书城童书青少年应该知道的沼泽
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第3章 与生俱来—沼泽的形成与更替

1.水到渠成—沼泽的形成

沼泽的形成和充足的水源是分不开的。科学研究表明,水是沼泽形成和发育的主导因素,而低平的地貌和粘重的土质有利于土壤过湿环境的形成。这样的自然条件和因素,就为沼泽植物的生长创造了良好的空间场所。

沼泽形成有多种因素,由于沼泽是在许多自然地理条件相互影响和相互作用下形成的。综合而言,它形成的主要条件是受气候、水文、地质地貌和人类活动等因素所造成的。

变化莫测—气候条件

在沼泽地带,降水一般比较丰富,土壤表层也通常十分湿润。过分的水量和过湿的土壤是沼泽形成的直接原因,而土壤水分状况主要决定于气候。

在降水丰富的过度湿润地带,过多的地表水分,过大的空气湿度导致蒸发量很弱,因此,除河网发达的地区以外,沼泽几乎占据整个地面。在低洼地貌中、在山坡、在分水岭中都有沼泽发育。沼泽成为这类地区自然景观的主要特征。

在湿润程度不足和不稳定地带,沼泽分布面积减少,仅仅在闭流洼地、湖滨、河岸漫滩以及地下水位接近地表的地方有沼泽。在降水量少、气候干燥、水分不足的地带,很少遇到沼泽,只在河流泛滥地带或地下水出露地带才有沼泽发育。

沼泽的形成不仅取决于水文条件,而且与热量状况也密切相关。只有每年沼泽植物死亡后增加的新的有机物质,大于每年腐烂的物质数量,泥炭才能形成和累积。大气和土壤温度,既影响生长期内植物生长速度,又制约着死亡植物残体的分解强度。在寒冷气候条件下,植物生长期内气温低,不利于植物的生长,植物体增长缓慢,分解掉的数量也很少;在热带及亚热带气候条件下,生长期内气温和年平均气温高,植物体增长加快,有机质分解强度也增大,并超过增长的数量。但是在某些高温、高湿条件下,也有一定的泥炭的积累。

在北半球,随着气候有规律的纬向变化,沼泽和泥炭平均累积强度也向纬度地带性分布。在北极苔原地带,沼泽覆盖率达到50%,泥炭厚度仅20?30厘米;在纬度向南的方向,泥炭厚度增大,针叶林地带沼泽分布最广,沼泽覆盖率高达60%?70%,泥炭累积厚度为3?4米。针叶林地带的中部和南部,泥炭层达到最大厚度,约8?9米,但沼泽覆盖率较小,只有25%?35%;再向南的纬度地域,泥炭层变薄,除热带雨林地区以外,很少遇到泥炭沼泽。

你了解我国三江平原的沼泽是如何形成的吗?

我国三江平原沼泽的形成和发展,气候条件起了很大的作用。本区属于温带湿润半湿润季风气候区,年平均降水量虽不多,但分配不均,多集中在夏、秋两季。在10月末或11月初的时候,气温下降,大量水分来不及排除,被冻结在地表或土层中,致使第二年春季解冻后,地表积水过度湿润。加上冻结期长,冻层很厚(深达1.5~2.1米),土壤粘重,不利于水分下渗,地表经常过湿,沼泽就会广泛发育。

光怪陆离—地质地貌条件

除了气候条件外,地质地貌条件对沼泽的形成也有很大的影响。山谷地和盆地等容易积水的地形更易形成沼泽。新构造运动对地表形态的影响直接而明显。

一个地区长期下沉,造成四周高、中间低洼的地貌结构,并堆积有深厚的疏松物质,地表坦荡低平,侵蚀能力弱,河流蜿蜒曲折,排水能力低,因此有利于水分的汇集和停滞。可见,地质构造和地貌条件,为沼泽的形成提供了充分发育的环境氛围。

我国的三江平原是新构造运动中长期下沉的地区,三面环山,中间地势低洼平坦。它的周围山区降水量多,并向平原汇集;而平原区地势极为低平,由西南向东北缓缓倾斜。所以区内发育形成一些中小河流,大多没有明显的河槽,属于典型的沼泽性河流,泄水能力很低。在长期下沉过程中,三江平原的地表堆积了大量的粘土,透水能力弱,使得汇集来的大量地表水不能下渗,因此便积存起来形成沼泽。

我国著名的若尔盖沼泽区,从第四纪冰期以后,开始长期下沉,形成海拔3400米以上的完整山原,四周被高山环绕。山原内部相对低平,受到高山冰雪融水以及降水补给,并携带大量泥沙沉积在这里。在这个基础上又堆积了相当深厚的河湖堆积物,阻碍水分下渗,导致地表水分过剩,为沼泽的形成滋生了便利的条件。

