【科技日報】保護(hù)“地球之腎”他們開出“中國藥方”
群鳥在閩江河口濕地海面上翱翔。新華社記者 魏培全攝
中華攀雀在河北省唐山市豐南區(qū)沿海濕地育雛。新華社記者 楊世堯攝
游客在江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)淥洋湖濕地公園的水上森林乘船游覽。新華社發(fā)(孟德龍攝)
西南林業(yè)大學(xué)濕地學(xué)院岳海濤團(tuán)隊(duì)在若爾蓋開展泥炭沼澤調(diào)查。 受訪者供圖
【深瞳工作室出品】
采 寫：本報記者 楊 侖
策 劃：趙英淑 滕繼濮 林莉君
《中國沼澤志》(第二版)總結(jié)凝練了近年來國內(nèi)外沼澤學(xué)研究領(lǐng)域的最新成果，摸清了我國主要沼澤的“家底”，為后續(xù)濕地的保護(hù)恢復(fù)、綜合利用等工作提供了強(qiáng)有力的科學(xué)支撐。
置身莫莫格濕地中，舉目可見天空碧藍(lán)如洗，四顧則是白鶴起舞、百鳥翔集，葦海搖曳間生機(jī)盎然。天畔的晚霞，漸漸由絢麗歸于平淡，恬靜悠閑。
游客們很難想象，這片濕地所在的吉林省白城市，多年來曾有“八百里瀚海”之稱。從歷史上蠻荒富饒的沼澤，到后來遭受人類活動干擾退化，再到通過人工保護(hù)重現(xiàn)濕地的綠意盎然，莫莫格濕地的變化恰是我國許多沼澤濕地的縮影。
我國濕地面積位居世界第四、亞洲第一，《濕地公約》劃分的42類濕地在我國均有分布。剛剛過去的8月15日，我國迎來首個全國生態(tài)日。如今，保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)的理念已經(jīng)深入人心。
濕地被喻為“地球之腎”，與森林、海洋并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。同時，濕地也是全球范圍內(nèi)退化、喪失速度最快的生態(tài)系統(tǒng)。要保護(hù)濕地這一“地球之腎”，我們該做些什么?
今年7月，由中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(以下簡稱東北地理所)牽頭，匯聚全國12家單位、數(shù)百名科研人員多年研究的《中國沼澤志》(第二版)正式出版。它總結(jié)凝練了近年來國內(nèi)外沼澤學(xué)研究領(lǐng)域的最新成果，摸清了我國主要沼澤的“家底”，為后續(xù)濕地的保護(hù)恢復(fù)、綜合利用等工作提供了強(qiáng)有力的科學(xué)支撐。
濕地與我們的故事，或許才剛剛開始。
發(fā)布最新研究成果，揭開沼澤神秘面紗
人類對濕地的科學(xué)研究較晚——直至18世紀(jì)，歐洲才有國家開始進(jìn)行泥炭沼澤的考察與研究;1885年，俄國教授開始在大學(xué)里講授沼澤學(xué)課程。而我國沼澤研究起步則更晚。1958年，中國科學(xué)院長春地理研究所(東北地理所前身)成立，這是國內(nèi)最早研究沼澤的機(jī)構(gòu)之一。建所至今，東北地理所致力于沼澤研究，并于1999年出版了《中國沼澤志》。
如今，距離上一次的調(diào)查已經(jīng)過去30多年。時移世易，由于氣候變化和人類活動的干擾，我國沼澤分布和結(jié)構(gòu)功能已發(fā)生了顯著變化。
“在我國，沼澤是濕地的主要類型和核心形態(tài)，是最富有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)和生物最重要的生存環(huán)境之一。”東北地理所所長、中國生態(tài)學(xué)學(xué)會濕地生態(tài)專業(yè)委員會主任姜明說。
