濕地與濕地科學
濕地的特點與定義
長期以來，濕地的重要價值與功能不為人們所認識，國內外往往把濕地當作無用的荒蕪之地，把它列為被開墾的對象。濕地（Wetlands）廣泛分布於世界各地，是地球上生物多樣性豐富和生產力較高的生態系統之一，與森林、海洋並列為全球三大系統。濕地具有重要的生態與環境功能，可以抵禦洪水，調節徑流，控制污染，改善氣候，為珍稀與瀕危動植物提供棲息地，為人類提供多種資源，美化環境等，在區域生態平衡中起著重要作用。濕地還與人類文明息息相關，科學已經證明，生命來源於水，生命多起源於富含有機質的地方。人類文明多發源於大河流域，國外的尼羅河、底格里斯河、幼發拉底河、恆河、湄公河和我國的黃河都是人類文明的發祥地，而這些河流兩岸的濕地正是人類文明的搖籃。濕地與生命是緊密相連的，英國濕地學者在其所著《沼澤財富》一書中指出，生命就很可能起源於沼澤濕地。鑒於濕地具有上述巨大的生態與環境功能，被讚譽為“地球之腎”、“生命的搖籃”、“物種的基因庫”、“天然水庫”和“鳥類的樂園”等。
濕地一直以來，學術界對濕地的定義眾說紛紜。各國學者先後提出了很多濕地定義。歸納起來可以將濕地定義劃分為兩大類。第一類為廣義的濕地定義，目前國際上公認的濕地定義是《國際濕地公約》的濕地定義，即濕地是指：天然或人工的、永久性或暫時性的沼澤地、泥炭地和水域，蓄有靜止或流動的淡水、半鹹水或鹹水體，包括低潮時水深不超過6m的海水區。該國際濕地公約將世界上的濕地劃分為兩個大類42種類型。該定義包含類型多，適用範圍特別寬廣，主要是根據濕地多水的屬性，適用於珍稀瀕危水禽棲息地保護與濕地保護的管理者。第二類濕地定義是狹義的濕地定義，為濕地科學研究工作者提出的濕地科學定義，認為濕地的科學定義應該是：“濕地是一類既不同於水體，又不同於陸地的特殊過渡類型生態系統，為水生、陸生生態系統界面相互延伸擴展的重疊空間區域。濕地應該具有3個突出特徵：濕地地表長期或季節性處在過濕或積水狀態；地表生長有濕生、沼生、淺水生植物（包括部分喜濕鹽生植物），且具有較高生產力。生活濕生、沼生、淺水生動物和適應該特殊環境的微生物類群；發育水成或半水成土壤，具有明顯的潛育化過程”。該定義是主要根據濕地的生態系統屬性，從濕地本質屬性與濕地發生、發展、演化過程與功能認識出發而提出的科學性很強的濕地定義，是內涵與外延都十分清楚的科學的濕地定義，適用於濕地科學理論研究，得到濕地學術界比較廣泛的認同，該濕地定義包括的濕地類型相對較少，主要包括內陸的淡水沼澤濕地、淡水沼澤化草甸、內陸鹽沼、濱海鹽沼、濱海紅樹林濕地和河口沼澤濕地。
濕地科學
隨著濕地科學的發展，人們對濕地的認識深入，濕地科學的概念也不斷更新。濕地科學是研究濕地與濕地生態系統的科學，是研究濕地生態系統形成、發育、演化、退化過程與機理、濕地生態系統的生態過程、結構、生態與環境功能、退化濕地生態恢復與重建、濕地資源合理開發利用與保護、濕地污水生態處理技術與工藝以及濕地環境景觀設計的科學。它是由地理學、生態學、環境科學、環境工程學、水文學、生物學、景觀設計學、資源科學等多學科交叉形成的邊緣學科。濕地的學科屬性應劃為地球科學，是其重要的、富有生命力與發展遠景的新的分支學科之一。它不僅追蹤基礎科學理論研究的重大進展，揭示自然界的客觀規律，是自然科學體系的重要組成部分，而且還可以滿足國家社會經濟發展的重大需求。濕地科學的研究對象與主要任務
