Водно -болотные угодья — это отдельная экосистема , которая затопляется или насыщается водой либо постоянно в течение многих лет или десятилетий, либо сезонно в течение более коротких периодов времени. В результате наводнений преобладают бескислородные бескислородные процессы, особенно в почвах. [1] Основным фактором, который отличает водно-болотные угодья от наземных форм рельефа или водоемов, является характерная растительность водных растений , адаптированных к уникальным бескислородным водно-кислым почвам . [2] Водно-болотные угодья считаются одними из самых биологически разнообразных из всех экосистем и служат домом для широкого спектра видов растений и животных. Методы оценки функций водно-болотных угодий, экологического здоровья водно-болотных угодий и общего состояния водно-болотных угодий разработаны для многих регионов мира. Эти методы способствовали сохранению водно-болотных угодий , отчасти за счет повышения осведомленности общественности о функциях, которые выполняют некоторые водно-болотные угодья. [3] Построенные водно-болотные угодья спроектированы и построены для очистки городских и промышленных сточных вод , а также для отвода ливневых стоков . Построенные водно-болотные угодья также могут сыграть роль в городском дизайне, чувствительном к воде .
Водно-болотные угодья естественным образом встречаются на всех континентах . [4] Вода на водно-болотных угодьях бывает пресная , солоноватая или соленая . [2] Основные типы водно-болотных угодий классифицируются на основе доминирующих растений и/или источника воды. Например, болота — это водно-болотные угодья, в которых преобладает надводная растительность, такая как тростник , рогоз и осока ; болота – это болота, в которых преобладает древесная растительность, такая как деревья и кустарники (хотя в тростниковых болотах в Европе преобладают тростники, а не деревья).
Примеры водно-болотных угодий, классифицированных по источникам воды, включают приливные водно-болотные угодья ( океанические приливы ), устья рек (смешанные приливные и речные воды), поймы (избыточная вода из вышедших из берегов рек или озер), родники , просачивания и болота ( сброс грунтовых вод на поверхность). , а также болота и весенние пруды ( дождевые или талые воды ). [1] [5] На некоторых водно-болотных угодьях растет несколько типов растений и они питаются от нескольких источников воды, что затрудняет их классификацию. Крупнейшие водно-болотные угодья в мире включают бассейн реки Амазонки , Западно-Сибирскую равнину , [6] Пантанал в Южной Америке , [7] и Сундарбанс в дельте Ганга — Брахмапутры . [8]
Водно-болотные угодья выполняют ряд функций, приносящих пользу людям. Они называются экосистемными услугами и включают очистку воды , пополнение подземных вод , стабилизацию береговой линии и защиту от штормов, хранение воды и борьбу с наводнениями , переработку углерода ( фиксация углерода , разложение и секвестрация ), других питательных веществ и загрязнителей , а также поддержку растений и животных. [9] Водно-болотные угодья являются резервуарами биоразнообразия и обеспечивают продукцию водно-болотных угодий. Согласно « Оценке экосистем на пороге тысячелетия » ООН , водно-болотные угодья больше других страдают от деградации окружающей среды , чем любая другая экосистема на Земле. [10] Водно-болотные угодья могут быть важными источниками и поглотителями углерода, в зависимости от конкретного водно-болотного угодья, и, таким образом, будут играть важную роль в изменении климата , и их необходимо учитывать при попытках смягчить последствия изменения климата. Однако некоторые водно-болотные угодья являются значительным источником выбросов метана , а некоторые также являются источниками выбросов закиси азота . [11] [12]
Упрощенное определение водно-болотных угодий — это «участок земли, обычно насыщенный водой». [13] Точнее, водно-болотные угодья — это территории, где «вода покрывает почву или присутствует на поверхности почвы или вблизи нее в течение всего года или в течение различных периодов времени в течение года, в том числе в течение вегетационного периода». [14] Участок земли, на котором после ливня образовались лужи с водой , не обязательно будет считаться «заболоченным угодьем», даже если земля влажная. Водно-болотные угодья обладают уникальными характеристиками: их обычно отличают от других водоемов или форм рельефа в зависимости от уровня воды и типов растений , обитающих в них. В частности, водно-болотные угодья характеризуются наличием уровня грунтовых вод , который находится на поверхности земли или вблизи нее в течение достаточно длительного периода каждый год, чтобы поддерживать водные растения . [15] [16]
Более краткое определение — сообщество, состоящее из влажных почв и гидрофитов . [1]
Водно-болотные угодья также называют экотонами , обеспечивающими переход между сушей и водоемами. [17] Водно-болотные угодья существуют «...на стыке между действительно наземными экосистемами и водными системами, что делает их по своей сути отличными друг от друга, но в то же время сильно зависящими от обеих». [18]
При принятии экологических решений существуют подмножества определений, которые согласованы для принятия нормативных и политических решений.
Согласно Рамсарскому международному договору об охране водно-болотных угодий , водно-болотные угодья определяются следующим образом: [19]
Экологическое определение водно-болотных угодий - это «экосистема, которая возникает, когда затопление водой образует почвы, в которых преобладают анаэробные и аэробные процессы, что, в свою очередь, заставляет биоту, особенно укоренившиеся растения, адаптироваться к наводнению». [1]
Иногда требуется точное юридическое определение водно-болотных угодий. Определение, используемое для регулирования правительством Соединенных Штатов, следующее: «Термин «водно-болотные угодья» означает те территории, которые затоплены или насыщены поверхностными или грунтовыми водами с такой частотой и продолжительностью, чтобы поддерживать, и которые при нормальных обстоятельствах действительно поддерживают распространение растительность, как правило, приспособленная к жизни в условиях насыщенной почвы. Водно-болотные угодья обычно включали болота, топи, трясины и тому подобные территории». [20]
Для каждого из этих и других определений, независимо от назначения, особое внимание уделяется гидрологии (мелководья, переувлажненные почвы). Характеристики почвы, а также растения и животные, контролируемые гидрологией водно-болотных угодий, часто являются дополнительными компонентами определений. [21]
Водно-болотные угодья могут быть приливными (затопленными приливами) или неприливными. [14] Вода на водно-болотных угодьях бывает пресной , солоноватой , соленой или щелочной . [2] Существует четыре основных типа водно-болотных угодий: болота , топи , трясины и топи (болота и болота представляют собой разновидности торфяников или топей ). Некоторые эксперты также признают влажные луга и водные экосистемы дополнительными типами водно-болотных угодий. [1] Подтипы включают мангровые леса , карры , покосины , поймы , [1] торфяники , весенние заводи , раковины и многие другие. [22]
В Австралии для классификации водно-болотных угодий по типам используются следующие три группы : водно-болотные угодья морской и прибрежной зоны, внутренние водно-болотные угодья и искусственные водно-болотные угодья. [23] В США наиболее известными классификациями являются система классификации Ковардина [24] и гидрогеоморфная (HGM) система классификации. Система Ковардина включает пять основных типов водно-болотных угодий: морские (связанные с океаном), устьевые (смешанные с океаном и рекой), речные (в пределах речных русл), озерные (связанные с озерами) и болотные (внутренние неприливные места обитания).
Торфяники — это уникальный вид водно-болотных угодий, где пышный рост растений и медленное разложение мертвых растений (в бескислородных условиях) приводят к накоплению органического торфа; болота, болота и топи — это разные названия торфяников.
Варианты названий водно-болотных систем:
Некоторые водно-болотные угодья имеют локализованные названия, уникальные для региона, такие как выбоины прерий северной равнины Северной Америки, покосины , заливы Каролины и байгалы [25] [26] на юго-востоке США, маллины Аргентины, средиземноморские сезонные пруды Европы и Калифорнии, турлоу . Ирландии, биллабонги Австралии и многих других.