歷經(jīng)數(shù)年艱苦的考察，科研人員對面積4公頃以上的沼澤進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，這幾乎囊括了我國所有的沼澤。翻開這部厚厚的著作，每一片沼澤的范圍與面積、地質(zhì)地貌、氣候、水資源與水環(huán)境、沼澤土壤、沼澤植被、沼澤動物、受威脅和保護(hù)管理狀況等均一目了然。
“新版的《中國沼澤志》揭開了沼澤的神秘面紗。從結(jié)果中，我們既看到了令人欣喜的一面，也發(fā)現(xiàn)不少令人擔(dān)心的問題。”姜明告訴科技日報記者。
黨的十八大以來，我國開展了大量濕地保護(hù)與修復(fù)計劃，“長江大保護(hù)”“黃河流域高質(zhì)量發(fā)展”上升為國家戰(zhàn)略，恢復(fù)和提升濕地生態(tài)系統(tǒng)功能在我國受到前所未有的關(guān)注和重視。目前，我國濕地退化和消失的勢頭得到有效遏制，生物多樣性有所提升。在三江國家級自然保護(hù)區(qū)，東方白鸛種群數(shù)量進(jìn)入快速恢復(fù)期，繁殖數(shù)量由2000年的8只，增加到2021年的192只，恢復(fù)到20世紀(jì)70年代最繁盛期的水平;植物方面，紅樹林面積恢復(fù)成效明顯，總面積基本恢復(fù)到1980年的水平。
另一方面，科研人員也觀測到了令人憂心的變化：我國三江平原的沼澤濕地累積喪失率高達(dá)80%;若爾蓋高原泥炭沼澤由于放牧排水，同20世紀(jì)80年代數(shù)據(jù)比較，81%的泥炭沼澤有機(jī)碳含量在減少;與1999年第一次調(diào)查結(jié)果相比，華北一片沼澤濕地面積大幅減少99%……
沼澤濕地的大面積喪失，帶來的是水文調(diào)蓄功能、碳匯功能的下降和生物多樣性降低等后果。
僅以植物為例，部分沼澤植物如鹽樺、東方水韭等已處于滅絕、極危的狀態(tài)。“其中有些沼澤植物尚未被人類認(rèn)識，還沒來得及為人類作出貢獻(xiàn)，就已經(jīng)在地球上消失了。”在《中國沼澤志》(第二版)的序言中，中國科學(xué)院院士陳宜瑜這樣寫道。
空天地“聯(lián)合作戰(zhàn)”，支撐濕地保護(hù)決策
沼澤濕地如此重要，但摸清其“家底”卻并不容易。
我國科研人員采用遙感衛(wèi)星、無人機(jī)、地面調(diào)查隊(duì)這一“空、天、地”相結(jié)合的辦法，為全國655片沼澤繪制了一份詳細(xì)的電子檔案。
作為“地面部隊(duì)”的一員，東北地理所高級工程師劉波負(fù)責(zé)對沼澤進(jìn)行詳細(xì)的科學(xué)考察，調(diào)查沼澤植被物種多樣性和生物量。
提起沼澤，人們會聯(lián)想到紅軍爬雪山過草地時的艱辛，也有可能聯(lián)想到一望無際的草甸子、令人感嘆亙古原野的蒼茫。“有些沼澤上面是草，中間是水，下面是泥，有些地塊明明可以安全站人，一兩步外卻能沒過人的頭頂。”劉波告訴記者。
有著同樣體會的，還有西南林業(yè)大學(xué)濕地學(xué)院的張昆博士。負(fù)責(zé)四川片區(qū)的張昆，踏上了紅軍曾經(jīng)踏足的沼澤——若爾蓋。“我們的任務(wù)是取得水、植物、泥炭的樣本。在這一過程中，我自己就曾陷進(jìn)去過。”張昆回憶道，當(dāng)沼澤緩緩?fù)淌芍p腳、小腿時，無力感與恐懼迅速塞滿心中。這時需要在他人的幫助下才能得以脫身。
深入沼澤后，取樣工作才剛剛開始。科研人員需要向下打鉆，完整地采集沼澤土壤樣本帶回實(shí)驗(yàn)室。“由于帶不了大型設(shè)備，我們在四川阿壩紅原的日干喬沼澤就曾用人力獲得9.9米長的泥炭柱芯，相當(dāng)于三層樓高。等到返回安全點(diǎn)時，大家累得連抬腿上車這個動作都無法完成。”張昆說。
