河湖交錯(cuò)基本概念

張建

摘要：本文主要介紹了河湖交錯(cuò)帶的定義、分區(qū)、生態(tài)特征、服務(wù)功能以及研究概況。簡(jiǎn)述了鄱陽(yáng)湖河湖交錯(cuò)帶的研究背景與研究意義。

關(guān)鍵詞：河湖交錯(cuò)帶；定義；特征；功能；鄱陽(yáng)湖

河湖交錯(cuò)帶（Lake-river Ecotone）是指河流生態(tài)系統(tǒng)與湖泊生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶。河湖交錯(cuò)帶受到人類活動(dòng)、自然災(zāi)害、生物地球化學(xué)循環(huán)以及湖泊與河流之間的相互作用等的影響。與鄰近的河流生態(tài)系統(tǒng)或湖泊生態(tài)系統(tǒng)相比較，河湖交錯(cuò)帶的邊界是一個(gè)獨(dú)特的混合生態(tài)區(qū)域，它具有豐富的物種多樣性、較高水平的初級(jí)生產(chǎn)力和次級(jí)生產(chǎn)力，是一個(gè)重要的污染水凈化區(qū)和污染緩沖區(qū)，因此形成一個(gè)特殊的能量流和物質(zhì)流區(qū)域叫。

河湖交錯(cuò)帶是一個(gè)河流的入湖口和湖泊的沿岸帶相交，河水與湖水相混合的區(qū)域，形成一個(gè)具有潛在陡峭環(huán)境梯度的動(dòng)態(tài)區(qū)。依據(jù)植被的密集程度，河湖交錯(cuò)帶可分為兩個(gè)生態(tài)型區(qū)：密集植被區(qū)（Dense Vegetation zone）和稀疏植被區(qū)（S parsev egetation zone）。敞水區(qū)（0pen zon e）和稀疏植被區(qū)是微生物最溫暖的棲息地，特別是9月份和10月份。密集植被區(qū)比敞水區(qū)和稀疏植被區(qū)水溫低2～4℃，是因?yàn)橹脖痪哂欣鋮s效應(yīng)。河湖交錯(cuò)帶的浮游生物密度在不同月份不同棲息地有相當(dāng)大的變化。

與敞水區(qū)相比較，河湖交錯(cuò)帶具有明顯的環(huán)境梯度，生境異質(zhì)，物種豐富多樣，生產(chǎn)力水平高。由于水文地質(zhì)作用影響，河湖交錯(cuò)帶基底隨高程梯度的變化而變化，依次分布基巖、砂石、黏土、淤泥等土壤類型。植被類型和生物類型也隨之變化，自陸地向水域，依次分布著陸生、濕生和水生植被，底棲、著生、浮游生物等。各類魚類和水鳥在相應(yīng)的地域掠食、繁殖。

河湖交錯(cuò)帶也是湖泊的洪泛區(qū)，生物多樣性與湖泊水位有著密切關(guān)系。周期性水位波動(dòng)增強(qiáng)了生境空間的異質(zhì)性，使生物種類異常豐富。濕季高水位使各類水生生物大量繁殖，干季低水位使各類草本植物在洲灘大量生長(zhǎng)。生物長(zhǎng)期的生活生存進(jìn)化過程，逐漸形成了與水位周期相適應(yīng)的生活對(duì)策。湖泊水位周期性既是河湖交錯(cuò)帶生態(tài)系統(tǒng)形成的驅(qū)動(dòng)力，又是維持河湖交錯(cuò)帶生物多樣性以及生態(tài)平衡必不可少的條件。

河湖交錯(cuò)帶具有許多重要的生態(tài)和服務(wù)功能：（1）緩解與凈化水污染：水一土一植物一微生物系統(tǒng)通過滲透、過濾、沉積、吸收、分解等方式消減與滯留污染物；（2）維持生物多樣性：水生生物種類多樣，能給魚類和鳥類等群落提供生存能源；（3）水源：為人類和動(dòng)物提供清潔水源；（4）美化環(huán)境：優(yōu)美的湖濱區(qū)是當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障；（5）運(yùn)動(dòng)休閑：是水上運(yùn)動(dòng)、垂釣以及休閑觀光的重要場(chǎng)所；（6）航運(yùn)：提供航道和碼頭。因此，河湖交錯(cuò)帶對(duì)維持區(qū)域生態(tài)平衡以及經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展十分重要。

