中國濱海河口海灣濕地生態(tài)系統(tǒng)研究進展
——以長江口為例

高 宇 黃曉榮 張婷婷 王 妤 楊 剛 莊 平

（1中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部東海與遠洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，上海 200090；2復旦大學生命科學學院生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室，上海200438）

中國濱海河口海灣濕地生態(tài)系統(tǒng)研究進展
——以長江口為例

高 宇1，2 黃曉榮1 張婷婷1，2 王 妤1 楊 剛1 莊 平1

（1中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部東海與遠洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，上海 200090；2復旦大學生命科學學院生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室，上海200438）

中國擁有世界上最多類型和數(shù)量的河口海灣，形成了地質(zhì)歷史錯綜復雜、自然地形地貌獨特、地理疆域廣大遼闊并擁有廣袤的大陸架資源，因此不同河口海灣的生境條件之間差異明顯(高宇等, 2015)。與其他大洲相比，只有中國擁有世界上多條重要河流，包括特征各異的河口海灣生態(tài)系統(tǒng)和三角洲平原。隨著中國對資源養(yǎng)護和生態(tài)文明的日益關注，中國河口海灣生態(tài)系統(tǒng)的研究逐漸深入和系統(tǒng)化，對全球范圍內(nèi)河口海灣生態(tài)系統(tǒng)的科學認知具有不可或缺的重要作用，為保障國家河口海灣地區(qū)生態(tài)安全提供智力支持。

1 河口海灣研究的全球化背景

Costanza等早在1997年發(fā)表在英國自然雜志（Nature）上的文章在對全球生態(tài)系統(tǒng)服務功能和自然資本價值的計算中，指出河口海灣地區(qū)價值是最高的，而在對濱海/河口濕地生態(tài)系統(tǒng)進行估算時由于營養(yǎng)循環(huán)的數(shù)據(jù)缺乏，使得總價值相對被低估(Costanza et al, 1997)。以中國為例，在改革開放前，盡管擁有長達1.8萬km的海岸線和豐富的河口海灣資源，但在包括河口生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)海岸帶和海灣生態(tài)系統(tǒng)研究除了地學和生物資源外，其他方面的研究少而又少(陳吉余, 2000)。然而，目前對河口海灣的研究不足，對其過程及驅(qū)動模式知之甚少，這并不是由于其重要性不足，更主要的可能是由于過去觀測技術(shù)的限制，缺乏長期連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)(Ma et al, 2014)。中國要成為海洋大國必須在全球化背景下加快海岸帶和河口海灣的科學研究。

在全球氣候變化的背景條件下，河口海灣生態(tài)系統(tǒng)最先也是最直接受到氣候條件變化影響的區(qū)域之一(曹磊等, 2013)。河口水文和海灣地區(qū)生物地球化學循環(huán)會產(chǎn)生難以準確預測的季節(jié)性變化，海平面上升對改變河口海灣地區(qū)的水環(huán)境和物質(zhì)遷移有著不可忽視的影響(Mitsch et al, 2013)。鑒于氣候條件變化對水文條件的影響，氣候條件與水文條件的變化共同影響著河口海灣地區(qū)的能量流動，共同構(gòu)成影響河口海灣地球化學物質(zhì)循環(huán)進程的重要外部因素(章海波等, 2015)。實際上，中國在海岸帶和海灣領域的研究已經(jīng)在近20年初見倪端，正在逐步縮小與國際水平的差距。

2 中國河口海灣地區(qū)研究熱點

中國是個負責任的大國，有履行《生物多樣性公約》《濕地公約》《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》等國際公約的義務，我們必須按照這些國際公約的要求嚴格保護好河口海灣等重要的生態(tài)敏感區(qū)。從地理位置上看，中國河口海灣生態(tài)系統(tǒng)和三角洲地區(qū)具有獨特的優(yōu)越條件，為人類生存與發(fā)展提供了各種重要而又必需的生態(tài)和資源要素，因此中國目前最重要的經(jīng)濟區(qū)、城市群和人口都集中在長三角、珠三角和渤海灣等河口海灣地區(qū)，可以預見它們將成為中國未來發(fā)展中最具全球競爭力的區(qū)域(陳吉余等, 2002)。