為節(jié)省人力、物力，東北地理所研究員劉寶江研究利用探地雷達(dá)設(shè)備探測泥炭資源。“探地雷達(dá)向地下發(fā)射電磁波，當(dāng)遇到泥炭和背景土壤的分界面時，由于泥炭和背景土壤的電磁特性不同，就會反射回來一部分電磁波，然后再利用我們研發(fā)的專用軟件對反射回來的雷達(dá)波進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而提取到泥炭厚度和埋藏深度等信息。”他告訴記者，這種辦法在保證探測精度的同時，可以大面積、快速地獲得泥炭的分布和泥炭儲量。
有了實(shí)地調(diào)查取回的樣品數(shù)據(jù)，太空中的“眼睛”——遙感衛(wèi)星開始展現(xiàn)威力。東北地理所研究員毛德華利用這些土壤樣品，結(jié)合濕地分布數(shù)據(jù)，利用人工智能學(xué)習(xí)的算法，實(shí)現(xiàn)了濕地土壤有機(jī)碳密度的空間預(yù)測，并對濕地土壤碳儲量進(jìn)行了準(zhǔn)確核算。這一結(jié)果極具價值——它能夠?yàn)槁男小稘竦毓s》和全球氣候變化談判提供科學(xué)依據(jù)，助力我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
“擁有空天地一體化監(jiān)測系統(tǒng)后，我們還能夠監(jiān)測濕地的植物長勢、水文條件，相當(dāng)于為保護(hù)區(qū)提供了一個預(yù)警系統(tǒng)。”毛德華說。
與30多年前的調(diào)查相比，此次科研工作者們的裝備更加精良，結(jié)果也更為精確。“此外，我們還拓展了沼澤定義的內(nèi)涵和外延，對沼澤濕地水文情勢、泥炭特性、植物資源等都有了更深入的認(rèn)知。”姜明說。
“垂危”濕地成候鳥樂園，人與自然和諧共生
濕地生態(tài)環(huán)境脆弱人盡皆知，那么，濕地能否在人為干預(yù)下，恢復(fù)生態(tài)功能?毛德華通過影像數(shù)據(jù)給出了肯定的回答。
“從全國尺度來看，近十幾年來，我國濕地的面積開始增加，這與國家持續(xù)開展?jié)竦乇Ｗo(hù)工作是息息相關(guān)的。”毛德華告訴記者，“濕地?fù)p失的速率在減緩，總面積在增加，紅樹林等指標(biāo)性物種的種群在持續(xù)擴(kuò)大。”
走進(jìn)福建閩江河口濕地國家級自然保護(hù)區(qū)，蒙蒙細(xì)雨中，只見黑臉琵鷺在綠意盎然的濕地上空飛舞，中華鳳頭燕鷗追著“心上鳥”喂魚，黑翅長腳鷸在淺水區(qū)“遛娃”。
“這一片原來是我的養(yǎng)殖場。”濕地管護(hù)員林發(fā)金所指之處，如今水草豐茂。隨著濕地退養(yǎng)行動的開展，林發(fā)金響應(yīng)號召，成為福州市長樂區(qū)潭頭鎮(zhèn)克鳳村第一個退養(yǎng)戶。20多年來，福州市叫停不合理項(xiàng)目、劃定管控紅線，并密集推出一系列保護(hù)與治理舉措，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)“失地”重回濕地的蝶變，讓曾經(jīng)日漸退化、一度“垂危”的濕地，重新成為候鳥的樂園。
隨著生態(tài)文明建設(shè)全面推進(jìn)，許多濕地都重新煥發(fā)了勃勃生機(jī)。位于吉林省松原市乾安縣的大布蘇湖沼澤，與此前調(diào)查結(jié)果相比，面積擴(kuò)大了約1.9倍;莫莫格、向海等濕地成為候鳥們遷飛路線上的幸福家園。
“在保護(hù)好生態(tài)環(huán)境的前提下，開展合理的濕地農(nóng)業(yè)利用，形成同市場需求相適應(yīng)、與資源環(huán)境承載力相匹配的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局，將對提升碳水化合物、蛋白質(zhì)供給的多樣性和產(chǎn)量發(fā)揮積極作用。”東北地理所、中國科學(xué)院松嫩平原西部鹽堿濕地生態(tài)研究站站長文波龍博士說。