Водно-болотные угодья встречаются по всему миру в разных климатических условиях. [14] Температуры сильно различаются в зависимости от местоположения водно-болотных угодий. Многие из водно-болотных угодий мира находятся в умеренных зонах , на полпути между Северным или Южным полюсами и экватором. В этих зонах лето теплое, а зима холодная, но температуры не экстремальные. В водно-болотных угодьях субтропической зоны, например, вдоль Мексиканского залива , средняя температура может достигать 11 ° C (52 ° F). Водно-болотные угодья в тропиках большую часть года подвергаются гораздо более высоким температурам. Температура водно-болотных угодий на Аравийском полуострове может превышать 50 ° C (122 ° F), и поэтому эти места обитания будут подвергаться быстрому испарению. В северо-восточной Сибири , где климат полярный, температура водно-болотных угодий может достигать -50 °C (-58 °F). Торфяники в арктических и субарктических регионах изолируют вечную мерзлоту , тем самым задерживая или предотвращая ее таяние летом, а также стимулируя ее образование. [27]
Количество осадков, которые получает водно-болотное угодье, широко варьируется в зависимости от его площади. Водно-болотные угодья в Уэльсе , Шотландии и западной Ирландии обычно получают около 1500 мм (59 дюймов) в год. [ нужна цитата ] В некоторых местах Юго-Восточной Азии , где случаются проливные дожди, их высота может достигать 10 000 мм (390 дюймов). [ нужна цитата ] В некоторых более засушливых регионах существуют водно-болотные угодья, где ежегодно выпадает всего 180 мм (7,1 дюйма) осадков. [ нужна цитата ]
Временное изменение: [28]
В некоторых сегментах может возникать поверхностный поток, а в других сегментах — подземный поток.
Водно-болотные угодья сильно различаются из-за местных и региональных различий в топографии , гидрологии , растительности и других факторах, включая участие человека. Другие важные факторы включают рождаемость, природные нарушения, конкуренцию, травоядность , захоронение и засоление. [1] При накоплении торфа возникают болота и топи .
Наиболее важным фактором, создающим водно-болотные угодья, является гидрология или наводнение . Продолжительность затопления или длительного насыщения почвы грунтовыми водами определяет, будет ли образующееся водно-болотное угодье иметь водную, болотную или болотную растительность . Другие важные факторы включают плодородие почвы, природные нарушения, конкуренцию, травоядность , захоронение и засоленность. [1] При накоплении торфа из отмерших растений образуются болота и топи .
Гидрология водно-болотных угодий связана с пространственной и временной дисперсией, потоком и физико-химическими характеристиками поверхностных и грунтовых вод. Источниками гидрологических потоков в водно-болотные угодья являются преимущественно атмосферные осадки , поверхностные воды (соленые или пресные) и грунтовые воды . Вода вытекает из водно-болотных угодий в результате эвапотранспирации , поверхностных потоков и приливов , а также оттока подземных вод. Гидродинамика (движение воды через и из водно-болотных угодий) влияет на гидропериоды (временные колебания уровня воды), контролируя водный баланс и запасы воды на водно-болотных угодьях. [29]
Характеристики ландшафта определяют гидрологию и химический состав водно-болотных угодий. Концентрации O 2 и CO 2 в воде зависят от температуры , атмосферного давления и смешивания с воздухом (от ветров или водных потоков). Химический состав воды на водно-болотных угодьях определяется pH , соленостью , питательными веществами, проводимостью , составом почвы, жесткостью и источниками воды. Химический состав воды варьируется в зависимости от ландшафта и климатического региона. Водно-болотные угодья в основном минеротрофны (воды содержат растворенные вещества почв), за исключением омбротрофных болот, питающихся только водой из атмосферных осадков.
Поскольку болота получают большую часть воды из атмосферы , их вода обычно имеет низкий минеральный ионный состав. Напротив, водно-болотные угодья, питаемые грунтовыми водами или приливами, имеют более высокую концентрацию растворенных питательных веществ и минералов.
Болотные торфяники получают воду как из осадков, так и из грунтовых вод в различных количествах, поэтому химический состав их воды варьируется от кислого с низким содержанием растворенных минералов до щелочного с высоким накоплением кальция и магния . [30]
Соленость оказывает сильное влияние на химический состав воды водно-болотных угодий, особенно в прибрежных водно-болотных угодьях [1] [31] , а также в засушливых и полузасушливых регионах с большим дефицитом осадков. Естественная соленость регулируется взаимодействием между грунтовыми и поверхностными водами, на которое может влиять деятельность человека. [32]
Углерод является основным питательным веществом, круговорот которого происходит на водно-болотных угодьях. Большинство питательных веществ, таких как сера , фосфор , углерод и азот , содержатся в почве водно-болотных угодий. Анаэробное и аэробное дыхание в почве влияет на круговорот питательных веществ углерода, водорода, кислорода и азота [33] и на растворимость фосфора [34] , тем самым способствуя химическим изменениям в ее воде. Водно-болотные угодья с низким уровнем pH и соленой проводимостью могут отражать присутствие кислых сульфатов [35] , а водно-болотные угодья со средним уровнем солености могут находиться под сильным влиянием кальция или магния. Биогеохимические процессы на водно-болотных угодьях определяются почвами с низким окислительно-восстановительным потенциалом. [36] Почвы водно-болотных угодий идентифицируются по редоксиморфным пятнам (часто из-за ржавчины оксида железа) или низкой интенсивности цветности , как это определяется цветовой системой Манселла .
Из-за низкого содержания растворенного кислорода (РК) и относительно низкого баланса питательных веществ в водно-болотных угодьях большинство водно-болотных угодий очень восприимчивы к изменениям химического состава воды. Ключевые факторы, которые оцениваются для определения качества воды, включают:
Эти химические факторы могут использоваться для количественной оценки нарушений водно-болотных угодий и часто предоставляют информацию о том, питаются ли водно-болотные угодья осадками, поверхностными или грунтовыми водами из-за различных ионных характеристик разных источников воды. [37] Водно-болотные угодья способны влиять на химический состав ручьев или водоемов, которые с ними взаимодействуют, и могут перерабатывать ионы, образующиеся в результате загрязнения воды, например, кислотных дренажей шахт или городских стоков ., [38] [39]
Биота водно-болотной системы включает в себя ее растения ( флору ) и животных ( фауну ), а также микробы (бактерии, грибы). Важнейшим фактором, влияющим на биоту, является гидропериод, или продолжительность паводка. [1] Другие важные факторы включают плодородие и соленость воды или почвы. Химический состав воды, поступающей в водно-болотные угодья, зависит от источника воды, геологического материала, через который она течет [40] , и питательных веществ, выделяемых из органических веществ в почвах и растениях на возвышенностях. [41] Биота в пределах водно-болотного угодья может меняться в зависимости от сезона или в зависимости от режима паводков.
Существует четыре основные группы гидрофитов , которые встречаются в водно-болотных угодьях по всему миру. [42]
Подводная растительность водно-болотных угодий может расти в условиях соленой и пресной воды. У некоторых видов цветы подводные, а у других длинные стебли, позволяющие цветам достигать поверхности. [43] Подводные виды служат источником пищи для местной фауны, средой обитания для беспозвоночных, а также обладают способностью фильтрации. Примеры включают морские травы и угри .
Плавающие водные растения или плавающая растительность обычно небольшие, как и у подсемейства Lemnoideae (ряски). Над поверхностью воды поднимается надводная растительность, такая как рогоз ( вид Typha ), осока ( вид Carex ) и арум ( Peltandra Virginica ).
Когда деревья и кустарники составляют большую часть растительного покрова насыщенных почв, такие территории в большинстве случаев называются болотами . [1] Возвышенная граница болот частично определяется уровнем воды. На это могут влиять плотины [44] . В некоторых болотах может доминировать один вид, например, болота из серебристого клена вокруг Великих озер . [45] Другие, например, в бассейне Амазонки , имеют большое количество различных пород деревьев. [46] Другие примеры включают кипарис ( Taxodium ) и мангровые болота.
