湖南省洞庭湖由于泥沙淤积,特别是人为因素的影响,目前仍在缩小。它是一个交替湖,南面有湘、资、沅、澧等河流汇入,北面连通长江,水量丰富。洪水季节,河水大量地注入湖泊,湖滩被淹;洪水过后,湖面缩小,湖滩淤泥沉积,所以一年中水位有涨有落,变化幅度较大,广大湖滩呈现干湿交替变化。本区地处亚热带,年均气温高,无霜期长达270天以上,年降水量1300毫米左右。充足的热量、丰富的水源和肥沃的土壤相结合,在海拔26.5米~29.0米之间的湖滩,生长着茂密的芦苇。早在1965年湖区就开始对芦苇沼泽进行人工管理,不断扩大芦苇面积,产量迅速提高。目前,在湖泊周围的12个县(区)都有芦苇沼泽分布,面积由原来的17万亩扩大到600多万亩,产量由5.4万吨增长到53万吨,成为中国造纸工业的重要原料基地。
除上述湖泊沿岸发育有大面积的芦苇沼泽外,在黑龙江省东部的小兴凯湖,也有较大面积的芦苇沼泽,面积约19.6万亩。新疆塔城南湖、艾比湖、河北的白洋淀、江西的鄱阳湖以及其他湖泊都有一定面积的芦苇沼泽。
(三)河漫滩芦苇沼泽区
除了湖泊周围有芦苇沼泽区外,在一些河流的滩凃上,也会有芦苇荡的存在,并为水鸟和鱼类提供了庇护场所。
无论是外流河还是内流河,在中下游河段的河漫滩上,往往有芦苇沼泽分布。
内蒙古自治区呼伦贝尔高原的一些河流滩地,是中国芦苇沼泽较多的地区,总面积约120万亩,主要分布在乌尔逊河、克鲁伦河、辉河和莫格勒河,芦苇蕴藏量达20万吨,一般年产量仅3万~4万吨。
由于河流流经平坦的高原,因此河道弯曲,河漫滩宽阔,牛轭湖众多,加上地表含有黏性土质,水下渗、水平排泄困难。本区年平均气温为零下2.2℃~0.3℃,无霜期仅100天~120天,年降水量为230毫米~320毫米,70%雨量集中在夏季。芦苇沼泽水源主要依靠河流泛滥补给,多水年芦苇沼泽扩大,干旱年面积缩小。但由于热量不太充足,水分太少,导致芦苇植株矮小,最好的芦苇仅高2米~3米,不仅高度不够,还非常“苗条”,茎粗0.6厘米~1.0厘米。
东北地区松嫩平原的一些河流,也有大面积芦苇沼泽的分布。
黑龙江省西部的乌裕尔河下游,河道漫散成为无尾河,大量河水汇集洼地形成芦苇沼泽,面积有100万亩。此沼泽水草相间,生长茂密,珍禽栖息,为丹顶鹤的乐园。吉林省境内的霍林河和洮儿河下游,河道蜿蜒曲折,有的地段汇流,有的地段漫散,沿途多泡沼,发育了大片芦苇沼泽,目前还有50多万亩。由于是河流中上游修建水库,因此水量减少,再加上放牧割青,牲畜践踏苇田,所以沼泽面积在缩减。松嫩平原过去是主要芦苇生产基地之一,但近年来退化严重,如霍林河流域历史上芦苇面积最多时可达145万亩,现在只剩下不到三分之一了。
此外,东北地区三江平原的七星河两岸、都鲁河下游,也分布着大片芦苇沼泽。
需要提出的是,广大的新疆内陆地区河流两岸,大多有芦苇沼泽分布。北疆的额尔齐斯河、额敏河、精河、奎屯河以及伊犁河,南疆的塔里木河、车尔臣河、孔雀河、和田河和叶尔羌河等中下游段,都有芦苇沼泽发育。芦苇长势好,非常繁茂。但是由于位于内陆,交通不便,大多芦苇资源处于自生自灭的原始状态。
