珠江三角洲紅樹林濕地景觀應(yīng)對極端氣候的探討

徐諳為 王江萍 陳紅躍

摘要：基于殊三角洲氣候?yàn)?zāi)害頻發(fā)的大背景，通過綜合分析國內(nèi)外紅樹林濕地及其生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)研究成果，主要討論了極端氣候?qū)ζ洚a(chǎn)生的消極影響，同時(shí)探討了其對氣候因子的響應(yīng)途徑與機(jī)制，旨在對珠三角區(qū)域紅樹林在極端氣候事件作用下，為進(jìn)一步量化其景觀格局動(dòng)態(tài)變化與干擾因子間關(guān)系的研究建立基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：珠江三角洲;紅樹林濕地;景觀格局;極端氣候;響應(yīng)機(jī)制

中圖分類號(hào)：$718 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）14-0036-04

1研究背景

珠江三角洲位于我國南部沿海，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。自國家提出建設(shè)“大珠三角優(yōu)質(zhì)生活圈”和“亞太地區(qū)最具活力和國際競爭力的城市群”的區(qū)域規(guī)劃決議后，以深港、廣佛、珠澳為核心的粵港澳都市圈已躋身為世界級城市群。但其地勢平坦，區(qū)域河道縱橫，臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，氣候高溫多雨，降雨集中，且年均降水量大。近10年來，就正面襲擊廣東的臺(tái)風(fēng)就達(dá)23次之多（圖1），并伴隨持續(xù)的強(qiáng)降雨，給沿海及相鄰內(nèi)陸城市帶來巨大的損失。據(jù)《科學(xué)》2018年發(fā)表《2017年，大氣中的碳含量達(dá)到了80萬年以來的最高水平》的報(bào)告指出，地球持續(xù)升溫是不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢。因此，在全球氣溫變暖、海平面上升的大背景下，城市內(nèi)澇、臺(tái)風(fēng)侵襲等極端氣候?yàn)?zāi)害給該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生活帶來巨大地威脅，也將日趨嚴(yán)重。

研究表明，對密西西比河兩岸對洪水事件截然不同的處理方式結(jié)果顯示，充分考慮洪水本身物理過程，保留緩沖地帶比堆筑堤壩更具深遠(yuǎn)意義。Xin Liu等。的研究認(rèn)為濱海濕地在抵御風(fēng)暴災(zāi)害方面比硬質(zhì)海防系統(tǒng)更具成本效益。因此，自然的緩沖區(qū)在應(yīng)對極端氣候所致災(zāi)害中扮演著積極且重要的角色。

濱海濕地是處在大陸與海洋生態(tài)系統(tǒng)之間的自然緩沖區(qū)，而紅樹林濕地則是分布于熱帶、亞熱帶海岸、海灣、河流出口中上部潮間帶的一類特殊濱海濕地，其錯(cuò)綜的氣生根、支柱根可增加潮灘摩擦力、促淤造陸，同時(shí)還兼具防風(fēng)消浪、凈化環(huán)境、改善生態(tài)等多種防護(hù)功能，是沿海防護(hù)林的第一道屏障，也是重要的防災(zāi)減災(zāi)體系。據(jù)2001年全國紅樹林資源調(diào)查工作及2009年全國濕地資源調(diào)查統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，廣東省現(xiàn)有紅樹林面積約為1.2×10⁴hm²，占全國紅樹林總面積的57.3%，主要集中分布在雷州半島、粵西及珠江人?？?，其中，珠江口紅樹林面積達(dá)1478.58hm²，占廣東紅樹林總面積的12.28%。此外，在深圳灣與內(nèi)伶仃國家自然保護(hù)區(qū)隔海相望的香港米埔濕地，包含了380ha極具生態(tài)價(jià)值的紅樹林，1995年被列為拉姆薩爾國際重要濕地。因此，研究紅樹林濕地景觀動(dòng)態(tài)變化與極端氣候之間的響應(yīng)關(guān)系，具有積極意義。

2改變紅樹林濕地景觀格局的驅(qū)動(dòng)力

景觀格局特征及變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性、抗干擾能力、被干擾后的恢復(fù)能力、生物多樣性等方面具顯著影響，因此，紅樹林濕地景觀格局的變化可作為其對自身系統(tǒng)穩(wěn)定與健康、抗干擾能力等方面的重要衡量指標(biāo)之一。Urner和Ruscher認(rèn)為自然因素及人類活動(dòng)均可能引起斑塊的破碎及景觀格局的變化。如圖2所示，適度干擾，系統(tǒng)能自行恢復(fù)并維持原有景觀，而極端干擾下，系統(tǒng)可能退化甚至消失，原有景觀也將被新景觀所取代。

