珠江三角洲红树林湿地景观应对极端气候的探讨

徐谙为 王江萍 陈红跃

摘要：基于殊三角洲气候灾害频发的大背景，通过综合分析国内外红树林湿地及其生态系统的相关研究成果，主要讨论了极端气候对其产生的消极影响，同时探讨了其对气候因子的响应途径与机制，旨在对珠三角区域红树林在极端气候事件作用下，为进一步量化其景观格局动态变化与干扰因子间关系的研究建立基础。

关键词：珠江三角洲;红树林湿地;景观格局;极端气候;响应机制

中图分类号：$718 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）14-0036-04

1研究背景

珠江三角洲位于我国南部沿海，是我国经济发展的重要引擎。自国家提出建设“大珠三角优质生活圈”和“亚太地区最具活力和国际竞争力的城市群”的区域规划决议后，以深港、广佛、珠澳为核心的粤港澳都市圈已跻身为世界级城市群。但其地势平坦，区域河道纵横，台风频发，气候高温多雨，降雨集中，且年均降水量大。近10年来，就正面袭击广东的台风就达23次之多（图1），并伴随持续的强降雨，给沿海及相邻内陆城市带来巨大的损失。据《科学》2018年发表《2017年，大气中的碳含量达到了80万年以来的最高水平》的报告指出，地球持续升温是不可逆转的大趋势。因此，在全球气温变暖、海平面上升的大背景下，城市内涝、台风侵袭等极端气候灾害给该区域的经济发展及生活带来巨大地威胁，也将日趋严重。

研究表明，对密西西比河两岸对洪水事件截然不同的处理方式结果显示，充分考虑洪水本身物理过程，保留緩冲地带比堆筑堤坝更具深远意义。Xin Liu等。的研究认为滨海湿地在抵御风暴灾害方面比硬质海防系统更具成本效益。因此，自然的缓冲区在应对极端气候所致灾害中扮演着积极且重要的角色。

滨海湿地是处在大陆与海洋生态系统之间的自然缓冲区，而红树林湿地则是分布于热带、亚热带海岸、海湾、河流出口中上部潮间带的一类特殊滨海湿地，其错综的气生根、支柱根可增加潮滩摩擦力、促淤造陆，同时还兼具防风消浪、净化环境、改善生态等多种防护功能，是沿海防护林的第一道屏障，也是重要的防灾减灾体系。据2001年全国红树林资源调查工作及2009年全国湿地资源调查统计的数据显示，广东省现有红树林面积约为1.2×10⁴hm²，占全国红树林总面积的57.3%，主要集中分布在雷州半岛、粤西及珠江人海口，其中，珠江口红树林面积达1478.58hm²，占广东红树林总面积的12.28%。此外，在深圳湾与内伶仃国家自然保护区隔海相望的香港米埔湿地，包含了380ha极具生态价值的红树林，1995年被列为拉姆萨尔国际重要湿地。因此，研究红树林湿地景观动态变化与极端气候之间的响应关系，具有积极意义。

2改变红树林湿地景观格局的驱动力

景观格局特征及变化对系统稳定性、抗干扰能力、被干扰后的恢复能力、生物多样性等方面具显著影响，因此，红树林湿地景观格局的变化可作为其对自身系统稳定与健康、抗干扰能力等方面的重要衡量指标之一。Urner和Ruscher认为自然因素及人类活动均可能引起斑块的破碎及景观格局的变化。如图2所示，适度干扰，系统能自行恢复并维持原有景观，而极端干扰下，系统可能退化甚至消失，原有景观也将被新景观所取代。

2.1人为扰动

基于人为活动背景下，相关学者对珠三角区域红树林的生态系统服务价值、自然与人工群落特征、人工造林的工程与技术的探究、微生物群落多样性、土壤沉积规律、重金属富集特征、红树林群落碳储量、景观格局变化及其环境效应等方面开展了大量的科研工作。

在珠江人海口，由于渔业、养殖业的发展需要，人为堆筑堤坝改变了潮汐淹渍规律，也减少陆地流人红树林湿地的淡水。Selvam的研究结果显示，这将导致红树林植物多样性的退化。另外，人为破坏，导致大量滩涂、红树林湿地被不当或过度开垦，湿地系统斑块破碎化严重;而工业的发展，使水污染加剧，湿地自我调节净化功能减弱，最终导致湿地景观退化，甚至生态系统崩溃。因此，许多学者认为人为活动及干扰是导致红树林湿地景观格局变化、斑块破碎程度加强的主要驱动力。

