大型底棲無脊椎動物在河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價中的應用

蘇 夢，王兆宇，趙丙昊，趙世高

（河北省張家口市河北建筑工程學院，河北 張家口 075000）

河湖生態(tài)系統(tǒng)與人文、社會以及生態(tài)環(huán)境等息息相關。當前，河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況不容忽視，多年來人類的活動對河湖生態(tài)系統(tǒng)造成了負面影響。為了發(fā)展農(nóng)業(yè)和漁業(yè)，有圍湖造田和圍網(wǎng)養(yǎng)殖等生產(chǎn)現(xiàn)象，使得河湖水面積大量減少從而打破了河湖生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，最終造成可利用水資源的短缺；城市社會生活污水和工業(yè)生產(chǎn)廢水不經(jīng)過處理排入河湖，容易造成嚴重的水污染。因此，通過對河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評估，并以評估結(jié)果為基礎，合理地開發(fā)水資源，改善當前污染的生態(tài)環(huán)境，響應可持續(xù)發(fā)展的理念，是我國環(huán)境學的重要目標。

1 河湖生態(tài)系統(tǒng)評價的發(fā)展

自20世紀80年后期開始，水環(huán)境污染問題越來越嚴重，全球的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的退化，因此，生態(tài)系統(tǒng)健康的概念應運而生。Schaeffe[1]等環(huán)境專家為解決自然環(huán)境被破壞的問題，將生態(tài)系統(tǒng)比喻為一個統(tǒng)一的有機生命體，首次提出生態(tài)系統(tǒng)“沒有疾病”的概念，也提出來生態(tài)系統(tǒng)的評價原則。JK Karr[2]提出，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構完整性基本上與健康相同。Costanza[3]認為一個健康的生態(tài)系統(tǒng)是具有生命力、穩(wěn)定的，并能夠維持自身的生態(tài)系統(tǒng)運作的能力以及對外界的變化有一定的抗壓性。Scrimgeour[4]提出能夠維持其基本功能穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)才能被稱為健康的生態(tài)系統(tǒng)。Meyer[5]認為沒有疾病的生態(tài)系統(tǒng)不僅僅可以維持自身結(jié)構和功能的穩(wěn)定性，還能為人類社會的發(fā)展提供幫助。就目前學術界的觀點，從生態(tài)系統(tǒng)本身的功能和結(jié)構出發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)的健康可以分為五個方面：無疾病、發(fā)展性、多樣性、穩(wěn)定性、系統(tǒng)組成有序健全[6]。

從此，歐洲和北美就開始保護河湖生態(tài)系統(tǒng)。人們逐漸意識到河湖不僅可以帶來豐富的自然資源，最重要的是河湖生態(tài)系統(tǒng)是所有生物的載體，人們要關注河湖生態(tài)系統(tǒng)健康。因此，許多國家開始通過制定或者修改相關的法律來展開對河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康評價。早期的河湖評價是基于水質(zhì)理化性質(zhì)的評價方法，但是這種方法容易忽略水生生物及其棲息地等因素。隨著河湖生態(tài)系統(tǒng)健康內(nèi)涵和評價指標體系的不斷完善，河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價也逐漸發(fā)展成熟。河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價的方法可以用生物監(jiān)測法，包括群落學指標法和指示物種法[7]。該方法是通過河湖生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落結(jié)構、優(yōu)勢種、物種變化以及機理指標等反應河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。蔡坤等[8]運用生物檢測法利用底棲動物完整性指數(shù)對太湖進行湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價，表明大型底棲動物可以合理地反應河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。

2 大型底棲動物的定義及作用

底棲動物是一類水生動物，它們?nèi)炕虼蟛糠謺r間生活在水體底部的泥漿中，生活在巖石或礪石表面之間，附著在水生植物上[9]。根據(jù)使用篩網(wǎng)孔徑的大小，一般可將底棲動物分為3個類型：大型底棲無脊椎動物（Benthicmacroinvertebrates）或大型底棲動物（Macrozoobenthos）、小型底棲動物和微型底棲動物（Meiozoobenthos），通常所說的底棲動物指的是大型底棲無脊椎動物[10]。

大型底棲動物分布廣泛，同時也是河湖生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，以水中的藻類、懸浮顆粒和凋落物為食，并為魚類提供食物能源，在河湖生態(tài)系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。底棲動物在淡水中分布較多，因此也被用來當作指示生物。底棲動物的個體較大，方便采集，種類鑒別也比較方便；底棲動物生活在固定地方，不易移動[11]；且對周圍的水體環(huán)境有較明顯的反應。

