濕地是地球上水陸相互作用而構成的獨特的生態系統,是重要的生存環境及自然界最富生物多樣性的生態景觀之一。在抵御洪水、調節徑流,改善氣候,控制污染污染,美化環境、維護區域生態平衡等方面有其它系統所不能替代的作用,被譽為“地球之腎”、“生命的搖籃”、“文明的發源地”和“物種的基因庫”。所以,在世界自然保護大綱中,海洋、濕地和森林是全球三大生態系統。因為濕地學屬于一門自身科學體系有待進一步完善的學科,濕地科學定義還眾說紛紜,目前已統計到的定義近60種。
在世界各個自然地帶都分布有濕地。初步統計顯示,在世界陸地面積中,濕地約占6.4%的比例。我國擁有亞洲最大的濕地面積,在世界上排名第四,甚至囊括了國際濕地公約中的所有濕地種類,同時世界唯一的青藏高原濕地也分布于我國。因為濕地涵蓋了水陸兩類生態系統的部分特點,所以具備社會價值和經濟價值,且生態功能也呈現多樣化。目前,濕地已成為人類賴以生存及發展的自然資源寶庫。所以,很多科研機構開始注重濕地的開發和研究。
濕地的功能
濕地是地球上廣泛分布的陸地生態系統之一,由于其生態結構的復雜性和生態功能的多樣化,它支承著獨具特色的物種和較高的自然生產力,為人類生活和社會生產提供極為豐富的自然資源。對濕地價值的認識首先是從水禽棲息地開始的。由于其本身的脆弱性和人類干擾的強勁,其面積和生態功能都在下降。因而,濕地的保護引起普遍的關注,濕地便成為唯一有其國際性保護公約的生態系統。
生態學所強調的“整體性”原則,使得保護學家從珍稀、瀕危水禽的個體生態和種群生態水平上將視野拓寬到生態系統的水平上,重視水禽棲息地的保護和濕地生態系統的綜合研究。濕地物種減少和致危最重要、最直接的原因是濕地大面積損失和生境破碎化。造成這種惡果的原因除了自然因素(如氣候變干)外,更主要的是人類的強度干擾。現在,濕地那些無法用金錢來衡量的價值都得到廣泛的注意。隨著對這類生態系統的呼聲日漸提高,對濕地的生態系統水平的研究也逐漸加強。
濕地具有水陸過渡性,環境要素濕地中的交匯及耦合作用就漸漸復雜化,它從各個角度反饋給自然環境。總而言之,濕地的功能包括社會功能及自然功能兩點。
氣候調節、水量平衡、生物多樣性維護和物質循環等體現了濕地的自然功能。濕地生態系統物質循環的特殊性是有機質和很多元素由生物循環不斷進入地質循環,沼澤生態系統中這種的循環最突出。
目前不斷增加的溫室氣體導致了全球變暖問題的產生,而這種濕地生態系統的作用就會發揮越來越關鍵的作用。濕地生態系統是能使CO2固定在地層中,而在地球上的各種生態系統中這樣的系統不多,雖然濕地會將一定量的甲烷等溫室氣體釋放在大氣中,但顯然其對碳的固定作用不可或缺。對生物多樣性的維護就體現了其生物功能。
因為濕地具有水陸過渡性,所以它是很多生物繁衍棲息的場所。由于濕地環境比較特殊,在此棲息的生物種群也比較獨特,比如一些特殊的食蟲植物,如貍藻、毛膏菜和豬籠草等;還有必須在濕地環境中才能生存的珍稀瀕危水禽,如大鴇、丹頂鶴和天鵝等。此外,濕地還能調節水量分布,以利于水量平衡,這在所有地球生態系統中是獨一無二的,因為濕地的蓄水能力很強,能夠調節河川徑流。
環境演變、資源以及人們的休閑旅游,都體現出濕地的社會功能。因為濕地生態系統擁有多樣化的自然資源,這就使得其成為多數區域重要的農業、漁業和牧業的基地,同時也為社會發展提供基本的條件,而大河流域之所以能成為世界古代文明的發祥地,該流域的濕地生態系統起到了至關重要的作用。同時,人類對濕地生態系統的破壞和干擾,從地球上有人類文明之后就一直存在,隨著人類文明的發展,這種干擾也在不斷增加。濕地面積在社會經濟發展的過程中不斷減少,而濕地風光旖旎,在其環境中生存的動物種群也比較獨特,在發展旅游的過程中其發揮著重要的作用。從濕地對積水環境的調節作用來看,水中的顆粒物質及有機質逐漸沉淀,構成了類型多樣的沉積物。而對于沉積的過程,沉積物會隨時記錄下不斷變化的周邊環境而逐步成為標志性的信息載體,尤其是泥炭,其積累速率較快,全球平均年積累速率達1mm/a,因此以厚層泥炭作為信息載體來研究過去環境變化具有高分辨率的特點。
人工濕地的優勢
近些年,人工濕地逐漸發展為生物——生態治污技術,能對不同類型的工業廢水進行處理,后又逐步發展為雨水處理,并得到了推廣和應用。目前,這項人工濕地已被用來改善大型水體的水質。其原理是利用自然生態系統中物理、生物、化學三方面的作用來凈化污水。
人工濕地生態系統是在一片洼地中,這片洼地的長寬比一定,且底面存在坡度,由填料(沸石濾料)、土壤混合構成填料床,在填料床的表面流動,或在填料床的縫隙中污水能夠曲折地流動。種植于填料床表面水生植物,易于成活,還能增強處理性能,從而構成一個特殊的動植物生態系統,達到凈化污水的目的。
人工濕地這個“自然系統”是為人工模擬“自然濕地”處理污水而構建的,它是人為地在長寬比一定,且地面存在坡度的洼地中,根據相應比例將構成基質混合成填料床,然后有針對性的種植植物的污水處理生態系統。對于“自然系統”中有機物微生物的降解,植物可以為其提供基質,種植的植物的生長周期一般較長,具有較強的抗水性,且美觀,易于成活。另外,蒲草、蘆葦水生植物還具有一定的經濟價值。人工濕地對污水的凈化是人工基質、水生植物和微生物這個復合生態系統的物理、生物、化學三方面作用的共同結果,通過植物吸收及過濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解等方式將廢水中的重金屬和懸浮物、磷、氮、有機物等去除,其中自然化學作用及微生物的比例為90%,水生植物約占7%~10%的比例。這個特有的動植物生態系統能很好的凈化污水,還可以利用水分及營養物質的生物地球化學循環,促進綠色植物生長及增產,從而實現廢水的資源化。
綜上,人工濕地有著下列優勢:①節省了一部分建造及運行費用;②便于管理及維護;③能進行污水處理;④減小對污染負荷及水力的沖擊;⑤產生直接或間接的效益,如教育、娛樂、建材、野生動物棲息、造紙原料、畜產、綠化和水產等。