刘建国:大坝对生物多样性的影响

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刘建国
美国乔治亚大学生态学博士
现任美国密执根州立大学助教授

一、修建大坝后的物种灭绝和种群衰落
二、建坝后某些物种的种群数量可能增加
三、生物的群落结构及组成发生变化
四、结论与讨论

生物多样性(Biological Diversity 或 Biodiversity)是指各种生命形态的丰富度,物种既是遗传物质的载体,又是生态系统的组成部份。生物多样性主要包括相互联系的三个层次:第一是生态系统的多样性,指的是某一地区不同生态系统类型的数量;第二是物种的多样性,即不同物种的种类及它们的相对频数;第三是遗传的多样性,也就是物种内基因变化的程度。人类的衣、食、住、行都依赖于生物,所以生物多样性是人类赖以生存和持续发展的根本保证之一;此外,许多野生动植物还是重要的药材;良好的生物环境还为人类提供了必需的新鲜空气和清洁水源,绿水青山则历来是人类向往的美景。

影响生物多样性动态的因素很多,主要包括物理因素(如温度、湿度、土壤条件、光照等)、生物因素(如资源竞争、互利共生等)和人为因子(如土地开发、筑路盖房、修渠建坝等社会经济活动);在这么多的因素当中,对生物多样性影响最大、最为深远的是人为因素。国际著名生物学家、哈佛大学的威尔逊(Edward Wilson)教授在1988年时曾经指出,由于人类的干扰,热带雨林中的物种绝灭率比自然绝灭率高出一千至一万倍以上。

正如本文集其他作者已经谈到的,本世纪人类修建了大量的水库大坝,虽然每一座大坝对生物多样性的影响是局部的或地区性的,但大坝遍布世界各地,加上生物之间的相互作用,其总体影响便构成了全球性问题。本文的目的在于以实例说明大坝对生物多样性的影响,包括已经表现出来的和潜在的影响。到目前为止,相关的研究主要集中在物种多样性上,因此,本文将重点讨论大坝对种群、物种以及群落结构及动态的影响。

一、修建大坝后的物种灭绝和种群衰落

修建大坝会引起坝址上游的土地被淹、草地和森林被毁、陆生动物的逃逸或被淹死、城镇及农村居民点迁移等,同时还会导致大坝下游的河段水情改变(包括水质异变)、河道变迁等,这些变化使得当地许多生物种群的生存空间缩小或消失、生存环境的质量下降,以至于导致某些物种的绝灭或种群数量减少。

1. 鱼类面临的威胁

建坝修库对各种生物都可能构成威胁,而鱼类则首当其冲;又因为鱼类的经济价值大,所以人们对鱼类的绝灭或种群数量减少的现象,也研究得最多。

据Eley在1991报导,过去在美国太平洋沿岸的三个州(华盛顿、俄勒岗和加利福尼亚)有几百个太平洋大麻哈鱼(Salmon)和鳟鱼(Trout)种群,但由于建坝等因素,当时已经有一百零六个种群绝灭、一百零二个种群行将消失、五十八个种群面临中等程度的灭绝风险。

位于美国西北部的哥伦比亚河系中修建了一系列大坝,阻碍了野生大麻哈鱼的自然回游,结果河流中该鱼现存的的数量仅为建坝前的百分之四。大麻哈鱼的幼年期是在淡水河流和湖泊中度过的,然后它们迁移到海中,几年后成年的大麻哈鱼再回游到出生地产卵。修建水库后,大坝阻断了回游通道,大麻哈鱼回不到原来的产卵地,结果繁殖受阻,以至于一些种群绝灭或减少。尽管后来又建造了昂贵的鱼梯(Ladders),对大麻哈鱼的回游虽有所帮助,但因收效有限,要想恢复大麻哈鱼的产量仍然是“回天乏术”。

