姜婧怡 張月明 高煜童
渤海灣濕地是東亞—澳大利亞水鳥南北遷徙的重要驛站,每年廣闊的濱海濕地為上百種、數(shù)量超過百萬只的遷徙水鳥提供優(yōu)良的中途停歇地和覓食地,使其得以補充繼續(xù)飛行所需的能量儲備[1]。伴隨著天津、河北等地區(qū)的人類圍海造田等建設活動,天然濱海濕地的數(shù)量及面積逐年減少,給濕地鳥類帶來毀滅性的災難。北戴河七里海潟湖濕地作為國內(nèi)僅存的現(xiàn)代潟湖濕地之一,面臨著諸多嚴峻問題。本文以七里海潟湖濕地生態(tài)修復研究為例,闡述為鳥類營造良好的棲息地環(huán)境的濕地景觀設計方法。
七里海潟湖濕地位于秦皇島北戴河新區(qū)昌黎黃金海岸國家級自然保護區(qū)內(nèi),面積約為20 km2,多年來因筑堤、圍墾、養(yǎng)殖等人類活動導致濕地水面不斷萎縮,目前潟湖湖盆面積僅存2.3 km2。同時,隨著陸源污染物、海產(chǎn)養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量的增加,過量的餌料造成水體營養(yǎng)增加,使?jié)暫乃|(zhì)污染問題日益嚴重。
濕地污染已造成濕地生態(tài)環(huán)境失調(diào)、自我調(diào)節(jié)功能降低、生態(tài)環(huán)境日趨惡化,七里海潟湖濕地作為鳥類重要的遷徙驛站及棲息地,已不能為鳥類提供足夠的生存空間。為全面修復濕地生態(tài)系統(tǒng),管理者啟動生態(tài)修復工程,拆除潟湖內(nèi)的養(yǎng)殖池圍堰,再通過景觀設計重塑濕地本來面貌,為鳥類提供健康生境。
根據(jù)鳥類的生態(tài)習性及形態(tài)特點,可將其分為鳴禽、攀禽、陸禽、猛禽、涉禽和游禽等不同的生態(tài)類群[2]。七里海潟湖濕地中鳥類主要為涉禽和游禽等水禽,同時有少量的鳴禽、陸禽和極少數(shù)猛禽等。因此設計主要以營建水禽棲息地為主,并根據(jù)不同水禽的生活習性和對棲息地的不同要求進行相應設計。
設計之初,與鳥類生存息息相關的各種元素,如食物來源、棲息地等,都要考慮其中。在濕地中棲息的昆蟲類、兩棲類、魚類、獸類以及植物都需要受到保護。例如鳥類一般以昆蟲或植物為食,因此要選擇適合鳥類或昆蟲都適合生存的植物種類,進行合理布局,同時還應防范鳥類的天敵,例如蛇、貓或者老鷹等猛禽類。
對于植物來說,其生存的土壤情況,包括種類與肥力,以及排水等因素是最重要的。而影響動物生存的因素不僅包括其周圍的植物群落空間,其依賴的食物鏈、舒適的棲息環(huán)境都是決定它們能否在場地內(nèi)安全長久生存的關鍵。
濕地景觀設計不僅在于打造優(yōu)美的環(huán)境,更重要的是保護濕地內(nèi)生存的動植物以及維持其完整穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)[3]。因此在進行濕地營建之前,應做好以下準備工作:
(1)濕地所處位置的詳細資料,包括當?shù)貧夂驐l件、植被、土壤、水質(zhì)情況等。
(2)濕地內(nèi)重要的保護對象名單。一個濕地內(nèi)可能存在的生物不計其數(shù),因此在濕地營建之時就應篩選出需要保護的重點對象,并對其采取專門的保護措施。
(3)重點保護對象的詳細資料,包括季候情況、存在數(shù)量及變化趨勢,其所需要的環(huán)境條件,包括所需水深、食物,以及如何限制人類活動以對鳥類進行保護的策略和其他需人工手段對棲息地進行維護的方式方法[4]。
