河口生态系统

百科 2022-03-03
河口生态系统

河口生态系统

河口生态系统是指河口水体中各类生物之间及其与河口环境之间的相互关係。河口是河流与受水体的结合地段,受水体可能是海洋、湖泊,甚至更大的河流,但河口生态在此仅指入海河口的生态。入海河口是一个半封闭的沿岸水体,同海洋自由通连,在其中河水与海水交混。潮汐的涨落和河水的洪枯使河口水流处于经常的动荡中,而河口特性影响着河流终段和近海水域,所以河口区的範围很大。河口包括以河流特性为主的近口段,以海洋特性为主的前河口段,和两种特性相互影响的河口段。河口水体中水动力、盐度、泥沙含量等特点给河口生物带来特殊的负荷。而人类在河口区的频繁活动,包括交通、贸易、水产等等都在影响着河口生态;河水中汇集了大量陆源污染物,更直接威胁着河口生物的生存和繁殖。研究河口生态的一个目的便是为了更好地开发河口生物资源。

基本介绍

  • 中文名:河口生态系统
  • 外文名:estuarine ecosystem
  • 地区:河口区域
  • 因素:潮汐
  • 领域:生物学

介绍

河口生态系统是指陆界在潮上带湿地的陆缘,水域上缘为潮汐顶托线,下缘为沖淡水羽状峰线,底部为岸滩的植物根系主要生长区,和水底下沉积物的分解者主要活动区的空间内的水体、底质及生活在其中的各种生物。河口生态系统是融淡水生态系统、海水生态系统、鹹淡水混合生态系统、潮滩湿地生态系统、河口岛屿和沙洲湿地生态系统为一体的複杂系统,是地球四大圈层交汇、能流和物流的重要聚散地带。广义的河口生态系统是社会鄄经济鄄自然複合生态系统的组成部分之一。由于特殊的位置,河口生态系统具有环境複杂多变、较高的生物多样性和生产力以及受人类扰动程度大等特徵。

组成与结构

河口生态系统由生物成分和非生物成分两大部分组成,其区别于其他生态系统的一个重要标誌是径流和潮汐的掺混,由此造成河口地区独特的环境和生物组成特徵,水体中的生物群落处于陆地和海洋生态系统之间的过渡状态。

非生物成分

无机物质:氧、氮、二氧化碳、水和各种无机盐等;
有机物质:蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等;
气候因素:太阳辐射能、气温、湿度、风和降雨;
河口独特的环境因素:径流、潮汐、水温、盐度、不同底质类型等。