推波助澜—水文条件

科学研究发现,水文条件是沼泽形成和发育的主导因素。

水文特征在沼泽的形成过程中发挥着重要作用。地表水和地下水是沼泽补给的直接水源,而补给量的大小与径流条件有直接关系。

我国沼泽多发育在河流比较弯曲、汊流多、河岸漫滩宽广、河床浅平的河段,如三江平原的别拉洪河、挠力河中下游、浓江、穆棱河等均具有这种水文特征。由于河道狭窄平浅,一些河流根本没有明显河道,泄水能力低,排水不畅通,大量的水分流向沼泽。当汛期来临时,这些河流还会遭受大河洪水的顶托,抬高这些河流的水位,使两岸低平的河岸漫滩排水困难,加快了沼泽的形成与发展。

在一般情况下,河流上游水流较急,河网密度大,排水条件好,沼泽没有发育;河流下游水流缓慢,河网密度小,来水量增多,排水条件差,沼泽覆盖率大。如若尔盖高原沼泽区黑河上游地区,沼泽覆盖率为18%,下游明显增加为32%。但在某些河流上游,谷地宽浅,有大量地下水露出,或者因冻层存在,沼泽也发育得非常好。如黄河源头的星宿海、长白山区松花江上游的玄武岩台地、小兴安岭汤旺河上游、三江平原别拉洪河上游的沼泽,均比中、下游发育得要好。一些河流的尽头水源充足,沼泽发育得也很好。如新疆博斯腾湖西南小湖群区,芦苇泥炭沼泽十分广阔。

为什么我国新疆的博斯腾湖小湖群区沼泽发育很好?

原来,新疆博斯腾湖小湖群区位于开都河尽头,而开都河又发源于雨雪充盈的天山中部。开都河靠天山的冰雪融水以及降水补给,水量丰富。进入平原后,开都河的一部分河水流进博斯腾湖,另一部分水漫散于小湖群区,补给小湖及周围的沼泽。因此,在我国西北干旱区才能看到这样大片的沼泽,它就像一颗璀灿的绿宝石镶嵌在茫茫的大漠之中。

环境危机—人为因素的影响

地球是人类的家园,而人又是万物的主宰者。随着现代文明和社会的飞速发展,人类活动对大自然的影响越来越大。

在很大程度上,人类活动对沼泽的形成也起到一定的作用。在三峡工程完工以后,当坝下长江水位抬高时,顶托洞庭湖的排泄,使东、西洞庭湖地段地表、地下水位相应抬高,使这些地区的土壤逐渐潜育化和沼泽化。可见,人类活动能促进沼泽的形成。当然,人类活动也能控制沼泽的发展,采取人工排水,可加速沼泽变干。总之,人为因素对沼泽的影响,比自然演化要快得多。

2.沧海桑田—沼泽的演替

沼泽的逐步形成需要一个漫长的孕育过程。在这发展期间,各种自然因素的轮回交替,促使沼泽有不同的类型存在于各个不同的环境地域之中。

沼泽演替是指沼泽由富养沼泽演替为中养沼泽、贫养沼泽。其演替特点:水分补给由地下水转为大气降水;泥炭和水的化学特性由中性到微酸性到强酸性;沼泽植物由富养植物变为贫养植物;沼泽微地貌由草类变为藓类、泥炭藓。

沼泽演替包括水体沼泽化、草甸沼泽化、森林沼泽化三种类型。

(一)水体沼泽化

在有些地方,沼泽和河流紧密相连,有些湖泊和小河流会渐渐地变成沼泽。这种情况,一般发生在没有大风大浪的浅水湖泊和流速缓慢的小河中。

水体沼泽化以丛生植物开始,形成过程有两种方式:一种方式是植物呈丝带状从湖岸向湖心生长。这种沼泽化过程一般发生在水浅的湖或河道中。初期,湖底的藻类和浮游生物的残体、泥沙沉积在湖底形成腐泥,随着时间的推移,腐泥不断加厚使湖泊逐渐变浅,带状分布的高等植物也依次向湖心推进;大量的植物残体积聚在湖底,在水下缺氧条件下,形成了泥炭;泥炭一层层增厚,湖水变得越来越浅,最后整个湖盆都变成了沼泽。另一种方式是植物呈浮毯状从湖岸向湖水面蔓延。这种情况常发生在风平浪静的陡岸湖泊或流速缓慢的河流。在这种陡岸湖泊的湖岸或湖底生长着浮水植物,如睡菜、漂筏苔草、毛果苔草等等,它们的根状茎浮在水面上,成网状交织,向湖面逐渐蔓延增厚,形成“浮毯”;有时“浮毯”被风吹散变成一座座“浮岛”,“浮岛”相接时使湖面缩小,残留剩下的水面,称为“湖窗”;“浮毯”底部的植物残体脱落于湖底形成泥炭,泥炭与“浮毯”之间,常有静水层;最后,静水层消失不见,泥炭填满了整个湖盆,沼泽化也就完成。

