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1、,Why was there a wetland?,第六章 湿地形成与演化,Which factor is the main reason for wetland formation? Climate, hydrology, physiognomy or biology?,湿地形成受到大尺度地质地貌、气候的影响，还受到水分、土壤和植被等区域或局域因素的作用一、地质地貌1. 地质构造：是湿地形成的基础。2. 地貌影响：直接影响湿地的发育。,第一节 湿地形成的因素,二、气候因素1. 降水：为湿地提供了根本的水分补给。2. 温度：影响区域的净残留水量。三、水文因素1. 水资源：总量、水位高度、径流状
2、态等。2. 水源补给：大气降水、地表水、地下水、冰雪融水。四、土壤植被1. 植被：植被是湿地发育后形成的，但能够影响湿地类型的发展和演化2. 土壤：土壤的透水性等性质能够影响湿地的地表水运动特征。,在地理分异尺度上（大尺度），地质地貌、气候和水文条件是决定性因素，而植被土壤等仅是影响因素。,但在区域尺度上，湿地的形成只需要满足下列几个条件：1. 相对的负地形 相对的负地形是针对一定的区域内微地貌分异而言的。是指在同一地类型分布区内相对地势较低的区域，如高原和平原上的浅洼地等。 相对的负地形总是区域集水中心，这使得这些 方更容易积水或土壤水饱和而形成厌氧的环境，从而生长湿地植物，发育湿地土壤。2
3、. 具有水源补给条件 湿地生态系统的形成还必须有一定的汇流条件即水源补给条件配合。 湿地水源补给类型有地表水流、地下渗流、冰雪融水和直接的大气降水。3.隔水层的存在 区域隔水层的存在不仅可以使汇集到相对负 地形中的水不至于垂直渗漏或者向外渗漏，而且 可以使区域地下水位达到一定的高度。 如果没有隔水层的存在，地表积水或土壤水饱和是难以维持的，因此，隔水层的存在是湿地形成的一个必要条件。,沼泽化过程：主要是通过区域水位面抬升、区域地形缓慢下降或者两者的结合使地表积水或土壤水饱和而形成湿地，使原来的陆地生态系统向湿地生态系统方向发展。陆化过程：水生生态系统向湿地生态系统的转化，这个过程主要是通过区域
4、水位面下降、地形相对抬升或者是两者相结合而形成湿地。,第二节 一般沼泽化过程理论,苔草,寸草,菖蒲,水葱,眼子菜,松嫩平原牛轭湖沼泽化湿地,(一）湖泊湿地沼泽化规律1. 浅水缓岸沼泽化 特征：由水域边缘向中心扩展 也称“向心陆化型”或“向心沼泽化型”2. 深水陡岸沼泽化 特征：从水域中心向边缘或边缘向 四周扩展，是一种自上而下的沼泽化。,（1）浅水缓岸湖泥炭沼泽化过程（植物带状侵入型）湖泊岸坡较缓，湖水较浅，湖水光照条件好，湖底生长大量低等藻类植物，死亡后堆积于湖底，导致湖水逐渐被淤浅。湖滨地带植物大量繁殖起来。因为水深不同，植物群落分布由湖岸向湖心呈有规律的变化。通常在岸边生长着以苔草为主的
