性較差,難以在滇池水環(huán)境尚未得到明顯好轉(zhuǎn)的情況下恢復(fù),不宜在早期的沉水植物恢復(fù)工程中使用。

3 結(jié) 論

大量的調(diào)查表明,1957—2010年,滇池共出現(xiàn)高等沉水植物22種,其中有19種出現(xiàn)在水質(zhì)相對較好的1957—1963年,有11種出現(xiàn)在1975—1977年,有13種出現(xiàn)在1981—1983年,有10種出現(xiàn)在1995—1997年和2001年,有8種出現(xiàn)在2008年,有7種出現(xiàn)在2010年,總體呈現(xiàn)出明顯的減少趨勢。

根據(jù)各時段出現(xiàn)頻率的不同,確定穗狀狐尾藻、馬來眼子菜和篦齒眼子菜3種沉水植物作為滇池生態(tài)修復(fù)先鋒物種,黑藻、菹草、苦草和金魚藻4種植物作為較早恢復(fù)和種植的對象,而微齒眼子菜、穿葉眼子菜和大茨藻則僅在滇池沉水植物生態(tài)恢復(fù)的中期工程中使用。

致謝:本文得到了我國最早從事滇池水生植物調(diào)查研究者之一的中國科學(xué)院昆明植物研究所李恒老師的幫助,在此表示誠摯感謝。

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