(4)建成后長期管理的養(yǎng)護方法及相應法規(guī)。據(jù)昌黎黃金海岸國家級自然保護區(qū)內(nèi)鳥類資源調(diào)查,這里共有鳥類種類19目59科375種。根據(jù)其珍稀程度以及地區(qū)常見、優(yōu)勢品種,在七里海潟湖濕地研究區(qū)域內(nèi),選定重要保護對象鳥類37種,包括鸛科、鷺科、鴨科、鶴科、鸻科、鷸科、燕鸻科以及鷗科。根據(jù)各種鳥類的生活習性以及在濕地中活動的季節(jié)進行整理,為生境設計提供基礎依據(jù)(圖1)。
2. 屏障的滲透性對于風力的影響
3. 西北風時防護林的屏障效果示意圖
4. 西北風時防護林的有效種植方式示意圖
5. 七里海潟湖濕地潮位示意圖
鳥類所需棲息地環(huán)境包括幾個要素:可以用來阻擋風的保護屏障不僅有利于鳥類生存,對于包括蜻蜓和蝴蝶在內(nèi)的昆蟲都是有益的;植株較高的草本植物及茂密的草地既可作為孕育下一代的溫床,又可在覓食者入侵時提供有利的隱蔽空間;淺水區(qū)是鳥類最易接近的區(qū)域,也是大多數(shù)鳥類食物的供應地;減少人類活動的打擾也是鳥類覓食以及繁衍成功至關重要的因素。
大多數(shù)動物在遭受大風襲擊時行動會受到阻礙,嚴重時造成體溫下降或者物理損害。因此動物經(jīng)常利用地形或植被作為它們的保護屏障。在濕地營造時,設計師應考慮當?shù)貧夂蛞蛩兀绕涫鞘⑿酗L向,提出減少風力以及大風帶來的浪潮對岸灘及水中生物的侵害策略,同時為濕地動物提供保護屏障。
3.1.1 防護林帶的作用
大風帶來的物理作用影響與其強度有關,擋風屏障可減弱大風造成的影響。濃密的、不可滲透的屏障會使風越過其本身,并在屏障的背風面造成更強力的湍流,該區(qū)域的植被成活率也將大大降低。防護林帶具有可滲透性,在過濾風的同時還可以吸收風的能量,使穿過防護林帶的風在一段距離內(nèi)以較低的風速通過(圖2)。
3.1.2 防護林帶與盛行風向
種植防護林帶應考慮當?shù)氐氖⑿酗L向。防護林的種植應采取正確的角度以阻擋盛行風的襲擊。
以矩形形狀的濕地和盛行西風為例,應將線型防護林種植于濕地西側。風從西邊吹來時,可以為濕地全部空間提供有效的擋風屏障,而當風從西北或西南方向吹來時,防護林可提供的保護空間只有不到50%(圖3)。因此對于這樣的濕地來說,更有效的防護林種植方法是不止在濕地西側種植,在濕地北側和南側也應種植一段距離的防護林,這樣能為濕地提供更多的保護空間(圖4)。并且由于保護范圍的擴大,將防護林帶種植于距濕地留有一定距離的外側,不會減少防護林的保護效果,還可以為場地提供更多的日照空間,減少陰影對濕地生物造成的影響。
3.1.3 防護林帶的組成
防護林帶的組成對于遮擋效果很重要。對于冬季風,常綠樹是最理想的選擇;對于夏季風,落葉樹或者常綠落葉組合種植是最有效的,并且具有更好的景觀效果。速生樹可以在建設初始階段種植,但場地內(nèi)植被形成一定規(guī)模后要移植出去,以防止防護林過密造成的湍流。在防護林樹種選擇方面要注意高低植物的搭配,既要有高大的喬木,也要有較低矮的灌木以及草本植被,并且在高大喬木附近的低矮灌木要選擇耐陰品種。
6. 濕地水深與生物棲息地關系示意圖
3.2.1 水深的影響
水深小于1 m的淺水區(qū)域可生存的植物種類豐富多樣,這得益于良好的透光性和春季快速回升的氣溫,沉水植物和挺水植物都可以在此繁衍生息,此區(qū)域為兩棲動物、無脊椎動物等提供了良好的繁殖地,它們也經(jīng)常選擇水生植物作為庇護場所,它們的尸體也會很快變成有機碎屑,成為其他無脊椎生物的食物,而水中生存的兩棲生物又可以這些無脊椎生物為食。
繁茂的植物和豐富的水生動物使淺水區(qū)成為水鳥最喜歡的繁殖及生存的棲息地。事實證明,大多數(shù)鳥類,包括天鵝、鴨子及涉禽類都很少或根本不會涉足深水區(qū),環(huán)境適宜的淺水區(qū)可為它們提供充足的食物來源。
