气候变化下多年际水位变化对湖滨结构与功能的系统性影响

本文深刻剖析了气候变化如何通过多年际水文情势（WLF）改变湖滨生态区（eulittoral zone）的结构与功能。作者提出三种典型水位模式（Regime A-C），指出干旱导致的持续低水位（Regime B）和暴雨引发的快速涨水（Regime C）将加剧栖息地简化、生物多样性丧失及生态系统服务退化，强调维持自然水位振幅对湖滨管理至关重要。

　　

引言

湖滨带作为水生与陆生生态系统的交错带，是具有高生物多样性的关键生态区，同时提供重要的生态系统服务。气候变化通过极端气候事件（如连续多年干旱和间歇性暴雨）显著影响湖滨生态系统，这些事件改变了湖泊的水文情势，使水位波动幅度超出自然范围。本文重点讨论叠加在自然季节性波动之上的多年际水文情势对分层型湖泊湖滨环境的生态影响，强调时间尺度在理解水位变化影响中的关键作用。

季节性水位波动与多年际水位情势的区别

湖泊浅水区基质组成和物理复杂性是区分仅受季节性水位波动影响的湖泊与受多年际水位情势影响的湖泊的关键差异。在仅受季节性波动的湖泊中，波动幅度与浅水区基质结构相关：波动幅度越大，浅水区大颗粒基质比例越高。这是由于水位季节下降时，先前受波浪作用保护的细颗粒沉积物变得易悬浮并搬运至更深水区，暴露出更大石块和岩石。相比之下，多年水位下降的湖泊中，湖滨岩石和石块长期滞留岸上，水位下降速度快于波浪改变基质组成的速度，导致浅水区基质粒径变小。

三种主要多年际水文情势

作者定义了三种不同的多年际水文情势，分别对湖泊湖滨带产生独特影响：

情势A：年平均水位稳定

这是水文未受干扰或轻微干扰湖泊的典型情势。最低和最高水位可能存在季节性波动，但年平均水位年际间基本保持稳定，每年最低水位时暴露的湖滨面积也相对恒定。湖滨植被（主要为一年生植物）在暴露岸带发育，淹没后死亡。因此，沿岸带物理复杂性（非生物和生物结构）年际稳定，生物可利用的沿岸资源也保持稳定。鱼类和无脊椎动物利用物理结构（石块、植被）作为附着基质、躲避捕食者和风浪的庇护所，以及觅食和繁殖场所。它们适应自然波动幅度和季节模式，种群可能在低水位时因栖息地可用性减少而缩小，但水位上升后恢复。

情势B：多年际水位持续下降

这通常是连续干旱年份的直接结果，若叠加人类过度取水或分流则会加剧。随着水位多年持续向湖心后退，湖泊收缩，干燥湖滨面积扩大。这种长期（数年）水位下降独立于季节性波动幅度，并叠加在年模式之上。结果，大多数沿岸带结构，包括石块和其他粗颗粒基质、大型植物和先前淹没的湖滨植被，被滞留岸上。沿岸带栖息地复杂性降低，主要为细颗粒基质，少有或没有生物结构。粗颗粒基质可用性减少限制了附生生物（周丛生物）的发展，而附生生物是沿岸食物链的主要基础。结构复杂性和附生生物量的减少通过对食物和庇护所的负面影响，增加了自然捕食和人为（捕捞）死亡率，共同降低了无脊椎动物和鱼类的丰度及生物多样性。本地物种若不适应持续后退的水线则会死亡，为更具耐受性的物种（有时是入侵物种）提供了生态位空缺，构成重大生态系统威胁。

情势C：水位快速上升

这是强降水和径流增加的结果，导致水位快速上涨，淹没先前暴露的湖滨区域。虽然洪水事件持续时间从数小时到数年不等，但其影响常持续数年，因此被视为多年际情势。情势C常跟随情势B的年份之后。先前滞留岸上的粗颗粒岩石和木质基质以及在暴露岸带发育的植被（河岸树木、芦苇、莎草）被淹没，成为沿岸带的一部分。在植被茂密、有机质大量积累的浅水区，沿岸带内部及其与敞水区之间的水交换减少。尽管湖泊重新蓄水直观上是有益的，但快速蓄水过程可能带来生态和社会代价。在湖滨区，有机植物物质堆积后发生大规模分解，导致暂时性缺氧，从而使该环境暂时不适合鱼类和无脊椎动物生存，并产生恶臭和形成蚊虫滋生的岸池。这些滋扰会持续到与湖泊敞水的水交换将其消除为止。

管理意义

鉴于气候变化预计将持续加剧，更多原本具有稳定年平均水位的情势A湖泊可能转变为遭受情势B和C的湖泊。这一过程将伴随着湖滨环境结构和功能的日益改变，并降低公众从湖滨生态系统服务中获益的能力。因此，综合管理湖泊-流域系统至关重要，既要保障供水，也要调控洪水。只要可能，湖泊应努力维持情势A（自然状态），以防止情势B和C下产生的大多数问题。若不可能，对于情势B下的湖泊，替代管理策略是通过部署自然或人工结构来人为增加栖息地复杂性和异质性，以刺激和促进较低营养级，产生上行效应（bottom-up impacts）。基于基尼烈湖的经验，在情势C下保护湖泊生态系统健康的最佳方法是在情势B期间选择性地清除部分湖滨植被，并为人们在低水位时创建通道。这种做法也改善了沿岸带上部与下部区域以及敞水区之间的水交换。这些无植被通道也可能通过增加植被的边缘效应而使鱼类受益。

最后，采用建议的时间尺度术语，区分水位波动（water level fluctuations）和水位情势（water level regimes），将使相关影响和过程变得更加清晰。