.jpg/1280px-Northern_Leopard_Frog_(Lithobates_pipiens).jpg)
Многие виды рыб сильно зависят от экосистем водно-болотных угодий. [47] [48] Семьдесят пять процентов коммерческих запасов рыбы и моллюсков в Соединенных Штатах выживают исключительно за счет эстуариев . [49] Тропическим видам рыб нужны мангровые заросли в качестве важнейших зон разведения и нагула, а также система коралловых рифов для получения пищи.
Амфибии , такие как лягушки и саламандры, нуждаются как в наземной, так и в водной среде обитания для размножения и питания. Поскольку земноводные часто населяют депрессивные водно-болотные угодья, такие как выбоины в прериях и заливы Каролины, связь между этими изолированными водно-болотными угодьями является важным фактором контроля над региональными популяциями. [50] Головастики питаются водорослями, а взрослые лягушки питаются насекомыми. Лягушек иногда используют в качестве индикатора здоровья экосистемы , поскольку их тонкая кожа позволяет поглощать питательные вещества и токсины из окружающей среды, что приводит к увеличению темпов вымирания в неблагоприятных и загрязненных условиях окружающей среды. [51]
Рептилии, такие как змеи , ящерицы , черепахи , аллигаторы и крокодилы , распространены на водно-болотных угодьях некоторых регионов. В пресноводных водно-болотных угодьях юго-востока США распространены аллигаторы, а в Южной Флориде встречается пресноводный вид крокодилов. Эверглейдс во Флориде — единственное место в мире, где сосуществуют крокодилы и аллигаторы. [52] Морской крокодил обитает в устьях рек и мангровых зарослях, его можно увидеть вдоль восточного побережья Австралии. [53] Щелкающие черепахи — один из многих видов черепах, обитающих на водно-болотных угодьях. [54]
Птицы , особенно водоплавающие и болотные птицы , широко используют водно-болотные угодья. [55]
Млекопитающие водно-болотных угодий [56] включают многочисленные виды мелких и средних размеров, такие как полевки , летучие мыши , [57] ондатры [58] и утконосы , а также крупные травоядные виды и виды высших хищников , такие как бобр , [59] нутрия , болотный кролик. , Флоридская пантера , [60] и лось . Водно-болотные угодья привлекают многих млекопитающих из-за обилия семян, ягод и другой растительности в качестве пищи для травоядных, а также из-за обильных популяций беспозвоночных, мелких рептилий и амфибий в качестве добычи для хищников. [61]
К беспозвоночным водно-болотных угодий относятся водные насекомые (например, стрекозы, водные клопы и жуки, мошки, комары), ракообразные (например, крабы, раки, креветки, микрорачообразные), моллюски (например, моллюски, мидии, улитки) и черви (например, полихеты, олигохеты, пиявки) и другие. Беспозвоночные составляют более половины известных видов животных водно-болотных угодий и считаются основным звеном пищевой цепи между растениями и высшими животными (такими как рыбы и птицы). [62] Низкий уровень кислорода в водах водно-болотных угодий, их частые затопления и пересыхания (ежедневно в приливных водно-болотных угодьях, сезонно во временных прудах и поймах рек) не позволяют многим беспозвоночным заселять водно-болотные угодья, и поэтому фауна беспозвоночных водно-болотных угодий часто менее разнообразна, чем в некоторых других местах. виды среды обитания (такие как ручьи, коралловые рифы и леса). Некоторые беспозвоночные водно-болотных угодий процветают в местах обитания, где нет хищной рыбы. Многие насекомые населяют водно-болотные угодья только в виде водных неполовозрелых особей (нимф, личинок), а летающие взрослые особи населяют горные места обитания, возвращаясь в водно-болотные угодья для откладывания яиц. Например, обыкновенная журчалка Syritta pipiens населяет водно-болотные угодья в виде личинок (личинок), живущих во влажной, гниющей органике; эти насекомые затем посещают наземные цветы уже во взрослом возрасте.
Водоросли — это разнообразные растительноподобные организмы, которые могут различаться по размеру, цвету и форме. Водоросли естественным образом встречаются в таких средах обитания, как внутренние озера, приливные зоны и влажная почва, и служат источником пищи для многих животных, включая некоторых беспозвоночных, рыб, черепах и лягушек. Существует несколько групп водорослей:
Водно-болотные угодья, функции и услуги, которые они предоставляют, а также их флора и фауна могут подвергаться воздействию нескольких типов нарушений. [65] Нарушения (иногда называемые стрессорами или изменениями) могут быть связанными с человеком или естественными, прямыми или косвенными, обратимыми или нет, изолированными или кумулятивными. Нарушения превышают уровни или закономерности, обычно встречающиеся на водно-болотных угодьях определенного класса в определенном регионе. Преобладающие нарушения водно-болотных угодий включают: [66] [67]
Далее нарушения можно классифицировать следующим образом:
Вот лишь некоторые из многих источников этих нарушений: [69]
Частично они могут проявляться как:
Утрата биоразнообразия происходит в системах водно-болотных угодий из-за изменений в землепользовании , разрушения среды обитания, загрязнения, эксплуатации ресурсов и инвазивных видов. К уязвимым, находящимся под угрозой исчезновения видам относятся 17% водоплавающих птиц, 38% пресноводных млекопитающих, 33% пресноводных рыб, 26% пресноводных амфибий, 72% пресноводных черепах, 86% морских черепах, 43% крокодилов. и 27% видов, образующих коралловые рифы. Интродуцированные водные растения в различные системы водно-болотных угодий могут иметь серьезные последствия. Интродукция водяного гиацинта , местного растения Южной Америки, в озеро Виктория в Восточной Африке, а также ряски в чужеродные районы Квинсленда, Австралия, охватила целые системы водно-болотных угодий, подавив среду обитания и сократив разнообразие местных растений и животных. Во многом это связано с феноменальной скоростью роста растений и их способностью плавать и расти по всей поверхности воды.
Чтобы повысить экономическую продуктивность, водно-болотные угодья часто превращаются в засушливые земли с дамбами и дренажами и используются в сельскохозяйственных целях. Строительство дамб и плотин имеет негативные последствия для отдельных водно-болотных угодий и целых водоразделов. [1] : 497 Их близость к озерам и рекам означает, что они часто используются для поселений людей. [71] Как только поселения построены и защищены дамбами, поселения становятся уязвимыми для проседания земель и постоянно растущего риска наводнений. [1] : 497 Дельта реки Миссисипи вокруг Нового Орлеана, штат Луизиана, является хорошо известным примером; [72] Дельта Дуная в Европе – еще одно. [73]
В зависимости от географического и топографического положения водно-болотного угодья, [74] выполняемые им функции могут поддерживать множество экосистемных услуг , ценностей или выгод. В «Оценке экосистем на пороге тысячелетия» ООН и Рамсарской конвенции описывается, что водно-болотные угодья в целом имеют биосферное и социальное значение в следующих областях: [75]
Согласно Рамсарской конвенции :
Экономическая ценность экосистемных услуг, предоставляемых обществу нетронутыми, естественно функционирующими водно-болотными угодьями, часто намного превышает предполагаемые выгоды от их преобразования в «более ценное» интенсивное землепользование – особенно потому, что прибыль от неустойчивого использования часто достается относительно небольшому количеству людей или корпорации, а не разделяются обществом в целом.
Если не указано иное, информация об экосистемных услугах основана на следующей серии ссылок. [49]
Чтобы заменить эти экосистемные услуги водно-болотных угодий , необходимо потратить огромные суммы денег на водоочистные сооружения, плотины, дамбы и другую инфраструктуру, а многие из этих услуг невозможно заменить.
Поймы и водно-низинные водно-болотные угодья могут выполнять функции водохранилищ и защиты от наводнений.