目前，对红树林保护的工作及意义已得到社会广泛认知与重视，截至2012年底，广东省有85.5%的红树林被纳入了各级保护机构管理。其中，珠江人海口区域，广东内伶仃福田红树林和珠海淇澳一担杆、南澳东红树林分别被纳入国家级自然保护区和省级自然保护区。且随着经济的发展，相关政策颁布及科研工作，继续而深入的展开，会在不同程度上减少人为因素对红树林湿地景观变化的影响。

2.2自然因素

2.2.1气候因素

世界气象组织（WMO）将特定时段内某类气候要素量值或统计值显著偏离其平均状态、且达到或超出该变量观测或统计值期区间上下限附近某一阈值的事件定义为极端气候事件。此外，《管理极端事件和灾害风险推进气候变化适应特别报告》。将与灾害相关的极端气候事件划分为极端的天气和气候变量（温度、降水和风）、影响极端气候变量发生或其本身为极端气候事件（季风、厄尔尼诺、热带气旋等）及影响自然环境的极端气候事件（干旱、洪水、极端海平面等）三类。广东气象灾害风险阈值库入库规范（DB44T 1798-2016）将出现危害大、损失重、范围广的台风、暴雨、高温定义为广东省的主要气象灾害，并对极端气候灾害的阈值作了明确界定。

国外，主要通过遥感监测、图像处理、建立模型演算等手段，从极端气候事件对红树林及其系统的影响、红树林系统对极端气候的响应及预估未来气候变化导致极端气候事件对红树林分布、格局变化的影响等方面的展开了大量的研究，而国内此方面的研究则开展较少。诸多研究表明，气候变化、极端气候事件可影响其水文与C循环过程等，是红树林湿地景观格局变化的至关重要的驱动力。

首先，风暴与气旋对红树林湿地最直接的影响与破坏——即时而明显的机械损伤，从而导致其初级生产力下降，红树应激启动补偿机制——新叶萌发量增多、光合作用增强、盐分调节恢复平衡，从而增强其适应能力。虽然此响应机制产生了短期优势，同时，是以牺牲植物繁殖体发育为代价。如红树繁殖体仍无法继续发育，随后的人为或气候干扰，将加剧湿地中红树林群落的恢复，从而促使湿地景观格局的更新。

其次，据Tomlinsont研究表明，在无人为干扰的前提下，红树林可在年均降雨量1500～3000mm的区域正常生长、进行植被更新与演替。适度的降雨量可促进丰富的有机物和碎屑沉淀，这有利于提高红树林湿地系统的生产力和物种多样性。但随着降雨量持续增加，不仅改变潮位高度，还加剧了红树林湿地系统内的侵蚀，随着持续淹渍时间的延长，不同红树树种会相继死亡。同时，大量而集中的降雨，会对红树林系统内的盐碱浓度分布造成影响，虽然相关研究表明盐分不是红树林生长的必要条件，但由于不同红树对盐碱耐受程度不同，如海桑耐盐碱度较低而多分布于河口，而桐花树、木榄、红海榄等耐盐碱浓度较高，可分布远离河口、海水盐度高或潮汐浸渍时间较长的区域，因此，较长周期后，对盐碱浓度耐受程度不同的红树树种的分布就将随之改变，其群落结构、斑块类型及景观格局也将产生影响。

温度是影响红树林分布和群落结构与外貌的决定性因素，因为它决定了红树林植物关键的生理过程。红树树种的开花量会随着温度升高而增加，尽管不同物种之间存在个体差异，总体红树林群落繁殖、更新率也会随之增加。同时，温度因子通过作用不同红树树种的传授粉媒介等相关因素，最终影响红树林的群落结构与分布。

2.2.2其他间接因素

由于季风产生的洋流所形成的温差，引起的海水上升的“施肥”作用，可提高海洋生态系统的初级生产力。但因上升流变异引起的海水温度上升，导致海洋植物如南极根枝草的大量死亡，固定的“蓝碳”被大量释放，从而促使海平面上升，从而促使红树林湿地向内陆方向退化。

另外，据相关研究表明，与厄尔尼诺现象相关的“海洋旋涡”导致的海流可携带海洋生物进行远距离迁移，这有可能为红树林的外来生物提供入侵途径。外来生物的入侵，则可能会在不同程度上打破红树林湿地系统原有的生态平衡，进而改变系统的结构。