5、植物群落，在湖水深不足1m的地段为挺水植物带，如芦苇、香蒲等；水深1-2m，则为浮叶植物带，如水芋、睡莲等；在水深2-8m，则为沉水植物带。各带植物死亡后，沉积于湖底逐渐积累起泥炭，湖泊也因此逐渐变浅。各植物带因湖水变浅，依次向湖心推进，原挺水植物带被苔草群落所代替，原浮叶植物让位给挺水植物带，浮叶与沉水植物带也相应向湖心推移。最后整个湖泊被泥炭填满，原来的湖泊则变成泥炭沼泽。这种由湖滨向湖心演化的形式，都是在湖水位变动较小，长期处于相对稳定情况下发生的。,第一节 传统的湿地形成与发育理论,水生、沼生植物带状侵入型,沼生植物“浮毯”蔓延型,（2）深水陡岸湖泥炭沼泽化过程发育在湖岸较陡，水深自湖
6、岸到湖心变化迅速的湖泊里。由于漂浮植物在近岸的湖面大量繁殖，死亡后沉入湖底转化为泥炭。开始时在风浪小的湖边水面上，如湖湾处，长满了漂浮植物，并与湖岸相连。漂浮植物主要是蔓延在水面上的长根茎植物，如甜茅、睡菜、水芋及沼萎陵菜等等。这类长根茎植物的根茎交织成网，形成毯状漂浮在湖面上，称为浮毯或漂筏子。随养分逐渐丰富起来，其他植物随即侵入，以后浮毯增厚、密度增大，又为苔草等植物生长提供了有利条件，浮毯逐年扩大、增厚，并向水中沉没，其下部死亡的植物残 体，脱落下来沉入湖底，转化为泥炭，使湖底逐渐垫高，渐渐使浮毯与湖底泥炭相接，浮毯继续向湖心扩展，湖泊逐渐缩小变浅。,第一节 传统的湿地形成与发育理论,水
7、生、沼生植物带状侵入型,沼生植物“浮毯”蔓延型,（3）复合型湖泊沼泽化 若在湖岸地貌不对称的条件下，如一岸陡、一岸缓，湖水深浅不一，缓坡岸进行植被带状侵入型的湖泊沼泽化，陡坡岸进行“浮毯”蔓延型沼泽化。这种二种沼泽化类型复合型形成的沼泽比较多见。,二、陆地沼泽化成因：地下水位升高；土壤养分贫乏；人类活动影响1. 草甸沼泽化2. 森林沼泽化 3. 永冻土区沼泽化,1. 草甸沼泽化 1）生草化过程理论 植物自然演替理论： 根状茎禾草植物阶段 疏丛型禾草植物阶段 密丛型禾草植物阶段,1）根状茎禾草植物阶段根状茎禾草植物需要质地疏松、通气良好且营养丰富的土壤。由于植物残体分解不充分，土壤孔隙被残体碎屑
8、填充，营养水平下降，根状茎禾草植物生长位置逐渐上移。土壤紧实度增加的过程中，土壤氧气含量逐渐降低，根状茎禾草植物逐渐稀疏。,2）疏丛型禾草植物阶段疏丛禾草植物喜氧、根系深，可以从土壤的铁质层吸取丰富的矿质养分，包括磷和钙。有机残体继续积累，有机胶体（腐殖质）更加丰富，土壤持水量相应地增加，易造成胶体膨胀，阻止空气进入土壤，有氧分解仅限于土壤表层。铁质层养分的逐渐减少甚至枯竭，氮、磷养分不足，疏丛型禾草逐渐不适应该环境。,3）密丛型禾草植物阶段密丛型禾草植物分蘖节均在土壤表面以上。植物具有发达的通气组织，且有菌根存在。死亡枝叶构成密丛中心部分，营造积水厌氧环境。新的分蘖均在四周产生，但均高于原分
9、蘖节。,第一节 传统的湿地形成与发育理论,根状茎禾草植物,疏丛型禾草植物,密丛型禾草植物,2）地表低洼过湿论 由于地表低洼，土层经常过湿或地表长有积水，使土壤潜育化形成的。因而，由于不同地貌上洼地的水源及其过湿原因不同，故草甸沼泽化的过程各有不同。,2. 森林沼泽化在一般情况下，森林是不易发育沼泽的，只在森林 采伐迹地或火烧迹地才能看到沼泽化现象。因为树 木消失后失去了巨大的吸水能力，破坏了土层的水 分平衡，由于下部有不透水层，地表水下渗，流失困难，造成潜水位上升，湿生和沼生植物生长，导致迹地沼泽化。在季节冻土时间长并有永冻层分布的山地，水分下渗困难，地表过湿，也容易引起林地沼泽化。,3. 永
