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        礦區(qū)生態(tài)重建中生物多樣性與可持續(xù)發(fā)展

        2024-10-21 00:00:00甄文郡
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2024年7期

        摘 要:研究探討了礦區(qū)生態(tài)重建中生物多樣性與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。礦業(yè)活動顯著影響了自然生態(tài)系統(tǒng),導(dǎo)致生物多樣性損失和環(huán)境退化?;诖?,以山西省長治市礦山為研究對象,采用多學(xué)科方法,結(jié)合田野調(diào)查、生態(tài)建模和社會經(jīng)濟(jì)分析,評估選定礦區(qū)當(dāng)前的生物多樣性現(xiàn)狀,并提出了多種生態(tài)恢復(fù)策略,包括本土物種再造林、棲息地恢復(fù)和生態(tài)廊道創(chuàng)建,以增強生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

        關(guān)鍵詞:生態(tài)重建;生物多樣性;可持續(xù)發(fā)展;礦區(qū)

        中圖分類號:X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)07–0-03

        在全球范圍內(nèi),礦業(yè)活動對自然環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,尤其是在生物多樣性喪失和生態(tài)系統(tǒng)退化方面。隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的普及,如何在實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時保護(hù)和恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)成為一個全球性的挑戰(zhàn),尤其是在礦區(qū),這一挑戰(zhàn)尤為突出[1]。基于此,以山西省長治市礦山為研究對象,分析其現(xiàn)狀,并提出生態(tài)恢復(fù)的相關(guān)建議,以期為礦區(qū)生態(tài)重建提供一個全面的理論框架和實踐指南,為促進(jìn)人與自然和諧共處貢獻(xiàn)力量。

        1 礦區(qū)概況

        通過長治市礦山開采對土地?fù)p毀的田野調(diào)查、生態(tài)建模和社會經(jīng)濟(jì)分析,可以看到礦業(yè)活動對環(huán)境造成了顯著影響。長治市礦山開采累計占用、損毀土地面積約19 061.23 hm2,其中,屯留區(qū)損毀面積最大,達(dá)6 249.69 hm2,占總損毀面積的32.79%。盡管長治市礦山環(huán)境的累計恢復(fù)面積為3 558.68 hm2,但相比于總損毀面積,恢復(fù)面積仍然較小。

        這些數(shù)據(jù)揭示了礦區(qū)生態(tài)重建的迫切需求。礦山開采后的土地往往面臨著生物多樣性的喪失、土壤結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的變化及水源的污染等一系列環(huán)境問題?;謴?fù)生態(tài)系統(tǒng)不僅需要恢復(fù)自然景觀,還需要重建生物多樣性,確保生態(tài)服務(wù)的恢復(fù),并提高土地可持續(xù)利用價值。

        2 礦區(qū)生物多樣性現(xiàn)狀

        2.1 生境破碎化和喪失

        生境破碎化和喪失是礦山開采活動對生態(tài)系統(tǒng)造成的主要負(fù)面影響之一。在此過程中,大面積的自然生境被挖掘、移除或改變,原本連續(xù)的自然環(huán)境被轉(zhuǎn)變?yōu)楣铝⒌钠蝃2-3]。這種生態(tài)環(huán)境的變化不僅會直接導(dǎo)致生物棲息地減少,還會造成生境的分割,削弱了生物種群之間的連接,影響了物種的遷移和基因交流。特別是對于對生境要求較高的物種來說,生境的破碎化可能導(dǎo)致其生存空間不足,影響其繁殖和覓食活動,進(jìn)而加劇了物種的局部滅絕風(fēng)險。并且,生境破碎化還可能導(dǎo)致邊緣效應(yīng),即生境邊緣的環(huán)境條件與核心區(qū)域存在顯著差異,這些差異包括光照、溫度和濕度等,進(jìn)一步威脅到特定生境邊緣區(qū)域的物種。

        同時,生境的喪失和破碎化還會導(dǎo)致生態(tài)功能減弱,例如:土壤侵蝕和水土流失加劇、水質(zhì)的下降及碳循環(huán)改變。這些變化不僅影響了生物多樣性,還威脅到人類的福祉,包括減少自然生態(tài)系統(tǒng)提供的食物、水源和藥材等資源。

