湿地生态学 CH1 总论
1.湿地之神——丹顶鹤。
2.中国“荷都”——微山湖红荷湿地。
3.湿地公约于1971年在伊朗小城拉姆萨尔（Ramsar）签订。每年的2月2日为“世界湿地日”。
4.湿地：不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水体者，包括低潮时水深不超过6米的水域。 5水是湿地形成的最根本的原因 。
6.湿地被誉为：地球之肾、生命的摇篮、文明的发源地、物种的基因库或生物超市。 7.湿地生态系统的功能和效益 ：
（一）经济效益——单位面积湿地生产力最高： （1）高生产力（食物、药材、工业原料）；（2）水资源丰富（居民、工业、农业用水来源）； （3）泥炭（燃料、泥炭浴疗、生物肥）。 （二）社会效益：（光观与旅游、教育与科研价值） （三）生态效益：（1）大气（调节气候、调节空气、减缓全球气候变暖——泥炭起着碳库的作用）（2）水——“自然之肾”，“地球之肾”功能。（污水处理、水体净化，平衡补给地下水、调蓄水量、保岸护堤）（3）防止土壤酸化（4）生物（物种的基因库） 8．湿地存在的问题。
（1）盲目开垦和改造（2）湿地水资源不合理利用（3）泥沙淤积（4）污染（工农业废水、生活污水等）（5）湿地生物多样性降低（湿地的破坏给依托湿地的生物带来了灭顶之灾。） 9．保护对策：（1）加强宣传，提高公众湿地保护意识 （2）制定湿地保护开发利用规划 （3）加强湿地的研究（4）完善湿地法规（5）建立自然保护区（6）湿地公园（兼有物种及其栖息地保护、生态旅游和生态环境教育功能的湿地景观区域都可以称为“湿地公园” 。）
CH2 湿地类型
拉姆萨（Ramsar）公约分类系统中湿地类型：滨海湿地，内陆湿地，人工湿地
1.滨海湿地的类型：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，潮间盐沼湿地，红树林沼泽，海岸咸水湖，海岸淡水湖，河口水域，三角洲湿地。 ⑴红树林：红树植物的树皮内大多含有丰富的单宁酸，遇空气容易氧化成红色。
·红树林的生态适应性：①叶片旱生形态结构：叶肥厚、革质化、有茸毛，表皮光亮。 ②叶片高渗透压：细胞内渗透压通常达30-大气压（一般的陆生植物只有5-10个大气压） ③泌盐现象：植物具有可排出多余盐分的分泌腺体，叶片则为光亮的革质，利于反射阳光，减少水分蒸发。④胎生现象（名词解释）：红树林中的很多植物的种子还没有离开母体的时候就已经在果实中开始萌发，长成棒状的胚轴。 ⑵珊瑚礁（名词解释）：珊瑚礁是一类生物海岸类型，由珊瑚虫的遗骸夹杂其他各种造礁（如钙质藻类等）和附礁（如软体动物、软珊瑚、海葵和有孔虫等）生物遗体，经过地质年代的作用形成的，其基本成分是碳酸钙。
⑶河口沙洲湿地：是一类特殊的盐沼湿地，主要在大河高浊度河口，凭借径流的大量水沙输出，于海岸潮汐能较小的区域发育而成。
(4)岩石离岛：海岛是四周被海水包围，高潮时露出海面的陆地。
2.内陆湿地类型：湖泊湿地，河流湿地，泥炭湿地，淡水林泽，湿草甸
⑴湖泊湿地：是湖泊的一部分，但两者并不等同。是发育在湖泊边缘，也就是在枯水期水深2m以浅的部分，并且总面积不低于8hm2 。
3.我国湿地分类：湖泊湿地，河流湿地，沼泽湿地，海岸湿地，人工湿地 沼泽（名词解释）：地表多年积水或土壤过湿的地段，其上主要生长着沼生植物，其下有泥炭的堆积，或土壤具有明显的潜育层。
CH3 湿地生态系统的结构
1. 湿地生产者——湿地植被类型分类
①从植物生活类型看，可以分为挺水型、浮叶型、沉水型和漂浮型； ② 从生长环境看，可以分为水生、沼生、湿生三类；
③ 从植物生长类型看，可以分为草本类、灌木类、乔木类。
2．挺水植物特征：根或地下茎生长于泥土中，植株的上部则挺出水面。（香蒲） 3．沉水植物特征：根或地下茎生长于泥土中植株的上部沉入水中。（水盾草、皇冠草） 4.浮水植物特征: 根或地下茎生长于泥土中，地上茎质软或缺少地上茎，叶自漂浮水面上。(菱角)
5.漂浮型植物特征：根不扎入泥土，整个植株漂浮在水中，从水中汲取养分生长。(槐叶萍、水葫芦)
6． 水生植物有：金鱼藻、睡莲。