濕地科學的研究對象是濕地生態系統。濕地科學的主要任務是揭示濕地生態系統的特徵、形成、發育、演化、退化的規律與機制，探索濕地生態系統的生態過程、結構與功能。研究人類活動對濕地生態系統的影響與回響，提出科學保護與合理利用濕地的對策和措施。盡最大程度地發揮濕地的生態與環境功能，研究濕地水環境保護技術與工藝，提供環境保護與生態安全的濕地關鍵技術，研究濕地美化環境功能、通過城市濕地規劃、景觀設計與建設，促進生態城市建設，維護人類生態安全，實現環境可持續發展。濕地的生態環境功能
現代濕地科學有充分證據證明濕地具有許多非常重要的生態與環境功能，它涉及人類的生存環境。所以保護濕地就是保護人類的生存環境。濕地的生態與環境功能基本可以歸納如下：調節氣候
濕地具有強大的調節氣候的功能。主要表現在調節氣溫、濕度與降水方面。濕地水多，水的熱容量大，可以起到調節大氣溫度的作用，它可以降低日最高氣溫，提高日最低氣溫，縮小氣溫的日較差，改善區域的氣候特徵。濕地還通過水麵蒸發、植物蒸騰過程持續不斷地向近地面大氣輸送水汽，這不僅可以大幅度地提高周圍地區空氣濕度，還可以在一定程度上誘發降雨，然後又以降水的形式使蒸發與蒸騰的水分降落到濕地及其周圍地區，提高當地的大氣濕度並在一定程度上增加局部地區的降雨量。提高空氣濕度、增加大氣降水可以減少土壤水分喪失，有利於當地人民的生活和工農業生產。三江平原的原始濕地比開墾後的濕地（農田）貼地層平均相對濕度高5％~16％。新疆博斯騰湖濕地面積為1410Km2，濕地通過水平方向的熱量和水分交換，使博斯騰湖比其他乾旱地區氣溫低1.3~4.3℃，相對濕度增加5％~23%，沙暴日數減少25％。據一些地方的調查，濕地周圍的空氣濕度比遠離濕地地區的空氣濕度要高5%~20%以上，降水量相對也多。城市濕地建設可以大大減小城市熱島效應，有助於降低由熱島效應引發的突發性疾病，在一定程度上保障了人類的生命安全。控制洪水
濕地是一個天然儲水系統，具有強大的調節徑流、均化水位和控制洪水的生態功能，對區域防洪、抗旱和減災，維持區域水平衡起著舉足輕重的作用。濕地是一個巨大的蓄水庫，可以在暴雨和河流漲水期儲存過量的降水，暴雨後和落水期均勻地把徑流釋放出來，減弱危害下游的洪水。許多濕地發育在河流兩岸的地勢低洼地帶，與河流水文存在密切的聯繫，是天然調節洪水的理想場所。由於濕地土壤具有發育疏鬆的草根層和發育深厚的泥炭層，有很強的蓄水性和透水性，被稱為蓄水、防洪的天然“海綿”。有些濕地植物本身可以吸收大量的水分，如沼澤濕地植物泥炭蘚能夠吸收自身體重10~25倍的水分，比常用的脫脂棉的吸水能力還要強上1~1.5倍。我國屬於季風性氣候區域，降水的季節分配和年度分配不均勻，容易發生洪災與澇災。但是通過濕地的調節作用，在豐水期將降雨、河流過多的水量儲存起來，不僅可以避免發生洪災，同時又能保證在枯水期人民生活和工農業生產有穩定的水源供給。長江兩岸的濕地、各級支流沿岸濕地以及長江中下游洞庭湖、鄱陽湖、太湖等許多湖泊都發揮著儲水防洪功能；許多水庫在防洪、抗旱方面發揮了巨大的作用。對東北三江平原濕地研究結果顯示，本區濕地可儲水36.6億立方米，如果考慮區內3133.46m3的湖泊的蓄水量（據估算，平水期可蓄水47億立方米），蓄水總量可達83.6億立方米，相當於嫩江年徑流量的39.4％，撓力河上游大面積河漫灘濕地的調節洪水作用更為明顯，能將下游的洪峰值消減50％。它們對減緩洪水向下游推進的速度、降低河流流量、削減洪峰起到至關重要的作用，可大大緩解下游城市防洪搶險壓力。我國1998年長江流域與嫩江流域洪災的一個重要原因是沿江、河的濕地（湖泊）多被開（圍）墾，喪失了大面積自然濕地，從而大大地降低了調洪能力，導致巨大的生命財產損失（孟憲民，1999）。濕地可以調節河川徑流，有利於保持流域的水量平衡。提供水源