2.1人為擾動(dòng)

基于人為活動(dòng)背景下，相關(guān)學(xué)者對珠三角區(qū)域紅樹林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、自然與人工群落特征、人工造林的工程與技術(shù)的探究、微生物群落多樣性、土壤沉積規(guī)律、重金屬富集特征、紅樹林群落碳儲(chǔ)量、景觀格局變化及其環(huán)境效應(yīng)等方面開展了大量的科研工作。

在珠江人?？?，由于漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展需要，人為堆筑堤壩改變了潮汐淹漬規(guī)律，也減少陸地流人紅樹林濕地的淡水。Selvam的研究結(jié)果顯示，這將導(dǎo)致紅樹林植物多樣性的退化。另外，人為破壞，導(dǎo)致大量灘涂、紅樹林濕地被不當(dāng)或過度開墾，濕地系統(tǒng)斑塊破碎化嚴(yán)重;而工業(yè)的發(fā)展，使水污染加劇，濕地自我調(diào)節(jié)凈化功能減弱，最終導(dǎo)致濕地景觀退化，甚至生態(tài)系統(tǒng)崩潰。因此，許多學(xué)者認(rèn)為人為活動(dòng)及干擾是導(dǎo)致紅樹林濕地景觀格局變化、斑塊破碎程度加強(qiáng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

目前，對紅樹林保護(hù)的工作及意義已得到社會(huì)廣泛認(rèn)知與重視，截至2012年底，廣東省有85.5%的紅樹林被納入了各級保護(hù)機(jī)構(gòu)管理。其中，珠江人?？趨^(qū)域，廣東內(nèi)伶仃福田紅樹林和珠海淇澳一擔(dān)桿、南澳東紅樹林分別被納入國家級自然保護(hù)區(qū)和省級自然保護(hù)區(qū)。且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，相關(guān)政策頒布及科研工作，繼續(xù)而深入的展開，會(huì)在不同程度上減少人為因素對紅樹林濕地景觀變化的影響。

2.2自然因素

2.2.1氣候因素

世界氣象組織（WMO）將特定時(shí)段內(nèi)某類氣候要素量值或統(tǒng)計(jì)值顯著偏離其平均狀態(tài)、且達(dá)到或超出該變量觀測或統(tǒng)計(jì)值期區(qū)間上下限附近某一閾值的事件定義為極端氣候事件。此外，《管理極端事件和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)推進(jìn)氣候變化適應(yīng)特別報(bào)告》。將與災(zāi)害相關(guān)的極端氣候事件劃分為極端的天氣和氣候變量（溫度、降水和風(fēng)）、影響極端氣候變量發(fā)生或其本身為極端氣候事件（季風(fēng)、厄爾尼諾、熱帶氣旋等）及影響自然環(huán)境的極端氣候事件（干旱、洪水、極端海平面等）三類。廣東氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)閾值庫入庫規(guī)范（DB44T 1798-2016）將出現(xiàn)危害大、損失重、范圍廣的臺(tái)風(fēng)、暴雨、高溫定義為廣東省的主要?dú)庀鬄?zāi)害，并對極端氣候?yàn)?zāi)害的閾值作了明確界定。

國外，主要通過遙感監(jiān)測、圖像處理、建立模型演算等手段，從極端氣候事件對紅樹林及其系統(tǒng)的影響、紅樹林系統(tǒng)對極端氣候的響應(yīng)及預(yù)估未來氣候變化導(dǎo)致極端氣候事件對紅樹林分布、格局變化的影響等方面的展開了大量的研究，而國內(nèi)此方面的研究則開展較少。諸多研究表明，氣候變化、極端氣候事件可影響其水文與C循環(huán)過程等，是紅樹林濕地景觀格局變化的至關(guān)重要的驅(qū)動(dòng)力。

首先，風(fēng)暴與氣旋對紅樹林濕地最直接的影響與破壞——即時(shí)而明顯的機(jī)械損傷，從而導(dǎo)致其初級生產(chǎn)力下降，紅樹應(yīng)激啟動(dòng)補(bǔ)償機(jī)制——新葉萌發(fā)量增多、光合作用增強(qiáng)、鹽分調(diào)節(jié)恢復(fù)平衡，從而增強(qiáng)其適應(yīng)能力。雖然此響應(yīng)機(jī)制產(chǎn)生了短期優(yōu)勢，同時(shí)，是以犧牲植物繁殖體發(fā)育為代價(jià)。如紅樹繁殖體仍無法繼續(xù)發(fā)育，隨后的人為或氣候干擾，將加劇濕地中紅樹林群落的恢復(fù)，從而促使?jié)竦鼐坝^格局的更新。