在七里海濕地岸線設計中,為保證在潮汐水位變化下鳥類仍有有效駐留空間以及適宜的坡度,設計師分別模擬極端高潮位、平均高潮位、平均海平面、平均低潮位、極端低潮位的岸線情況(圖5)設計。
對于大多數(shù)濕地環(huán)境來說,水深大于1.5 m的區(qū)域可利用價值較少,所以在進行濕地設計時,應注意減少深水區(qū)的范圍(圖6)。
3.2.2 岸線設計
淺水區(qū)的位置應盡量選擇在防護屏障附近,寬闊的有遮蔽的區(qū)域更有利于動植物生長,且坡度應盡可能小。對于鳥類棲息地,淺水區(qū)、湖泊岸邊等位置基本要滿足1∶15或更小的坡度來方便涉禽類覓食,對于某些特別的鳥類或其他生物棲息地有時需要1∶50甚至1∶100的坡度才可滿足其生存需要。
在小于1 m水深且坡度超過1∶15的無遮蔽岸灘易受到波浪侵蝕,而寬廣且坡度較平緩的岸灘會逐漸消減波浪的力度,更能抵抗波浪的侵蝕力。
岸灘形式可以通過設計來增加其遮蔽度。其長度應盡量增加,形式應盡量曲折化,利用曲折的岸灘形成一個個的“港灣”,這些避風港的尺寸盡量大于2 m×2 m,以10 m×10 m為最理想。這樣每一個避風港可容納更多的水生植物及動物,為鳥類提供更大的覓食空間和繁殖空間,又具有較強的抗侵蝕能力(圖7)。
3.2.3 安全島設計
安全島是遠離陸地、被水體包圍的島嶼或灘涂,也是鳥類筑巢的首選位置。究其原因:一是安全島與陸地上的棲息地相比,受人類活動的影響更小,而且不易被陸地上的鳥類天敵捕食;二是出于遮蔽性的考慮,安全島的背風面可以提供更舒適的棲息及進食環(huán)境,這對鳥類繁衍后代尤為重要。決定安全島是否對鳥類真的安全的因素包括位置、尺寸形狀等。
7. 濕地岸線優(yōu)劣示意圖
8. 安全島形狀優(yōu)劣示意圖
安全島應遠離陸地,以防止人類對鳥類棲息地的打擾以及陸地上捕食者的獵殺。安全島間的距離也應盡量增大,給鳥類更多的安全感。在以游客游覽為主的地方,安全島的位置可適度靠近岸邊,并提供觀賞點,但是仍應注意對鳥類最重要的休息區(qū)和進食區(qū)的遮蔽。
安全島的面積小至100 m2,大至0.1 hm2較為理想,也更容易管理,而且?guī)讉€分散的面積較小的安全島比等面積的一個大型安全島可容納更多的鳥類棲息。
安全島適宜分布在陸地有遮蔽屏障的淺水區(qū),方便鳥類在周圍覓食筑巢。如果沒有遮蔽屏障,安全島應直接設計成可以為鳥類提供遮風擋雨的庇護場所。在島的迎風面種植小灌木或者較高的草本植物,如蘆葦、香蒲等,這樣其背風面便可為鳥類提供庇護。環(huán)形、馬蹄形以及十字形的安全島都是較為理想的形狀(圖8)。
但要注意的是,在安全島上不可種植高大喬木,雖然擋風效果更好,但是卻容易成為以鳥類為食的猛禽類的瞭望臺,將生存濕地的鳥類暴露于危險之下。
植物材料的選擇涉及到營造良好的鳥類棲息環(huán)境,包括作為鳥類食物來源的食用植物以及可以為鳥類做庇護的起到遮擋性的植物。另外要結合場地內(nèi)的原生植物,以及考慮到七里海潟湖濕地自身條件,適合場地生存的鹽生植物也應納入選擇。結合濕地中篩選出的核心恢復鳥類品種(圖9),研究其所需棲息環(huán)境并進行歸類,得出場地需要的六種棲息地類型,包括樹林、灌草濕地、淺草濕地、泥灘、沙灘以及水面,涉及到的植物類型包括水生植物、草本植物以及喬灌木三大類。
3.3.1水生植物
豐富多樣的濕地植物對濕地中生長的各類生物形成的食物鏈至關重要,不僅為各種類生物提供直接食物來源,也為無數(shù)微生物、無脊椎動物和魚苗等提供賴以生存的庇護場所。