生物成分

初级生产者:浮游植物、底栖藻类、维管束植物;
消费者:浮游动物、某些腐生或寄生菌类、底栖动物、自由生物、鸟类和其他野生动物;
分解者:细菌。

功能

物质循环和能量流动是生态系统的基本功能。河口生态系统的服务功能取决于系统本身的结构和功能,同时与区域经济发展水平密切相关。总体来说,河口生态系统的生态服务功能主要包括:21
1、生产力丰富。河流、潮汐带来了丰富营养物质在河口沉积,为生物的生长提供基础,河口是一类高生产力的生态系统。河口生态系统向人类提供大量的食物、原料和水资源。
2、保持生物多样性和珍稀物种资源。河口独特的地理位置和优越的生态环境,使河口生态系统具有明显的边缘效应特徵,生物种类异常丰富,陆生、海洋两大动物种类繁多,许多洄游性经济鱼类都在河口度过其生活史的一部分。生物多样性是河口生态系统物质生产的基础,同时也是关係到区域未来发展的重要基因库。
3、调节物质循环,维持区域生态平衡。河口水面蒸发及职务的蒸腾作用,可使大量的水分进入空气,进而影响区域的气温和降雨量,并通过河口湿地储水,在调蓄洪水的同时,可以有效地补充地下水和水域补给。因此,河口开放性良好的生态系统,对调节水循环、缓解洪涝和消浪减灾等意义重大。
4、环境净化。河口的环境净化功能通常可以分为物理净化和生物净化。物理净化过程主要是水流的稀释、颗粒物的吸附沉降等。尤其是具有高浓度悬沙径流输入的河口,随着河口动力条件以及盐度等环境因子的改变,大量的颗粒物沉降下来,吸附的氮、磷、有机质以及重金属等污染物质也随之从水中去除。河口的高生产力能同化大量来自径流的营养盐,并能吸收重金属、难降解有机物等污染物质。
5、大气调节功能。河口生态系统高初级生产力,使其对区域大气具有明显的调节作用。河口植物通过光合作用吸收、固定二氧化碳,通过收穫,或植物凋落形成泥滩,将二氧化碳从大气库中移去,从而减少了温室气体的量,对于减缓全球变化——气候变暖的影响具有重要的意义。
6、成陆造地。由于径流携带有大量的泥沙在河口沉积,河口滩涂有不断向海淤涨,相应区域的水环境条件及生物类群的组成会逐渐发生变化,最终会丧失湿地环境特徵而成为陆地。
7、社会和文化价值。河口是重要的航运枢纽,基岩河口可成为大型船舶的深水良港。河口地区水循环、生物链形式为人类提供了一种独特的旅游环境;河口独特的湿地景观和丰富的生物资源,为现代休闲娱乐活动提供了条件。
8、科学价值。河口生态系统本身,由于其独特的地位和作用,以及複杂的结构和过程,是现代生态学、环境科学、自然地理等学科重要的研究对象,具有很高的科学研究价值。

特徵

1、盐度的周期性和季节性变化:周期性变化与潮汐有密切的关係,在潮差很大的地方,高潮时把海水推向河口的上游,移动了那里的等盐线;相反,低潮时移动了下游的等盐线。盐度的季节性变化与降雨、蒸发有关。
2、温度变化:河口的水温比附近沿岸水域的水温变化大。主要原因是河口的水容量较小,而表面积却比较大。一般来说,河口水比周围沿岸水冬天更冷,夏天更暖。表层水比底层水温度变化更大。
3、流速複杂:河口在潮汐、径流共同作用下,速度分布複杂。
4、营养物质富集:河口地区不仅可以得到来自海洋和陆地营养物质的补充,并且河口独特的泥沙絮凝作用使得营养物质在河口滞留。
5、底质:大多数河口区的底质是由海水和淡水带入河口的泥沙沉积而成的鬆软泥质。
6、波浪作用和水流:波浪作用和水流,河口三面被陆地包围,由风产生的波浪较小,其水流主要受由潮汐产生的海潮和入海河流的影响。大部分河口区有淡水的持续注入,某给定的淡水从河口排出的时间称为沖洗时间,较长时间的沖洗对维持河口浮游生物是很重要的。
7、浑浊度:河口水中有大量的悬浮颗粒,其浑浊度较高,特别是在有大量河水注入的时期,其主要的生态效应是透明度下降,浮游植物和底栖植物的光合作用率也随之下降。
8、氧:河口经常不断的有淡水和海水流入,加上水浅、混度高和风的混合作用,水中的氧非常充分。但由于淤泥颗粒细,限制了间隙水和上面水体的交换,底质中严重缺氧,淤泥中丰富的有机物和细菌消耗的氧,靠淤泥中大量的蟹类和多毛类等穴居和潜居动物的活动充氧。
9、物种特点:由于河口是淡水和海水交汇区域,使得上溯入河川营生殖洄游的鱼类,以及在河口营生殖和索饵洄游的动物,均将河口作为调节渗透压的理想场所。河口生物可以忍受盐度较大範围的变化,并且具有季节性。

河口环境

河口区域鹹淡水的进退和交混以及入海泥沙的沉积是决定河口生态的主要条件。

环境因素

潮汐是一个重要因素。潮汐的强弱和範围,以及河口的地形直接影响河口水的进出量和海水、淡水混合的程度。其次,河水排放量也是一个重要因素。洪水季节,淡水流出量大于海水流入量。枯水季节,淡水流出量小于海水流入量。风可以破坏河口水的层化,而寒带河口的冰,却因可隔绝风的作用而导致相反的结果。两者均为应考虑的环境因素。

