海平面上升对我国沿海生态环境的影响

根据国家海洋局海平面公报显示, 近30年来, 中国沿海海平面呈波动上升趋势, 平均上升速率为2.6mm/a, 高于全球平均水平。2008年, 中国沿海海平面为近10年最高, 比常年高60mm;与2007年相比, 总体升高14mm。南海海平面平均上升速率为2.6mm/a, 2008年南海海平面比常年高70mm, 同比2007年上升达37mm。2008年广东沿海海平面比常年高75mm, 比2007年高44mm[1]。而近30年来, 中国沿海海表温度上升了0.9摄氏度, 沿海海平面上升了90mm, 海平面上升趋势加剧[2]。

广东省濒临南海, 大陆海岸线长达3368.1km (不包括沿海岛屿) , 是中国海岸线最长的省份。全球气候变暖导致海平面升高, 对广东沿海经济社会和生态环境影响巨大, 特别是在海岸带、河口三角洲区[3～5]。其突出表现就是对滨海湿地、滩涂资源的影响。这些影响主要包括对潮间带生态系统、湿地生态系统和河口生态系统的组成、结构和功能的影响, 如引起的潮间带生物与环境及其相互关系的变化;各类海岸生态系统的演替;河口潮流、盐淡水混合等环境要素的变化及其对河口生物种类的组成和分布的影响等。另外, 还包括的环境影响有滩涂湿地浸没改变土地利用类型, 盐渍化, 地下水环境变化等。

湿地是地球上具有多功能的独特的生态系统, 是自然界最富生物多样性的生态景观和人类社会赖以生存和发展的环境之一。它具有调节气候、补充地下水、降解环境污染、蓄洪抗旱、控制土壤侵蚀、促淤造陆、保护生物多样性等多种功能, 被称之为“地球之肾”。滨海湿地和红树沼泽的生物量仅次于高生产力的森林生态系统。人类所捕获 (供消耗) 鱼类的2/3以及许多鸟类和动物, 都依靠沿海湿地和沼泽作为其生命周期的一部分。

广东滨海湿地包括浅海水域、潮下水生层、珊瑚礁、岩石性海岸、潮间沙石海滩、潮间淤泥海滩、潮间盐水沼泽、盐田湿地、红树林沼泽、海岸性咸水湖、河口水域、三角洲基塘湿地、三角洲低积平原湿地、水产养殖湿地等12种类型, 面积10153.331km2, 在广袤的湿地孕育了丰富的生物多样性[6]。

东起大埕湾口, 西至英罗港洗米河口, 广东滨海湿地的光、热和水份丰富, 营养物质充分, 为生物生长发育和繁殖提供了条件。湿地植物共有141科294属451种, 主要分布在粤东、粤西沿海及韩江、珠江、鉴江等河流出口地。在滨海湿地植被中最重要的是河口海湾滩涂中的红树林植被, 据统计有19科32属33种, 广东红树林湿地植被大体有以下几种类型:乔木红树林, 如秋茄树+桐花树+木榄群落等;灌木红树林, 如白骨壤群落等;乔木半红树林, 如银叶树+海芒果群落等;灌木半红树林, 如卤蕨群落。浅海与海岸海域湿地鱼类有54科122属211种, 滨海湿地还有70多种珊瑚, 以及软体动物、节肢动物、棘皮动物等丰富的无脊椎动物资源;滨海湿地的两栖动物共有21种。仅限于沿海地区的种类有长趾蛙、花细狭口蛙、无声囊树蛙、华南雨蛙。爬行类有变色树蜥、壁虎、石龙子、赤链蛇、黑眉锦蛇、黑斑水蛇、鱼游蛇、草游蛇等。兽类以啮齿动物为主, 如黄毛鼠、板啮鼠、猕猴群等。据调查, 鸟类共有201种, 属国家一级保护的有两种 (白鹳、白肩雕) , 二类保护鸟类有21种, 主要以水禽等冬候鸟或旅鸟为主。另外, 还有种类丰富的昆虫, 以及河口海湾湿地浮游动物, 如珠江口湿地有182种, 浮游动物年均生物量为1 2 0.5 mg/m3[7]。