        因此,對于礦區(qū)及其周邊的生態(tài)恢復(fù)工作來說,重建連續(xù)的生物棲息地和生態(tài)走廊,以及恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,對減輕生境破碎化的負(fù)面影響、保護(hù)和恢復(fù)生物多樣性具有重要意義。

        2.2 土壤和水源污染

        礦山開采活動往往伴隨著大量廢物和化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生。這些物質(zhì)包括但不限于重金屬、酸性礦山排水、礦物油及其他有害化學(xué)物質(zhì),它們可通過多種途徑進(jìn)入周邊環(huán)境,對土壤和水源造成嚴(yán)重污染[4]。

        作為生物生存和繁衍的基本條件,土壤和水體一旦受到污染,將直接影響生物多樣性的維持和地區(qū)生態(tài)平衡的穩(wěn)定。重金屬和其他有毒物質(zhì)在土壤中的累積會直接影響土壤的化學(xué)性質(zhì)和生物活性,導(dǎo)致土壤環(huán)境惡化。這種惡化不僅減少了土壤中微生物的多樣性和數(shù)量,還影響了土壤肥力和植物的正常生長。植物作為生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ),其受損將進(jìn)一步影響到以植物為食或棲息地的動物,造成生物多樣性的連鎖下降。

        水源污染則通過酸性礦山排水等方式破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。酸性礦山排水中含有高濃度的金屬離子(如鐵、銅和鋅等),這些物質(zhì)會降低水體的pH值,破壞水生生物的生存環(huán)境。受污染的水體不僅會對水生生物構(gòu)成威脅,還會影響依賴這些水生生物作為食物來源的其他生物,從而對整個食物鏈產(chǎn)生影響。

        此外,土壤和水源的污染還會通過生物累積和食物鏈放大的效應(yīng),影響更高層級的生物,甚至影響人類健康。隨著有害物質(zhì)在食物鏈中的傳遞和積累,地區(qū)生物多樣性將顯著降低,生態(tài)系統(tǒng)功能不斷喪失。

        因此,礦區(qū)的環(huán)境管理和恢復(fù)工作需要特別關(guān)注土壤和水源的污染問題,采取有效措施減少污染物的排放,恢復(fù)受污染環(huán)境,以保護(hù)和恢復(fù)生物多樣性,維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定。這包括實施嚴(yán)格的廢物處理和化學(xué)物質(zhì)管理規(guī)程,恢復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng),以及監(jiān)測和評估恢復(fù)措施的長期效果。

        2.3 生態(tài)平衡的干擾

        在礦區(qū),生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞不僅限于表面的生物多樣性減少或生境的直接喪失,更深層次的影響體現(xiàn)在整個生態(tài)平衡的干擾上[5]。生態(tài)平衡是指生物與環(huán)境之間長期形成的穩(wěn)定關(guān)系,包括食物鏈中各個環(huán)節(jié)之間的相互作用、物種間的競爭與合作,以及生物與非生物環(huán)境之間的相互依賴。礦山開采活動通過直接破壞生境和間接改變環(huán)境條件,打破了這種精細(xì)調(diào)節(jié)的平衡狀態(tài),導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能下降,甚至崩潰。

        捕食者與獵物之間的關(guān)系是生態(tài)系統(tǒng)中最基本的相互作用之一,這種動態(tài)平衡關(guān)系的維持對物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要作用。在礦區(qū),生境的破壞和生物多樣性的減少直接影響了捕食者和獵物的數(shù)量和種類,捕食者可能因獵物數(shù)量的減少而面臨食物短缺,而某些獵物物種的過度增加則可導(dǎo)致植被被過度消耗,進(jìn)一步惡化生態(tài)環(huán)境。

        此外,生態(tài)平衡的干擾還表現(xiàn)為土壤微生物群落的改變、水循環(huán)和養(yǎng)分循環(huán)的失調(diào),以及生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾的抵抗力下降。這些變化不僅影響了當(dāng)前的生物多樣性,還影響了生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)潛力和未來的穩(wěn)定性。

        因此,礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)不僅是恢復(fù)物種多樣性和生境面積,更重要的是恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,重新建立生物間及生物與環(huán)境之間的穩(wěn)定關(guān)系,促進(jìn)生態(tài)平衡的重建。這需要綜合考慮生物物種的保護(hù)、生態(tài)過程的恢復(fù)及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的維持,通過科學(xué)的方法和長期的努力,逐步修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng),恢復(fù)其自然狀態(tài)和功能。