就保護流域生態(tài)系統(tǒng)和流域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展而言，河口海灣地區(qū)的重要性不言而喻。例如，河口海灣生態(tài)系統(tǒng)為許多溯河或降海洄游魚類在江海之間洄游過程中對鹽度變化的適應調(diào)整以及產(chǎn)卵、索餌育肥階段提供棲息場所；另外，已有研究證據(jù)表明，許多重要的經(jīng)濟水生生物及其不同發(fā)育階段（如鰻苗）在河口海灣地區(qū)有十分重要的遺傳多樣性資源，這些資源是經(jīng)濟水生生物遺傳育種和品種選育的珍貴材料(莊平, 2008)。近年來，特別是河口海岸重點學科和國家重點實驗室的創(chuàng)建，河口海灣生態(tài)系統(tǒng)的研究已經(jīng)大大縮小了與國際學術(shù)界同類研究的差距。例如，在河口海灣的生物多樣性、外來種生物入侵、灘涂促淤圍墾對濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要功能群的影響、河口生態(tài)系統(tǒng)食物鏈與食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)、相鄰生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)交換過程與機理、灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)的碳通量與碳氮耦合以及互花米草Spartina alterniflora控制與棲息地人工優(yōu)化工程等方面有了突破性的進展，一大批科研院校的“杰青”和專家學者的研究水平已經(jīng)開始走上國際河口海灣研究的學術(shù)舞臺。

3 長江口生態(tài)系統(tǒng)的特征

以長江口為例，長江河口是具有國際意義的50個生態(tài)敏感區(qū)之一，這是基于長江口濕地是全球最重要的鳥類遷徙通道之一的東亞——澳大利西亞鳥類遷徙路線（The East Asian—Australasian Shorebird Flyway）上最重要的中途停歇地(孫永濤等, 2011)。根據(jù)濕地公約（Ramsar Convention）《國際重要濕地名錄》指定的標準，如果一個區(qū)域的某種水鳥種群數(shù)量達到其全球總數(shù)的1%，那么這個區(qū)域在該水鳥保護上具有重要國際意義(Ma et al, 2014)。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，至少有9種鸻鷸類僅在長江口崇明東灘濕地一處停歇的個體數(shù)量就達到其種群數(shù)量1%的標準(湯臣棟, 2012)；白頭鶴Grus monacha、黑臉琵鷺Platalea minor、花臉鴨Anas formosa等在崇明東灘濕地停歇或越冬的個體數(shù)量也都分別達到了其全球種群數(shù)量1%的標準(蔡友銘等, 2008)。因此，崇明東灘濕地和長江口中華鱘Acipenser sinensis自然保護區(qū)都已被列為國際重要濕地。由于處于海洋、陸地和河流生態(tài)系統(tǒng)相互作用的界面上，長江河口形成了非常獨特的生態(tài)系統(tǒng)，具有以下“三高一低”的特點：

（1）開放度高。與其他類型的生態(tài)系統(tǒng)相比，河口生態(tài)系統(tǒng)與陸地、河流和海洋三大生態(tài)系統(tǒng)頻繁進行物質(zhì)交換。因此，河口生態(tài)系統(tǒng)開放性更高，其結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程也更為復雜多變，不得不考慮其他影響生態(tài)系統(tǒng)的因素來正確理解河口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與演變(陳家寬等, 2010； Ouyang et al, 2013)。

（2）敏感度高。長江口生態(tài)系統(tǒng)中作為初級生產(chǎn)力植物群落中的3種優(yōu)勢種蘆葦Phragmites australis、海三棱藨草Scirpus mariqueter和藨草Scirpus triqueter生物量大，但植物多樣性較低、群落結(jié)構(gòu)相對簡單，因此任何一個關鍵種（keystone species）多度的變化都會強烈地影響整個河口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，甚至改變其演變方向。外來物種互花米草入侵崇明東灘，導致灘涂植物群落結(jié)構(gòu)改變的生態(tài)后果就是一個代表性的例子(Tian et al, 2015)。

（3）脆弱性高。長江三角洲恰恰歷來就是人類活動最頻繁、最強烈的區(qū)域之一，歷史悠久的灘涂促淤圍墾工程、深水航道港口修建、工農(nóng)業(yè)排污、外來入侵種引入和掠奪性非法捕撈，使河口生態(tài)系統(tǒng)面臨著日益嚴重的環(huán)境壓力和一系列生態(tài)災害頻發(fā)的風險(高宇等, 2007)。

（4）穩(wěn)定性低。長江口生態(tài)系統(tǒng)中僅有鹽沼部分生長有高等植物群落，雖然總生物量高，但物種種類組成單一，對于整個長江口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能完整性的維持來說，要依賴相鄰生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)的輸入和能量的補充。因此，長江口生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力不足以維持自身結(jié)構(gòu)與功能的完整性，生態(tài)系統(tǒng)不完整導致穩(wěn)定性非常低(Yan et al, 2010； 蔡友銘等, 2014)。