20世纪80年代前, 广东有红树林及宜林滩涂湿地近8.6万hm2, 但近30年来由于围垦、开发、海平面上升等诸多原因, 使红树林及宜林滩涂湿地目前仅剩3.7万hm2, 其中原有红树林多于2万hm2, 如今大约只剩下不到3400hm2, 减少了6/7。逐年的海平面上升, 将越来越加剧威胁着滨海湿地生态系统。有研究结果表明, 滨海湿地能够适应非常缓慢的海平面上升, 但难以适应大于2.0mm/a的快速上升。从目前的情况看, 海平面的年上升速率已经超过阀值, 但由海平面上升引起的湿地减少, 红树林浸没的情况还不显著, 这是因为红树林海滩的淤积速率较快, 堤坝前尚有部分土地可供湿地类型陆向延伸, 且人为破坏的影响完全掩盖这种缓慢变化, 但对滨海湿地、红树林沼泽的水浸时间和频率正在提高, 对潮滩植被和红树林生态系统的影响也正在显现, 对深圳河口红树林湿地的研究显示, 该区域红树林生态系统属于亚健康状态, 虽结构尚完整, 但对外界干扰的恢复力逐渐减退, 优势湿地植物种群分布面积开始缩减, 特有生物数量减少, 生物和栖息地鸟类逐渐减少, 部分湿地功能丧失[8]。随着湿地功能的急剧退化, 将严重损害植被和底栖动物群落, 从而导致湿地的水体净化功能、营养物转化运输功能、生物栖息地功能等生态服务功能严重下降, 降低了海岸带生物多样性, 并易于发生侵蚀。

滨海的珊瑚礁湿地对波浪具有较强的消能作用, 形成护岸的天然屏障;珊瑚礁湿地又是海洋油气富集区;珊瑚礁湿地还是海洋中的“热带雨林”, 属高生产力生态系, 约1/3的海洋鱼类生活在礁群中而构成生物资源的富集地;珊瑚礁湿地又是海洋中的奇异景观, 为发展滨海旅游业提供了条件。而海平面的上升同样会对珊瑚礁湿地生态产生严重影响, 一方面, 海平面的波动变化本身就影响着珊瑚礁的生长与发育[9], 其次是因水温升高会使为珊瑚虫提供营养的共生虫黄藻大量离去或死亡, 另外海平面上升后加剧的侵蚀、浪、潮作用会降低海水的透明度, 加重海水受污染程度, 从而不利于珊瑚的生长。而珊瑚礁的消亡会让依附于珊瑚礁群生存的鱼类、生物资源失去赖以生存的环境, 使得整个珊瑚礁湿地丧失功能, 并使得海岸更容易被侵蚀。我国近岸海域珊瑚礁生态系统已受到严重破坏, 珊瑚礁分布面积减少了约80%[10], 气候变暖与海平面上升引起的不同程度的珊瑚白化和死亡现象将进一步加剧广东沿海珊瑚礁湿地消失的可能。

在珠江口门区域, 海平面上升还将对入海河段的水流起到顶托作用, 导致河流入海口处流速减缓, 河水滞留时间增长, 上游受污染水体不能及时下泄与稀释, 影响河口水体动物、浮游生物的生长。在丰、枯水期分别通过漫堤或咸潮的方式, 改变河道沿岸陆上及入海河段既有的生态系统。同时, 同样海平面上升导致的田、地浸没将造成土壤盐渍化, 也彻底改变农田生态系统的功能。

未来预计的影响如下。

海平面上升将严重影响海岸带生态系统和生物资源。就我国而言, 如果海平面上升0.5m, 在没有任何防潮设施情况下, 粗略估算我国东部沿海地区可能约有4万km2的低洼冲积平原将被淹没。

根据预计未来30年, 广东沿海海平面将比2008年升高78～150mm[11]。而珠江三角洲地势低平, 约有1500km2的土地在珠江基面高程0.4m以下, 近一半土地在0.9m以下, 主要靠堤围防护, 海平面上升将对其产生极大地威胁。有研究显示, 在广东地区, 如果要使未来海平面上升30cm, 没有任何预防措施, 淹没将近5500km2, 如果采取适应手段, 会减少到1150km2左右[12]。

海平面上升还将使滨海湿地和沼泽受严重影响, 而湿地是许多鱼类、鸟类和稀有动物的主要生活环境。据黄镇国等[13]预测, 2000年珠江口的滩涂面积为1378×106m2, 到2030年本可增长1003×106m2, 但海平面上升影响却反要减少65×106m2。大面积的沿岸土地被淹没, 海岛、海岸面积减少, 将对其上的生态系统带来一系列的影响和问题。从生态环境角度看, 海平面上升带来的洼地淹没、灾害、海岸侵蚀、海水入侵等, 最终都会反馈到海岸带的生态环境上, 破坏滩涂湿地的自然生态景观, 多重要的经济鱼类、虾、蟹、贝的生息繁衍场所消失, 濒危珍稀物种灭绝, 使近海生态系统发生退化, 大大降低滩涂湿地调节气候、分洪蓄水、保护土地和抵御自然灾害的能力。