3 基于大型底棲動物的水體健康評價

與眾多水生動物和植物作為河湖生態(tài)系統(tǒng)健康的指標相比，以大型底棲動物為評價指標得到了更多的關注，這是因為大型底棲動物具有數(shù)量多，種類豐富，一些類群對環(huán)境的變化非常敏感等獨特的性質(zhì)，因此是水質(zhì)監(jiān)測非常合適的選擇。生物完整性（Biologicalintegrity）這個概念最早起源于美國。這一定義初期是基于“原始的狀態(tài)”或“干擾之前狀態(tài)”的概念進行描述，但是這個概念經(jīng)過長時間的研究發(fā)現(xiàn)是不合理的。此后，Karr和Dubley[12]總結(jié)前人的經(jīng)驗對生物完整性給出了新的定義，即“生物群落本身具備適應環(huán)境變化，維持系統(tǒng)穩(wěn)定的能力，是生物群落適應外界環(huán)境的長期進化結(jié)果。”

大型底棲動物在健康評價中可選用的指標高達50多種，在數(shù)量上絕對高于其他水生動物和植物，利用大型底棲動物進行水體健康評價的優(yōu)缺點見表1。

表1 利用大型底棲動物進行水體健康評價的優(yōu)缺點

4 河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價的意義

4.1 有助于維護我國的河湖生態(tài)系統(tǒng)

河湖生態(tài)的健康關系著人類社會的可持續(xù)發(fā)展，河湖生態(tài)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)大自然氣候的功能，它不僅可以改善生物的生存環(huán)境，還能夠維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的氣候和物質(zhì)循環(huán)。在健康的河湖系統(tǒng)中，人類是必不可少的一員，但是人類在河湖生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色卻為不穩(wěn)定的因素，為了保障水生生物的生存場所，人們更要積極地參與到保護河湖生態(tài)系統(tǒng)中去。總而言之，河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價能夠維持生物多樣性和社會服務功能，它可以監(jiān)測河湖的健康狀況，評價河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，找出河湖存在的問題并給出解決問題的方案，修復河湖水質(zhì)，保障人們生產(chǎn)生活的健康發(fā)展。

4.2 符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念

一個健康的河湖生態(tài)系統(tǒng)具有完整的結(jié)構和功能[13]，它能為河湖生態(tài)系統(tǒng)中的所有生物提供能量與資源，這與我國的可持續(xù)發(fā)展理念相同：能量與資源能夠源源不斷地傳遞下去。我們可以借助我國可持續(xù)發(fā)展的理念完善河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價，合理地利用水資源，保障河湖生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流動的循環(huán)，保障河湖生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。

5 河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價展望

由于人類活動的干擾，河湖生態(tài)環(huán)境退化，河湖生態(tài)系統(tǒng)健康備受關注。健康是河湖生態(tài)系統(tǒng)的一種狀態(tài)。我國的河湖健康評估目前處于起步階段，還需要投入大量的精力去研究于創(chuàng)新。

5.1 創(chuàng)建新的河湖生態(tài)系統(tǒng)評價指標

目前，創(chuàng)新河湖生態(tài)系統(tǒng)的評價指標是最需要解決的問題，河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價分為河流和湖泊兩個生態(tài)系統(tǒng)健康評價，河流和湖泊的健康評價指標不完全相同。2020年8月水利部頒發(fā)的《河湖健康評價指南（試行）》中比較明確地規(guī)定了河湖健康評價的指標，分為必選指標和備選指標。《河湖健康評價指南（試行）》中的評價指標具有包容性和開放性，我們可以根據(jù)我國的國情以及河湖生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀選取一些符合自身特點的評價指標，就可以對河湖生態(tài)系統(tǒng)的具體情況剖析具體的“病因”。

5.2 結(jié)合現(xiàn)代科學技術，構建新型河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價

隨著我國的科學技術的飛速發(fā)展，相關部門完全可以憑借遙感、GIS和5G信號等科學技術去研究河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康評價，并利用大數(shù)據(jù)準確定位河湖的現(xiàn)狀，以此找出最合適的評價體系管理措施，最終實現(xiàn)河湖生態(tài)系統(tǒng)與人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)語

現(xiàn)在全球的水環(huán)境問題頻繁出現(xiàn)危機，水資源的健康是人們重點關注的問題，研究河湖生態(tài)系統(tǒng)的健康與修復成了我國相關部門任務中的重要部分。我國河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價的發(fā)展現(xiàn)狀使我們有了清醒的認知，指標評價法應用廣泛。我國對河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價的構建是以國內(nèi)近十幾年的研究成果為基礎完成的，但仍然有所限制，因此構建河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評估的指標體系仍存在需要完善的地方。