水是濕地生存的基礎，濕地是水的載體，濕地是地球上淡水的主要儲存庫，人類生產和生活用水除少數來自地下水源外，絕大多數來源於濕地，濕地常常作為居民生活用水、工業生產用水和農業灌溉用水的水源。溪流、河流、池塘、湖泊及其濱岸帶濕地中都有可以直接利用的水。其他濕地，如森林泥炭沼澤濕地可以成為淺水水井的水源。長江、黃河等許多河流都發源於濕地，濕地是陸地淡水水源地。美國佛羅里達大沼澤地國家公園占地面積近6000Km2，這塊濕地是該州重要的淡水水源地，負責供應當地居民生活用水與工農業生產用水。補充地下水
濕地是補充地下蓄水層的水源，可以通過滲透作用向地下水補給，對維持周圍地下水的水位，保證持續供水具有重要作用。人類平時所用的水有很多是從地下開採出來的，不斷地使用地下水，需要保持有水源向地下水補給，否則地下水也會枯竭，而濕地就可以為地下蓄水層補充水源。從濕地到蓄水層的水可以成為地下水系統的一部分，又可以為周圍地區的工農生產提供水源。如果濕地受到破壞或消失，就無法為地下蓄水層供水，地下水資源因此就會減少，甚至枯竭。濕地參與地下水的補給，可以涵養地下水、調節徑流，對防止乾旱和洪澇均有重要作用，也可保證工農業生產所依賴的地下水水資源供應。濕地補充地下水，還可以避免缺少地下水引發的地面沉降，避免危及人們的生活和生命安全。保護堤岸
濕地中生長著多種多樣的植物，這些濕地植物的共同特點是根系密集而發達，大多水平與垂直方向延伸距離長，蘆葦最大可以向下延伸到2.5m，可以有效地固定濕地土壤與其下覆的沉積物，防止水土流失，因此可以抵禦河水、湖水與海浪對堤岸的衝擊，防止河岸、湖岸與海岸的侵蝕，保護居住河岸、湖岸與海岸帶的居民與工農業生產。如果沒有濕地，河流堤岸、湖泊堤岸與海岸就會遭到波浪的破壞，危及人類生活與生產活動。如印度的泰米爾納德邦在2006年東南亞海嘯中紅樹林外圍住宅區的損失相對較小，紅樹林在保護房屋和其他建築方面起到了關鍵的作用。相反，2007年的卡特里娜颶風給美國造成重大損失，與紐奧良周邊濕地大量減少有一定關係。我國廣東湛江沿海農民不但保護紅樹林，而且人工種植紅樹林，以保護他們位於海岸帶的農田和水產養殖地。去除環境污染物
濕地是自然生態系統中自淨能力最強的生態系統。濕地地區地勢低平，有助於減緩水流的速度，當含有污染物質（生活污水、農藥和工業廢水等排放物）的流水經過濕地時，流速會大幅度減慢，有利於污染物質的沉澱和排除。此外，一些濕地植物像蘆葦、鳳眼蓮、香蒲、水蔥等濕地植物能有效地吸收各類污染物。在濕地中生長的植物、微生物和細菌等通過濕地生物地球化學過程的轉換，包括物理過濾、生物吸收和化學合成與分解等，將生活污水和工業廢水中的污染物和有毒物質吸收、分解或轉化，吸收、固定、轉化土壤和水中營養物質含量，降解污染物質，消減環境污染，使流經濕地的水體得到淨化。在現實生活中，不少類型的濕地可以用做小型生活污水處理地，通過這一過程提高水環境質量，有益於人類的生產和生活，維護人類生態安全。美國佛羅里達州的實驗表明，在進入河流之前，將污水先流經大柏樹濕地，結果發現流經濕地後，大約有98%的氮與97%的磷被去除掉了。