就潮滩而言, 对海岸地区具有重要的经济与生态价值, 是宝贵的土地资源, 在海涂围垦、牧业渔业生产等方面具有重要意义。潮滩上盐沼生态类型的空间分布与潮水的周期性涨落及潮水的浸淹频率相适应, 土壤盐分和养分是潮滩盐沼植被发育和生态演替的最基本影响因素。海面上升增加了潮滩的潮浸频率, 并导致潮滩淹没和侵蚀, 使部分潮间带转化成潮下带, 潮滩土壤含盐量增加, 潮滩盐沼生态类型将发生逆向演替并向陆迁移, 但由于受海堤廊道的隔离, 潮滩盐沼类型向岸迁移过程中受阻。因此, 潮滩盐沼演替将表现为土壤肥力高、盐度低、植被生长旺盛的高滩盐沼生态类型的宽度变窄甚至消失, 然后再表现为滩低级生态类型宽度的变窄或消失, 最后表现为整个潮滩盐沼类型的退化和减少, 淤泥质潮滩逐渐演化成砂质海滩。据研究, 海平面上升后, 即使潮滩湿地上部并不直接增加潮浸频率, 上升的海平面也将通过抬高潜水位和矿化度, 引起潮滩湿地表土含盐量增加, 导致生物多样性减少、生产量下降和生态类型单一化。潮滩的损失最终将导致这些地区的生态系统失衡[14]。

对红树林海滩, 海平面上升对其的影响取决于相对海平面上升速率与红树林潮滩沉积速率的对比关系。当海平面上升速率小于红树林潮滩沉积速率时, 海平面上升不会对红树林产生明显的直接影响, 海滩在红树林生物地貌过程作用下不断堆积, 并且随红树林生态系的不断演化, 整个海岸带向海推进。当红树林潮滩沉积速率与海平面上升速度相等时, 红树林海岸保持一种动态平衡。当海平面上升速率大于红树林潮滩沉积速率时, 红树林的变化则取决于红树林生长环境和红树林群落对海平面上升的综合反应, 对于那些海平面上升不会导致地貌发生较大改变的红树林海岸来说, 海平面上升仅使地下水位发生改变、高潮带浸淹频率的增加和原先受沙丘等障碍物保护的高潮区被淹没;如果红树林后缘地貌和地层条件适合红树林生长, 红树林将大规模向陆地迁移;当红树林后缘底质不适合红树林生长, 则红树林几乎很少向陆地演化, 海平面上升将导致红树林被淹没。另外, 一些红树林海岸在海平面上升时会改变地貌, 如沙丘或沙体的消失、泥滩向陆移动等, 这些变化将从根本上改变红树林的生境条件, 从而显著改变红树林生态系[15]。当然, 理论上, 海平面上升, 全球气候的变暖, 海水浸淹岸线的提高, 也会使一些原先不适合红树林生长的海岸会变得对红树林生长有利, 潮水和海流会把红树林胚胎带到这些地方形成新的红树林, 使得红树林生长带北移。

对于广东沿岸的红树林生态系统而言, 随着海平面的上升, 未来红树林生态系统将面临着退化或难以自然更新、甚至逐步区域的消失的状况。其原因在于红树林潮滩的沉积速率会随着陆地水土流失的控制、干旱引起的径流量减小等原因而降低, 伴随着沿海地区的地面沉降作用, 海平面上升一定高度后, 目前的红树林生长环境将可能一部分被淹没, 另一部分则水浸深度和水浸频率显著提高。从研究情况看, 红树林生态系统的生长带有着明确的上下限[16], 尽管红树植物长期适应于水淹生, 当不同红树种类在潮间带的分布受周期性淹水频率的影响, 当淹水频率超过正常水平时, 红树林将退化甚至死亡[17～18]。叶勇等模拟海平面上升对红树植物秋茄的影响时, 认为海平面上升30cm对秋茄的萌发和早期生长具有促进作用, 但幼苗在最初4个月的茎高生长均为低潮区高于高潮区[19]。廖宝文等模拟研究进一步显示, 秋茄幼苗最适淹水时间为每天8～12h, 临界淹水时间为每天16h;尖瓣海莲的最适淹浸时间为每天6～8h, 临界淹浸时间为每天12h, 超过临界时间, 相应生物量会骤降[20～21]。何斌源研究认为在全日潮海区, 秋茄的宜林地滩涂高程不应低于当地平均海平面[22];北部湾沿海白骨壤造林滩面高程不宜低于平均海面30cm, 桐花树不应低于当地平均海面[23]。因此, 海平面上升导致的海区潮水浸淹频率过高, 将会使红树林退化或难以自然更新, 部分地带被次生的乔灌林代替。