其次，據(jù)Tomlinsont研究表明，在無人為干擾的前提下，紅樹林可在年均降雨量1500～3000mm的區(qū)域正常生長、進(jìn)行植被更新與演替。適度的降雨量可促進(jìn)豐富的有機(jī)物和碎屑沉淀，這有利于提高紅樹林濕地系統(tǒng)的生產(chǎn)力和物種多樣性。但隨著降雨量持續(xù)增加，不僅改變潮位高度，還加劇了紅樹林濕地系統(tǒng)內(nèi)的侵蝕，隨著持續(xù)淹漬時(shí)間的延長，不同紅樹樹種會(huì)相繼死亡。同時(shí)，大量而集中的降雨，會(huì)對紅樹林系統(tǒng)內(nèi)的鹽堿濃度分布造成影響，雖然相關(guān)研究表明鹽分不是紅樹林生長的必要條件，但由于不同紅樹對鹽堿耐受程度不同，如海桑耐鹽堿度較低而多分布于河口，而桐花樹、木欖、紅海欖等耐鹽堿濃度較高，可分布遠(yuǎn)離河口、海水鹽度高或潮汐浸漬時(shí)間較長的區(qū)域，因此，較長周期后，對鹽堿濃度耐受程度不同的紅樹樹種的分布就將隨之改變，其群落結(jié)構(gòu)、斑塊類型及景觀格局也將產(chǎn)生影響。

溫度是影響紅樹林分布和群落結(jié)構(gòu)與外貌的決定性因素，因?yàn)樗鼪Q定了紅樹林植物關(guān)鍵的生理過程。紅樹樹種的開花量會(huì)隨著溫度升高而增加，盡管不同物種之間存在個(gè)體差異，總體紅樹林群落繁殖、更新率也會(huì)隨之增加。同時(shí)，溫度因子通過作用不同紅樹樹種的傳授粉媒介等相關(guān)因素，最終影響紅樹林的群落結(jié)構(gòu)與分布。

2.2.2其他間接因素

由于季風(fēng)產(chǎn)生的洋流所形成的溫差，引起的海水上升的“施肥”作用，可提高海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力。但因上升流變異引起的海水溫度上升，導(dǎo)致海洋植物如南極根枝草的大量死亡，固定的“藍(lán)碳”被大量釋放，從而促使海平面上升，從而促使紅樹林濕地向內(nèi)陸方向退化。

另外，據(jù)相關(guān)研究表明，與厄爾尼諾現(xiàn)象相關(guān)的“海洋旋渦”導(dǎo)致的海流可攜帶海洋生物進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷移，這有可能為紅樹林的外來生物提供入侵途徑。外來生物的入侵，則可能會(huì)在不同程度上打破紅樹林濕地系統(tǒng)原有的生態(tài)平衡，進(jìn)而改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

3紅樹林濕地應(yīng)對極端氣候的響應(yīng)

濕地景區(qū)是區(qū)域氣候的調(diào)節(jié)器，它對氣候的影響主要取決其對水文和c循環(huán)過程的影響。對于一個(gè)開放、復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)而言，它的每一個(gè)因子之間彼此制約，又共同倔進(jìn)系統(tǒng)整體的發(fā)展與變化。

3.1水文過程

隨著熱帶氣旋事件頻率和強(qiáng)度的增加，在較長時(shí)間內(nèi)，潮間帶沉積物的量隨之升高，加上降雨增加地下水輸入導(dǎo)致的地下膨脹，帶來的垂直增益，且紅樹林發(fā)達(dá)的氣生、支柱根系可滯留由風(fēng)暴、海潮、暴雨極端事件等帶來大量泥沙，均可在一定程度上“促淤造陸”，以抵御海平面升高。劉濤等認(rèn)為相對開敞海岸的紅樹林比較封閉海灣內(nèi)的紅樹林具有更高的土壤沉積速率，因此，開敞海岸的紅樹林可能具有更好地應(yīng)對氣候威脅的潛力。

3.2防風(fēng)消浪效應(yīng)