泰国三角洲曾经是世界上最丰盛的产鱼基地之一,由于三角洲各河流上的大坝截留了中上游冲下来的营养物质,使下游及河口水域里的许多鱼类缺乏食物、饥饿而死。

孟加拉国的主要河流恒河是维持该国三分之一人口的生命线。自从法拉卡(Farakka)拦河坝建成以后,恒河下游水流大大减少,以至于河水中杀虫剂和工业废物等含量增加,很长一段河道变得污浊不堪,许多水生生物无法生存。在乾旱季节,河流水面进一步缩小、水由深变浅、水温升高,导致水体缺氧和鱼类死亡。

据中国科学院三峡工程生态与环境科研项目领导小组1987年发表的报告,三峡大坝建成之后,长江中游四大家鱼(草鱼、青鱼、鲢鱼和鳙鱼)的繁殖将受到抑制。因为,水库建成后坝下的涨水幅度减小、水库下泄水温偏低,等到坝下的水温升高至适宜鱼类产卵的温度时,已比正常繁殖期滞后七天至二十多天,鱼类的繁殖期因而被迫推迟,繁殖量也会大幅度下降。一般来说,大坝越高,泄水温度越低,鱼类繁殖期的滞后时间也越长。此外,三峡建坝蓄水后,库区内原有的鱼塘和小型水库将被淹没,其中的鱼类病原体便进入库区;三峡库区河段的鱼类病原体也相应地转变为湖泊型,并可能在水库内导致流行性鱼病;水库中的病原体还可能随下泄水传播到长江中下游,有可能造成鱼病在整个长江流域内流行。

2. 大坝对其他水生生物的影响

除了鱼类外,其他水生生物也会深受大坝的影响。捕食鱼类的动物会因鱼类种群数量减少而面临食物短缺;库区内大量被淹没的植物在水库深处的无氧呼吸和分解,可能产生大量的对水生生物有害的气体,如硫化氢和甲烷等,这也会危害其他水生生物。

特别是已经处于濒危状态的水兽,如长江白暨豚、中华鲟等,更会因建坝而命在旦夕。白暨豚生活在长江中下游,现仅存三百来头,它的栖息活动区域主要是大回水区。三峡建坝后,由于清水下泄,水流趋中走直,大回水区消失或规模变小,不再适合白暨豚生存。

中华鲟的自然繁殖也将深受大坝之害。三峡大坝蓄水后会使下泄径流大量减少,从而可能干扰中华鲟的栖息、集群和产卵等活动,缩小其产卵场所的面积。中华鲟在性成熟后期一年左右的时间里,需要在安全和安静的环境中栖息。三峡建坝后,航运会更加频繁,轮船噪音对中华鲟的干扰将更加剧烈,在这种干扰下,中华鲟的运动会趋于频繁,因而过度消耗体内积聚的营养物质,从而影响其性腺的正常发育。

3. 大坝对陆生生物的影响

陆生生物受大坝的影响可能并不亚于水生生物。例如,巴西的图柯鲁(Tucurui)大坝一旦建成,其库区面积将比任何其他热带雨林地区的人造湖都大,为了建造这个大坝,两千一百六十平方公里的热带雨林将会遭到淹没,被淹没地区的一部份动物会迁移到附近地区,加重迁入地区内有限资源的压力,许多动物会因不能很快地适应新环境而夭折。

印度从1950年至1975年的二十五年间,因建坝等项目共损失了四十七万九千公顷的森林。据Rao的估计,在印度的贝特沃(Betwa)河上修建中的拉贾哈特(Rajghat)大坝将淹没两万两千四百公顷土地,损失的树木多达一百万株,其中有一百零八种植物(六十一种树、十四种灌木、十二种攀缘植物、二十一种草本植物)可能会灭绝;此外,还有许多濒危动物如老虎(Panthera tigris),印度黑牡兔(Antelloppe cervicapra)等也将无处藏身。

中国科学院三峡工程生态与环境科研项目领导小组1987年的报告指出,我国三峡大坝蓄水后将淹没百分之九十以上的荷叶铁线蕨(该珍稀植物只分布在三峡库区)。而三峡库区移民、城镇迁移以及长达十七年的建坝施工活动,也将使该区的珍稀植物有绝迹的危险。此外,现有的森林覆盖区内林木将被大量被伐,土地被开垦,以森林为主要栖息活动地的陆生脊椎动物群落的生存空间会日趋狭小,林麝、豹猫、猛禽等珍稀和经济动物的数量会进一步减少。

