衡水湖湿地生物多样性功能评价

1  衡水湖湿地属性

按照国际湿地公约的湿地分类[1], 衡水湖湿地主要为湖泊湿地、沼泽湿地、水体沼泽化湿地、盐沼湿地、河流湿地和渠道湿地等。其中湖泊湿地、沼泽湿地是湿地的主体, 类型与面积占据主要地位。其他类型湿地居次要地位。此外, 还有少量人工湿地如沟渠、养鱼池等。各种类型湿地关系十分密切, 它们相互依存, 共同构成衡水湖湿地生态系统。任一类型湿地的退化都将对衡水湖湿地的生态与环境功能产生巨大的影响[2-4]。

1. 1  生物多样性保护层次

衡水湖具有非常重要的湿地生态服务功能, 是北温带野生动植物聚集地和候鸟南北迁徙不同路线的交汇处, 这里有植物370 种, 鸟类286 种, 鱼类26 种, 昆虫194 种, 两栖爬行类17 种, 哺乳类17 种, 生物多样性非常丰富。

保护生物多样性和生态系统功能的完整性与保护珍稀动植物有着同等重要的意义。许多物种虽然未被列入国内外各种动植物保护名录, 但其或为重点保护珍稀鸟类提供栖息地和繁殖地, 或直接(间接)为这些珍稀鸟类提供食物, 共同构成适宜的鸟类生境。所以保护这些物种, 保护生物多样性对于珍稀鸟类的保护也是至关重要的。同时, 保护生物多样性也就是保护湿地这一天然物种基因库, 以利于我们子孙后代对物种资源的可持续利用, 对人类生存和生活也都具有重要的现实和潜在的意义[5]。

1. 2  湿地保护类型

湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带, 在土壤浸泡在水中的特定环境下, 生长着很多湿地的特征植物。湿地广泛分布于世界各地, 拥有众多野生动植物资源, 是重要的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地, 因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地强大的生态净化作用, 因而又有“地球之肾”的美名。

根据《自然保护区类型与级别划分原则》(GB/T14529-93),衡水湖国家级自然保护区属于自然生态系统类的湿地类型自然保护区[6]。从生态系统特征上看属于以华北内陆淡水湿地生态系统为主的平原复合湿地生态系统。

2  湿地生物多样性功能评价方法

生物多样性的3 个主要层次是物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。这是组建生物多样性的3 个基本层次。

基因多样性代表生物种群之内和种群之间的遗传结构的变异。每一个物种包括由若干个体组成的若干种群。各个种群由于突变、自然选择或其他原因, 往往在遗传上不同。因此, 某些种群具有在另一些种群中没有的基因突变, 或者在一个种群中很稀少的等位基因可能在另一个种群中出现很多。在同一个种群之内也有基因多样性, 在一个种群中某些个体常常具有基因突变。生态系统多样性既存在于生态系统之间, 也存在于一个生态系统之内。总之, 物种多样性是生物多样性最直观的体现, 是生物多样性概念的中心。基因多样性是生物多样性的内在形式, 一个物种就是一个独特的基因库, 可以说每一个物种就是基因多样性的载体; 生态系统的多样性是生物多样性的外在形式, 保护生物的多样性,最有效的形式是保护生态系统的多样性[7-9]。

作为水陆相兼的生态系统, 湿地的独特生境使它同时兼具丰富的陆生与水生动物植物资源, 对于保护物种, 维持生物多样性具有难以替代的生态价值。湿地生物多样性是所有湿地生物种种内遗传变异和它们生存环境的总称, 包括所有不同种类的动物、植物、微生物及其所拥有的基因和它们与环境所组成的生态系统[12]。

物种多样性是群落生物组成结构的重要指标, 它不仅可以反映群落组织化水平, 而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。

在湿地生态系统评价方法的基础上, 结合生物多样性的理论和实践, 将物种多样性和生物多样性作为一级指标, 下设二级、三级亚指标, 建立可操作性较强的湿地生物多样性评价指标体系[13] , 见表1。

表1  生物多样性评价指标体系与赋值标准

Table 1  Biodiversity evaluation index system and the assignment

物种多样性评价,根据赋值标准,按照物种多样性物种多度、物种多样性相对丰度和物种多样性稀有性,分别制定不同数量级的分值。评分标准见表2、表3和表4。

表2 物种多样性物种多度评分标准

T abl e 2  Rating criteria on the species diversity

表3 物种多样性相对丰度评分标准

Table 3  Species diversity relative abundance rating criteria

表4  物种多样性稀有性评分标准

Table 4  Rating criteria on the species rareness

生态系统多样性评价, 根据赋值标准, 按照生态系统物种地区分布、生态系统多样性生境类型和生态系统多样性人类威胁, 分别制定不同数量级的分值。评分标准见表5、表6和表7。