Водно-болотная система пойм формируется за счет крупных рек, расположенных ниже их истоков . «Поймы крупных рек действуют как естественные накопительные резервуары, позволяя избытку воды распространяться на большую территорию, что снижает ее глубину и скорость. Водно-болотные угодья вблизи истоков ручьев и рек могут замедлять сток дождевой воды и весеннее таяние снега, что приводит к не стекает прямо с суши в водотоки. Это может помочь предотвратить внезапные разрушительные наводнения ниже по течению». [49] Известные речные системы, образующие широкие поймы, включают реку Нил , внутреннюю дельту реки Нигер, пойму реки Замбези, внутреннюю дельту реки Окаванго, пойму реки Кафуэ, пойму озера Бангвеулу (Африка), реку Миссисипи. (США), река Амазонка (Южная Америка), река Янцзы (Китай), река Дунай (Центральная Европа) и река Мюррей-Дарлинг (Австралия).
Осушение пойм или деятельность по застройке, которая сужает пойменные коридоры (например, строительство дамб ) , снижает способность связанных систем река-пойма контролировать ущерб от наводнений. Это связано с тем, что модифицированные и менее обширные системы по-прежнему должны выдерживать такое же количество осадков, в результате чего пики паводков становятся выше или глубже, а паводковые воды текут быстрее.
Инженерные разработки в области управления водными ресурсами в прошлом веке привели к деградации пойменных водно-болотных угодий за счет строительства искусственных насыпей, таких как дамбы , насыпи, дамбы , плотины , плотины и плотины . Все они концентрируют воду в главном русле, и воды, которые исторически медленно распространялись по большой мелководной территории, концентрируются. Утрата пойм водно-болотных угодий приводит к более серьезным и разрушительным наводнениям. Катастрофическое антропогенное воздействие в поймах реки Миссисипи проявилось в гибели нескольких сотен человек во время прорыва дамбы в Новом Орлеане, вызванного ураганом Катрина . Искусственные насыпи вдоль поймы реки Янцзы привели к тому, что основное русло реки стало подвержено более частым и разрушительным наводнениям. [76] Некоторые из этих событий включают потерю прибрежной растительности , потерю 30% растительного покрова по всему бассейну реки, удвоение процента земель, затронутых эрозией почвы, и сокращение емкости водохранилищ из-за заиливания . в пойменных озерах. [49]
Пополнение подземных вод может быть достигнуто, например, за счет болот , болот , а также подземных карстовых и пещерных гидрологических систем.
Поверхностные воды, видимые на водно-болотных угодьях, представляют собой лишь часть общего водного цикла, который также включает атмосферные воды (осадки) и грунтовые воды . Многие водно-болотные угодья напрямую связаны с грунтовыми водами и могут быть важным регулятором как количества, так и качества воды , находящейся под землей. Водно-болотные угодья, имеющие проницаемый субстрат, такой как известняк , или расположенные в районах с сильно изменчивым и колеблющимся уровнем грунтовых вод, играют особенно важную роль в пополнении подземных вод или пополнении запасов воды. [77] Пористые субстраты позволяют воде просачиваться через почву и подстилающие породы в водоносные горизонты , которые являются источником большей части питьевой воды в мире . Водно-болотные угодья также могут выступать в качестве зон пополнения запасов, когда уровень окружающих грунтовых вод низкий, и в качестве зоны разгрузки, когда он высокий. Карстовые (пещерные) системы являются уникальным примером этой системы и могут представлять собой соединение подземных рек, находящихся под воздействием дождя и других форм осадков, с поверхностью.
Мангровые заросли , коралловые рифы , солончаки могут помочь в стабилизации береговой линии и защите от штормов.
Приливные и приливные системы водно-болотных угодий защищают и стабилизируют прибрежные зоны. [78] Коралловые рифы обеспечивают защитный барьер прибрежной береговой линии. Мангровые заросли стабилизируют прибрежную зону изнутри и будут мигрировать вместе с береговой линией, чтобы оставаться рядом с границей воды. Основным природоохранным преимуществом этих систем против штормов и штормовых нагонов является способность снижать скорость и высоту волн и паводковых вод.
Ожидается, что в ближайшие пятьдесят лет число людей, живущих и работающих вблизи побережья, значительно вырастет. По оценкам, из 200 миллионов человек, которые в настоящее время проживают в низменных прибрежных регионах, развитие городских прибрежных центров, согласно прогнозам, увеличит население в пять раз в течение 50 лет. [79] Великобритания приступила к реализации концепции управляемой перестройки береговой линии. Этот метод управления обеспечивает защиту береговой линии за счет восстановления естественных водно-болотных угодий, а не за счет прикладной инженерии. В Восточной Азии мелиорация прибрежных водно-болотных угодий привела к повсеместной трансформации прибрежной зоны, и до 65% прибрежных водно-болотных угодий было уничтожено в результате прибрежной застройки. [80] [81] Один анализ, использующий воздействие ураганов и защиту от штормов, обеспечиваемую естественным путем водно-болотными угодьями, прогнозировал стоимость этой услуги в 33 000 долларов США на гектар в год. [82]
Очистку воды могут обеспечить поймы рек, котловинные водно-болотные угодья, илистые отмели , пресноводные болота , солончаки , мангровые заросли.
Удержание питательных веществ: водно-болотные угодья обеспечивают круговорот как отложений, так и питательных веществ, иногда выступая в качестве буфера между наземными и водными экосистемами . Естественная функция растительности водно-болотных угодий — поглощение, хранение и (в случае нитратов) удаление питательных веществ, содержащихся в сточных водах из окружающих ландшафтов. [83] На многих водно-болотных угодьях микробные процессы переводят растворимые питательные вещества в газообразную форму, например, денитрификация нитратов, в результате чего нитраты затем перемещаются в атмосферу в основном в виде безвредного газообразного азота.
Ловушки отложений и тяжелых металлов: осадки и поверхностный сток вызывают эрозию почвы , перенося осадки в виде взвеси в водные пути и через них. Эти отложения движутся к более крупным и значительным водным путям в результате естественного процесса, который перемещает воду в океаны. Все типы отложений, состоящие из глины, ила, песка или гравия и камней, могут быть перенесены в системы водно-болотных угодий в результате эрозии. Растительность водно-болотных угодий действует как физический барьер, замедляющий поток воды, а затем задерживает осадки как на короткие, так и на длительные периоды времени. Взвешенные отложения могут содержать тяжелые металлы, которые также задерживаются, когда осадки задерживаются водно-болотными угодьями. В некоторых случаях определенные металлы поглощаются через стебли, корни и листья водно-болотных растений. Например, многие виды плавающих растений, такие как водный гиацинт ( Eichhornia crassipes ), ряска ( Lemna ) и водяной папоротник ( Azolla ), хранят железо и медь, содержащиеся в сточных водах ; эти растения также выделяют патогены . Быстрорастущие растения, укорененные в почвах водно-болотных угодий, такие как рогоз ( Typha ) и тростник ( Pragmites ), также способствуют поглощению тяжелых металлов. Такие животные, как устрицы , могут фильтровать более 200 литров (53 галлона США) воды в день во время выпаса пищи, удаляя при этом питательные вещества, взвешенные отложения и химические загрязнители. С другой стороны, некоторые типы водно-болотных угодий способствуют мобилизации и биодоступности ртути (еще одного тяжелого металла), которая в форме метилртути увеличивает риск биоаккумуляции в рыбе, важной для пищевых цепочек животных и добываемой для потребления человеком.
Емкость: Способность систем водно-болотных угодий сохранять или удалять питательные вещества и улавливать осадки и связанные с ними металлы очень эффективна и действенна, но у каждой системы есть свой порог. Переизбыток поступления питательных веществ из стоков удобрений, сточных вод или неточечного загрязнения приведет к эвтрофикации . Эрозия верхнего течения в результате вырубки лесов может сокрушить водно-болотные угодья, что приведет к их уменьшению в размерах и приведет к резкой утрате биоразнообразия из-за чрезмерной нагрузки осадками. Сохранение высоких уровней металлов в отложениях становится проблематичным, если отложения снова суспендируются или уровни кислорода и pH изменятся в будущем. Способность растительности водно-болотных угодий накапливать тяжелые металлы зависит от конкретного металла, кислорода и pH-статуса отложений водно-болотных угодий и вышележащих вод, скорости потока воды (времени задержания), размера водно-болотных угодий, сезона, климата, типа растений и других факторов.
