当河流遇到海洋:这是一段奇妙的河口冒险之旅

百川归海,不仅指条条江河流入大海,而且有众望所归的意味在里头,因为随河流汇聚的不仅是淡水和泥沙,还有顺流而下的商船和商贾。

大河的河口经常是重要的港口,内陆产品汇聚于此搭乘海船出海,海洋渔获由此登岸分销内地。美国旧金山、英国伦敦、日本东京和中国上海都是河口型远洋商贸的中心。

当河流遇到海洋:这是一段奇妙的河口冒险之旅

上海港,我国沿海最大的枢组港 图片来源:中国港口网

但是在地球系统中,河口不仅是河海交汇的枢纽,更是陆海相互作用的热点区域。那么,这个区域有多大、区域内的生物和环境又有什么特点呢?

可遇而不可求的黄蓝分界线

在黄河口,有时可以看到一条黄/蓝的分界线,简单理解就是一边是河水一边是海水。先不论这是不是河海之界,如果没有这条分界线,河口又该如何判断河海从哪里分界呢?

当河流遇到海洋:这是一段奇妙的河口冒险之旅

图片来源:湿地中国

其实,不仅淡水会注入海洋,咸水也会倒灌入陆地,这两条线之间就是我们所说的河口。理论上,河口的陆界在潮上带湿地的边缘,以感潮线或者盐水入侵界限为边界,海界是冲淡水影响的最远端。简而言之,陆界是海水到达的最远处,海界则是淡水可及之处。

很明显,这个边界不是固定的,而是随径流量大小、潮汐、波浪等多个因素变化的。而且,这两个边界都是很难侦知的。考虑到河口河海交汇的特质,用半咸水生物的分布区作为河口的范围是一个相对明确的标准,通过这一指标,我们可以直观且清晰地分辨河与海的“边缘”。

如此说来,上面提到的黄蓝线就不一定是科学意义上的河海之界。如果细究水体的盐度,你会发现黄水已经变咸,而蓝水也已被冲淡。两侧水体中的生物可能数量有别,但种类组成绝不会是这么的经纬分明。

所以,黄河口的这条黄/蓝分界线更像是最大浑浊带的外缘。全球的河流每年向海洋输送3.5 1013m3的淡水,其中携带了20~22 109吨的泥沙和沉积物,因此潮汐河口一般都存在最大浑浊带,这也是河口最重要的环境特征之一。

当河流遇到海洋:这是一段奇妙的河口冒险之旅

携带大量泥沙倾泻而下的黄河 图片来源:搜狗百科

从本质上讲,这是一块含沙量比上下游高几倍乃至几十倍的水体,位置不固定,且规律地在一定范围内迁移。也就是说,只有满足一定的条件(水量、沙量、潮汐强度),河口才会出现这条黄/蓝线。

这条线的环境意义在于,许多重金属元素、有机物以及营养盐滞留于此。在生态学上,最大浑浊带以内初级生产和光合作用受到光限制,而最大浑浊带外部则更容易受到营养盐供应的限制。

入海泥沙:我是海洋的营养补充剂

河口之旅,少不了肥美的海鲜和色彩斑斓的鸟类。但是,肥和美的根源还要从上面提到的泥沙说起。

我们可以根据径流量和输沙量区分中国主要的河口:黄河径流相对较大而含沙量极高,长江径流丰沛含沙量低,珠江径流十分丰沛而含沙量极低。

河流带来的这些泥沙对于海洋来说至关重要,因为其中的无机和有机物质是生物生产的外源营养补充。大河影响下的陆架边缘海是河流、陆地、海洋和大气共同作用的关键界面区域,它以全球海洋7%的面积产生了30%的初级生产力和90%的渔获量,埋藏约占全球海洋80%的有机质。

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大河河口和陆架边缘海生源要素的生物地球化学循环 图片来源:中国海洋大学海洋生物地球化学实验室

