水是生命的源泉,是一切生物生存與繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ),與我們的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。
世界上有80個(gè)國(guó)家、大約40%的人口正面臨著嚴(yán)重的水資源短缺問(wèn)題。隨著工業(yè)化和城市化的快速推進(jìn),我國(guó)的河流生態(tài)系統(tǒng)面臨著水質(zhì)污染、生物多樣性遭破壞及河岸侵蝕等問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅威脅到水環(huán)境的健康與穩(wěn)定,更會(huì)影響人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在眾多水域生態(tài)修復(fù)技術(shù)中,利用水生植物進(jìn)行水質(zhì)凈化被視為一種既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的方法,它們不僅能吸收水中的污染物質(zhì),還能維護(hù)水域的生態(tài)平衡,從根本上改善水質(zhì)。
水生植物一般是指能夠長(zhǎng)期性或周期性在水中或水分飽和土壤中正常生長(zhǎng)的植物。根據(jù)進(jìn)化程度不同,分為低等植物和高等植物。比如藻類就屬于低等水生植物,而我們熟悉的蓮和蘆葦都屬于高等水生植物。根據(jù)水生植物生活的水域或水質(zhì)又可以分為淡水植物和咸水植物兩大類。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上約有33科、124屬、1022種高等水生維管植物。
由于水生植物長(zhǎng)期生活在水域環(huán)境中,植物體的全部或部分的器官形成適應(yīng)于水中或潮濕處生活的形態(tài),使植物能夠在水中或水面上進(jìn)行光合作用和呼吸作用。水生植物根據(jù)葉和根在水中生長(zhǎng)分布狀況可分為挺水植物、浮葉植物、漂浮植物、沉水植物。
根或地下莖生長(zhǎng)在底泥中,莖、葉挺出于水面或生長(zhǎng)在潮濕的岸邊,花多數(shù)在水面上開放。挺水性水生植物包括草本與木本兩類。草本如蓮、蘆葦、香蒲、茭白等,它們通常生長(zhǎng)在水邊或水位較淺的地方,但是水位升高,植物體長(zhǎng)時(shí)間被水淹沒(méi)就會(huì)死亡。挺水木本植物通常生活在河流的入??冢热缂t樹植物。
浮葉植物通常分布在水深3米以內(nèi)的水域中。植物的葉片浮于水面,根或地下莖扎在水下底泥中,莖桿或葉柄能適應(yīng)水的深度而延長(zhǎng),纖細(xì)柔軟,長(zhǎng)度可達(dá)1-2米,這種形態(tài)特征可以隨水位的升降自動(dòng)卷曲或伸長(zhǎng),使葉片始終保持浮于水面,如荇菜、睡蓮、菱等。浮葉植物有異葉現(xiàn)象,如菱具有菱狀三角形浮于水面的葉片,還有羽狀細(xì)裂的沉水葉,這樣的外部形態(tài)特征使植物能適應(yīng)于水面和水下生活。
漂浮植物通常較小,但形態(tài)非常奇特,如槐葉蘋,它是一種無(wú)根植物,水下的根狀物是它的沉水葉,已取代根的功能。浮萍的植物體變形呈葉狀體,水花生具有橫走莖,鳳眼蓮葉柄中空膨大如同“葫蘆”,葉片呈蓮座狀著生,這些形態(tài)特征都有利于植物體在水面上漂浮。
漂浮植物與浮葉植物很容易發(fā)生混淆,它們的葉都是浮水生長(zhǎng),但是只要我們仔細(xì)觀察便會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者的差別。它們最大的不同之處在于:浮葉植物的根或莖是固著在泥土里的,漂浮植物的根則是生活在水中,隨水流四處漂行。雖然漂浮植物在水位下降時(shí),根偶爾也會(huì)固著在土表,但只要水位上升,根便會(huì)脫離土表浮水生長(zhǎng)。
這一類植物是最典型的水生植物,它們的植物體完全淹沒(méi)在水中生長(zhǎng),沒(méi)有水上形態(tài)。多數(shù)沉水植物會(huì)將根定著在底泥中,葉片通常呈線形、針形或絲狀,質(zhì)感較為柔軟,這樣的葉形有助于在流水中生長(zhǎng),以便減少浮力和水流的沖擊。少部分沉水植物沒(méi)有根,如金魚藻、絲葉貍藻等,它們會(huì)依附在其他植物體間或隨波漂浮。奇妙的是大部分的沉水植物在繁殖期間會(huì)將花挺出水面,以便授粉,如黃花貍藻。但是,也有一些沉水植物,它們的生活史完全在水中度過(guò),就連開花也不例外,如茨藻科植物。
“蒹葭蒼蒼,白露為霜。所謂伊人,在水一方。”《詩(shī)經(jīng)》中的“蒹葭”其實(shí)就是我們常見的蘆葦。自古以來(lái),蘆葦以其獨(dú)特的姿態(tài),打動(dòng)了無(wú)數(shù)文人墨客。蘆葦(Phragmites australis)是一種高大的多年生禾本科植物,它的莖可以長(zhǎng)到1-3米高,莖上有20多個(gè)節(jié),每一個(gè)節(jié)下面都會(huì)有一層白色的臘粉。葉細(xì)長(zhǎng),披針狀線性,長(zhǎng)達(dá)30厘米,具有明顯的葉鞘。圓錐狀花序長(zhǎng)在最頂端,花序有很多分支,分支上有一些小穗,小穗通常有4-7朵小花。到了夏秋季開花時(shí),白茫茫的一片,非常美麗壯觀。