表5  生态系统多样性物种地区分布评分标准

Table 5  Rating criteria of ecosystem diversity species distribution

表6  生态系统多样性生境类型评分标准

Table 6  Rating criteria of ecosystem diversity habit at types

表7 生态系统多样性人类威胁评分标准

Table 7  Scoring criteria of human threat on ecosystem diversity

根据湿地生物多样性现状调查结果, 对照以上赋值逐项打分, 将所得分数累加即得到该湿地生物多样性评价总分值。计算公式为:

式中:R—湿地生物多样性总分值; A—物种多样性分值; i—物种多样性评价项目数; B—生态系统多样性分值; j——生物多样性评价项目。

根据R 值的高低, 将湿地生物多样性划分为5 级,见表8。

表8 湿地生物多样性评价标准

Table 8  Wetland biodiversity evaluation standard

3  衡水湖生物多样性评价

衡水湖是华北平原上第一个内陆淡水湖国家级自然保护区, 同时也是华北平原唯一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和森林等完整湿地生态系统的自然保护区[14]。丰富的生物资源是衡水湖的支柱。这里有绿藻、蓝绿藻和硅藻等在内的201种浮游植物、平均密度达到了4000 个/L, 浮游动物174种、平均密度达到了4 000 个/L; 这里有芦苇等挺水植物,藕、睡莲属等漂浮有叶植物, 眼子菜属、黑藻属等深水植物;这里有两栖纲、爬行纲、哺乳纲野生动物共30 多种。所以,衡水湖被称作“物种基因库”。

根据调查结果, 衡水湖湿地有维管植物366 种, 鸟类286种, 分别占河北省物种总数的42. 2%和57.2%。维管束植物有国家三级重点保护植物野大豆; 鸟类有国家一级重点保护的7 种, 有黑鹳、东方白鹤、丹顶鹤、白鹤、金雕、白肩雕、大鸨。生物多样性评价结果为:

物种多度: A 1= A 11+ A 12 = 7. 5+ 10= 17. 5

物种丰度: A 2= A 21+ A 22 = 10+ 7. 5= 17. 5

物种稀有性: A 3= A31+ A 32 = 2+ 4= 6

则物种多样性为:

衡水湖湿地大多数植物属于世界广布种; 在调查的鸟类中, 广布种占总数的23.1%, 古北种占种数的68.9%, 东洋种占8. 0%。衡水湖为沼泽芦苇香蒲生态系统, 在华北属常见生境类型; 生态系统的组成结构简单、类型单一。衡水湖受人类影响因素较多, 对湿地内水体、生物等资源影响较大;湿地周围为村镇和农田, 没有未被开发的区域。生态系统多样性评价结果如下。

生态系统多样性地区分布:

B1 = B11 + B12 = 4+ 4= 8

生态系统多样性生境类型:

B2 = B21 + B22 = 2+ 6= 8

生态系统多样性人类威胁评分:

B3 = B31 + B32 = 1+ 1= 2

则生态系统多样性为:

湿地生物多样性评价总分为:

按照湿地生物多样性评分标准, 衡水湖湿地生物多样性功能进行评价, 评价结果为: 物种多样性为41 分, 生物系统多样性为18 分, 衡水湖湿地生物多样性处于一般水平[15]。从分析结果可以看出, 衡水湖湿地物种多样性占优势, 而生态系统多样性占劣势, 生态环境受人类活动影响因素较大。

4  结论

利用衡水湖生物多样性资料, 对衡水湖生物多样性功能进行评价。分别对物种多度、物种丰度和物种稀有性进行分析, 计算出物种多样性; 对生态系统多样性地区分布、生态系统多样性生境类型和生态系统多样性人类威胁等指标分析,计算出生态系统多样性指标。按照湿地生物多样性评分标准, 衡水湖湿地生物多样性处于一般水平。

生物多样性是自然生态系统生产和生态服务的基础和源泉。生物多样性可提供多方位的服务。人类历史上大约有3 000 种植物被用作食物, 估计有75 000 种植物可作食用。人类就是依赖这些植物得以繁衍。生物技术是以现有生物多样性为物质基础的工作, 在解决粮食短缺、人类健康、维护生物物种和环境等诸多社会经济重大问题中将发挥重要作用, 将成为21 世纪国民经济的支柱产业。

作者简介: 张学知(1982-) ,女, 河北衡水人,工程师, 主要从事水文水资源方面的工作。