大河三角洲河口又是陆架海中生物生产力水平最高的区域,它承接了河流输运的陆缘物质,并通过沉积、转化和再矿化等控制作用决定着陆源物质向外海的输送。

在此处蓬勃发展的河口生态系统成为了海洋贝类的重要栖息地,也是鱼、虾、蟹等主要海洋经济生物产卵、育幼及索饵的场所。比如我国的长江口,就传统生产着凤尾鱼、刀鲚、银鱼、鳅鱼、白虾等经济种类的河口性鱼、虾类,也成为了中华绒鳌蟹的产卵场,产量相当可观。

当河流遇到海洋:这是一段奇妙的河口冒险之旅

图片来源:Veer图库

河口三角洲:欢迎来到生物天堂

那没有入海的泥沙呢?由于入海口断面扩大,水流速度骤减,大量泥沙沉积,形成内尖外阔的三角形沙洲,也就是我们俗称的“三角洲”。

沉积的泥沙中含有丰富的营养物质,且淡水和营养供给有保证,形成了种类丰富的河口湿地生物群落。而且,由于咸淡水交汇的缘故,这里既有常见淡水湿地植物,也有耐盐植物,生物多样性极高。

这里尤其是鸟类的天堂,丰茂的植物提供了隐蔽之所。除植物的根、茎、叶和果实外,空中的昆虫和滩涂上的湿地动物也成为了鸟类的优质食物。很多迁徙鸟类,比如东方白鹳、丹顶鹤、大天鹅、白琵鹭等,都将河口湿地作为中转站或者栖息地。

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青岛大沽河口的野鸭(作者摄于2009年)

营养物质繁荣背后,暗藏环境风险

然而,河流汇聚的不仅是营养物质,还有环境风险。除了与其它海域面临相似的人类活动压力(过度捕捞、城市化等),流域内的工、农业污染物汇入河流并集中在河口入海,在此处造成了比其它海域更加严重的富营养化和污染问题,比如赤潮。

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海水中的赤潮现象 图片来源:中新网

我国的长江口海域就是赤潮高发地区。根据统计,入海的污染物年度通量与径流量关系不明显,而与社会发展历程高度吻合。

河口因充沛的营养补充而繁荣,为何又败在了富营养化上?物极必反,营养并不是越多越好。河口的泥沙阻挡了水体的光照,光合作用所能吸收的无机营养盐是有限的。多余的营养盐一旦汇聚到温度和光照都适宜的海域就会导致浮游植物大爆发。

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被绿潮污染的湖水 图片来源:Veer图库

营养盐种类供给不平衡也会造成环境问题。对陆地植物而言,最重要的营养元素是氮、磷、钾,而对于海洋浮游植物而言,最重要的却是氮、磷、硅。陆地农业冗余肥料中含有大量的氮和磷,却不可能提供与之匹配的硅。

同时,水利工程建设使泥沙在库区沉积增加,库区水体中的硅藻也利用和沉降了更多的硅酸盐。最终的结果就是河口营养盐非均衡性增加,氮大量增加,磷少量增加,硅不增加。

由此可见,河口生态系统的命运决定于整个流域。我们研究河口要“顺流而下”,上流的地形、地貌和植被覆盖决定了入海的物质通量;治理河口则要“逆流而上”,从河口生态系统的主要威胁确定上流的治理策略。双管齐下,才能真正地了解并发挥河口的最大价值。

参考文献:

Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone,Science Plan and Implementation Strategy, IGBP Report 51/IHDP Report 18, IGBPSecretariat. Http://www.loicz.org, 2005.

River inputs to the ocean systems, Final Report ofSCOR Work Group 46, Editor J. D. Burton, UNESCO technical papers in marinescience 55, 1988.

当河流遇到海洋:这是一段奇妙的河口冒险之旅

出品:科普中国

作者:张光涛 中国科学院海洋研究所

监制:中国科学院计算机网络信息中心

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投稿时间:2022-05-27  最后更新:2022-05-27

标签:河口   河流   含沙量   营养盐   径流   海洋   泥沙   湿地   淡水   奇妙   生物

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