河湖交錯(cuò)帶的規(guī)模和生物群落，依賴于河流生態(tài)系統(tǒng)與湖泊生態(tài)系統(tǒng)二者之間相互作用的強(qiáng)度。以前對(duì)生態(tài)交錯(cuò)帶的研究主要集中在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，具有較強(qiáng)的植被生態(tài)系統(tǒng)變化的差異性，河湖交錯(cuò)帶盡管出現(xiàn)了時(shí)間尺度和空間尺度上的差異，但都沒有得到應(yīng)有的重視。1988年，N ainan等對(duì)交錯(cuò)帶生態(tài)系統(tǒng)的重要研究表明，交錯(cuò)帶的生態(tài)系統(tǒng)，是陸地和水的過渡地帶，二者之間的過渡產(chǎn)生離散的棲息地斑塊異質(zhì)性的生態(tài)系統(tǒng)。這引起了人們對(duì)河口存在的異質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注。近年來，IGBP、IHDP、WCRP、DIVERSITAS發(fā)起了全球水系統(tǒng)項(xiàng)目（GWSP），關(guān)注河湖交錯(cuò)群落帶的生態(tài)環(huán)境問題。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)微生物多樣性在土壤、冰川、海洋水體及沉積物、湖泊水體及沉積物和河濱帶等自然系統(tǒng)中有較深入、成熟的研究并且報(bào)導(dǎo)也頗多，而河湖交錯(cuò)帶自20世紀(jì)80年代被提出以來很少有人關(guān)注，幾乎沒有研究者對(duì)河湖交錯(cuò)帶的概念、區(qū)劃、生態(tài)功能等作系統(tǒng)的研究，所以理論不足。研究河湖交錯(cuò)帶微生物多樣性，不僅延伸和擴(kuò)展了湖泊生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)的研究，還對(duì)研究湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、河流污染與湖泊之間關(guān)系、人類活動(dòng)與河湖關(guān)系等方面有著重要的作用。分子生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的培養(yǎng)純化法，成功的運(yùn)用到各類生態(tài)系統(tǒng)微生物多樣性的研究中，同樣，這種方法也可以運(yùn)用到河湖交錯(cuò)帶的微生物多樣性研究中去，這就為該區(qū)的研究提供了良好的技術(shù)保障?？傊?，對(duì)于河湖交錯(cuò)帶的研究大大豐富了已知生態(tài)系統(tǒng)的微生物多樣性，促進(jìn)湖泊沿岸地帶的科學(xué)區(qū)劃，改變了人們對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的傳統(tǒng)理念。

鄱陽(yáng)湖是我國(guó)最大的淡水湖，也是國(guó)際重要濕地和世界重要的候鳥棲息地，1992年被列入《國(guó)際重要濕地名錄》，在維護(hù)生物多樣性、保持生態(tài)平衡等多方面具有十分重要的作用，是全球最重要的生態(tài)敏感區(qū)之一。鄱陽(yáng)湖獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件以及與長(zhǎng)江復(fù)雜的水情關(guān)系，形成了具有顯著特色的河湖交錯(cuò)帶生態(tài)系統(tǒng)。因此，以鄱陽(yáng)湖典型河湖交錯(cuò)帶為研究區(qū)，研究其細(xì)菌群落組成結(jié)構(gòu)的時(shí)空分布差異以及對(duì)水環(huán)境變化的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制，將有助于亞熱帶河流湖泊富營(yíng)養(yǎng)化防治、水生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展和水質(zhì)的優(yōu)化管理，為環(huán)境規(guī)劃、疾病控制及城市水資源規(guī)劃等提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

近年來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)和生物信息學(xué)的進(jìn)步，基于16S rDNA序列的不依賴培養(yǎng)技術(shù)已成為研究自然界原核微生物種群的一種分析手段被廣泛應(yīng)用到土壤、海洋等環(huán)境的物種多樣性研究中，并發(fā)現(xiàn)了多種新的細(xì)菌與古菌類群，在環(huán)境指示和污染修復(fù)等方面取得了可喜的成果。擬以鄱陽(yáng)湖典型河湖交錯(cuò)帶為研究對(duì)象，采用基于16S rRNA基因的分子生物學(xué)方法，結(jié)合物理與化學(xué)測(cè)試方法，區(qū)分人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度設(shè)計(jì)研究方案，結(jié)合水位變化、離子遷移等物理化學(xué)作用，建立河湖交錯(cuò)帶的水環(huán)境16S rRNA基因文庫(kù)，定量跟蹤細(xì)菌基因的數(shù)量變化，監(jiān)測(cè)其細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化：建立基因系統(tǒng)發(fā)育樹，探索河湖交錯(cuò)帶細(xì)菌群落的時(shí)空分布特征與水文地質(zhì)、理化性質(zhì)之間的協(xié)同聯(lián)系，研究不同時(shí)空下細(xì)菌對(duì)水環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制。研究成果可加深了解河流湖泊微生物和環(huán)境變化間的關(guān)系，以期在流域水資源規(guī)劃、生物多樣性和湖泊生態(tài)環(huán)境管理等方面提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為我國(guó)湖泊水環(huán)境保護(hù)與水生態(tài)安全提供科學(xué)依據(jù)。