第四节元素转换——沼泽的物质循环
1.万物之本——碳循环
沼泽中的生物不断地生长、死亡、再生长,形成了完整的物质循环过程,其中,碳和氮两种元素的循环是两条主线。
碳是一切生物体中最基本的成分,因此碳循环是沼泽生物物质循环过程中最基本的循环。
沼泽中的碳来自大气和溶解于水中的二氧化碳以及泥炭中的有机物质的分解。沼泽的碳循环,首先是植物进行光合作用,稳定大气中的二氧化碳,合成碳水化合物。一部分碳水化合物,又被植物呼吸消耗,产生二氧化碳,返回土壤和大气中,从而完成碳的简单循环过程。
其次是在植物残体通过泥炭化过程形成泥炭,在需氧性细菌的作用下,泥炭中的有机物质开始被分解,释放出的二氧化碳参加生态系统碳循环。在泥炭的有机物质中含有纤维素和半纤维素及多糖类物质等。多糖类物质在细菌、真菌和少数放线菌所分泌的水解酶的作用下,分解为葡萄糖等。葡萄糖在不同条件和不同微生物作用下的分解产物有很大的差异。
沼泽地表有常年积水和季节性积水两种情况,在这两种不同的情况下,葡萄糖分解特点也就是二氧化碳的释放特点,不同的是:季节性积水沼泽在干季时,葡萄糖经需氧性的细菌和真菌的分解,最后产生二氧化碳、水和能量,二氧化碳返回土壤和大气中;常年积水沼泽或季节性积水沼泽在雨季时,葡萄糖经厌氧性细菌分解,首先形成有机酸和二氧化碳,最后释放出甲烷和氢气。二氧化碳为中间产物,部分返回大气中。
沼泽类型不同,泥炭种类也不一样。相应的,泥炭含碳量也有差别。此外,在有机质含量基本相同的条件下,泥碳含碳量与分解度有关,分解度越大,含碳量越高,反之则小。另外,泥炭的含碳量,还随着地质年代的增加而增加。据估算,含碳量增加2%~3%,需要5000年~8000年,因为碳聚积要依靠缓慢进行的次生缩合过程、脱水过程和脱羧基作用来进行。
煤是含碳物质。沼泽中的植物残体逐渐形成泥炭,泥碳在漫长的地质时期中经压力成岩作用而形成煤,煤由于地壳变动便露出地表,通过风化或人类燃烧,释放二氧化碳到大气中,参与地球碳的循环。这种通过沉积物的碳循环周期比大气碳循环要长得多。
2.非他莫属——氮循环
氮是组成动植物体内蛋白质的主要成分,也是沼泽生态循环中重要的一环。
氮循环过程比碳循环要复杂。沼泽生态系统中氮素主要来源于大气中的游离态氮、降水携带的少量硝态氮和铵态氮,还有泥炭中的含氮有机物质,如蛋白质、腐植酸、生物碱等。大气中的游离态氮,要经过固氮细菌的固氮作用,才能被植物吸收。沼泽植物桤木根部的束状大根瘤中,生活有共生的放线菌,能固定大气中的氮,因此桤木沼泽中,氮的含量较多。
沼泽中氮的循环主要是泥炭中的含氮有机物质在微生物的作用下,经过复杂的生物化学过程,然后释放出氮。但是含氮有机物质分解过程在不同条件下(需氧条件、厌氧条件)有不同特点。需氧性细菌分解发生在干季泥炭的表层,在微生物的作用下泥炭中含氮有机物,转化为氨,其中一部分氨返回土壤被植物利用,另一部分又可在亚硝化细菌和硝化细菌等微生物的作用下,氧化为亚硝酸及硝酸盐类,被植物吸收。