        2.4 物種多樣性的減少

        物種多樣性的減少是礦山開采活動對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響之一,這一現(xiàn)象涵蓋生物多樣性的各個層面,從基因多樣性到物種多樣性,再到生態(tài)系統(tǒng)多樣性[6]。生境的喪失和環(huán)境的惡化直接削弱了生物種群的生存空間和生活質(zhì)量,迫使對特定環(huán)境高度依賴的物種面臨生存壓力,甚至滅絕風(fēng)險。

        礦區(qū)內(nèi)的動植物種群受到的影響尤為明顯。對植物種群而言,其失去了生長所需的土壤類型、光照條件和水分供應(yīng),導(dǎo)致其種群規(guī)模急劇縮減;對動物種群而言,其失去了食物來源和避難所,導(dǎo)致頻繁遷徙并出現(xiàn)繁殖障礙;對微生物群落而言,礦山開采活動引起的土壤和水體污染嚴(yán)重破壞了其生存環(huán)境,改變了其結(jié)構(gòu)和多樣性,影響了土壤的營養(yǎng)循環(huán)和有機物分解過程,進(jìn)而影響了生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。

        物種多樣性的減少不僅意味著某些物種的絕對數(shù)量減少,更重要的是它減弱了生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)原能力和對環(huán)境變化的適應(yīng)能力[7]。每一個物種都在其所處的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著獨特的作用,物種多樣性的喪失意味著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力下降,以及生態(tài)服務(wù)功能減弱。

        因此,保護(hù)和恢復(fù)物種多樣性不僅是生態(tài)保護(hù)的需求,也是維持人類生活質(zhì)量和生存環(huán)境穩(wěn)定的必要條件。這需要從源頭上減少生境的破壞和環(huán)境污染,實施有效的生態(tài)恢復(fù)措施,并通過科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新,為受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)和物種多樣性的恢復(fù)提供支持。

        3 生態(tài)恢復(fù)策略

        為了應(yīng)對礦區(qū)及其周邊生態(tài)系統(tǒng)遭受的破壞,采用多種生態(tài)恢復(fù)策略具有重要意義。這些策略旨在恢復(fù)和增強生物多樣性,同時增強生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能。

        3.1 本土物種再造林

        作為一種生態(tài)恢復(fù)方法,本土物種再造林是指在受損的生態(tài)系統(tǒng)中重新種植原生樹木和植被,利用這些物種對當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的良好適應(yīng)性,有效恢復(fù)生態(tài)平衡并促進(jìn)生物多樣性。該方法不僅可以為野生動植物提供必要的棲息地,滿足它們的生存和繁殖需求,還能通過提高土壤質(zhì)量、促進(jìn)水源涵養(yǎng)和增強碳固定能力應(yīng)對氣候變化。

        本土樹種的根系深入土壤,有助于防止水土流失,改善土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)土壤微生物的活性和營養(yǎng)循環(huán)。同時,再造林區(qū)域通過植物的蒸騰作用調(diào)節(jié)水分循環(huán),增強水土保持和水源涵養(yǎng)的能力,維持水循環(huán)平衡,提高地下水位和水質(zhì)。此外,該方法在減少大氣中二氧化碳濃度的同時,對實現(xiàn)碳中和具有重要作用。

        3.2 棲息地恢復(fù)

        棲息地恢復(fù)致力于修復(fù)因人類活動或自然災(zāi)害等原因受損的生態(tài)系統(tǒng),目標(biāo)是恢復(fù)其原有的生物多樣性和生態(tài)功能。這一過程包含土壤改良、水系重建和植物種群重建等關(guān)鍵步驟。通過這些措施模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的自然演替過程,逐漸恢復(fù)區(qū)域的生態(tài)多樣性和復(fù)雜性。