大量研究表明，紅樹林濕地（主要是紅樹林群落）具有防風(fēng)消浪、促淤造陸和抵御海嘯等生態(tài)防護(hù)效應(yīng)。田野認(rèn)為風(fēng)是產(chǎn)生波浪的主要原因，而林帶對于風(fēng)力的消減能力使得波浪的能量得以衰減，從而可以有效地保護(hù)海岸，減弱強(qiáng)熱帶風(fēng)暴和其他極端氣候所帶來的巨大災(zāi)難。但是，紅樹林濕地的緩沖能力是相對而言。當(dāng)紅樹林濕地遭遇強(qiáng)度大或持續(xù)性極端氣候事件時(shí)，除其自身根系、枝葉受損外，其群落恢復(fù)與景觀更新過程也將受到很大程度的抑制與干預(yù)，這將對自身系統(tǒng)的防護(hù)效果產(chǎn)生極大的影響。

3.3碳循環(huán)

“藍(lán)碳”（Blue Carbon）是指通過海洋和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)吸收并固存的碳，其儲(chǔ)存形式主要包括生物碳（Bi-ological Biomass）和沉積物碳，對“藍(lán)碳”的研究已成為全球熱點(diǎn)。紅樹林系統(tǒng)的“藍(lán)碳”循環(huán)過程在于其根系分泌物和凋落物在土壤、沉積物中的碳儲(chǔ)存，和紅樹林群落與大氣間的垂直交換和伴隨潮汐等水文運(yùn)動(dòng)向系統(tǒng)外轉(zhuǎn)移的碳。眾所周知，紅樹林濕地作為固碳效率最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，在減緩全球變暖和海平面上升等氣候問題上發(fā)揮著積極的作用。目前，全國多地包括廣東在內(nèi)，均已建立了紅樹林渦度相關(guān)碳通量觀測網(wǎng)絡(luò)和紅樹林長期定位研究站，致力于系統(tǒng)探究紅樹林碳循環(huán)過程，這也為研究紅樹林濕地系統(tǒng)響應(yīng)極端氣候提供了很好的客觀基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)。

3.4生態(tài)工程師機(jī)制

1993年，學(xué)者Lawton和Jones為了尋找整合生物種群與生態(tài)系統(tǒng)過程的方法提出了生態(tài)系統(tǒng)工程師的概念，Kim Cuddington等人合著的《生態(tài)系統(tǒng)工程師——從植物到原生生物（Ecosystem Engineers：Plantsto Protists）》一書提出了生物物種并非環(huán)境條件的被動(dòng)接受者，而是可以主動(dòng)影響并改變環(huán)境的觀點(diǎn)。其中涉及“生物保護(hù)”與“生物建造”等相關(guān)概念，認(rèn)為生物可通過附著和相互作用的方式減少群落基質(zhì)的侵蝕，或通過分泌化學(xué)物質(zhì)來增加物質(zhì)沉積和凋落物的非生物粘結(jié)。因此，紅樹林群落促淤造陸功能的實(shí)現(xiàn)、其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、濕地景觀格局變化，在一定程度，得益于此。

4問題及展望

4.1問題

（1）紅樹林濕地景觀維持，應(yīng)建立在其系統(tǒng)的相對完整與健康的基礎(chǔ)上。在珠三角氣候?yàn)?zāi)害頻發(fā)的大背景下，如何運(yùn)用例證的方式將其景觀格局動(dòng)態(tài)變化量化，應(yīng)作進(jìn)一步的討論。

（2）自然與人為干擾通過作用生態(tài)系統(tǒng)的景觀破碎化過程，來抑制或減緩生物多樣性的發(fā)展與系統(tǒng)的植被恢復(fù)，換而言之，系統(tǒng)內(nèi)斑塊間的聯(lián)系越緊密，環(huán)通度越高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，邊界越粗糙，其抗干擾能力也就越強(qiáng)。在極端氣候事件頻發(fā)與強(qiáng)力人為干擾背景下，為維持紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整與可持續(xù)性，其中，功能較為單一的內(nèi)緣農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與承載候鳥棲息的裸灘等不同景觀類型比例的閾值應(yīng)作深入探討與研究。

4.2展望

由于客觀條件與環(huán)境的不同，國內(nèi)外在對紅樹林濕地的研究方向有所差異。世界范圍內(nèi)，我國紅樹林濕地所占比例較小，伴隨著紅樹林破壞到恢復(fù)歷史階段，及高速的城市建設(shè)與拓展，人為干擾對其格局變化、群落退化等方面的影響深遠(yuǎn)。而國外紅樹林分布范圍廣泛，紅樹林的天然狀態(tài)維持較好，自然干擾程度更大。因此，氣候?qū)t樹林濕地的影響及其對氣候變化響應(yīng)等方面的研究開展較多。在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展背景下，基于相關(guān)研究成果，人為擾動(dòng)對紅樹林濕地影響程度將會(huì)不斷下降，對其在應(yīng)對極端氣候及其景觀格局變化趨勢等方面的積極探索將更為廣泛而深入。