Способность водно-болотных угодий хранить отложения, питательные вещества и металлы может быть уменьшена, если отложения уплотняются, например, транспортными средствами или тяжелым оборудованием, или регулярно обрабатываются. Неестественные изменения уровня воды и источников воды также могут повлиять на функцию очистки воды. При нарушении водоочистных функций чрезмерные нагрузки биогенных веществ попадают в водотоки и вызывают эвтрофикацию . Это вызывает особую озабоченность в прибрежных системах умеренного пояса. [84] [85] Основными источниками прибрежной эвтрофикации являются промышленный азот, который используется в качестве удобрения в сельскохозяйственной практике, а также септические стоки отходов. [86] Азот является лимитирующим питательным веществом для фотосинтетических процессов в засоленных системах, однако его избыток может привести к перепроизводству органических веществ, что затем приводит к образованию гипоксических и бескислородных зон в толще воды. [87] Без кислорода не могут выжить другие организмы, в том числе экономически важные виды рыб и моллюсков.
Построенные водно-болотные угодья предназначены для очистки сточных вод.
Построенное водно-болотное угодье представляет собой искусственное водно-болотное угодье для очистки сточных вод , сточных вод , ливневых стоков или промышленных сточных вод . [88] [89] Он также может быть разработан для рекультивации земель после добычи полезных ископаемых или в качестве меры по смягчению последствий природных территорий, утраченных в результате освоения земель . Искусственные водно-болотные угодья представляют собой инженерные системы, которые используют естественные функции растительности , почвы и организмов для вторичной очистки сточных вод . Проект построенного водно-болотного угодья должен быть адаптирован в соответствии с типом сточных вод, подлежащих очистке. Построенные водно-болотные угодья использовались как в централизованных, так и в децентрализованных системах сточных вод . Первичная обработка рекомендуется при наличии большого количества взвешенных твердых веществ или растворимых органических веществ (измеряемых как биохимическая потребность в кислороде и химическая потребность в кислороде ). [90]
Подобно естественным водно-болотным угодьям, искусственные водно-болотные угодья также действуют как биофильтр и /или могут удалять из воды ряд загрязнителей (таких как органические вещества, питательные вещества , патогены , тяжелые металлы ). Построенные водно-болотные угодья предназначены для удаления загрязнителей воды, таких как взвешенные твердые вещества, органические вещества и питательные вещества (азот и фосфор). [90] Ожидается , что все типы патогенов (т.е. бактерии, вирусы, простейшие и гельминты ) будут в некоторой степени удалены на построенных водно-болотных угодьях. Подземные водно-болотные угодья обеспечивают более эффективное удаление патогенов, чем поверхностные водно-болотные угодья. [90]
Существует два основных типа искусственных водно-болотных угодий: подземный сток и поверхностный сток. Посаженная растительность играет важную роль в удалении загрязнений. Не менее важную роль играет фильтрующий слой, обычно состоящий из песка и гравия . [91] Некоторые построенные водно-болотные угодья могут также служить средой обитания для местных и мигрирующих диких животных , хотя это не является их основной целью. Водно-болотные угодья, построенные с подповерхностным потоком, предназначены для обеспечения либо горизонтального, либо вертикального потока воды через гравийный и песчаный слой. Системы с вертикальным потоком требуют меньше места, чем системы с горизонтальным потоком.Примером того, как природные водно-болотные угодья используются для обеспечения некоторой степени очистки сточных вод, являются водно-болотные угодья Восточной Калькутты в Калькутте, Индия . Водно-болотные угодья занимают площадь 125 квадратных километров (48 квадратных миль) и используются для очистки сточных вод Калькутты. Питательные вещества, содержащиеся в сточных водах, поддерживают рыбные фермы и сельское хозяйство.
Богатое биоразнообразие водно-болотных систем стало центром внимания, чему способствовали Рамсарская конвенция и Всемирный фонд дикой природы . [92] Влияние сохранения биоразнообразия проявляется на местном уровне через создание рабочих мест, устойчивость и производительность сообщества. Хорошим примером является бассейн Нижнего Меконга, который протекает через Камбоджу, Лаос и Вьетнам, в котором проживает более 55 миллионов человек.
Биоразнообразие речных бассейнов. В пределах бассейна Амазонки обитает более 3000 видов пресноводных рыб. [93] Рыбы, питающиеся опавшими плодами, например, крупнотелая харацида Colossoma macropomum , проникают в поймы рек Амазонки во время ежегодных паводков, выбрасывая жизнеспособные семена, действуя таким образом как важный агент расселения. [94] Ключевой вид, подвергающийся чрезмерному вылову, [95] сом Пирамутаба, Brachyplatystoma vaillantii , мигрирует на расстояние более 3300 км (2100 миль) от мест нагула вблизи устья реки Амазонки до нерестилищ в притоках Анд, на расстоянии 400 м. (1300 футов) над уровнем моря, раздавая семена растений по маршруту.
Продуктивные приливные зоны. Приливные илистые отмели имеют уровень продуктивности, аналогичный уровню продуктивности некоторых водно-болотных угодий, даже при небольшом количестве видов. Обильные беспозвоночные , обитающие в иле, служат источником пищи для перелетных водоплавающих птиц . [96]
Критическая среда обитания на жизненном этапе: илистые отмели, солончаки, мангровые заросли и заросли морских водорослей характеризуются высоким уровнем как видового богатства, так и продуктивности, и являются домом для важных нагульных зон для многих коммерческих рыбных запасов.
