大型底棲無脊椎動物在河湖生態系統健康評價中的應用

蘇 夢，王兆宇，趙丙昊，趙世高

（河北省張家口市河北建筑工程學院，河北 張家口 075000）

河湖生態系統與人文、社會以及生態環境等息息相關。當前，河湖生態系統的健康狀況不容忽視，多年來人類的活動對河湖生態系統造成了負面影響。為了發展農業和漁業，有圍湖造田和圍網養殖等生產現象，使得河湖水面積大量減少從而打破了河湖生態系統的規律，最終造成可利用水資源的短缺；城市社會生活污水和工業生產廢水不經過處理排入河湖，容易造成嚴重的水污染。因此，通過對河湖生態系統健康評估，并以評估結果為基礎，合理地開發水資源，改善當前污染的生態環境，響應可持續發展的理念，是我國環境學的重要目標。

1 河湖生態系統評價的發展

自20世紀80年后期開始，水環境污染問題越來越嚴重，全球的生態系統出現明顯的退化，因此，生態系統健康的概念應運而生。Schaeffe[1]等環境專家為解決自然環境被破壞的問題，將生態系統比喻為一個統一的有機生命體，首次提出生態系統“沒有疾病”的概念，也提出來生態系統的評價原則。JK Karr[2]提出，生態系統的結構完整性基本上與健康相同。Costanza[3]認為一個健康的生態系統是具有生命力、穩定的，并能夠維持自身的生態系統運作的能力以及對外界的變化有一定的抗壓性。Scrimgeour[4]提出能夠維持其基本功能穩定的生態系統才能被稱為健康的生態系統。Meyer[5]認為沒有疾病的生態系統不僅僅可以維持自身結構和功能的穩定性，還能為人類社會的發展提供幫助。就目前學術界的觀點，從生態系統本身的功能和結構出發，生態系統的健康可以分為五個方面：無疾病、發展性、多樣性、穩定性、系統組成有序健全[6]。

從此，歐洲和北美就開始保護河湖生態系統。人們逐漸意識到河湖不僅可以帶來豐富的自然資源，最重要的是河湖生態系統是所有生物的載體，人們要關注河湖生態系統健康。因此，許多國家開始通過制定或者修改相關的法律來展開對河湖生態系統的健康評價。早期的河湖評價是基于水質理化性質的評價方法，但是這種方法容易忽略水生生物及其棲息地等因素。隨著河湖生態系統健康內涵和評價指標體系的不斷完善，河湖生態系統健康評價也逐漸發展成熟。河湖生態系統健康評價的方法可以用生物監測法，包括群落學指標法和指示物種法[7]。該方法是通過河湖生態系統中的生物群落結構、優勢種、物種變化以及機理指標等反應河湖生態系統的健康狀況。蔡坤等[8]運用生物檢測法利用底棲動物完整性指數對太湖進行湖泊生態系統健康評價，表明大型底棲動物可以合理地反應河湖生態系統的健康狀況。

2 大型底棲動物的定義及作用

底棲動物是一類水生動物，它們全部或大部分時間生活在水體底部的泥漿中，生活在巖石或礪石表面之間，附著在水生植物上[9]。根據使用篩網孔徑的大小，一般可將底棲動物分為3個類型：大型底棲無脊椎動物（Benthicmacroinvertebrates）或大型底棲動物（Macrozoobenthos）、小型底棲動物和微型底棲動物（Meiozoobenthos），通常所說的底棲動物指的是大型底棲無脊椎動物[10]。

大型底棲動物分布廣泛，同時也是河湖生態系統中的重要組成部分，以水中的藻類、懸浮顆粒和凋落物為食，并為魚類提供食物能源，在河湖生態系統中起著承上啟下的作用。底棲動物在淡水中分布較多，因此也被用來當作指示生物。底棲動物的個體較大，方便采集，種類鑒別也比較方便；底棲動物生活在固定地方，不易移動[11]；且對周圍的水體環境有較明顯的反應。

