災難性的馴服：是什麼保證河流的健康？

流經黃石公園的黃石河。拍攝：BOB MATCUK/FLICKR

導語：「如果建了大壩或者修了護坡，你就剝奪掉河流的力量。這裡將不再有自然演替。河水沒法移動礫石，不會再有新的棲息地的產生，營養物質無法擴散。一切事物都困在原地，逐漸衰退。」

黃石河的源頭位於與其同名的那座著名的國家公園內。山間的溪流和頂峰的雪水一路自由奔流，最終匯入密西西比河。黃石河全長700英里，沒有建立任何大壩；這在美國本土的48個州里也是一項紀錄。

2016年8月，黃石河上了美國的新聞頭條。一種寄生蟲殺死了河裡成千上萬的魚，特別是白鮭。出於對寄生蟲擴散到其他河道的擔憂，蒙大拿州政府禁止了捕魚、漂流以及划船等活動。盛夏時節，這條風景迷人、鮭魚肥美的河流顯得異常的空空蕩蕩。捕魚活動在秋季重新開放。但最終，蒙大拿州的其他河道中還是發現了這種寄生蟲。

在入侵物種泛濫的當下，河裡有些外來寄生蟲似乎並不算事兒。黃石河屬於有著礫石河床的山區河流系統。研究人員應用一種新模型（expansive model）進行分析，發現這裡的情況更加複雜。大量的人類活動會產生綜合作用，導致河流生態系統退化，使其面對諸如寄生蟲之類的外來影響愈發脆弱。經過40年的積累，該研究團隊在其最新發表的文章中重新書寫了人們對於河流生態系統動態過程的理解。文章進一步闡明了人類在河谷地帶的活動，比如定居、修建大壩、引水灌溉、防洪等，正在扼殺河流自身的動態系統，河流的生物多樣性受到破壞。

以黃石河為例，其河水分流用於灌溉，河道更改用於防洪，卵石壘砌防止岸邊的泥土流失。儘管黃石河上沒有修築大壩，但以上這些人類活動也在逐漸改變河水流量，並顯著地影響著地表水與礫石-鵝卵石河床下層水流之間複雜的相互作用。人類的改造活動削弱了河流的動態平衡和自我調節的能力。另外，氣候變化令氣溫上升，加速蒸發和灌溉導致水流量減少。這一切，已經大大超出了河流的適應能力，進而弱化了河流自身的「免疫系統」。因此，水生生物面對諸如寄生蟲這樣的環境壓力顯得無比脆弱。文章還提到，這些致命改變不僅僅發生在北美洲西部。在歐洲、安第斯山脈、喜馬拉雅山脈以及紐西蘭高山地區的一些河流系統中也發現了類似的現象。

圖1. 礫石河床河流系統三維示意圖。製作：E.HARRINGTON/ EH ILLUSTRATION）

世界上大部分礫石河床的河流正在經歷生態退化。許多管理者也意識到這種退化，並開始行動起來修復環境。懷俄明州靠近傑克遜市的斯內克河，曾在20世紀中期為了控制洪水修建了長22英里高15英尺的防洪堤。目前，聯邦政府和本地官員們正在一起努力，試圖重新恢復河岸帶的棲息地環境。要想在洪泛地區修建建築，防洪堤可以提供一定程度上的保障。但防洪堤本身卻削減了河流系統自身的洪水調節能力，且一併削弱了河流的其他生態功能。

同樣，過去的幾個世紀里，歐洲的大部分山區河流也經歷了劇烈的改變。德拉瓦河發源於阿爾卑斯山脈，流經克羅埃西亞和奧地利最終匯入多瑙河。從古至今，這條河流深受農業發展、水力發電以及防洪工程的影響。人類用盡方法，將其緊緊束縛。不過，近幾年來，環保人士和政府已經啟動了一定規模的生態恢復項目，力圖重新連通幹流和各支流以及洪泛平原,進一步恢復整個德拉瓦河河岸帶的生態系統。

事實上，這篇在《Science Advances》上發表的文章集合了大批不同學科的研究人員，包括熊類生態學家、鳥類學家以及有蹄類方面的專家。他們發現，依賴於黃石河河流生態系統的物種，不僅僅是魚類或其它水生生物。

雖然對於許多河流來說，洪泛平原大概只佔到整個河流系統3%左右的面積，「但這裡是礫石河床河流系統奇蹟發生的地方。」理查德?豪爾如是說。

理查德是蒙大拿大學的湖沼學教授，同時也是這篇文章的第一作者。他說：「（當地）三分之二的物種會在這樣的洪泛區域度過生活史中的一段時間」。以鳥類為例：在山區河谷地帶生活的約70%的鳥類物種，需要依賴由河流生態系統所提供的棲息地。

新模型提出，雪山融水和地表水會匯入河道構成河流的一部分，但河流系統中絕大部分的水流是在由卵石、礫石以及砂石構成的複雜的地下網路中緩慢地流動，這樣的地下網路構成了整片山脈區域的谷底系統。