        在土壤改良方面,措施包括添加有機質(zhì)以提高土壤肥力、調(diào)整土壤pH值或清除有害物質(zhì),以創(chuàng)造適宜各類植物生長的基礎(chǔ)條件;在水系重建方面,著眼于修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的自然聯(lián)系,包括重建河流的自然流向、恢復(fù)濕地和其他水生生態(tài)系統(tǒng),以促進(jìn)水生和陸生生物種的自然分布和繁衍;在植物種群重建方面,強調(diào)在受損地區(qū)重新引入本土植物,尤其是能提供關(guān)鍵生態(tài)服務(wù)的物種,如固土植物、水源涵養(yǎng)植物和為野生動物提供食物或棲息地的植物。

        此外,棲息地恢復(fù)還能顯著改善生態(tài)服務(wù)功能,如通過恢復(fù)和保護(hù)濕地提升水質(zhì)凈化能力,通過重建植被覆蓋控制洪水和減少土壤侵蝕。這些生態(tài)服務(wù)對維持自然資源的可持續(xù)性、保障人類社會的福祉及適應(yīng)、緩解氣候變化具有至關(guān)重要的作用。

        棲息地恢復(fù)不僅關(guān)乎生態(tài)系統(tǒng)本身的恢復(fù),還涉及社區(qū)參與和生態(tài)教育,以增強公眾對環(huán)境保護(hù)的意識和提高參與度,確保恢復(fù)成果的長期可持續(xù)性。通過科學(xué)規(guī)劃和管理,棲息地恢復(fù)將成為連接自然保護(hù)和人類發(fā)展的橋梁,展示了人與自然和諧共生的可能性。

        3.3 生態(tài)廊道創(chuàng)建

        生態(tài)廊道創(chuàng)建是一種旨在促進(jìn)生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的方法。這種方法通過連接已經(jīng)被破碎化的生態(tài)系統(tǒng)片段,建立起生物間的自然流動和互動通道,從而為動物遷徙和植物擴散提供必要的空間和條件。生態(tài)廊道的建設(shè)對維持生物種群的遺傳多樣性和生態(tài)平衡具有重要意義,有利于種群的基因交流和遺傳健康。

        在實際操作中,可通過恢復(fù)和連接自然保留地、公園、濕地或其他關(guān)鍵生態(tài)區(qū)域構(gòu)建生態(tài)廊道。在城市環(huán)境中,生態(tài)廊道的創(chuàng)設(shè)往往采取城市綠帶、公園連線或河岸綠化帶的形式,這些綠色空間不僅為城市居民提供了休閑娛樂場所,還為城市生物多樣性的維持和提升發(fā)揮著重要作用。通過連續(xù)的生態(tài)結(jié)構(gòu),動物能夠在城市和鄉(xiāng)村間安全遷徙,植物也能擴散至更廣闊的區(qū)域,從而增強整個生態(tài)系統(tǒng)的連通性和穩(wěn)定性。

        生態(tài)廊道的創(chuàng)建還有助于緩解和適應(yīng)氣候變化帶來的影響。隨著全球氣候變暖,部分物種需要遷移至更適宜的生存環(huán)境,生態(tài)廊道為這些物種的遷移提供了路徑,減輕了氣候變化對生物多樣性的負(fù)面影響。此外,生態(tài)廊道能夠提升景觀的美學(xué)價值和生態(tài)功能,為人類社會帶來諸如休閑娛樂、教育研究和生態(tài)服務(wù)等多重益處。

        因此,生態(tài)廊道的創(chuàng)建是一種兼具生態(tài)保護(hù)和社會發(fā)展功能的戰(zhàn)略性舉措,通過增強生態(tài)系統(tǒng)的連通性和整體穩(wěn)定性,促進(jìn)生物多樣性的保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升,對建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的人類社會具有重要意義。

        4 結(jié)束語

        在礦區(qū)生態(tài)重建的過程中,生物多樣性的恢復(fù)和維護(hù)是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采取有效的生態(tài)恢復(fù)措施,如本土物種再造林、棲息地恢復(fù)和生態(tài)廊道創(chuàng)建等,不僅有利于恢復(fù)礦區(qū)的生物多樣性,還是促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。實現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)重建與生物多樣性恢復(fù)的目標(biāo),需要政府、企業(yè)和社會各界的共同努力。政策支持、技術(shù)創(chuàng)新和社區(qū)參與是推進(jìn)生態(tài)恢復(fù)工作的重要保障。同時,通過環(huán)境教育,可增強社會對生物多樣性保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)重要性的認(rèn)識,從而采取更有效的行動保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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