3红树林湿地应对极端气候的响应

湿地景区是区域气候的调节器，它对气候的影响主要取决其对水文和c循环过程的影响。对于一个开放、复杂的生态系统而言，它的每一个因子之间彼此制约，又共同倔进系统整体的发展与变化。

3.1水文过程

随着热带气旋事件频率和强度的增加，在较长时间内，潮间带沉积物的量随之升高，加上降雨增加地下水输入导致的地下膨胀，带来的垂直增益，且红树林发达的气生、支柱根系可滞留由风暴、海潮、暴雨极端事件等带来大量泥沙，均可在一定程度上“促淤造陆”，以抵御海平面升高。刘涛等认为相对开敞海岸的红树林比较封闭海湾内的红树林具有更高的土壤沉积速率，因此，开敞海岸的红树林可能具有更好地应对气候威胁的潜力。

3.2防风消浪效应

大量研究表明，红树林湿地（主要是红树林群落）具有防风消浪、促淤造陆和抵御海啸等生态防护效应。田野认为风是产生波浪的主要原因，而林带对于风力的消减能力使得波浪的能量得以衰减，从而可以有效地保护海岸，减弱强热带风暴和其他极端气候所带来的巨大灾难。但是，红树林湿地的缓冲能力是相对而言。当红树林湿地遭遇强度大或持续性极端气候事件时，除其自身根系、枝叶受损外，其群落恢复与景观更新过程也将受到很大程度的抑制与干预，这将对自身系统的防护效果产生极大的影响。

3.3碳循环

“蓝碳”（Blue Carbon）是指通过海洋和海岸带生态系统吸收并固存的碳，其储存形式主要包括生物碳（Bi-ological Biomass）和沉积物碳，对“蓝碳”的研究已成为全球热点。红树林系统的“蓝碳”循环过程在于其根系分泌物和凋落物在土壤、沉积物中的碳储存，和红树林群落与大气间的垂直交换和伴随潮汐等水文运动向系统外转移的碳。众所周知，红树林湿地作为固碳效率最高的生態系统之一，在减缓全球变暖和海平面上升等气候问题上发挥着积极的作用。目前，全国多地包括广东在内，均已建立了红树林涡度相关碳通量观测网络和红树林长期定位研究站，致力于系统探究红树林碳循环过程，这也为研究红树林湿地系统响应极端气候提供了很好的客观基础与数据。

3.4生态工程师机制

1993年，学者Lawton和Jones为了寻找整合生物种群与生态系统过程的方法提出了生态系统工程师的概念，Kim Cuddington等人合著的《生态系统工程师——从植物到原生生物（Ecosystem Engineers：Plantsto Protists）》一书提出了生物物种并非环境条件的被动接受者，而是可以主动影响并改变环境的观点。其中涉及“生物保护”与“生物建造”等相关概念，认为生物可通过附着和相互作用的方式减少群落基质的侵蚀，或通过分泌化学物质来增加物质沉积和凋落物的非生物粘结。因此，红树林群落促淤造陆功能的实现、其结构的稳定、湿地景观格局变化，在一定程度，得益于此。

4问题及展望

4.1问题

（1）红树林湿地景观维持，应建立在其系统的相对完整与健康的基础上。在珠三角气候灾害频发的大背景下，如何运用例证的方式将其景观格局动态变化量化，应作进一步的讨论。

（2）自然与人为干扰通过作用生态系统的景观破碎化过程，来抑制或减缓生物多样性的发展与系统的植被恢复，换而言之，系统内斑块间的联系越紧密，环通度越高，系统结构越复杂，边界越粗糙，其抗干扰能力也就越强。在极端气候事件频发与强力人为干扰背景下，为维持红树林湿地生态系统的完整与可持续性，其中，功能较为单一的内缘农业生态系统与承载候鸟栖息的裸滩等不同景观类型比例的阈值应作深入探讨与研究。

4.2展望

由于客观条件与环境的不同，国内外在对红树林湿地的研究方向有所差异。世界范围内，我国红树林湿地所占比例较小，伴随着红树林破坏到恢复历史阶段，及高速的城市建设与拓展，人为干扰对其格局变化、群落退化等方面的影响深远。而国外红树林分布范围广泛，红树林的天然状态维持较好，自然干扰程度更大。因此，气候对红树林湿地的影响及其对气候变化响应等方面的研究开展较多。在经济与社会发展背景下，基于相关研究成果，人为扰动对红树林湿地影响程度将会不断下降，对其在应对极端气候及其景观格局变化趋势等方面的积极探索将更为广泛而深入。