這種「地下棲息地」在生物生產力方面比我們想像的要強很多。它為微生物以及如石蠅這樣的水生昆蟲提供了良好的棲息環境，而這些物種正是構成河流食物鏈系統的關鍵一環。河水持續流過由石塊和沙礫所構成的基質，有機物質得到過濾，並釋放出氮、磷以及其他營養成分匯入到整個河流系統。這些營養物質又進一步促進表面植物和昆蟲的生長，相當於一劑生態系統的「興奮劑」。

作為食物鏈的基礎，這些營養物質支撐了整個河谷的生物多樣性。它們滋養了柳樹、楊木和山楊，進而繁衍了鳥類、河狸、麋鹿和馴鹿，從而為狼和灰熊提供了捕食的對象。

關於河流生態系統，該模型為我們展示出了博大而細緻的新鮮視野。在70年代這項研究開始之前，研究人員普遍認為地下水與地表水只在河谷深處交匯。距河床和堤岸約1米左右的範圍，即所謂「底流區」。但現在我們能清楚地看到，地下水和地表水的交匯遠不止於河流底部，其實遍及整個河谷。

「我看待河流的方式發生了巨大變化。」邁克爾?普羅克特說。他是不列顛哥倫比亞省一名研究灰熊的獨立學者，也是這篇文章的作者之一。「這項研究對我支持極大，因為我主張灰熊保護離不開整個河谷生態系統的保護。」

河流還有其它作用。地面上的水流持續沖刷，形成更大的河道網路。同時，那些荒蕪的河道覆滿礫石，形成石蠅和其它昆蟲的重要棲息地——它們恰是上佳的魚食。在洪泛區的很多地方，涌動於河床下的水流造就了不斷變化的池塘、泉眼、溪流以及其他重要的棲息地類型。

河水與地下水之間的互動，是河流系統的關鍵。冬季，冷水會儲藏於地下的礫石之間；當夏季氣溫回升，它們則上升至水體表面，調節河水溫度。這樣，冬暖夏涼的水體為魚類和其它生物提供了很好的庇護所。

同時，河水與地下水的混合也可以防止疾病。在黃石河的例子中，由於灌溉分流和護坡堤的修建，河水與地下水的混合大大減少。這意味著儲藏於河床底部的冷水變少，再無法令河水冬暖夏涼。

豪爾說：「河堤河道硬化工程會導致的一系列負作用，直接影響漁業」。在溫暖水體中，魚類的新陳代謝會加快。他接著講到：「魚類擠在這種變暖的水中，承受了很大壓力。它們無法找到足夠的食物，身體長期不健康，在疾病面前就格外脆弱。」這種情況下，魚類會擠在水體中較冷的區域，這樣反而讓它們接觸到更多的寄生蟲；而水體整體溫度的上升，又會加速寄生蟲的種群增長。

另外，斑馬貽貝和條紋貽貝的入侵，已然影響到整個美國西部的淡水生態系統。這兩個物種也喜歡溫暖的水體。有研究顯示，退化的河流生態系統將有助於它們加速繁衍。

豪爾認為：氣候變化正在導致河流水量減少、夏天變長、以及水溫和氣溫的上升。人類對河流的改造活動與之疊加起來，將極大地減弱礫石河床河流的自我調節能力。

圖2. 黃石河礫石河床穿過黑峽谷。拍攝：JIM PEACO/YELLOWSTONE NATIONAL PARK

「任性」是這些河流的特點。它們逝者如斯、不舍晝夜。特別在高水位期，它們奔騰著撕碎河岸的舊模樣，一遍遍建立新的系統。河水沖刷掉的土壤、礫石和木質殘骸,最終堆積在下遊河段。新的生態系統依此建立，植物的演替進程再次開啟。從成熟的楊木森林到草地，這一過程在原有的棲息地上構造出了複雜的生態嵌塊，從而增加了生態學意義上的豐富度。

「如果建了大壩或者修了護坡，你就剝奪掉河流的力量。」豪爾說，「這裡將不再有自然演替。河水沒法移動礫石，不會再有新的棲息地的產生，營養物質無法擴散。一切事物都困在原地，逐漸衰退。」

該項研究影響深遠。未來的河流保護將更加困難，因為我們開始知道河流健康受到更大尺度上人類活動的影響。科學家們指出，如果人類不停搞些自利的小動作，黃石河之類的河流狀況肯定會更糟——還別說氣候變化的影響。

「人們不喜歡聽說，自己所做的一切其實是在扼殺河流，」豪爾說。但他堅持認為，如果人們想要解決生態環境問題，那他們應該首先知道自己的行為是如何改變自然世界的。「如果一位酗酒者想要改變自己，那他所要做的第一步是站起來勇敢承認：嗨，我叫里克，我是一名酗酒者。」

參考文獻

本文譯自吉姆·羅賓斯（Jim Robbins)2017年1月4日發佈於Yale Environment 360的文章《A New Way of Understanding What Makes a River Healthy》。

文章鏈接：http://e360.yale.edu/features/new_look_at_rivers_reveals_toll_of_human_activity_yellowstone_river

譯者：

李夢姣，畢業於四川農業大學，2011年起在中國西南山地主要從事社區保護工作。

| 野性高原 | 期待與志同道合的小夥伴一起，靠譜地談論青藏高原的野生動物保護。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！