濕地合理利用是《濕地公約》的核心理念，也是濕地保護(hù)工作的延續(xù)和可持續(xù)支撐。
驅(qū)車向吉林省白城市東南方向駛?cè)ィJ葦茂密、鷗鳥翔集的牛心套保國家濕地公園的出現(xiàn)讓人眼前一亮。不同于周遭裸露的白色鹽堿地，綠色是牛心套保國家濕地公園的主色調(diào)。
中國科學(xué)院松嫩平原西部鹽堿濕地生態(tài)研究站就建在這里。文波龍攻讀博士時師從濕地生態(tài)學(xué)家、中國工程院院士劉興土。2002年，劉興土帶隊(duì)來到牛心套保調(diào)研，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)脆弱、濕地退化嚴(yán)重，周邊社區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，為了恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)、提高居民生活質(zhì)量，劉興土率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始扎根于此，努力為松嫩平原西部探索一個濕地可持續(xù)發(fā)展的模式。
針對當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，科研人員針對性地研發(fā)了蘇打鹽堿蘆葦濕地恢復(fù)及高產(chǎn)培育技術(shù)，揭示了蘆葦生長的需水關(guān)鍵過程，建立了退化蘇打鹽堿蘆葦濕地水文調(diào)控措施、堿斑地蘆葦快速恢復(fù)技術(shù)體系。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)濕地恢復(fù)工程的可持續(xù)，以及發(fā)揮濕地的產(chǎn)品供給功能，劉興土和團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)蘇打鹽堿化濕地葦—蟹(魚)—稻復(fù)合生態(tài)模式。經(jīng)過幾代科研人的持續(xù)努力，鹽堿濕地的恢復(fù)與合理利用技術(shù)體系不斷完善。
目前，在牛心套保濕地，蘆葦、籽蓮、稻穗、群魚、河蟹與水鳥構(gòu)成了一幅和諧共生的畫面。文波龍告訴記者，通過濕地的合理利用，濕地保護(hù)能力得到增強(qiáng)，濕地水文特征穩(wěn)定維持，水體、土壤的鹽堿程度下降，植被蓋度和生物量提高，生物多樣性增加，在經(jīng)濟(jì)、社會效益之外，生態(tài)效益也明顯提升。
精準(zhǔn)施策，助推濕地保護(hù)工作更上層樓
在全球范圍內(nèi)，濕地保護(hù)都是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。我國是全球沼澤濕地面積最大的國家之一，且地域遼闊，地貌類型千差萬別，地理環(huán)境復(fù)雜，氣候條件多樣，沼澤資源分布廣泛且具有顯著的區(qū)域差異。
“這就意味著我們對濕地的保護(hù)必須建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，針對不同地域、不同類型濕地，針對性施策，開出保護(hù)濕地的‘中國藥方’。”姜明說。
找到了“病理”，才能對癥下藥。
對于沼澤而言，人類活動是最大的干擾因素之一，最典型的當(dāng)屬泥炭沼澤。泥炭又名草炭或泥煤，是沼澤植物千百年來不完全分解、堆積而形成的特殊有機(jī)物，可以被視為煤的原始形態(tài)。泥炭沼澤是最為典型和重要的濕地類型，其單位面積碳儲量最大，碳密度是全球平均土壤碳密度的3—6倍，是全球減緩大氣二氧化碳濃度升高的最重要的碳匯之一。
