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流域生态学的背景和内容

流域生态学的背景和内容

湖沼学一直作为生态学思考和管理实践的前沿学科,而现代生态学研究更是迫切地需要与数

学、地学、计算机科学等融合,影观生态学就是相互融合的较好的例子。但景观生态学不易与淡水科学

结合,出为水体常作为不透明的、异质的嵌块在景观地图上被描绘,并且水体科学家不常借用景观生

态学的工具和概念解释它们。其原因在于淡水生态系统格局很难被看到(多一个水的介质、可视的格局也很短暂)。另外,由于系统不能认识系统本身以及生态系统的开放性,就水而论水容易形成认知障碍,应从更高个一个层次研究水体,将视野从水体扩大到汇水区域(对静水水体而言)或流域(对流水水体而言),开展流域生态学研究。

流域生态学不同于景观生态学,其与景观生态学的区别和联系在于:流域有明确的地理学上的边界,景观则没有;流域和景观都是由不同生态系统组成的异质性区域;景观主要针对陆地。而流域则主要关心水系:流域和景观都是社会—经济—自然复合生态系统;景观生态学是地理学和生态学的交叉学科,流域生态学则是淡水生态系统向陆地生态系统的一个拓展;景观生态学以景观为对象,研究其结构、功能和变化,即景观要素和生态客体(如动物、生物量、营养物)的空间格局、生态客体在景观要素之间的流动、镶嵌体随时间的变化;流域生态学则研究流域内不同景观(高地、沿岸带、水体)和不同生态系统间信息、能量、物质的变动规律。

流域生态学研究应包括如下主要内容:

(1)流域形成的(占地理和古气候)历史背景及发展过程;

(2)流域景观系统的结构(不同生态系统或要素间的空间关系,即与生态系统的大小、形状、数量、类型、构型相关的能量、物质和物种的分布),功能(空间要素间的相互作用,即生态系统组份间的能量、物质和物种的流)和变化(生态镶嵌体结构和功能随时间的变化);

(3)流域生物多样性测度,生态环境变化过程

对流域景观格局(如水生、陆生及水陆交错带生物群落和物种)的影响与响应;

(4)流域内主要干、支流的营养源与初级生产力,干、支流间的能量、物质循环关系及其规律,流水与静水生境之间营养源和能源的动力学研究以及江湖阻隔的生态效应;

(5)流域的生态学特征以及区域生态环境整治的生态工程、流域城市生态学、人类生态学和生态经济;

(6)流域水系的环境背景值及环境容量,污水治理与资源化生态工程系统研究;

(7)水体梯级开发的生态学后果与对策,自然灾害的评估与预警;

(8)流域工农业现状及生物资源的利用与保护,流域社会经济可持续发展对策。

开展流域生态系统研究,需要多学科、多专业的交叉渗透和联合攻关。以长江流域为例,数十年来,中同科学院有关研究所与其他科研院所协作,从事水域生态学和陆地生态学的调查研究,已在长江流域的资源、环境科学方面作出了许多重要贡献,已具有较雄厚的开展流域生态系统研究的科学技术储备。有关部门将在“九五”期间选择重点类型与区域进行生态系统多样性维持机制的研究,主要内容包括重要生态系统的优势种、关键种的保护生物学研究、类群间相互作用(食物网)与生态系统稳定性之间关系的研究以及生境片断化的成因及恢复的研究。笔者建议在选择重点类型和区域时,选定一个具有代表性的中等尺度的流域,组织若干研究单位共同协作、联合开展流域生态学研究,增强生态系统多样性研究的理论性与实用性。

就水生态系统多样性研究而言,近期应通过调研和收集各方面数据和资料,建立并逐步完善我国水生生物及内陆水体数据库(DOBEIC),结合3S技术、非线性科学和现代计算机理论,尝试时水体内的过程和治局的特征进行非线性度量,从而进行尺度转换成尺度推绎,在其基础上与DOBEIC相结合,拓展到长江中下游淡水湖泊群。具体而言,即以长江中下游水体为主要对象,研究湖泊与水系的分形特征与环境质量的关系、水草分布格局的非线性度量及与生物多样性的关系、人类活动对湖泊生态系统的影响与对策、林—农—渔复合生态系统优化结构的技术及示范、应用SPOT卫星对湖泊生态系统进行动态监测等。

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