(二)森林沼泽化

除了河流和湖泊以外,有些森林也会因为种种原因而被神奇的大自然变成泥泞的沼泽。

在林区的河谷、缓坡山麓或平缓的分水岭,常有地下水以泉或慢流方式渗出,导致地表过湿。地面上生长苔草等喜湿植物,其枯枝落叶和草丘拦截并保持大量地面径流,水分下渗,致使钾、氮、钙、镁等元素被淋溶,而铅、铁、锰物质在土层下聚集,形成不透水层,导致土壤过湿;森林附近的湖泊沼泽化或草甸沼泽化过程扩大了地表积水面积,或升高了林地的地下水位,使土壤过湿;在地形平坦的采伐过的林地或火烧过的林地,由于森林被毁而蒸发减少,破坏了土壤和水分平衡,造成地面积水。以上这些情况都会引起森林沼泽化。

(三)草甸沼泽化

在水分充足的草甸地带,如果符合条件,也会有沼泽出现,即草甸沼泽化。

关于草甸沼泽化有两种观点:一种认为它是植被天然演替(由禾本科的根状茎植物经过疏丛型植物到密丛型苔草)的必然结果;另一种认为是土壤缺氧造成的。由于地表过湿,大量的植物残体不能够充分分解。植物残体和腐殖质阻塞了土壤孔隙,缺氧的土壤导致泥炭的形成。最后,禾本科植物逐渐被密丛型苔草所代替,便出现了沼泽。

“特殊部落”—沼泽植被

沼泽植被属于特殊的群落,它们是生长在土壤过湿或常年积水条件下,多年生沼生植物占优势的植被类型—隐域性植被,尤其以草本植被为主。它们的区系组成较复杂,主要由莎草科、禾本科、蔷薇科、菊科、杜鹃花科等种类组成。

沼泽植被为水生植物与陆生植物间的过渡类型。大部分沼泽植物有发育良好的通气组织,植物的根没于水中或湿透的土壤中,而带叶的茎挺出水面。按组成植被优势种的生活型,沼泽植被可分为草本沼泽、泥炭沼泽和木本沼泽。①草本沼泽:典型的低位沼泽,由地表水或地下水补给,苔草及禾本科植物占优势。②泥炭沼泽:又称高位沼泽,由雨水补给,营养贫乏、寒冷,主要分布于北方针叶林带,泥炭藓成为优势植物,也有少数草本、低矮灌木及乔木,如越橘、落叶松等。③木本沼泽:又称中位沼泽,由雨水与地表水混合补给,在北半球森林带、森林冻原亚带、冻原带分布最广。我国的沼泽植被在青藏高原的若尔盖和东北三江平原较为集中,以草本沼泽为主,种类组成较简单。

3.形态万千—沼泽的类型

沼泽也分为不同的类型,不同类型的沼泽生长着不同的植被,生活着不同的动物,那么,沼泽类型如何划分呢?

在高纬度地区,典型的沼泽常呈现出一定的发育过程:随着泥炭的逐渐积累,基质中的矿质营养逐渐减少,而地表形态却由低洼而趋向隆起,地表附着物也相应发生改变。沼泽发育过程由低级阶段到高级阶段,因此沼泽可划分为富养沼泽(低位沼泽)、中养沼泽(中位沼泽)和贫养沼泽(高位沼泽)。其中,低位沼泽、中位沼泽、高位沼泽是根据沼泽土壤中水的来源划分的。

(一)富养沼泽

富养沼泽就是矿物质营养含量较为丰富的沼泽,它是沼泽发育的最初阶段。沼泽表面低洼,成为地表径流和地下水汇集的场地。水源补给主要是地下水,随着水流带来大量矿物质,营养较为丰富,灰分含量较高。水和泥炭的pH值呈酸性至中性,有的受土壤底部基岩的影响呈碱性。如中国川西北若尔盖沼泽的泥炭呈碱性反应,就是因为它的基岩多为灰质页岩和灰岩夹层,pH值多在8左右。富养沼泽中的主要植物是苔草、芦苇、嵩草、木贼、桤木、柳、桦、落叶松、落羽松、水松等等。

你知道沼泽植物—木贼吗?