沼生植物：仅植株的根系及近于基部地方浸没水中的植物。（香蒲、池杉）。 湿生植物：主要包括水生、沼生、盐生植物以及一些中生的草本植物。 7．草本：茎木质不发达，支持力较弱。（窄叶泽泻）灌木：主干不明显，常在底部发出多个枝干的木本植物。乔木：主干明显，具分枝或不分枝的木本植物。（墨西哥落羽杉）蔓藤植物：茎柔软，需缠绕或依附他物向上生长的植物。（龟背竹）
8．海岸盐沼植被：主要由耐盐草本植物组成，沿着高程梯度往往形成单优群落而具有带状分布特征。
9．沼泽植物的生态学特性： (1) 通气组织发达
(2) 具有特殊的无件繁殖能力：沼泽植物从近于地表的地下茎上生长出不定根进行繁殖。 (3) 食虫习性：由于沼泽湿地中泥炭的不断积累，地表逐渐隆起，已脱离地下水补给，只能接受养分较少的大气降水补给，使泥炭中无机养分极其贫乏，一些生活在这种环境下的沼泽贫营养植物，不得不靠捕捉进入湿地的昆虫、消化现成的蛋白质补充养分的不足，这种植物称作食虫植物。
(4) 旱生形态 ：如狭叶杜香、 越橘柳、笃斯、 越橘等小灌木， 其植株低矮,叶片小、呈革质 , 角质层厚 , 气孔深陷 , 具有绒毛以防止蒸发；有些草本植物如乌拉苔草、毛苔草等，叶缘曲卷，叶片纤细，具有光泽，可减少叶片蒸发。
(5) 保水结构和贮水细胞：藓类植物有着巨大的保水能力，这是因为它有特殊的形态和组织构造。研究认为，泥炭藓密集生长，植物体之间的隙缝称为毛管，使保水能力增强。泥炭藓的叶在枝周围形成鳞状，枝和叶之间的空间成为水的滞留场所。枝下垂，枝与枝紧密相接形成毛管，这些枝叶的特殊形态和构造均有利于泥炭藓贮水和保水。此外泥炭藓叶上有一种透明细胞，细胞壁肥厚，起着保水作用，透明细胞有孔，便于迅速吸收大气降水；在泥炭藓茎上有一种像蒸馏瓶状的细胞，这些大的无色细胞能吸收和保持水分。
10．湿地生态系统的消费者主要有具飞翔能力的鸟类和昆虫，适应湿生环境的哺乳类、两栖类和爬行类，以鱼类为代表的水生动物，以及种类繁多的底栖无脊椎动物。
11．水体微生物主要包括水中的病毒、细菌、真茵(霉菌和酵母菌)和放线菌及体型微小的藻类和原生动物。自然界有机碳化物的分解，主要是微生物的作用陆地和水域的有氧条件中。通过好氧微生物分解被彻底氧化为CO2； 在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧
化成有机酸、甲烷、氢和CO2。能分解有机碳化物的微生物很多，主要有细菌、真菌和放线菌。
12．细菌是湿地生态系统最主要的分解者类群，属于原核生物。主要类群（1）好氧菌（2）微好氧菌（3）绝对厌氧菌（4）耐氧性厌氧菌（5）兼性厌氧菌。 13．真菌在水体中的作用：（1）水生真菌除可以直接降解有机质外，异养的微生物和动物 可将真菌的营养体和繁殖体作为食物。分解木质素和纤维素；（2）在环境质量监测、污染处理、新功能结构化合物以及生物防治等方面具有重要价值和应用前景。（3）水生真菌对其生活的水生生态环境质量变化比较敏感，净水：真菌种群多样性和物种丰富度较高。污水：真菌种群多样性和物种丰富度较低。
14．藻是重要的微生物。在水环境中，藻类和细菌往往有共生关系。如藻类迅速繁殖，则在夜间发生的呼吸过程影响水体的溶氧平衡而造成厌氧条件。当没有细菌相其它CO2来源时，某些藻类可以夺取水HCO3-；以获得细胞繁殖所需的碳，造成水中HCO3- ；不断减少，水体的pH值将逐渐增大。如水中含钙，则随着pH值的上升，可能出现碳酸钙(CaCO3)沉淀。有些藻类可使水体产生异味。 15．湿地生物的生态适应
Ⅰ. 细胞水平的适应：⑴对缺氧的适应：①湿地缺氧环境的形成；②细菌的适应性（兼性厌氧菌，专性厌氧菌） ⑵对盐的适应：大多数喜盐细菌，无机离子构成渗透活跃的细胞溶质；其它细菌的内部盐浓度远低于外部浓度，渗透活性依赖于有机化合物，如杜氏藻。
Ⅱ.维管束植物的适应性：⑴对缺氧的适应：通气组织，特殊器官，增压气流，氧化根周，水的摄取，营养吸收，呼吸作用；⑵对盐的适应：维管柬植物发展出利用它们的复杂结构形成的适应性，包括阻止和控制盐进入的屏障和专门用来排泄盐的器官。⑶光合作用的适应特征：许多植物在湿地中和其它胁迫环境，特别是干旱胁迫环境中的共同适应特征是光合作用的C4途径。⑷植物整体策略：通过生活史进化出避让和逃避策略。