河口环流

随着潮汐的变化,海水锋面在河口区也呈现规律性的进退。但由于鹹淡水交混的情况不同,河口环流也有不同的模式。河水排放量大而潮汐较弱时,河水轻,易沿表层向外流,海水重则在深部向内流,形成所谓盐水楔(图1)。在鹹淡水交界面上则产生闪波,促进两者之间的混合。一部分接近表层的海水会随着外流的淡水向海的方向返流。如果河口处河床窄而深,则更有利于这种高度分层现象的发生。 河口生态
如果河水排放量小而潮汐强,则鹹淡水的混合大为增加,结果表层及深层水的流量均可比河水排放量大10~20倍。这是一种大规模的环流,向内流的深层水不断与上方的淡水混合,进入表层再向外流出。这造成一种部分分层的现象(图2)。 河口生态
当河床浅而潮汐强且风力大时,鹹淡水迅速混合,垂直分层现象可消失,不过由海向内的水平方向鹹淡梯度仍然存在。

河口沉积

沿河下降的淡水中挟带的大量泥沙,遇到含电解质的海水,便粘结成团(絮凝现象),并沿着河水交界的扰动带产生强烈的下沉,从而形成河口浅滩沙洲。沉积率同沉积物的颗粒直径有关。粗颗粒(如中等或较大的沙)的沉降率随颗粒直径的平方根而变化。在近口段,常沉积由团块状粉砂构成的稠密细泥;在河口段,则由较粗泥沙沉积形成浅滩和沙洲;在口外海滨,沉积物常由细复又变粗,成带有软泥的粉细沙,分布常呈条带状,并与海岸相平行。

其他理化因子

淡水流到河口,带来了陆源或城市排放的各种无机和有机物质,如磷、氨、硅等植物生长所必需的营养物质,大量的有机碳、重碳酸盐、钙或钠,还有各种工农业污染物,如农药、油污、重金属离子等。它们随同淡水下降,一部分随泥沙沉积在河口、一部分入海扩散。工业热污染以及放射性污染则造成特殊问题。

有机物质循环

河口有来自陆地淡水或由海水带来的大量碎屑,细菌和其他异养性的微生物将它们分解成为溶解的或颗粒的有机物质,然后这些物质可被植物利用。滤食性动物过滤微生物或植物,肉食性动物又吞食这些滤食性动物,这就构成了河口有机物质的循环。
河口生态  河口环境对生活在其中的生物产生重大影响。

生物分布特点

河口生物一般都能忍受温度的剧烈变化。但是在盐度适应方面存在较大的差异,这影响它们在河口区的分布。河口生物可划分为:①贫盐性种类,适应在5.0的盐度以下生活,因此仅见于河口内段,接近正常淡水环境。②低盐度种类,适应在15~32.0的盐度下生活。如盐沼红树林、浅水海草群落、偏顶蛤、蓝蛤、大腿伪镖水蚤等软体动物和甲壳动物。③广盐性海洋种,适应在26~34.0的盐度下生活,适应幅度较大,可分布在河口,也可见于外海。④狭盐性海洋种,适应在33.0~34.5的盐度範围生活。随着外海高盐水的入侵,偶见于河口区或季节性地分布到河口。

水温度变化

河口水温随纬度而异。适于在低温生活的种类,在高温季节种群数量最低,甚至以休眠或包囊形式度过不利条件。反之,适应高温生活的种类在低温季节常产休眠卵,以度过不良环境。因此,河口一些生物类群表现出季节性更替现象。

