作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2019/9/26 15:30:19
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首批滨海湿地监测结果拉响升温“警报”
专家建议有效利用湿地推进减排和环保

 

“从去年5月到现在,我们的4个站累计获得约7600万组数据,总数据量超过30G,大部分数据可以实时在线观测,初步掌握了气候变化对湿地生态系统功能和生产力的影响情况。”9月23日,中国地调局滨海湿地生物地质重点实验室主任叶思源在接受《中国科学报》记者采访时说。

当日,“滨海湿地保护与修复”研讨会暨世界海洋大会海洋生态地质分会在青岛鳌山举办。我国首批4个滨海湿地增温研究全球观测网(以下简称CROWN)野外监测站建设运行成果和数据受到国内外专家关注。

“气候变化是一个全球性的问题,我们需要通过国际合作对世界上不同地区进行对照。”西班牙IRTA农业食品研究与技术所滨海湿地专家Carles Ibanez说,“无论是在不同的纬度研究同一个湿地系统,还是在高质量的研究设备方面,中国都具有优势。”

对此,叶思源表示,CROWN以及全球其他地方的湿地观测网获得的长期监测数据,有利于有效甄别人类活动、气候变化和地质过程对滨海湿地生态功能的影响,相关结果不仅可以揭示滨海湿地生物地质演化过程的影响机理,还可以服务于湿地保护与修复实践活动。

未来的预警

2018年,中国地调局青岛海洋地质研究所、在我国辽宁盘锦、山东东营、江苏盐城新洋港和四卯酉滨海湿地建设了4个CROWN野外监测站。其监测对象包括滨海湿地的大气、地表水、孔隙水、土壤和植物等多圈层多要素。

监测站运行一年多以来,通过连续观测收集环境气象数据,设置增温情境对比研究增温对生态系统功能的影响,叶思源等发现,增温装置在生长季能够平均提供0.8℃的增温幅度,温度的改变显著影响了湿地的生态环境。

“根据这一年多的短期观察,效果最明显的是植物。增温箱里面和外面的植物完全不一样,箱子里的植物生长会更高,但总生物量变少了。因为它的直径更细,所以更容易出现倒伏现象。”叶思源告诉《中国科学报》记者。

“我们看到的一些影响是非常综合的。”叶思源的合作者、丹麦奥胡斯大学教授Hans Brix告诉记者。Brix有两名博士生去年在中国做了半年的研究,对比增温箱内外温度差异对光合作用的影响。他们发现,增温箱里的植物发生了大量的虫害,且所有的场地都发现了这个问题。

此外,该团队还发现,湿地生态系统生产力在增温影响下降低了34%。“这也预示了未来气候如果变得更暖,可能对植物带来的影响。”叶思源说。

此行访问CROWN江苏盐城监测站给荷兰乌德勒支大学教授Jos Verhoeven留下了深刻印象。“我见过很多类似的实验,但这个实验很特别。从技术上讲,研究两三米高的植物群落意味着增温箱体必须很高,实现这一点并不容易。”他说,“而且增温箱周围的玻璃使它像一个‘温室’,这比在土壤里放加热器等方法更自然。”

他表示,该观测站的另一个特点是研究了很多不同的过程,比如研究植物呼吸、二氧化碳、甲烷排放、碳分解、微生物群落以及地表高程对变暖的响应等。“你可以了解植物生长的总体情况,还有碳沉降的过程,它们结合在一起能够提供线索,让我们了解湿地生态服务功能在未来变暖的条件下如何演化,从而采取有效的应对措施,服务于湿地保护与管理。”

全球的对比

据介绍,CROWN的4个监测站分别布设在我国北方芦苇和互花米草植被类型的滨海湿地。关于这些监测站的部署,叶思源告诉记者,它们除了考虑覆盖中国南北方的纬度差异之外,还覆盖了北方冬天冻结的淡水湿地,南方热带和亚热带的咸水湿地,能够看到全球变暖对更广泛的多样性的影响。

“我们的想法是选择涵盖所有气候条件的场地进行实验,了解这些系统的碳吸收能力,以及当温度升高时生物会受到怎样的影响。”该团队合作者、美国路易斯安那州立大学教授Edward Laws告诉《中国科学报》记者。

以路易斯安那州一种红树林为例,Laws说,原来那里每20年左右就会经历一次严寒,这让当地的黑红树林大面积死亡。然而近30年来,尽管气温会降到零度以下,但严寒却不会持续很长时间。“现在,那里的海岸上有一片生机勃勃的黑红树林,这是40年前没有的。”

Laws表示,研究滨海湿地植物群落如何受气候变化的影响很重要。“因为如果植物群落发生变化,那么动物群落和微生物群落也可能发生变化。”

目前,CROWN与美国佛罗里达湿地、西班牙埃布罗三角洲以及丹麦斯凯灵恩半岛湿地建设的监测站,共同组成了全球典型滨海湿地生态地质环境监测网。“它们可以开展全球不同纬度带、不同生境、不同历史演化阶段的湿地生态系统对比研究,为全球科学家解决滨海湿地重大科学问题提供平台。”叶思源说。

有效的“武器”

湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统,被誉为“地球之肾”。叶思源表示,滨海湿地是陆地生态系统和海洋生态系统的交错过渡地带,在调节气候、涵养水源、降解污染物、应对气候变化、维护全球碳循环和保护生物多样性等方面具有重要作用。

“在过去的十年里,人们才开始讨论沿海湿地的碳储存问题,并称此为‘蓝碳’。一些科学家对其内涵争论不休,并将其归因于海洋。”Verhoeven说,“我认为滨海湿地在这个‘蓝碳俱乐部’中扮演着关键角色。尤其是滨海盐沼湿地,其中的碳储量比我们想象的多得多,甚至高于泥炭地。”

然而,当前湿地正在大量流失。“不仅仅是在中国,美国也是如此。发生这种情况很大一部分是因为经济原因,人们想在沿海地区发展。美国的石油工业尤其如此,因为海滨地下正好有石油,这使得一些湿地已经严重退化或者完全消失。”Laws说。他认为,恢复湿地的部分解决方案是认识到湿地经济的重要性,使其更好地提供生态系统服务。

从处理废水的角度而言,Brix认为湿地是一个很好的解决方案:它可以处理污水,去除水中多余的营养物质,从而保护海洋和河流免受污染,还可以保护海岸。“现在越来越多的人认为它是抵御海平面上升和防止环境污染的有效‘武器’。”他说。

为此,目前很多国家都在尝试修复和创造湿地。但Ibanez认为,湿地的碳储存是一个缓慢的过程。“工业生产碳排放量非常高,我不认为把这些多余的二氧化碳储存在湿地里是件容易的事。”他说,“而且如果海平面升高,这些成本高昂的项目在未来几十年都将面临真正的风险。”

“或许,我们可以试着更好地管理湿地,让它的减排效应增加。”Ibanez说,这正是国际合作的必要性之所在,因为在不同的观察中会看到特殊生态的不同结果,对地区之间进行比较,能够更好地理解这个系统是如何运作的。

 
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