Генетическое разнообразие. Популяции многих видов географически ограничены только одной или несколькими системами водно-болотных угодий, часто из-за длительного периода времени, когда водно-болотные угодья были физически изолированы от других водных источников. Например, количество эндемичных видов в дельте реки Селенги на озере Байкал в России классифицирует ее как горячую точку биоразнообразия и одно из самых биоразнообразных водно-болотных угодий во всем мире. [97]
Продуктивность водно-болотных угодий связана с климатом, типом водно-болотных угодий и наличием питательных веществ. Маловодье и периодическое высыхание дна водно-болотных угодий во время засухи (фаза засушливых болот) стимулирует пополнение растений из разнообразного семенного фонда и повышает продуктивность за счет мобилизации питательных веществ. Напротив, паводок во время наводнений (фаза озерного болота) вызывает смену популяций растений и увеличивает открытую воду, но снижает общую продуктивность. От открытой воды до полного растительного покрова годовая чистая первичная продуктивность может варьироваться в 20 раз. [98] Травы плодородных пойм, таких как Нил, могут быть очень продуктивными, особенно такие растения, как Arundo donax (гигантский тростник), Cyperus papyrus (папирус), Phragmites (тростник) и Typha (рогоз). [ нужна цитата ]
Водно-болотные угодья естественным образом производят множество растений и других экологических продуктов, которые можно собирать для личного и коммерческого использования. [99] У многих рыб весь или часть жизненного цикла происходит в системе водно-болотных угодий. Пресная и морская рыба является основным источником белка примерно для одного миллиарда человек [100] и составляет 15% от потребления белка еще 3,5 миллиарда человек. [101] Еще одним основным продуктом питания, встречающимся в водно-болотных угодьях, является рис, популярное зерно, потребление которого составляет одну пятую от общего количества калорий в мире. В Бангладеш, Камбодже и Вьетнаме, где в ландшафте преобладают рисовые поля, потребление риса достигает 70%. [102] Некоторые местные растения водно-болотных угодий в Карибском бассейне и Австралии собирают экологически безопасным способом для получения лекарственных соединений; к ним относится красное мангровое дерево ( Rizophora mangle ), которое обладает антибактериальными, ранозаживляющими, противоязвенными и антиоксидантными свойствами. [102]
Азиатская пальма нипа ( сахар, уксус, алкоголь и корм) и сбор меда из мангровых зарослей вносят вклад в рацион человека и его доходы. Прибрежные деревни Таиланда получают основную часть своего дохода от производства сахара, а Куба каждый год перемещает тысячи ульев, чтобы отслеживать сезонное цветение мангровых зарослей Авиценния . [103] Другие продукты, полученные из мангровых деревьев, включают топливную древесину, соль (производимую путем испарения морской воды), корм для животных, традиционные лекарства (например, из коры мангровых деревьев), волокна для текстиля, красители и дубильные вещества. [104]
Чрезмерный вылов рыбы является серьезной проблемой для устойчивого использования водно-болотных угодий. Растут опасения по поводу некоторых аспектов фермерского рыболовства, при котором для добычи рыбы для потребления человеком используются естественные водно-болотные угодья и водные пути. Аквакультура продолжает быстро развиваться во всем Азиатско-Тихоокеанском регионе, особенно в Китае, где расположено 90% от общего числа аквакультурных ферм, что составляет 80% мировой стоимости. [102] Некоторые аквакультуры уничтожили огромные площади водно-болотных угодий посредством таких методов, как уничтожение мангровых зарослей индустрией выращивания креветок. Несмотря на то, что разрушительное воздействие крупномасштабного выращивания креветок на прибрежную экосистему во многих азиатских странах уже довольно давно широко признано, его оказалось трудно смягчить, поскольку другие возможности трудоустройства для людей отсутствуют. Кроме того, растущий спрос на креветки во всем мире создал большой и готовый рынок. [105]
Некоторые типы водно-болотных угодий могут служить противопожарными преградами, которые помогают замедлить распространение небольших лесных пожаров. Более крупные системы водно-болотных угодий могут влиять на местный характер осадков. Некоторые системы бореальных водно-болотных угодий в верховьях водосборных бассейнов могут способствовать продлению периода стока и поддержанию температуры воды в связанных водах нижнего течения. [106] Услуги опыления поддерживаются многими водно-болотными угодьями, которые могут стать единственной подходящей средой обитания для опыляющих насекомых, птиц и млекопитающих в высокоразвитых районах. [107]
Водно-болотные угодья исторически подвергались значительным осушениям в целях развития ( недвижимости или сельского хозяйства) и наводнениям для создания рекреационных озер или выработки гидроэлектроэнергии . Некоторые из наиболее важных сельскохозяйственных территорий мира представляли собой водно-болотные угодья, которые были преобразованы в сельскохозяйственные угодья. [108] [109] [110] [111] С 1970-х годов больше внимания стало уделяться сохранению водно-болотных угодий для их естественных функций. С 1900 года от 65 до 70% водно-болотных угодий мира было потеряно. [112] Чтобы сохранить водно-болотные угодья и поддержать их функции, следует свести к минимуму изменения и нарушения, выходящие за пределы нормального диапазона изменений.
Водно-болотные угодья — это жизненно важные экосистемы, которые повышают уровень жизни миллионов людей, живущих в них и вокруг них. Цели развития тысячелетия (ЦРТ) призвали различные сектора объединить усилия для защиты окружающей среды водно-болотных угодий в контексте устойчивого развития и улучшения благосостояния человека. Исследования показали, что можно сохранить водно-болотные угодья, одновременно улучшая условия жизни людей, живущих среди них. Тематические исследования, проведенные в Малави и Замбии, показали, как можно устойчиво выращивать дамбо – влажные, травянистые долины или впадины, где вода просачивается на поверхность. Результаты проекта включали высокую урожайность сельскохозяйственных культур, разработку устойчивых методов ведения сельского хозяйства и стратегий управления водными ресурсами, которые обеспечивают достаточное количество воды для орошения. [113]
Конвенция о водно-болотных угодьях международного значения, особенно о местах обитания водоплавающих птиц , или Рамсарская конвенция , представляет собой международный договор , призванный решить глобальные проблемы, связанные с утратой и деградацией водно-болотных угодий. Основными целями договора являются включение водно-болотных угодий международного значения и содействие их разумному использованию с конечной целью сохранения водно-болотных угодий мира. Методы включают ограничение доступа к некоторым водно-болотным угодьям, а также обучение общественности борьбе с ошибочным представлением о том, что водно-болотные угодья — это пустоши. Конвенция тесно сотрудничает с пятью международными организациями-партнерами (IOP). Это: Birdlife International , МСОП , Международный институт управления водными ресурсами , Wetlands International и Всемирный фонд природы . Партнеры предоставляют техническую экспертизу, помогают проводить или содействовать полевым исследованиям и предоставляют финансовую поддержку. МОП также регулярно участвуют в качестве наблюдателей во всех заседаниях Конференции Сторон и Постоянного комитета, а также в качестве полноправных членов Группы научно-технического обзора.
Экологи - реставраторы намерены вернуть водно-болотные угодья в их естественную траекторию, напрямую способствуя естественным процессам экосистемы. [68] Эти прямые методы различаются в зависимости от степени физического воздействия на природную среду, и каждый из них связан с разными уровнями восстановления. [68] Восстановление необходимо после нарушения или возмущения водно-болотных угодий. [68] К нарушениям относятся экзогенные факторы, такие как наводнения или засухи. [68] Другим внешним ущербом может быть антропогенное вмешательство, вызванное сплошной вырубкой деревьев, добычей нефти и газа, плохо продуманным строительством инфраструктуры, чрезмерным выпасом скота, непродуманной рекреационной деятельностью, изменением водно-болотных угодий, включая дноуглубительные работы, осушение и засыпку. и другие негативные воздействия на человека. [68] [18] Нарушение создает различный уровень стресса для окружающей среды в зависимости от типа и продолжительности нарушения. [68] Не существует единого способа восстановления водно-болотных угодий, и требуемый уровень восстановления будет зависеть от уровня нарушения, хотя каждый метод восстановления требует подготовки и применения. [68]
Факторы, влияющие на выбранный подход, могут включать [68] бюджет, временные ограничения, цели проекта, уровень нарушения, ландшафтные и экологические ограничения, политические и административные программы и социально-экономические приоритеты.
В этой стратегии нет никаких биофизических манипуляций, и экосистеме приходится восстанавливаться только на основе процесса сукцессии . [68] Целью является устранение и предотвращение дальнейшего нарушения, и для этого типа восстановления необходимы предварительные исследования, чтобы понять вероятность того, что водно-болотные угодья восстановятся естественным путем. Вероятно, это будет первый метод подхода, поскольку он наименее интрузивный и наименее дорогостоящий, хотя для повышения скорости преемственности до приемлемого уровня могут потребоваться некоторые биофизические неинтрузивные манипуляции. [68] Примеры методов включают предписанные ожоги на небольших площадях, стимулирование специфической почвенной микробиоты и рост растений с использованием нуклеационной посадки, при которой растения расходятся из первоначального места посадки, [114] и поощрение разнообразия ниш или увеличение диапазона ниш для стимулирования использования. множеством различных видов. [68] Эти методы могут облегчить процветание естественных видов, устраняя экологические препятствия, и могут ускорить процесс преемственности.