泥炭中的含氮量在沼泽地表常年积水情况下,以厌氧性细菌活动为主,并伴有需氧性细菌活动。氮的转化以反硝化过程为主。反硝化细菌以亚硝酸及硝酸盐作为氧的来源,将化合态氮转化为游离态氮,最后返回大气中,实现了氮的循环。
泥炭中的含氮化合物90%以上是有机态氮。泥炭含氮量随着泥炭类型的不同而不同,富养泥炭含氮量高,贫养泥炭含氮量低。
第五节生生不息——沼泽中的动植物
1.沼泽之灵——沼泽中的动物
如果把沼泽看成一幅画,那么动物肯定是其中最为灵动的一部分,生机勃勃。
不同类型的沼泽栖居着不同的动物。
富养沼泽尤其是湖滨附近的沼泽,有丰富的动物种类:哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类和无脊椎动物昆虫等。哺乳类以水獭、水田鼠、水鼩为代表。鸟类在沼泽动物中是最多的:多种鹬类、涉禽类的鹤和鹭、游禽类的鸭和雁、猛禽类的沼泽鹄等。两栖类有蟾蜍和青蛙。爬行类有蛇。还有多种鱼类。在水中还有双翅类的幼虫等。
在我国的沼泽地中还生活着非常珍贵的丹顶鹤、天鹅等大型水禽。
在草本沼泽中,通常动物较多,如田鼠和麝鼠、土壤中的寡毛类、蛛蜘和线虫等。线虫在一定条件下从植物的通气组织中获得氧,甚至在无氧条件下也能生存。
木本沼泽中的动物主要是鸟类和过境的哺乳类,如熊、麂、狼等。在森林沼泽的土壤中,有寡毛类、双翅类的幼虫以及线虫等动物。
泥炭藓沼泽无掩体,土壤呈强酸性,营养缺乏,因此动物少,但可见到无脊椎动物的弹尾类、蜘蛛和蜱螨等。
(一)鸟类的天堂
过湿的自然环境,使植物具有独特的生态特征和生理结构,生长发育了湿生--沼生植被,但是这种自然条件却限制了动物种群的发展,只有鸟类繁多。因为水草丛生的沼泽环境,为各种鸟类提供了丰富的食物来源和营巢、避敌的良好条件。
春光明媚、绿草茵茵、百花盛开的季节,是沼泽中鸟儿生儿育女,繁育后代的最佳时期。成群的水鸟,包括许多珍禽,纷纷来到人烟稀少、草高水丰的沼泽区。据不完全统计,生活在沼泽地区的鸟类大约有15科160多种。它们当中,有的利用芦苇、菖蒲、灯芯草、苔草、水木贼以及其他水草,在河湖岸边的草滩、草丛或草茎上筑巢;有的栖息在树林或较干燥的地方,飞翔于沼泽地带觅食。在阳光明媚的白天,各种鸟类有的翱翔于天空,有的嬉戏在水中,就连清晨和黄昏,也有鸟类出来活动。所以,春夏的沼泽区是充满生机的鸟的乐园。
虽然沼泽地区的鸟类习性各异,但都适应多水或泥泞的环境。
有些鸟类趾间生长着蹼膜,善于游泳;有些鸟类嘴长、腿长、脖颈长,可以在泥泞和草丛中自由走动和觅食;有的能久立水中达几小时,“守株待兔”,捕捉浮游小生物。沼泽区的鸟类绝大部分是候鸟,冬去春来,随季节迁徙。中国东北地区纬度较高,夏季日照时间长,更有利于鸟类的活动和繁殖,所以每当春天冰雪消融,地面披上绿装,它们成群结队,从遥远的南方长途飞到水草丰盛的沼泽地带安家落户。
沼泽区的鸟类是宝贵的动物资源。
