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流域生態學的背景和內容

湖沼學壹直是生態學思維和管理實踐的前沿學科,急需現代生態學研究。

科學、地球科學、計算機科學的融合,電影生態的概念就是相互融合的很好的例子。但是景觀生態學不容易與淡水科學聯系起來。

結合起來,水體在景觀圖上往往被描繪成壹個不透明的異質塊,水科學家也不常借用景觀生命。

國家科學的工具和概念解釋了它們。原因是淡水生態系統的格局很難被看到(多壹個水介質,可見的格局也很短)。另外,由於系統無法理解系統本身和生態系統的開放性,就水而言,水很容易形成認知障礙。要從更高的層面研究水體,把視野從水體拓展到集水區(針對靜水體)或流域(針對動水體),開展流域生態學研究。

流域生態學不同於景觀生態學,它與景觀生態學的區別和聯系如下:流域有明確的地理界限,而景觀沒有;流域和景觀是由不同生態系統組成的異質區域;景觀主要針對土地。流域主要關註水系:流域和景觀都是社會-經濟-自然復合生態系統;景觀生態學是地理學和生態學的交叉學科,而流域生態學是淡水生態系統向陸地生態系統的延伸。景觀生態學以景觀為對象,研究其結構、功能及其變化,即景觀要素與生態客體(如動物、生物量和養分)的空間格局,景觀要素間生態客體的流動,以及鑲嵌物隨時間的變化;流域生態學研究流域內不同景觀(高地、海岸帶和水體)和不同生態系統之間信息、能量和物質的變化規律。

流域生態學的研究應包括以下主要內容:

(1)盆地形成的歷史背景和發展過程(地理和古氣候);

(2)流域景觀系統的結構(不同生態系統或要素之間的空間關系,即與生態系統的大小、形狀、數量、類型和配置有關的能量、物質和物種的分布)、功能(空間要素之間的相互作用,即生態系統各組成部分之間的能量、物質和物種的流動)和變化(生態鑲嵌的結構和功能隨時間的變化);

(3)流域生物多樣性與生態環境變化過程的測量。

對流域景觀格局的影響和響應(如水生、陸生和水生交錯帶生物群落和物種);

(4)流域主要幹支流的營養物質來源和初級生產力,幹支流間的能量和物質循環關系及其規律,流水與靜水生境間營養物質來源和能量的動態研究,河湖屏障的生態效應;

(5)流域生態特征、區域生態環境改善生態工程、流域城市生態、人文生態和生態經濟;

(6)河流系統、汙水處理與循環生態工程系統的環境背景值和環境容量研究;

(7)水體梯級開發的生態後果與對策,自然災害的評估與預警;

(8)流域工農業現狀、生物資源利用與保護、流域社會經濟可持續發展對策。

開展流域生態系統研究需要多學科、多專業的交叉滲透和聯合研究。以長江流域為例,幾十年來,中國科學院有關研究所與其他科研院所合作,對水生態和陸地生態進行了調查研究,為長江流域的資源與環境科學做出了許多重要貢獻,對流域生態系統的研究具有比較雄厚的科技儲備。“九五”期間,有關部門將選擇重點類型和區域,研究生態系統多樣性的維持機制,包括重要生態系統的優勢種、關鍵種的保護生物學、類群(食物網)間的相互作用與生態系統穩定性的關系、生境破碎化的原因與恢復等。作者建議在選擇重點類型和區域時,應選擇有代表性的中等尺度流域,並組織若幹研究單位合作,共同開展流域生態研究,以增強生態系統多樣性研究的理論性和實用性。

就水生生態系統多樣性的研究而言,近期應通過調查和收集各方面的數據和信息,建立並逐步完善中國水生生物和內陸水體數據庫(DOBEIC)。結合3S技術、非線性科學和現代計算機理論,嘗試以非線性方式測量水體中的過程和治理特征,從而將尺度轉換為尺度推演,再與DOBEIC結合,擴展到長江中下遊的淡水湖。具體研究了湖泊水系分形特征與環境質量的關系、水生植物分布格局的非線性測度及其與生物多樣性的關系、人類活動對湖泊生態系統的影響及對策、優化林農漁復合生態系統結構的技術與示範、利用SPOT衛星對湖泊生態系統的動態監測等。

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