而红树林向岸扩展的趋势, 除少数保护区外, 大多数沿岸区域可能会因堤坝、人工建筑, 开发利用等原因而形成不了其生长的潮滩湿地。而一些地区可能具有扩展的土地资源, 但因水质、土壤污染, 贫瘠等因素而不适宜红树林生长, 从而最终导致天然红树林的消失, 而人工红树林生态系统的功能性弱, 还无法替代、弥补、覆盖所有的损失, 其结果将是滨海红树林生态系统的退化, 功能消失, 生物量骤减, 生物多样性降低, 进而加剧海岸侵蚀, 近岸污染。

海平面上升引起的加剧的风暴潮、海浪、台风等灾害也会对红树林生态系统产生影响, 尤其是对其中典型“顶级”种类的影响, 影响红树林的结构, 降低红树林种群的多样性, 同时浪潮带走红树林根系周围有机质和营养物质, 并降低红树林区的淤积速率, 从而影响危及红树林生态系统, 使其结构简单化、面积减少甚至局部消失[24]。

未来海平面上升, 还会进一步加剧近岸珊瑚礁湿地生态系统的危险, 珊瑚礁盘面积会继续减小甚至消失。但王国忠研究认为, 如仅考虑海平面上升对珊瑚礁及其适应性的影响, 即使海平面以0.9～0.98cm/a的速度增长也不会对成熟度较高的珊瑚产生影响, 但目前海平面上升是CO2排放增加, 全球气温变暖伴随效应, 而表层海水升温和表层CO2浓度增加将是对珊瑚礁产生致命威胁, 造成珊瑚礁白化与死亡, 过量CO2会一直溶蚀碳酸钙组成的珊瑚礁骨骼。但对于表层海水温度较低的珊瑚礁生长北边界, 则有可能在一定程度上促进珊瑚礁的生长与发育[25]。当然, 如综合人为影响、环境污染、灾害等多重因素, 珊瑚礁未来的保护形势不容乐观。

在河口区, 海平面上升必将改变河口的盐水入侵强度, 也会使三角洲江河潮水顶托范围上溯, 会潮点和海水楔的上移不仅会引起河道泥沙沉积的变化, 还会使入海河段径流水质变咸, 改变原有水生生物的生长环境, 使得适宜的盐度条件的上移, 但珠江口入海河段上游的水质污染又可能水环境要素不能满足生物生长的要求, 进而影响整个河口的生态环境, 威胁某些海洋生物种群。例如有些定期溯河泅游的习性的鱼类等, 它们可以适应海平面上升而向更远的上游洄游, 但大量上游污水受海水顶托, 常会阻碍鱼类的正常洄游, 影响种群正常生长。河口沿岸带地区的地下淡水水质同样变咸, 这将影响沿岸土地的生产力, 进而影响陆生生态系统的健康, 影响城市供水和工农业用水, 并造成近岸的退化与盐渍化。

对于旅游休闲生态区, 海平面上升则会通过加剧侵蚀, 使砂质海岸后退, 海岸休闲生态区将日益减少, 甚至消失。

有学者对深圳蛇口半岛区域因海平面上升造成的生态损失进行初步评估认为, 如2100年该区域相对海平面上升1m, 其生态价值损失在不同重现期潮位下分别达到1966.55万元/a、4472.92万元/a和5052.83万元/a, 地均价值损失分别占深圳市地均GDP (2000年计价) 的0.8%, 1.1%和1.2%, 使深圳市地均GDP (2000年计价) 存在约一个百分点的潜在损失。由此推算整个广东沿海的生态损失将非常巨大[26]。

摘要：沿海区域是各国经济社会发展最迅速的地区, 也是世界人口最集中的地区, 约占全世界60%以上的人口生活在这里。各洲的海岸线约有35万公里, 其中近万公里为城镇海岸线, 海平面上升这些地区将是首当其冲的重灾区。据有关研究结果表明, 当海平面上升1m以上, 一些世界级大城市, 如纽约、伦敦、威尼斯、曼谷、悉尼、上海等将面临浸没的灾难;而一些人口集中的河口三角洲地区更是最大的受害者, 特别是印度和孟加拉间的恒河三角洲、越南和柬埔寨间的湄公河三角洲, 以及我国的长江三角洲、珠江三角洲和黄河三角洲等。

关键词：生态环境,影响

参考文献

[1] 国家海洋局:2008年海平面公报.