Ⅲ.动物的适应性：对缺氧的适应，对盐的适应，对觅食条件的适应，行为适应 Ⅳ.互惠与共生
第四章 湿地的生态水文过程
1.水文周期是湿地水位的季节性变化格局。内陆湿地水文特征通常受气候条件及地下水位的影响。
湿地水文周期并不是每年都相同的，而是随着气候变化和区域先前的条件发生改变。 2.淹水持续时间：对于非潮下或永久性淹水湿地，湿地处于静水的持续时间 淹水频度：湿地在给定时间内的平均淹水次数。 3.水文过程对湿地的影响：⑴物种组成与丰富度：水文过程对湿地物种丰富度影响具有两面性。限制作用还是促进作用，取决于水文周期和自然能量。⑵初级生产力：湿地对水文通量的开放度是决定潜在初级生产力最重要的因素之一。⑶有机物的累积和输出：湿地由于初级生产力的增加或者分解和输出的降低而累积过剩的有机物质。所有湿地泥炭累积在一定程度上都是这些过程作用的结果。⑷营养物质的循环：营养物质随降水、河流洪水、潮汐、地表和地下径流输入湿地。湿地营养物质的输出则主要受水流输出的控制。
4.湿地水文周期或湿地的水文状态，主要取决于以下三个条件：进水与出水之间的平衡；地表景观外形；地下土壤、地质和地下水条件。
5. 满岸流量：当河水开始漫进泛滥平原，这时的河川径流称为满岸流量。 周期性的潮汐淹水是海岸湿地的重要水文特征。
6.湿地消退机理：(1)引水消退效应：由于水资源的利用，使湿地补给水量减少，导致湿地由周边逐渐向湿地中心全面萎缩。 (2) 围垦消退效应：由于围垦，湿地被切割蚕食，湿地
面积减少。自然水域被压缩，连通性被切割，生境被分离，使得生物生存发展空间被限制，湿地面积迅速减小，生物多样性和湿地特有功能退化甚至丧失。(3) 复合消退效应：在以上两种因素共同作用下的复合效应，使湿地加速消亡。如果出现复合消退效应，将加速湿地生态水文结构的崩解，直至消亡。 7.我国湿地消退原因:⑴南方：我国南方湿润地区的湿地消退主要是围垦消退效应。⑵北方：北方半湿润半干旱地区，如华北平原主要是引水消退效应，松花江流域湿地消退是两种因素导致的复合效应。
第五章 湿地的生物地球化学循环
1.湿地生物地球化学循环通常可以分为两部分：湿地生态系统内部的各种转化过程以及湿地与其环境之间的物质交换过程。
2.湿地土壤分为两种类型：矿质土壤和有机土壤。 (1) 有机土壤主要是由不同分解阶段的植物残体组成，由于静水或排水不畅导致的厌氧条件而造成累积。
有机物质的植物来源和土壤分解的程度是湿地有机土壤包括泥炭和腐殖土的两个更为重要的特征。
(2)矿质土壤形成的三个条件：①持续的厌氧条件。②足够的土壤温度(5℃经常被认为是“生物学零点”，低于这个温度，生物活动就会停滞或相当慢)。③ 作为微生物活动基质的有机质。
(3)许多半永久性或永久性淹水的水成性矿质土壤的一个重要特征就是黑色、灰色，有时呈绿色或蓝灰色土壤形成的潜育过程。它是铁化学还原的结果。某些矿质土壤的另一个特征就是氧化根周的存在。
某些矿质土壤的另一个特征就是氧化根周的存在。
4.湿地氮的输入途径：大气氮沉降外 ,径流氮输入，生物固氮和人类活动等。
5.碳的转化：在湿地缺氧条件下，主要以厌氧过程为主，能量转化效率略低于有氧过程。其中发酵和甲烷生成是两个最主要的厌氧过程。 6.湿地为什么具有碳源碳汇的作用？
湿地中有机质的不完全分解导致湿地中碳和营养物质的积累，湿地植物从大气中获取大量的 CO2，又通过分解和呼吸作用以 CO2 和 CH4 的形式排放到大气中，湿地碳循环过程受气候条件及人类活动的影响。
碳源：湿地也是温室气体的重要释放源。湿地中有机残体的分解过程产生 CO2 和 CH4。如果泥炭被开采并作为燃料燃烧，将迅速地把泥炭中积累的大量碳氧化，使几千或上万年来由大气中 CO2 形成的有机物质重新以 CO2形式返回到大气中，这时泥炭沼泽湿地就变成了碳“源”。
碳汇：湿地，特别是泥炭地中储存着大量的碳，因此说湿地是碳“汇” 。以我国泥炭沼泽湿地中泥炭的积累速率为0.32 mm/ 年，一年中可为我国堆积约 58.47 万吨泥炭， 折合20万吨有机碳的储量。由此可见，泥炭沼泽湿地是陆地生态系统中碳积累速率最快的生态系统之一，其吸收碳的能力要远远超过森林。 7.湿地物质的输入