圖1 長江口濕地人工優(yōu)化結(jié)構(gòu)模式圖

4 長江口濕地的人工優(yōu)化

長江口是中國水生生物最豐富、漁產(chǎn)潛力最高的河口，支撐著長江流域和近海漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。然而，由于長江三角洲經(jīng)濟的高速發(fā)展和劇烈的人為干擾，導致近年來長江口大量灘涂棲息地被圍墾和侵占(高宇等, 2006； Gao et al, 2006)。針對這一現(xiàn)狀，提出了在長江口天然開闊水域建立人工替代棲息地進行人工優(yōu)化的途徑。以挺水植物、浮水植物和沉水植物為重點，構(gòu)建立體式人工替代棲息地(姚東方等, 2014)。

利用濕地生態(tài)學、景觀生態(tài)學和恢復生態(tài)學原理對受人類活動干擾的棲息地進行人工優(yōu)化在國內(nèi)外已具有不少成功案例的研究。根據(jù)長江口作為水生生物的產(chǎn)卵場、索餌場、越冬場和洄游通道（簡稱“三場一通道”）和長距離遷徙鳥類通道的特點，長江口濕地的人工優(yōu)化主要包括上下兩層結(jié)構(gòu)（圖1），上層種植挺水植物，主要為魚類和鳥類棲息、攝食等提供遮蔽和藏匿場所，另一方面可以吸收水體中的氮磷等富營養(yǎng)物質(zhì)，同時植物根系可以為魚卵、浮游動物及附著餌料生物提供附著基質(zhì)；下層種植沉水植物，通過吊養(yǎng)沉水植物和懸掛附著基質(zhì)，構(gòu)建餌料生物附著、魚類產(chǎn)卵和仔稚魚索餌等的棲息場所，為修復水域營造一個適于水生動物繁殖發(fā)育和索餌肥育的微生態(tài)系統(tǒng)(趙峰等, 2015)。為防止生物入侵對生態(tài)系統(tǒng)造成潛在威脅，人工優(yōu)化選用的植物首先考慮本土植被，常見挺水植物有蘆葦?shù)?；常見浮水植物有鳳眼蓮Eichhornia crassipes等；常見沉水植物有穗花狐尾藻Myriophyllum spicatum等。

長江口濕地人工優(yōu)化的試驗選址青草沙水庫東南側(cè)堤壩以外開闊水域，處于原青草沙沙洲下端（圖2）。長江口青草沙水源地曾是許多長江珍稀和經(jīng)濟魚類的天然棲息場所，然而，隨著青草沙水庫工程的實施，導致長江口濕地面積的急劇減少，對水生動物的產(chǎn)卵、索餌、越冬和育幼造成不同程度的影響，使水庫鄰近水域的生態(tài)環(huán)境和生物多樣性發(fā)生改變，進而引起整個長江口水域水文特征、生物資源和生態(tài)環(huán)境的變化。因此，需要通過人工優(yōu)化為水生動物提供棲息地保障，為水生動物棲息地提供適宜的生態(tài)空間和基礎保障(沈煥庭等, 2015)。

人工優(yōu)化的實施可以為這些水生生物提供適宜棲息地，還能為常見經(jīng)濟魚類鯽Carassius auratus、翹嘴鲌Culter alburnus和麥穗魚Pseudorasbora parva、刀鱭Coilia nasus、中國花鱸Lateolabrax maculates等多種產(chǎn)黏性卵和漂浮性卵的魚類產(chǎn)卵提供附著基質(zhì)，為中華絨螯蟹Eriocheir sinensis、脊尾白蝦Exopalaemon carinicauda和日本沼蝦Macrobraohium nipponense等蝦蟹棲息提供場所(莊平等, 2006)。此外，人工優(yōu)化后的濕地不僅會對水體魚類產(chǎn)卵和索餌產(chǎn)生積極的影響，同時，對于鳥類的聚集也會產(chǎn)生一定的效果，推測原因可能是人工優(yōu)化后的棲息地中的水生昆蟲、仔稚幼魚、蝦蟹類等餌料較為豐富，吸引鳥類聚集棲息和攝食?？梢?，對于不同生活習性的水生生物和水鳥而言，人工優(yōu)化對長江口濕地的恢復，特別是對崇明東灘鳥類自然保護區(qū)和長江口中華鱘自然保護區(qū)兩大國際重要濕地的動態(tài)管理具有不可忽視的補充作用。