Для этой стратегии используется сочетание естественного возобновления и управляемого контроля окружающей среды. Это может потребовать некоторых инженерных и более интенсивных биофизических манипуляций, включая вскрытие недр , агрохимическое применение гербицидов или инсектицидов, укладку мульчи , механическое рассеивание семян и посадку деревьев в больших масштабах. [68] В этих обстоятельствах водно-болотные угодья повреждены, и без помощи человека они не восстановятся в течение приемлемого периода времени, как определили экологи. Используемые методы восстановления необходимо будет определять для каждого участка отдельно, поскольку для каждого участка потребуется свой подход, основанный на уровнях нарушения и динамике местной экосистемы. [68]
Этот самый дорогой и трудоемкий метод реконструкции требует инженерного проектирования и реконструкции с нуля. Поскольку происходит перепроектирование всей экосистемы, важно учитывать естественную траекторию развития экосистемы и чтобы продвигаемые виды растений в конечном итоге возвращали экосистему к ее естественной траектории. [68]
Во многих случаях построенные водно-болотные угодья часто предназначены для очистки ливневых и сточных вод. Их можно использовать в проектах в рамках систем городского проектирования, учитывающих водные ресурсы, и они имеют такие преимущества, как смягчение последствий наводнений, удаление загрязняющих веществ, связывание углерода, обеспечение среды обитания для диких животных и биоразнообразия в зачастую высокоурбанизированных и фрагментированных ландшафтах. [115]
Традиционные экологические знания или местные экологические знания — это подробные знания о взаимодействии окружающей среды, накопленные поколениями коренных или местных народов, которые имели прямую связь с окружающей средой. Это включает в себя знания о флоре, фауне и природных явлениях, а также разработку технологий, необходимых для выживания, таких как рыболовство, сельское хозяйство и лесное хозяйство. [116] Идеи традиционных экологических знаний могут быть применены в качестве целостного подхода к восстановлению водно-болотных угодий. Эти идеи больше ориентированы на реагирование на наблюдения, полученные из окружающей среды, учитывая, что каждая часть экосистемы водно-болотных угодий взаимосвязана. Применение этих методов на конкретных участках водно-болотных угодий повышает продуктивность, биоразнообразие и повышает его устойчивость. Эти методы включают мониторинг ресурсов водно-болотных угодий, посадку размножения и добавление ключевых видов для создания самоподдерживающейся экосистемы водно-болотных угодий. [117] Сообщество сборщиков водно-болотных растений в водно-болотных угодьях Пацкуаро использовало местные экологические знания для контроля инвазивных видов и защиты местных видов, присутствующих на этом водно-болотном угодье. [118]
В Юго-Восточной Азии торфяно-болотные леса и почвы осушаются, сжигаются, разрабатываются и подвергаются чрезмерному выпасу, что способствует изменению климата . [69] В результате осушения торфа органический углерод, который накапливался в течение тысячелетий и обычно находится под водой, внезапно выбрасывается в воздух. Торф разлагается и превращается в углекислый газ (CO 2 ), который затем выбрасывается в атмосферу. Торфяные пожары приводят к быстрому развитию того же процесса и, кроме того, создают огромные облака дыма, которые пересекают международные границы, что сейчас происходит почти ежегодно в Юго-Восточной Азии. Хотя торфяники занимают лишь 3% площади суши в мире, их деградация приводит к 7% всех выбросов CO 2 .
Выбросы парниковых газов из вызывающих обеспокоенность водно-болотных угодий состоят в основном из выбросов метана и закиси азота . Водно-болотные угодья являются крупнейшим естественным источником атмосферного метана в мире и, следовательно, вызывают серьезную обеспокоенность в связи с изменением климата . [119] [120] [121] Водно-болотные угодья составляют примерно 20–30% атмосферного метана за счет выбросов почв и растений и вносят в атмосферу в среднем примерно 161 Тг метана в год. [122]
Водно- болотные угодья характеризуются заболоченными почвами и своеобразными сообществами видов растений и животных , которые приспособились к постоянному присутствию воды . Такой высокий уровень водонасыщенности создает условия, способствующие производству метана. Большая часть метаногенеза или производства метана происходит в средах с низким содержанием кислорода . Поскольку микробы , живущие в теплой и влажной среде, потребляют кислород быстрее, чем он может диффундировать из атмосферы, водно-болотные угодья являются идеальной анаэробной средой для ферментации , а также активности метаногена . Однако уровень метаногенеза колеблется в зависимости от наличия кислорода , температуры и состава почвы. Более теплая, более анаэробная среда с почвой, богатой органическими веществами, обеспечит более эффективный метаногенез. [123]
Некоторые водно-болотные угодья являются значительным источником выбросов метана [124] [125], а некоторые также являются источниками выбросов закиси азота . [126] [127] Закись азота представляет собой парниковый газ , потенциал глобального потепления которого в 300 раз выше, чем у углекислого газа, и является основным озоноразрушающим веществом, выбрасываемым в выбросах в 21 веке. [128] Водно-болотные угодья также могут выступать в качестве поглотителя парниковых газов. [129]Исследования убедительно выявили потенциал прибрежных водно-болотных угодий (также называемых голубыми углеродными экосистемами) в некоторой степени смягчения последствий изменения климата двумя способами: путем сохранения, сокращения выбросов парниковых газов, возникающих в результате утраты и деградации таких мест обитания, и путем восстановления, для увеличения просадки углекислого газа и его длительного хранения. [130] Однако удаление CO 2 с использованием восстановления прибрежного голубого углерода имеет сомнительную экономическую эффективность, если рассматривать его только как действие по смягчению последствий изменения климата, либо для компенсации выбросов углерода , либо для включения в определяемые на национальном уровне вклады . [130]
Когда водно-болотные угодья восстанавливаются, они оказывают смягчающее воздействие благодаря своей способности поглощать углерод , превращая парниковый газ ( диоксид углерода ) в твердый растительный материал в процессе фотосинтеза , а также благодаря своей способности хранить и регулировать воду. [131] [132]
Водно-болотные угодья накапливают около 44,6 миллионов тонн углерода в год во всем мире (оценка 2003 года). [133] В частности, в солончаках и мангровых болотах средняя скорость улавливания углерода составляет 210 г CO 2 м -2 г -1 , тогда как торфяники улавливают примерно 20–30 г CO 2 м -2 г -1 . [133] [134]
Прибрежные водно-болотные угодья, такие как тропические мангровые заросли и некоторые солончаки умеренного пояса , как известно, являются поглотителями углерода, который в противном случае способствует изменению климата в его газообразных формах (диоксид углерода и метан). [135] Способность многих приливных водно-болотных угодий накапливать углерод и минимизировать поток метана из приливных отложений привела к поддержке инициатив по голубому углероду , которые призваны улучшить эти процессы. [136] [137]
Восстановление прибрежных экосистем голубого углерода очень полезно для адаптации к изменению климата , защиты прибрежных районов, обеспечения продовольствием и сохранения биоразнообразия. [130]
С середины 20-го века антропогенное изменение климата привело к заметным изменениям в глобальном водном цикле . [138] : 85 Потепление климата делает чрезвычайно влажные и очень засушливые явления более суровыми, вызывая более сильные наводнения и засухи. По этой причине некоторые экосистемные услуги, которые обеспечивают водно-болотные угодья (например, хранение воды и борьба с наводнениями, пополнение грунтовых вод, стабилизация береговой линии и защита от штормов), важны для мер по адаптации к изменению климата. [139] Ожидается , что в большинстве частей мира и при всех сценариях выбросов изменчивость водного цикла и сопутствующие экстремальные явления будут расти быстрее, чем изменения средних значений. [140] : 85
Ценность водно-болотных угодий для местных сообществ обычно включает в себя сначала картирование водно-болотных угодий региона, затем оценку функций и экосистемных услуг, которые водно-болотные угодья предоставляют индивидуально и в совокупности, и, наконец, оценку этой информации для определения приоритетов или ранжирования отдельных водно-болотных угодий или типов водно-болотных угодий для сохранения, управления и восстановления. , или развитие. [141] В долгосрочной перспективе потребуется вести инвентаризацию [142] известных водно-болотных угодий и проводить мониторинг репрезентативной выборки водно-болотных угодий для определения изменений, вызванных как природными, так и человеческими факторами.