渗透压调节

由于河口是淡水和海水交汇区域,一些上溯入河川营生殖洄游的鱼类,如鲑、鳟、银鱼、刀鲚等,一些下降入海营生殖洄游的动物,如中华绒螯蟹、日本鳗鲡等,以及在河口区营生殖洄游和索饵洄游的动物,如梭鲻鱼类、鲈鱼、江豚、白海豚,它们进入河口区后,不论将这儿作为通道或活动区域,都需要作短暂的停留,调节个体渗透压,以适应河口、下海或入河的环境。

繁殖

河口水的流动很急,在红树林区,植株的果实直接插入泥中,减少被漂浮带走的危险。一些甲壳类的卵常具卵囊,以适应动荡环境。

河口群落

河口生物群落的主要特点是种的多样性低,单个种群或数个种群的丰度大。虽然河口拥有大量营养盐类,但由于透明度低、浮游植物光合作用的效能受影响,致使河口营养物质未能充分利用,所以浮游植物高产量区常出现在河口外区。河口含有大量有机碎屑,为食碎屑的动物或滤食动物提供了丰富的食源。在河口,种间竞争不强烈,但滤食性或草食性动物大量发展,因此形成相当高的次级产量。

河口污染

由于河流承受城市工业排放的污染,污染严重时河口生物常受损害,例如氮的排放可形成河口高度富营养水,促使一些鞭毛虫类和硅藻过度繁殖造成河口赤潮现象,直接为害河口贝类、鱼类等。一些重金属离子和农药也常在河口养殖对象体内富集为害。

健康评价指标

合适的评价指标是準确反映生态系统健康的关键。由于对河口生态系统健康内涵和特徵的认识尚未统一,目前为止,河口生态系统健康评价指标未取得一致认识。综合已有研究成果,河口生态系统健康评价指标主要分为生态指标、物理化学指标、社会经济指标和人类健康指标。
1、生态指标
生态指标一般为与生态系统结构有关的描述性指标以及度量生态系统活力的功能指标,常用指标有种群及个体指标、群落结构与功能指标等。每个指标对于环境变化具有指示作用。
种群及个体指标的优点是能直观表征生态系统健康状况,但必须选择公众比较熟悉且对于环境变化比较敏感的物种。如浮游植物由于快速生长率和对低污染水平的回响,对生态系统变化和表层水的环境变动能提供敏感和定量的指示,它的演替和群落结构能反映生态系统的环境状况,在判断水质量方面是一个关键因素。
当生态系统遭受破坏或者受到外来压力干扰后,其群落结构与功能一般都会发生变化。因此,群落结构与功能指标是河口生态系统健康评价的常用指标。相比较而言,群落结构指标如种类数量、生物量及优势种等更容易获得,使用较多;而功能指标如物质循环等因测算困难,使用较少。
2、物理化学指标
物理化学指标主要用于衡量河口生态系统的非生物环境状况,常用指标有溶解氧、化学需氧量、污染物浓度、河口行洪能力变幅、入海年径流量、河口断流时间等。物化指标简单明了、浅显易懂,能够直观地反映出河口生态系统的健康状况,在河口生态系统健康评价中占主导地位。但是单纯依靠物化标準会导致评价结果不全面,同时物化指标与生态系统状况的关係也不明了。
3、社会经济指标
由于便利的地理条件和优越的地理位置,河口地区是经济快速发展的区域。河口生态系统健康与经济发展密切相关,只有健康的生态系统才能促进河口地区的经济发展,河口区域若生态环境恶化,必然给沿岸的养殖产业和经济发展带来巨额损失。社会经济指标主要包括经济学指标和给环境造成压力的社会指标,包括GDP、人口密度、工业废水处理率等。
4、人类健康指标
健康的生态系统必须能够满足人类的合理需求,提供服务功能,因此一个实用的综合性生态系统健康评价必须包括人类的健康指标,不考虑社会经济和文化因素的生态系统健康评价是没有意义的。生态环境质量的变化通过多种渠道反作用于人类健康,如河口生态系统遭受污染,则通过水产品及河口休闲娱乐等方式威胁人类健康。人类健康指标包括死亡率、主要疾病发生程度、文化水平、旅游观光等。

2020-03-06 11:42:41