各類水生植物對于濕地環(huán)境都有著積極的影響。沉水植物是水生生物食物鏈的基礎,加上被沖刷或被吹進陸地的植物殘骸,提供了整個水生動物賴以生存的食物來源,許多以植物的根、莖、葉為食物的素食類水禽,可直接把沉水植物作為食物。大面積的浮葉植物是十分有效的“波浪減震器”,有助于保護岸灘環(huán)境。生長在水面與岸灘交界處的濕生植物根系則為岸灘提供了物理保護措施,不但可使有機物沉淀,其自身也可轉(zhuǎn)化為有機物沉淀下來,以供食腐生物為食。例如搖蚊科植物,在水面下,其根、葉為魚苗提供庇護;在水面以上,葉面可以作為蜻蜓科的棲息地;開花時,又是蜜蜂、蝴蝶等昆蟲的重要花蜜來源。
對于水生植物來說,水深、水位一般是控制植物生長的關鍵性因素,此外,水體本身的養(yǎng)分情況、基質(zhì)沉淀物以及pH值都對植物能否健康生長有著重要影響。如沉水植物海菖蒲、黑藻等,一般可生長于水深2 m以下,且水質(zhì)清澈、透光性強的地方。在養(yǎng)分較高容易造成藻類植物大量繁殖的水域,受光照限制,沉水植物則會生長于距水面更近的地方。
3.3.2 草本植物
草本植物具有重要的水土保持作用,可作為地表水的過濾器,色彩鮮艷的開花植物還可增加濕地的美化效果,又可供養(yǎng)多種昆蟲、無脊椎生物生存。
9. 七里海潟湖濕地棲息地核心鳥類類型及比例
選擇具體植物種類時通常有兩個原則:一是土壤養(yǎng)分。潮濕、肥沃的土壤更適合某些植物快速生長繁殖,如蘆葦、千屈菜等,但植物的生長情況也與土壤的pH值、酸堿度有關。二是以場地的目標動物種類作為設計導向。動物對于植物有著特定的偏好,例如植被結構、植物多樣性以及植物種類等。如鵝、野鴨更喜歡以低矮嫩芽為主的草地;小型哺乳動物和需要筑巢的鴨類更傾向于較高的草本植物;較高且物種豐富的草地更能吸引昆蟲。
3.3.3 喬、灌木
許多動物也依靠樹木生存,如蜻蜓、兩棲動物等其他濕地生物。進行喬灌木栽植時,應注意以下原則:
(1)場地上原有的樹木由于生長年代較長,已成為很多野生動物的筑巢地,而約1/3的林地鳥類習慣于在老樹上筑巢,因此原生樹木是很值得保護的元素之一。此外,場地上的枯木也應盡量保留下來,讓其在原地慢慢腐爛,而不應在濕地建設時被清理。理想的種植設計應盡量恢復原有的林地類型,可使當?shù)匾吧鷦游锉M快適應新家園。
(2)種植新的喬灌木時盡量選擇本地品種。在很大程度上,本地品種的喬灌木可使更多的鳥類及昆蟲適應并在此生存。
(3)喬灌木的種類應盡量多樣化,才可使場地內(nèi)更多的生物受益。對于鳥類來說,它們需要一年四季都有源源不斷的食物資源供應,特別是在深秋和冬季,沒有昆蟲作為食物來源的時候,漿果類植物或者植物的種子對于它們都尤為重要。同時,在這種季節(jié),常綠植物可以提供遮風擋雨的可靠庇護。
在種植設計時應考慮植物的兩個功能,一是在重要的棲息地屏蔽游人視線,使鳥類不被打擾;二是植物的隔音功能,在人流量大或靠近交通要道的位置種植較厚的防護林帶,以減少對鳥類的噪聲干擾。
濕地作為陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)間的過渡性生境環(huán)境,具有重要的生態(tài)價值。保護好濕地生境不只是打造優(yōu)美的環(huán)境,更重要的是保護濕地內(nèi)生存的動植物以及維持其完整穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。在以鳥類棲息地營建為著眼點的生境保護中,應做好充分調(diào)查濕地環(huán)境要素、保護生物習性等前期工作準備,并應結合保護對象的生存生境條件[5]。在棲息地設計中合理建立保護屏障、水體設計以及植物營造,協(xié)調(diào)好濕地資源保護與人類活動間的平衡關系,建設生態(tài)良好的濱海濕地景觀環(huán)境。