目前，我國仍存在泥炭非法盜采現(xiàn)象，盜采行為不僅造成泥炭質(zhì)量下降和資源浪費(fèi)，還會遺留許多礦坑，給后續(xù)的土地整理復(fù)墾留下隱患。而盜采的原因，竟然僅僅是作為種植作物的基質(zhì)。
“泥炭沼澤中有一種典型的植被泥炭蘚，泥炭蘚在碳匯、過濾淡水及調(diào)蓄洪水等方面極具價值，且廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥保健、污染監(jiān)測和園藝產(chǎn)業(yè)。”劉波說，“然而，泥炭蘚生長速度慢，每年每平方米積累的干物質(zhì)只有20克左右，僅能增加1毫米泥炭地厚度，因此易于破壞、難以恢復(fù)。”
針對泥炭沼澤保護(hù)問題，《中華人民共和國濕地保護(hù)法》第三十五條規(guī)定：泥炭沼澤濕地所在地縣級以上地方人民政府應(yīng)當(dāng)制定泥炭沼澤濕地保護(hù)專項(xiàng)規(guī)劃，采取有效措施保護(hù)泥炭沼澤濕地;符合重要濕地標(biāo)準(zhǔn)的泥炭沼澤濕地，應(yīng)當(dāng)列入重要濕地名錄;禁止在泥炭沼澤濕地開采泥炭或者擅自開采地下水;禁止將泥炭沼澤濕地蓄水向外排放，因防災(zāi)減災(zāi)需要的除外。
今年初，四川省阿壩州公安局公布了打擊盜挖泥炭的典型案例，已有3案13人因非法采挖泥炭被依法追究刑事責(zé)任。
6月，最高人民檢察院在四川省阿壩藏族羌族自治州召開濕地保護(hù)公益訴訟專題研討會，并發(fā)布了一批濕地保護(hù)公益訴訟典型案例，其中就包括四川省檢察機(jī)關(guān)督促保護(hù)若爾蓋高寒泥炭沼澤濕地案。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果，科研人員還提出了保護(hù)泥炭資源的對策，包括科學(xué)界定泥炭保護(hù)開發(fā)界限、加強(qiáng)泥炭替代產(chǎn)品研發(fā)、加強(qiáng)泥炭基礎(chǔ)研究等。
除了人類活動干擾因素外，氣候也被視為干擾濕地的重要因素。“極端干旱或者短時間強(qiáng)降水，都會對濕地造成較大壓力。”東北地理所副研究員薛振山告訴記者。水量豐沛與否，對植物的生長與固碳能力會產(chǎn)生何種影響……這些問題，都需要科學(xué)家繼續(xù)探索。
生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)關(guān)系到中華民族永續(xù)發(fā)展的大計。在姜明看來，圍繞著濕地，我們?nèi)匀挥性S多認(rèn)知空白亟待填補(bǔ)。
記者注意到，在新版《中國沼澤志》中，科研人員將全國劃分為5個沼澤分布區(qū)和17個沼澤區(qū)，并沒有按照傳統(tǒng)以行政單位來劃分。“濕地是一個整體，為有效整體保護(hù)松嫩平原典型濕地生態(tài)系統(tǒng)，迫切需要打破原有保護(hù)地屬地格局，建立跨流域、綜合性的國家公園。”姜明說。
此外，隨著濕地保護(hù)工作的深入，對專業(yè)人才的渴求也更加迫切。姜明告訴記者，相對來說，濕地的學(xué)科建設(shè)目前依然較為薄弱，起步晚、學(xué)科成熟度不高。直到去年，西南林業(yè)大學(xué)濕地學(xué)院才開始招收第一批濕地保護(hù)專業(yè)的本科生。
“我們希望能夠盡快建設(shè)國家級平臺，吸引更多人才投身濕地科學(xué)研究，凝練科研方向，匯聚科研力量，在推動學(xué)科發(fā)展的同時，為保護(hù)工作更上層樓打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”姜明說。
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