[2] 国家海洋局:2007年海平面公报.

[3] 黄镇国, 谢先德, 范锦春, 等.广东海平面变化及其影响与对策[M].广州:广东科技出版社, 2000.

[4] 广东省地方史志编撰委员会.广东省志.自然灾害志[M].韶关:广东人民出版社, 1996.

[5] 广东省气候变化评估报告编制课题组.广东气候评估报告 (节选) [J].广东气象, 2007, 29 (3) :1-6.

[6] http://www.wetwonder.org/news_show.asp?id=771 (湿地国际.中国:广东省湿地资源概况) .

[7] 王树功, 陈新庚.广东省滨海湿地的现状与保护[J].重庆环境科学, 1998, 20 (1) :4-7.

[8] 孙毅, 黄奕龙, 刘雪朋.深圳河河口红树林湿地生态系统健康评价[J].中国农村水利水电, 2009, 10:32-35.

[9] 詹文欢, 张乔民, 孙宗勋, 等.雷州半岛西南部珊瑚礁生物地貌研究[J].海洋通报, 2002, 21 (5) :54-60.

[10] 齐文同.珊瑚礁生态系统演化和全球环境变化历史[M].北京:北京大学出版社, 2002:156-159.

[11] 国家海洋局:2008年中国海平面公报.

[12] http://www.gov.cn/wszb/zhibo45/content_592851.htm.

[13] 黄镇国, 张伟强, 吴厚水, 等.珠江三角洲2030年海平面上升幅度预测及防御方略[J].中国科学 (D辑) , 2000, 30 (2) :202-208.

[14] 李加林, 张殿发, 杨晓平, 等.海平面上升的灾害效应及其研究现状[J].灾害学, 2005, 20 (2) :49-53.

[15] 谭晓林, 张乔民.红树林潮滩沉积速率及海平面上升对我国红树林的影响[J].海洋通报, 1997, 16 (4) :29-35.

[16] 张乔民, 于红兵, 陈欣树, 等.红树林生长带与潮汐水位关系的研究[J].生态学报, 1997, 17 (3) :258-265.

[17] Zhang Q M, Yu H B, Chen X S, et al.The relationship between mangrovezone on tidal flats and tidal levels[J].Acta Ecologica Sinica, 1997, 17:258-265.

[18] 陈鹭真, 林鹏, 王文卿.红树植物淹水胁迫响应研究进展[J].生态学报, 2006, 26 (2) :586-593.

[19] 叶勇, 卢昌义, 郑逢中, 等.模拟海平面上升对红树植物秋茄的影响[J].生态学报, 2004, 24 (10) :2238-2244.

[20] 廖宝文, 邱凤英, 谭凤仪, 等.红树植物秋茄幼苗对模拟潮汐淹浸时间的适应性研究[J].华南农业大学学报, 2009, 30 (3) :49-54.

[21] 廖宝文, 邱凤英, 管伟, 等.尖瓣海莲幼苗对模拟潮汐淹浸时间的适应性研究[J].林业科学研究, 2009, 22 (1) :42-47.

[22] 何斌源, 赖廷和, 王文卿, 等.梯度淹水胁迫下全日潮海区秋茄幼苗的生长和生理反应[J].海洋通报, 2007, 26 (2) :12-49.

[23] 何斌源, 赖廷和, 陈剑锋, 等.两种红树植物白骨壤 (Avicenn ia ma rina) 和桐花树 (Aegiceras corn icu la tum) 的耐淹性[J].生态学报, 2007, 27 (3) :1130-1138.

[24] 陈小勇, 林鹏.我国红树林对全球变化的响应及其作用[J].海洋湖沼通报, 1999, 2:11-17.

[25] 王国忠.全球海平面变化与中国珊瑚礁[J].古地理学报, 2005, 7 (4) :483-492.

[26] 李猷, 王仰麟, 彭建, 等.海平面上升的生态损失评估-以深圳市蛇口半岛为例[J].地理科学进展, 2009, 28 (3) :417-423.