10、冻土区沼泽化 环境特点： 气候寒冷 降水量少 地表切割微弱，多封闭洼地，形成众多浅湖 永冻层形成隔水板,一、泥炭沼泽演化的三阶段理论 three phases泥炭沼泽发展的三阶段理论：即低位（富营养）阶段、中位（中营养）阶段和高位（贫营养）阶段,第三节 经典的泥炭沼泽演化理论,1.低位泥炭沼泽阶段 泥炭层薄，沼泽地表仍低洼，各种水源补给丰富，沼泽富含矿质养分，潜水位较高，或地表有薄层积水。此阶段，泥炭多呈中性或微碱性反应，沼泽植物亦以喜富营养植物为主，如苔草、莎草、芦苇等。,2.中位泥炭沼泽阶段 mesomoor 因泥炭积累加厚，沼泽地表平坦或微隆起，沼泽潜水位和矿质养分均低于富营养泥炭沼泽阶
11、段。此阶段，泥炭呈弱酸性或中性反应，沼泽植物以喜弱酸性植物为主。,3.高位泥炭沼泽阶段 highmoor 随泥炭积累进一步增加，地表隆起，沼泽中部地表水和地下水已很难进入，水分只能通过大气降水来补给，因此，矿质养分贫乏。此阶段，泥炭呈强或中酸性反应。沼泽植物以喜酸性植物为主。,20世纪中期，苏联学者E.A.卡尔金娜根据苏联大量的泥炭沼泽航空照片，通过分析，在三阶段理论的基础上，提出八阶段理论。她将泥炭沼泽进入高位阶段后进一步演化的情况加以细分。,泥炭沼泽隆起后的四个阶段不是连续发展的必然规律，而是在不同条件下，不同发展形势。泥炭沼泽表面隆起后，大气降水除渗入泥炭层深处外，还可通过表层流到边缘，
12、可造成中心的潜水位下降，表层泥炭通气性变好，泥炭分解加强，于是有部分灌木和乔木生长。若泥炭沼泽边坡倾斜很小，中心向四周的水流流速很慢，潜水位较高或接近地面，中心区的松树则会逐渐死亡。,若泥炭沼泽受外围陡坡的限制，向外扩展困难，则使泥炭沼泽边坡变陡，形成边缘洼地。因边坡渗流快，潜水位下降，易形成绿化斜坡带，而中心则平坦开阔。若泥炭沼泽周边相对平坦，无陡岸束缚，则围绕中心形成环状的垄岗洼地地貌格局。缓边坡隆起泥炭沼泽发展到一定阶段，可生长地衣，泥炭分解加强，中心区出现次生小湖。边坡常为垄岗洼地，中心为小湖和洼地混合区。,二. 泥炭沼泽发育的一般规律 1. 发育期 2. 扩展期 1）水平扩展 2）垂
13、直扩展 3. 衰退期 1）气候变化 2）地表切割，地下水位下降 3）洪积物覆盖 4）地壳新构造运动,第二节 传统的泥炭沼泽形成与发育理论,湿度升高温度降低,三. 雨养泥炭沼泽的循环更新 1. 背景 该理论是由瑞典生态学家R. Sernander于1910年斯德哥尔摩11届国际地质学大会上提出的，此后成为第四纪地质学和植物生态学研究史中的经典理论。,2.理论 雨养泥炭沼泽植被群落存在从丘间至藓丘再至丘间的循环更新规律，即丘间植被由于地势低洼，水分充足，生长速度大于藓丘，经过一定时间后，丘间隆起成为藓丘。原藓丘由于缺乏水分，生长速度低于原丘间，故成为新的丘间。,第二节 传统的雨养泥炭沼泽形成与发育理论,3. 理论的否定 1）最初的理论只是一种假说 2）实验证据否定了该理论 H. Osvald D. Walker & P. M. Walker W. A. Casparie K. E. Barber(1981),