3 基于大型底棲動物的水體健康評價

與眾多水生動物和植物作為河湖生態系統健康的指標相比，以大型底棲動物為評價指標得到了更多的關注，這是因為大型底棲動物具有數量多，種類豐富，一些類群對環境的變化非常敏感等獨特的性質，因此是水質監測非常合適的選擇。生物完整性（Biologicalintegrity）這個概念最早起源于美國。這一定義初期是基于“原始的狀態”或“干擾之前狀態”的概念進行描述，但是這個概念經過長時間的研究發現是不合理的。此后，Karr和Dubley[12]總結前人的經驗對生物完整性給出了新的定義，即“生物群落本身具備適應環境變化，維持系統穩定的能力，是生物群落適應外界環境的長期進化結果?！?/p>

大型底棲動物在健康評價中可選用的指標高達50多種，在數量上絕對高于其他水生動物和植物，利用大型底棲動物進行水體健康評價的優缺點見表1。

表1 利用大型底棲動物進行水體健康評價的優缺點

4 河湖生態系統健康評價的意義

4.1 有助于維護我國的河湖生態系統

河湖生態的健康關系著人類社會的可持續發展，河湖生態系統具有調節大自然氣候的功能，它不僅可以改善生物的生存環境，還能夠維持生態系統穩定的氣候和物質循環。在健康的河湖系統中，人類是必不可少的一員，但是人類在河湖生態系統中扮演的角色卻為不穩定的因素，為了保障水生生物的生存場所，人們更要積極地參與到保護河湖生態系統中去。總而言之，河湖生態系統健康評價能夠維持生物多樣性和社會服務功能，它可以監測河湖的健康狀況，評價河湖生態系統的健康狀態，找出河湖存在的問題并給出解決問題的方案，修復河湖水質，保障人們生產生活的健康發展。

4.2 符合我國可持續發展的理念

一個健康的河湖生態系統具有完整的結構和功能[13]，它能為河湖生態系統中的所有生物提供能量與資源，這與我國的可持續發展理念相同：能量與資源能夠源源不斷地傳遞下去。我們可以借助我國可持續發展的理念完善河湖生態系統健康評價，合理地利用水資源，保障河湖生態系統物質和能量流動的循環，保障河湖生態系統的生物多樣性。

5 河湖生態系統健康評價展望

由于人類活動的干擾，河湖生態環境退化，河湖生態系統健康備受關注。健康是河湖生態系統的一種狀態。我國的河湖健康評估目前處于起步階段，還需要投入大量的精力去研究于創新。

5.1 創建新的河湖生態系統評價指標

目前，創新河湖生態系統的評價指標是最需要解決的問題，河湖生態系統健康評價分為河流和湖泊兩個生態系統健康評價，河流和湖泊的健康評價指標不完全相同。2020年8月水利部頒發的《河湖健康評價指南（試行）》中比較明確地規定了河湖健康評價的指標，分為必選指標和備選指標?！逗雍】翟u價指南（試行）》中的評價指標具有包容性和開放性，我們可以根據我國的國情以及河湖生態系統的現狀選取一些符合自身特點的評價指標，就可以對河湖生態系統的具體情況剖析具體的“病因”。

5.2 結合現代科學技術，構建新型河湖生態系統健康評價

隨著我國的科學技術的飛速發展，相關部門完全可以憑借遙感、GIS和5G信號等科學技術去研究河湖生態系統的健康評價，并利用大數據準確定位河湖的現狀，以此找出最合適的評價體系管理措施，最終實現河湖生態系統與人類社會的可持續發展。

6 結語

現在全球的水環境問題頻繁出現危機，水資源的健康是人們重點關注的問題，研究河湖生態系統的健康與修復成了我國相關部門任務中的重要部分。我國河湖生態系統健康評價的發展現狀使我們有了清醒的認知，指標評價法應用廣泛。我國對河湖生態系統健康評價的構建是以國內近十幾年的研究成果為基礎完成的，但仍然有所限制，因此構建河湖生態系統健康評估的指標體系仍存在需要完善的地方。