(1) 输入途径：物质通过底质、生物和水文途径输入湿地。
(2)影响输入的原因：地下水影响，气候，地理条件，河川径流，人为影响 第六章 湿地生态修复和重建
1. 湿地恢复的定义：是指受损的湿地生态系统通过保护使之自然恢复的过程，也包括通过生态技术或生态工程对退化湿地或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，
以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用。 2. 湿地恢复的机理：
物理作用：主要是过滤、沉积作用。污水进入湿地，经过基质层及密集的植物茎叶和根系，可以过滤、截留污水中的悬浮物，并沉积在基质中；
化学反应：主要指化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等，这些化学反应的发生主要取决于所选择的基质类型；
生化反应：主要指微生物在好氧、兼氧及厌氧状态下，通过开环、断键分解成简单分子、小分子等作用，实现对污染物的降解和去除； 3.有机污染物的去除机理：
1） 不溶性的有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，截留下来被微生物利用。
2） 可溶性有机物通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程分解去除。
4. 氮去除机理：主要有微生物的硝化反硝化作用、植物吸收、氨的挥发作用以及基质吸附作用等.
（1）当湿地系统的氧浓度足够支持好氧硝化菌的生长时，湿地系统首先将NH4十一N转化为NO3一一N。由于污水中氮素的组成大部分为NH4十一N ，所以，硝化作用是人工湿地脱氮的限制性因素。
硝化作用并不直接去除污水中的氮素，硝酸盐经反硝化作用后才能得以去除。
（2）氨的挥发作用与系统中污水的pH值有关，pH值小于7时，氨的挥发作用几乎是不存在的;而pH值小于8时，氨的挥发作用也不是十分明显;然而，当系统pH值高达9.3时，此时氨和按离子的比例为1:l，通过挥发造成的氨的去除开始变得显著。
（3）在某些情况下，氨能够被湿地系统基质所吸附，但这种基于离子交换作用的吸附并不能对氨进行持久有效的去除;而且，因为基质活性物质与氨的离子交换之间存在一个平衡关系，这种吸附作用也是可逆性的。所以，间歇进水方式可能在有限的范围内提高这种吸附作用，因为在休床其间氨被消耗，从而置换出活性交换点;而选取具有较多活性物质的基质如沸石等也可以提高氨与之的交换能力。
5. 磷去除机理：基质吸附、植物吸收和微生物去除，而磷最终从系统中去除依赖于湿地植物的收割和饱和基质的更换。 6. 悬浮物去除机理：
（1）表面流湿地悬浮物去除机理： 在表面流人工湿地中，悬浮物的来源：污水中进入的污染物、无脊椎动物的死亡、植物的腐烂残渣、附着于水体中或植物表面的浮游生物等都会产生悬浮物质。由于污水在湿地表面流过，这些悬浮物主要是在水体中得以去除，去除的可能机理有自由沉淀、絮凝沉淀、过滤以及拦截;但是，即使悬浮物在上述过程的作用下降低后，也可能由于动物活动、水体过快流动或者风等干扰而重新悬浮。
（2）潜流湿地悬浮物去除机理：在潜流人工湿地中，由于污水在基质以下流过，其悬浮物的去除机理与表面流湿地有很大不同。污水流经湿地基质时，悬浮颗粒进入基质的孔隙内，在范德华力或静电力的作用下，它们与基质微粒紧密结合。其污染物的来源不像表面流湿地，不会受到水流流速和风速等的影响，但植物根系腐烂物以及藻类等生物也可能产生部分悬浮物质。
7. 人工湿地对重金属的去除机理：1）还原、沉淀、过滤、络合、吸附； 2）植物对金属的富集。
8.湿地恢复的原则：地域性原则、生态学原则、可行性原则、最小风险和最大效益原则。 9. 人工湿地由植物、基质、微生物、水体组成。 10. 水生植物的选择原则：1）、适地适种2）、耐污能力强3）、净化能力强4）、根系发达5）、经济和观赏价值高6）、重视物种间的合理搭配。
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