一些鸟类的羽毛非常柔软,富于弹性,保温性能好,是非常好的御寒填充料;有的羽毛色彩艳丽,是上等的装饰品。此外,象征爱情的鸳鸯、头顶“红宝石”的仙鹤、体态优雅的天鹅、白衣仙子般的白鹳,以及美丽的罗纹鸭、绿头鸭等,都生活在沼泽中,是人们熟知的观赏鸟类,可在动物园或公园进行饲养供人欣赏,从而丰富人们的文化生活。
(二)长寿仙禽——鹤
鹤是人们熟知的一种涉禽,在中国有9种之多,占世界鹤类的三分之二。其中丹顶鹤最为出名,是中国主要珍禽之一,也是国家一级保护动物。它全身洁白,只有头顶裸露着一块朱红,因此被称为丹顶鹤。古时候,人们想象它是“神仙”的坐骑,故又叫仙鹤。画家们常把松鹤绘在一起,作为松柏长青、延年益寿的象征,实际上丹顶鹤是沼泽地的珍禽,并不是生活在森林中。
丹顶鹤每年3月由南方飞到东北,以家族的形式,成小群或成对地生活在沼泽地带。早晨或傍晚出来觅食鱼类和乌拉苔草、芦苇、三棱草等嫩芽。它们在周围环水、高草密布的浅滩上巢筑,用芦苇、乌拉苔草等铺垫,舒适柔软。幼鹤在5月下旬孵出,随同亲鸟于浅滩或浅水中漫游,觅食昆虫、鱼类和各种草的嫩芽,10月下旬随同鹤群离开孵育的地方,飞向长江中下游的江苏、浙江、安徽等地越冬。
还有一种珍禽,名叫黑颈鹤,是鹤类中唯一的高山种,繁殖在海拔3500米~5000米的山地、高原沼泽区,主要分布在我国青藏高原、四川省西北部的若尔盖高原沼泽区。黑颈鹤全身洁白,只在脖颈上有黑色羽毛,犹如围了一条黑色的围巾,故而得名。在夏季的青藏高原和若尔盖高原沼泽区,人们常常可看到成群成对的黑颈鹤,在湖畔或草丛中觅食,有时在沼泽区的上空飞翔。秋天来了,它们就飞往天气暖和的云南、贵州等地越冬。黑颈鹤也是珍禽,比丹顶鹤更稀少,是国家重点保护的鸟类。
(三)福禄之鸟——鹭
鹭广泛分布在全世界,据统计有59种,我国有20种,如苍鹭、白鹭、草鹭等,是典型的沼泽草甸中的鸟类。在中国古代的官服上就绣有鹭鸶(六品文官),作为一种身份的象征。
苍鹭是鹭类中最大的鸟,它同鹤一样,具有嘴、脚、颈长的特点,适宜在沼泽地行走和觅食。苍鹭体态轻瘦,喜寂静,有耐性,常在早晨或傍晚出来活动。它有一套特殊的捕食方法:在沼泽地或河湖浅水地带站立数小时之久,耐心等待鱼、虾及其他水生小动物,然后捕捉。群众因此叫它“长脖老等”。它在大树上营巢,在沼泽和河湖岸边觅食。在中国,从东北地区到海南岛,从沿海到西藏高原都有分布。
(四)家鸭之祖——野鸭
野鸭种类很多,全世界有145种,其中有44种见于中国。野鸭是所有家鸭的祖先。野鸭性喜群聚或成对生活,迁徙时常成群结伙活动。它们以各种草类和自身脱落的羽毛筑巢,栖息在水草丛生的河湖岸边或沼泽地,并利用茂密的植物把巢隐蔽起来,以防范外来的侵犯。有少数野鸭能构筑非常精巧的巢,但并不把它隐蔽起来。也有的野鸭在洞穴或鸟巢铺上自己的羽毛,作为自己的窝。野鸭平时喜在各种浅水中游动,有的白天休息,夜间出来觅食。鸭类多为杂食动物,即吃草类种子、水生植物、藻类、昆虫、贝类、软体类以及其他小型动物,也吃小鱼、虾和农作物。