位于美国科罗拉多州的二岔大坝(Two forks dam)建成后将淹没约五十公里长的山谷,可蓄水三千五百八十亿加仑。但美国的鱼类及野生生物局认为,该坝将对许多濒危动物(如蝴蝶、美洲鹤等鸟类)的生存环境造成严重破坏。

多瑙河(Danube)是欧洲的第二大河流,全长约两千八百多公里,流经八个国家。1977年匈牙利和捷克斯洛伐克签订了一项协议,计划在多瑙河上建造四座大坝。据Ridgeuay报导,大坝建成后,将毁坏二百种鸟类和鹿等野生动物的生存环境。

二、建坝后某些物种的种群数量可能增加

大坝对各种物种的影响不一,在降低许多物种的种群数量的同时,大坝也会改善另一些物种的繁殖和生存环境,从而使这些物种的数量增加。

库区水份的大量蒸发会增加库区及周围地区的湿度,这种变化对于乾旱地区的生物群落影响很大,一些有利于农业的物种种群数量可能增加。埃及开罗大学加尔布为(S. T. Ghabbour)教授的实验发现,高湿度有利于一种蚯蚓(Allolobophora caliginosa)的数量增加,该蚯蚓每天可产生相当于其体重百分之六点五的尿类排泄物。库区蓄水以后,水禽数量将会增加,特别是雁形目、鹤形目、鸥形目等鸟类将成为库区的常见物种或优势物种。

同时,随着水库面积的扩大和人类活动向库区沿岸的山上移动,以农田、草灌木为主要生存环境的陆生脊椎动物群的生存面积扩大,将导致会传播流行性出血热和钩端螺旋体病等的黑线姬鼠、褐家鼠等有害动物增加。许多对农业有害的生物种群数量,在新的环境条件下也会急剧增加或爆发。例如,在埃及阿斯旺高坝建成以后,埃及北部地区的大蛾(Polychrosis botrana)、棉叶虫(Spodopters littoralis)以及玉米螟虫(Chilo agamemron)数量大增。

三、生物的群落结构及组成发生变化

如前两节所述,一些物种因建坝而消失或数量减少,而另一些生物的种类数量则可能增加,从而造成同一生态系统内物种组成及群落结构发生明显变化。例如,在库区内许多动植物被淹没而死亡,但随着水体面积的扩大以及所淹没的动植物分解,水库的营养物质增加,库中的鱼类种群数量会有所增加,但当这些营养物质消耗完了以后,鱼类种群数量又会下降。

三峡库区江段过去水流湍急,浮游植物极少,生态系统的初级生产力很低。建筑三峡大坝之后,水流变缓,泥沙沉降,浮游植物数量较建坝前将会有显著增加,以浮游植物为食物的浮游动物的数量也会相应增加。

四、结论与讨论

已有的研究表明,建筑大坝对库区及其周围地区以及下游河流的动植物种群有明显的影响,有些物种种群增加,而许多物种则消失或数量大幅度下降,生态系统和生物群落结构与组成会有显著变化。总体来说,建坝对生物多样性的负效应大于正效应,因为物种的消失是不可逆转的,而且生物之间有着千丝万缕的联系,所以一些物种绝灭了或种群减少了,必然会对其他生物种群产生影响。

目前生物界关于大坝对微生物群落的影响的研究刚刚起步,由于微生物是生态系统中营养元素分解的主要功能类群,加强这方面的研究迫在眉睫。

大坝对生物多样性影响的根本原因是生境面积和生境质量的改变、以及在建坝过程中人类对生物的直接破坏。如何尽量减少大坝带来的负面影响,是大坝规划、设计和施工过程中必须充份考虑的重要因素。在施工前,应对库区及其周围地区的生物群落及其生境进行系统广泛的调查与研究,了解生物的生活习性,设法将其中的濒危动植物迁移到新的居住地,并且建立监测站,掌握种群的动态变化,以便及时采取相应措施。

当代中国研究
MCS 1997 Issue 3

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