Методы быстрой оценки используются для оценки, ранжирования, ранжирования или категоризации различных функций, экосистемных услуг , видов, сообществ, уровней нарушения и/или экологического здоровья водно-болотных угодий или групп водно-болотных угодий. [143] Это часто делается для определения приоритетности конкретных водно-болотных угодий для сохранения (предотвращения) или для определения степени, в которой потеря или изменение функций водно-болотных угодий должны быть компенсированы, например, путем восстановления деградированных водно-болотных угодий в других местах или обеспечения дополнительной защиты существующих водно-болотных угодий. Методы быстрой оценки также применяются до и после восстановления или изменения водно-болотных угодий, чтобы помочь отслеживать или прогнозировать влияние этих действий на различные функции водно-болотных угодий и услуги, которые они предоставляют. Оценки обычно считаются «быстрыми», когда они требуют только одного посещения водно-болотного угодья продолжительностью менее одного дня, что в некоторых случаях может включать в себя интерпретацию аэрофотоснимков и анализ существующих пространственных данных с помощью географической информационной системы (ГИС), но не подробные лабораторные анализы воды или биологических проб после посещения.
Чтобы добиться единообразия среди лиц, проводящих оценку, быстрые методы представляют переменные индикаторов в виде вопросов или контрольных списков в стандартизированных формах данных, а большинство методов стандартизируют процедуру начисления баллов или рейтингов, которая используется для объединения ответов на вопросы в оценки уровней определенных функций относительно уровни, оцененные на других водно-болотных угодьях («калибровочных площадках»), оцененных ранее в регионе. [144] Методы быстрой оценки, отчасти потому, что они часто используют десятки индикаторов, касающихся условий, окружающих водно-болотное угодье, а также внутри самого водно-болотного угодья, направлены на получение оценок функций и услуг водно-болотного угодья, которые являются более точными и воспроизводимыми, чем простое описание класса водно-болотного угодья. тип. [3] Необходимость проведения быстрой оценки водно-болотных угодий возникает в основном тогда, когда государственные органы устанавливают сроки принятия решений, касающихся водно-болотных угодий, или когда количество водно-болотных угодий, нуждающихся в информации об их функциях или состоянии, велико.
Хотя разработка глобальной инвентаризации водно-болотных угодий оказалась масштабной и сложной задачей, многие усилия на более локальном уровне оказались успешными. [145] Текущие усилия основаны на имеющихся данных, но классификация и пространственное разрешение иногда оказываются недостаточными для принятия решений по управлению окружающей средой на региональном или конкретном участке. В ландшафте трудно выделить небольшие, длинные и узкие водно-болотные угодья. Многие из современных спутников дистанционного зондирования не имеют достаточного пространственного и спектрального разрешения для мониторинга условий водно-болотных угодий, хотя мультиспектральные данные IKONOS [146] и QuickBird [147] могут обеспечить улучшенное пространственное разрешение, если оно составляет 4 м или выше. Большинство пикселей представляют собой смесь нескольких видов растений или типов растительности, и их трудно изолировать, что приводит к невозможности классифицировать растительность, определяющую водно-болотные угодья. Растущая доступность 3D-данных о растительности и топографии с помощью LiDAR частично решила проблему ограничений традиционных мультиспектральных изображений, как продемонстрировали некоторые тематические исследования по всему миру. [148]
За водно-болотными угодьями необходимо осуществлять постоянный мониторинг [149] для оценки того, функционируют ли они на экологически устойчивом уровне или деградируют. [150] Деградированные водно-болотные угодья пострадают от потери качества воды, потери чувствительных видов и аномального функционирования почвенных геохимических процессов.
На практике многие естественные водно-болотные угодья трудно контролировать с земли, поскольку зачастую они труднодоступны и могут потребовать воздействия опасных растений и животных, а также болезней, переносимых насекомыми или другими беспозвоночными. Дистанционное зондирование, такое как аэрофотосъемка и спутниковая съемка [151], предоставляет эффективные инструменты для картирования и мониторинга водно-болотных угодий в больших географических регионах и с течением времени. Для картирования водно-болотных угодий можно использовать многие методы дистанционного зондирования. Интеграция данных из нескольких источников, таких как LiDAR и аэрофотоснимки, оказывается более эффективной при картировании водно-болотных угодий, чем использование только аэрофотоснимков, [148], особенно с помощью современных методов машинного обучения (например, глубокого обучения). В целом, использование цифровых данных обеспечивает стандартизированную процедуру сбора данных и возможность интеграции данных в географическую информационную систему .
Рамсарская конвенция о водно-болотных угодьях международного значения, особенно в условиях среды обитания водоплавающих птиц, представляет собой международный договор по сохранению и устойчивому использованию Рамсарских территорий (водно-болотных угодий). [152] Она также известна как Конвенция о водно-болотных угодьях. Она названа в честь города Рамсар в Иране , где конвенция была подписана в 1971 году.
Каждые три года представители договаривающихся сторон встречаются в качестве Конференции договаривающихся сторон (КС), директивного органа конвенции, который принимает решения (обозначение мест, резолюции и рекомендации) для управления работой конвенции и улучшения каким образом стороны могут реализовать свои цели. [153] В 2022 году COP14 прошла совместно в Ухане, Китай, и Женеве, Швейцария.
В каждой стране и регионе обычно имеется собственное определение водно-болотных угодий для юридических целей. В Соединенных Штатах водно-болотные угодья определяются как «те территории, которые затопляются или насыщаются поверхностными или грунтовыми водами с частотой и продолжительностью, достаточной для поддержания (и которые при нормальных обстоятельствах действительно поддерживают) преобладание растительности, обычно приспособленной для жизни в условиях насыщенной почвы». ... Водно-болотные угодья обычно включают болота, топи, трясины и тому подобные территории». [154] Это определение использовалось при исполнении Закона о чистой воде . В некоторых штатах США, таких как Массачусетс и Нью-Йорк , существуют отдельные определения, которые могут отличаться от определений федерального правительства.
В Кодексе США термин «водно-болотные угодья» определяется как «земля, которая (А) имеет преобладание влажных почв, (Б) затоплена или насыщена поверхностными или грунтовыми водами с частотой и продолжительностью, достаточной для поддержания преобладания гидрофитной растительности, как правило, приспособлен к жизни в насыщенных почвенных условиях и (C) при нормальных обстоятельствах поддерживает преобладание такой растительности». В соответствии с этими юридическими определениями ожидается, что «нормальные обстоятельства» возникнут во время влажной части вегетационного периода при нормальных климатических условиях (не необычно засушливых или необычно влажных) и при отсутствии значительных нарушений. Нередко водно-болотные угодья остаются сухими в течение длительного периода вегетационного периода, но при нормальных условиях окружающей среды почвы будут перенасыщены до поверхности или затоплены, создавая анаэробные условия, сохраняющиеся в течение влажной части вегетационного периода. [155]
К крупнейшим в мире водно-болотным угодьям относятся болотные леса бассейна реки Амазонки , торфяники Западно-Сибирской равнины , [ 6] Пантанал в Южной Америке, [7] и Сундарбаны в дельте Ганга — Брахмапутры . [8]
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )Млекопитающие живут на водно-болотных угодьях, потому что они адаптированы к влажным условиям и там имеется множество предпочитаемых ими продуктов питания. Например: Болотная крыса питается травами, осокой, камышом, семенами и насекомыми. Водяная крыса питается разнообразной добычей, включая крупных насекомых, ракообразных, мидий и рыб, и даже лягушек, ящериц, мелких млекопитающих и водоплавающих птиц. Утконос в основном питается в ночное время самыми разнообразными водными беспозвоночными, свободноплавающими организмами, такими как креветки, жуки-плавунцы, водяные клопы и головастики, а иногда и червями, пресноводными гороховыми мидиями и улитками. Летучая мышь-рыболов питается водными насекомыми, мелкой рыбой и мухами у поверхности ручьев тропических лесов или крупных озер и водохранилищ.
Материал был скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine.
СМИ, связанные с водно-болотными угодьями, на Викискладе?