蘆葦分布于全國(guó)各地,主要生長(zhǎng)在海灘、沼澤地、河岸等濕潤(rùn)的地方。在濕地生態(tài)系統(tǒng)中,蘆葦還為許多鳥類和其他動(dòng)物提供了棲息地和食物來(lái)源。蘆葦不僅是詩(shī)中的風(fēng)景,更能起到凈化污水的作用,是生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的重要角色。讓我們看看蘆葦如何像個(gè)小小的環(huán)保衛(wèi)士在水里忙碌工作吧。
首先,蘆葦?shù)母捣浅0l(fā)達(dá),就像是一張密密麻麻的網(wǎng)。這張網(wǎng)可以過(guò)濾掉水中的懸浮物和泥沙,讓水變得更加清澈。
其次,蘆葦?shù)母的軌蛭账w中的氮、磷等富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)。這些物質(zhì)通過(guò)根系進(jìn)入植物體內(nèi),并在植物的生長(zhǎng)過(guò)程中轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物質(zhì),從而減少水體中的污染物含量。如果氮、磷這類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多,會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,出現(xiàn)水華和赤潮現(xiàn)象。人們選擇合適的收割時(shí)機(jī),去除蘆葦?shù)厣喜糠?,可以提高蘆葦吸收氮磷的效率。
另外,蘆葦通過(guò)光合作用制造氧氣,氧氣可以通過(guò)根系排放到水體中,一方面增加了水體的溶氧量,另一方面有助于好氧微生物降解有機(jī)物。蘆葦根系周圍生活著大量的微生物,這些微生物包括硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。硝化細(xì)菌可以將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽,反硝化細(xì)菌則將硝酸鹽還原為氮?dú)?,從水體中逸出,進(jìn)一步加速氨氮的轉(zhuǎn)化和去除。
蘆葦在水質(zhì)凈化過(guò)程中,扮演著過(guò)濾器、氧氣制造機(jī)、清道夫等多重角色,還和微生物成為“搭檔”。這種天然的水質(zhì)凈化方式非常環(huán)保。除了蘆葦,很多水生植物都具有凈化水質(zhì)的神奇本領(lǐng)。研究發(fā)現(xiàn),不同的水生植物對(duì)污水中不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的處理能力不同,沉水植物對(duì)水體重金屬的吸收積累能力強(qiáng)于挺水植物,因此合理搭配多種水生植物能夠提高對(duì)水體的凈化能力。這些研究成果目前被廣泛應(yīng)用于城市公園、人工濕地和河道治理凈化。
由于部分人缺乏環(huán)保意識(shí)和法律意識(shí),被經(jīng)濟(jì)利益誘惑,非法捕撈行為時(shí)有發(fā)生,對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)造成了破壞。李某、邱某明知洪澤湖全面禁捕,仍雇人駕駛機(jī)吸螺蜆船多次到洪澤湖水域捕撈芡實(shí)約3200公斤、螺螄約50公斤。公安機(jī)關(guān)以李某、邱某涉嫌非法捕撈水產(chǎn)品罪將案件移送江蘇省淮安市盱眙縣人民檢察院審查起訴。法院認(rèn)為,兩名被告人在洪澤湖濕地(省級(jí)濕地保護(hù)區(qū))范圍內(nèi),使用機(jī)吸螺蜆船這樣一種掠奪性的捕撈工具,對(duì)湖泊水生植物資源和動(dòng)物資源造成毀滅性損害,嚴(yán)重破壞了湖泊的生物多樣性,同時(shí)也必將造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化,降低水體的自我凈化和修復(fù)能力,威脅湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定。法院作出一審判決,認(rèn)定李某、邱某非法捕撈芡實(shí)、螺螄的行為構(gòu)成非法捕撈水產(chǎn)品罪,分別判處拘役5個(gè)月、4個(gè)月。宣判后李某、邱某未提出上訴,判決已生效。該案將水生植物與水生動(dòng)物一同納入非法捕撈罪的保護(hù)范圍,既是打擊非法捕撈行為維護(hù)生物多樣性的必然要求,同時(shí)也彰顯了人民法院以最嚴(yán)格制度、最嚴(yán)密法治維護(hù)湖泊自然生態(tài)平衡,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的信心與決心。
(本文作者為上海自然博物館科學(xué)老師)
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