木贼又叫木贼草、锉草、节骨草、无心草、节节草、擦草、擦桌草,因为长得像云木之贼,故名“木贼”。

木贼生于坡林下阴湿处、河岸湿地、溪边,喜阴湿的环境,有时也生于杂草地。它分布于我国黑龙江、吉林、辽宁、河北、安徽、湖北、四川、贵州、云南、山西、陕西、甘肃、内蒙古、新疆、青海等地,北半球温带其他地区也有。

木贼属于一年或多年生草本蕨类植物,枝端产生孢子叶球,矩形,顶端尖,形如毛笔头;植株高达100厘米,地上茎单一枝不分枝,中空,有纵列的脊,脊上有疣状突起2行,十分粗糙;叶成鞘状,紧包节上,顶部及基部各有一黑圈,鞘上的齿极易脱落。盆栽冬季需移入不低于0摄氏度的室内越冬。

木贼也是一种药材,它具有散风热,退目翳的功效,用于风热目赤,迎风流泪,目生云翳。它还能止血,用于便血,痔疮出血。

木贼还是一种致毒物质,木贼物种是中国植物图谱数据库收录的有毒植物。它的毒性为全草有毒,马匹食后多会引起反射机能兴奋:步行踉跄、站立困难、后肢麻痹等运动机能发生障碍,但食欲和神经活动仍能维持正常,到末期才受影响;急性中毒数小时至1日即倒毙,多则2至8日。牲畜如少量长期误食则呈慢性中毒,出现消瘦、下痢等。

(二)贫养沼泽

贫养沼泽的营养较少,能生长的植被也少。它是沼泽发育的最后阶段。随着沼泽的发展,泥炭藓增长,泥炭层增厚,沼泽中部渐渐隆起,高于周围地区,故称为高位沼泽或隆起沼泽。水源补给是靠大气降水,水和泥炭呈强酸性。此类沼泽灰分含量低,营养贫乏,因而得名。沼泽主要植物是苔藓植物和小灌木杜香、越橘以及草本植物棉花莎草,尤其以泥炭藓为优势,形成高大藓丘,所以贫养沼泽又称泥炭藓沼泽。

(三)中养沼泽

中养沼泽就是营养平均的沼泽,有富养、贫养两种沼泽的特征。它属于富养沼泽和贫养沼泽之间的过渡类型,由雨水与地表水共同补给,营养状态呈中等。其植物既有富养沼泽植物,又有贫养沼泽植物,一般苔藓植物较多,但尚未形成藓丘,地表形态平坦,称为中位沼泽或过渡沼泽。

(四)其他的分类方法

除了按照营养程度和水位高低划分沼泽以外,还有其他的分类方法。

由于沼泽地的土壤有泥炭土与潜育土的区分,沼泽可分为泥炭沼泽和潜育沼泽两大类。另外,按植被生长情况,沼泽还可以分为草本沼泽、泥炭藓沼泽和木本沼泽。

木本沼泽也就是中位沼泽,主要分布于温带,植被以木本中养植物为主。根据木本植物不同,又有乔木沼泽和灌木沼泽之分。优势植物有杜香属、桦木属和柳属。

草本沼泽是典型的低位沼泽,类型多,分布广。这类沼泽常年积水或土壤透湿,几乎全为多年生植物。很多植物是根状茎,常交织成厚的草根层或浮毡层,如芦苇和一些苔草沼泽。优势植物有苔草,其次是芦苇、香蒲。

泥炭藓沼泽即高位沼泽,主要分布在北方针叶林带。由于多水、寒冷和营养贫乏的生态环境,泥炭藓成为优势植物,还有少数生活在泥炭藓沼泽中的草本、矮小灌木及乔木,例如羊胡子草、越橘、落叶松等。

你见过羊胡子草吗?

羊胡子草又叫卵穗苔草,为多年生草本植物。它株高14~80厘米,根状茎粗短,杆密丛生;基部具有黑褐色叶鞘,叶子基生,无杆生叶;叶片线形,长50~60厘米,顶端渐狭成刚毛状,边内卷,具有细齿,基部鞘状;长侧枝聚伞花序伞房状,长6~22厘米;苞片叶状,长于花序;小苞片披针形,顶端刚毛状;小穗多数,单生或2~5个簇生,长圆形;基部有空鳞片4片,2大2小,卵形,顶端具有小短尖,褐色,膜质,中肋呈龙骨状突起;有花鳞片同空鳞片而稍大;下位刚毛极多数,成熟时长超过鳞片,无细刺;有雄蕊2个,花药顶端具有紫黑色披针形的短尖;花柱较长,有柱头3个,呈细线形;小坚果狭长为圆形,扁三棱状,顶端尖锐,有喙,深褐色,有的下部具棕色斑点。

羊胡子草生于岩壁上,多分布于我国云南、四川、贵州、西藏、广西、湖北、甘肃等省区;印度、越南、缅甸、印度尼西亚也有生长。

羊胡子草可以入药,性味为辛、湿;它具有祛风散寒、疏通经络、平喘止咳的作用,主要用于风寒感冒,喘咳,风湿骨痛、跌打损伤。丛毛羊胡子草的花序也可以平喘止咳。