現在科學家們還可以設計與建設各種類型的人工濕地專門處理污水，這項生態處理技術能有效地處理多種多樣的廢水，如生活污水、工業廢水、垃圾滲濾液、地面徑流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等，能高效地去除有機污染物，氮、磷等營養物，重金屬、鹽類和病原微生物等多種污染物，具有出水水質好、氮、磷處理效率高、運行維護管理方便、投資及運行費用低等特點，近年來獲得迅速的發展和推廣套用。根據資料統計，歐洲建有6000多座處理城市污水的人工濕地。北美有1000多座處理城市污水和多種工業廢水的濕地系統。我國已經至少有100多處人工濕地污水處理系統。人工濕地技術已經成為21世紀污水處理的新技術與新工藝。
保留營養物質
濕地發育地勢低洼的地段，容易匯聚地表徑流。攜帶地表土壤營養物質的地表徑流多匯聚到濕地內，其中所含的地表物質營養成分部分被濕地植被吸收，大部分積累在濕地地表之中，這使濕地積累了大量富含有機質與植物生長所需的氮、磷、鉀等營養物質（劉長娥，楊永興，2008；劉長娥，楊永興，楊楊，2008），不僅淨化了下游水源，而且積累在濕地中的營養物質養育了魚蝦、樹木、野生動物和濕地農作物，還可以作為天然肥料，用於農田土壤改良，提高農田土壤的肥力，促進農業生產高產。維持生物多樣性
濕地發育於陸地生態系統與水體生態系統的過渡區域，其生物多樣性占非常重要的地位。它僅占地球表面面積的6％，卻為世界上20％的生物提供了生境。據初步統計，我國記錄到濕地植物有2760餘種，其中濕地高等植物約156科、437屬、1380多種，包括瀕危高等植物約100種。我國已記錄到的濕地動物約1500種（不含昆蟲和其它無脊椎動物），其中魚類1040種，僅淡水魚就有500種。濕地的鳥類被稱為水鳥，我國水鳥種類繁多，共有水鳥大約300餘種，其中游禽15科50屬125種，涉禽14科53屬132種。列入《國家重點保護野生動物名錄》的水鳥有33種，其中一些種類是我國特有。在亞洲57種瀕危鳥類中，中國濕地內就有31種，占54％；全世界雁鴨類有166種，中國濕地就有50種，占35％；全世界鶴類有15種，中國記錄到的就有9種。此外，還有許多是屬於跨國遷徙的鳥類，中國位於澳大利亞-東亞，印度-中亞遷徙水禽飛行路線中，每年有200種、數百萬隻遷徙水禽在中國濕地中停歇和繁殖。有的濕地是世界某些鳥類惟一的越冬或遷徙的必經之地，如：在鄱陽湖越冬的白鶴占世界總數的95％以上，白枕鶴占世界60％，天鵝占世界50％。濕地是許多珍稀瀕危物特別是瀕危珍稀水禽所必須的棲息、遷徙、越冬和繁殖的場所，在生物多樣性保護方面具有極其重要的價值。我國濕地面積約占國土面積的5%，但卻為約50％的珍稀鳥類提供棲息場所。依賴濕地生存、繁衍的野生動植物種類極為豐富，其中有許多是珍稀特有的物種。濕地是生物多樣性豐富的重要地區和瀕危鳥類、遷徙候鳥以及其他野生動物的棲息繁殖地。生物多樣性中蘊藏著豐富的遺傳資源，中國許多濕地都是具有國際意義的珍稀水禽、魚類的棲息地，天然的濕地環境為鳥類、魚類提供豐富的食物和良好的生存繁衍空間，對物種保存其多樣性發揮著重要作用。濕地是重要的遺傳基因庫，對維持野生物種種群的存續，篩選和改良具有商品意義的物種均具有重要意義。濕地的野生物種可以為改善經濟物種提供基因材料。袁隆平教授在海南島崖里蒐集野生稻資源時，其中一個遺傳材料是采自海南省濕地的野生稻。從紅芒野生稻群體中發現花粉敗育的雄性不育珠，通過濕地野生稻雜交培養的水稻新品種“秈型雜交水稻”，具備高產、優質、抗病等特性，水稻產量出現飛躍，為世界糧食生產做出了突出貢獻。