圖2 長江口濕地人工優(yōu)化的應用效果

5 討論與展望

在全球一體化研究背景條件下，中國河口海灣研究不僅需要開展國際、國內(nèi)交流，還要廣泛爭取國際組織的資助和合作（例如：濕地國際、世界自然基金WWF和大自然保護協(xié)會等）以及河口海灣保護網(wǎng)絡相關成員單位的資金，探索跨學科、跨行業(yè)、跨地區(qū)參與動態(tài)保護管理和開發(fā)利用，鼓勵對中國河口海灣的自然條件、植物資源、動物資源、周邊社會經(jīng)濟活動進行綜合考察和評估研究。在重要的河口海灣地區(qū)，要把棲息地保護和受損棲息地的恢復重建列入重點研究指南，從資金投入和政策措施等方面推動我國河口海灣的研究(郭海強等, 2007； 馬濤等, 2008； Wei et al, 2016)。

與此同時，在總結(jié)以長江口為代表的案例研究的基礎上，以不同河口海灣的生境特征和人工優(yōu)化目標出發(fā)，創(chuàng)新發(fā)展棲息地人工優(yōu)化途徑對其他海灣河口區(qū)域的示范作用和借鑒意義，著重加強河口海灣基礎研究成果的推廣應用，使以長江三角洲為代表的中國濱海河口海灣三角洲地區(qū)的保護開發(fā)和資源利用實現(xiàn)可持續(xù)的生態(tài)文明(高宇等, 2016)。

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Research Advances in Coastal Estuarine Wetland Ecosystem in China: A Case Study of the Yangtze Estuary

GAO Yu1,2HUANG Xiao-Rong1ZHANG Ting-Ting1,2WANG Yu1YANG Gang1ZHUANG Ping1
(1Key Laboratory of Marine and Estuarine Fisheries, Ministry of Agriculture, East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200090; 2 Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering, School of Life Science Institute of Biodiversity Science, Fudan University, Shanghai 200438)

在全球氣候變化的背景條件下，中國河口海灣生態(tài)系統(tǒng)的研究逐漸深入和系統(tǒng)化，研究熱點開始關注國際公約中的重要生態(tài)敏感區(qū)，大大縮短了與國際學術(shù)界同類研究的差距。以長江口為例，由于河口海灣地區(qū)處于海洋、陸地和河流生態(tài)系統(tǒng)相互作用的界面上，具有開放度高、敏感度高、脆弱性高和穩(wěn)定性低的“三高一低”特征。針對長江口大量灘涂棲息地被圍墾和侵占的現(xiàn)狀，提出了在長江口受損濕地構(gòu)建人工替代棲息地進行人工優(yōu)化的途徑。中國河口海灣研究不僅需要開展國際、國內(nèi)交流，還要廣泛爭取國際組織的資助和合作，探索跨學科、跨行業(yè)、跨地區(qū)參與動態(tài)保護管理和開發(fā)利用，使以長江三角洲為代表的中國濱海河口海灣三角洲地區(qū)的保護開發(fā)和資源利用實現(xiàn)可持續(xù)的生態(tài)文明。

長江口；河口海灣；濕地；人工優(yōu)化

In the context of global climate change, the research on coastal estuarine ecosystem in China gradually become deepening and systematic. Studies have been focused on important ecological sensitive areas of international conventions as research hot spots, which narrow the gap between China and international community of similar studies. Yangtze estuary was taken as an example, it is located in the interface of sea, land and river ecosystem. Thus, it is characterized as highly open, sensitive, very fragile and low stability area. As the intertidal habitats in the Yangtze estuary were encroached and reclaimed, the artificial alternative habitats could be artificial optimization approach to restore the damaged habitats. The coastal estuarine research in China, not only needs international and domestic communications, but also endeavors widely to obtain assistance and cooperation from international organizations, and explores dynamic interdisciplinary, cross-industry, cross-regional participation in management and development and utilization. According to these measurements, conservation and development of China’s coastal estuaries in bay deltas represented by the Yangtze River delta as well as resource utilization can eventually achieve the sustainable ecological civilization.

The Yangtze estuary; Coastal estuarine; Wetland; Manual optimization

10.3969/j.issn.1673-3290.2016.04.15

2016-07-22

長江口青草沙水庫鄰近水域生態(tài)修復專項資助；國家自然科學基金(NO.31400410) 資助；中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所基本科研業(yè)務費資助

高宇，男（1981-），浙江桐鄉(xiāng)人，博士，助理研究員，主要從事水生態(tài)修復和濕地生態(tài)學。E-mail：ygao@fudan.edu.cn

莊平，男（1960-），湖北麻城人，博士，研究員，博士生導師，主要從事漁業(yè)生態(tài)和河口生態(tài)學研究。E-mail：pzhuang@ecsf.ac.cn