新疆夏尔西里自然保护区生态系统评价

摘 要：生态系统评价是当前生态学研究中的一个热点和难点，它能够为区域生态系统健康检测、优良生态系统类型筛选、土地利用格局合理配置以及生态服务功能优化提供宝贵的参考和决策依据。该文通过实地调查，对新疆夏尔西里自然保护区的生态系统进行了综合评价，主要从保护区的动物、植物水域和湿地来展开论述，这对新疆其他山地生态系统的研究提供了对比模板，也可以成为其他山地生态系统恢复和重建的目标样板。

关键词：夏尔西里 自然保护区 生态系统评价 新疆

中图分类号：P951文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-0-04

人类社会的可持续发展从根本上取决于生态系统及其服务的可持续性，必须建立在保护地球生命支持系统、维持生物圈的可持续性和维持生态系统服务功能的可持续性的基础上[1]。生态系统评价是当前生态学研究中的一个热点和难点，它能够为区域生态系统健康检测、优良生态系统类型筛选、土地利用格局合理配置以及生态服务功能优化提供宝贵的参考和决策依据[2]。自然保护区的综合评价由生态评价、社会经济评价及有效管理评价3部分构成，生态评价是其综合评价的主体[3]。目前，国际上已经有许多组织及科研机构在不同尺度上对生态系统进行了评价，如国家地区的生物多样性评价、森林评价、农业评价和国际气候评价等。但还没有人对新疆夏尔西里自然保护区生态系统做过相关评价，该文主要对新疆夏尔西里自然保护区生态系统进行

评价。

1 研究区概况

夏尔希里自然保护区位于中哈边界中方一侧，地处新疆博尔塔拉蒙古自治州境内北部山区，由西端的夏尔希里地区、东端的江巴斯地区以及连接两区的边境廊道构成。北以阿拉套山山脊为界与哈萨克斯坦共和国接壤，东南部为阿拉山口地区，西与西南与哈日图热格林场相邻。地理位置为东经81 °43′09″～82 °33′18″，北纬45 °07′43″～45 °23′15″，东西长66 km，南北宽25 km，面积为314 km2。

夏尔希里过去一直是中哈两国的边境争议区，1999年冬季，中哈两国领导人签署了关于两国边界问题获得全面解决的联合公报，将争议区内220 km2的领土交还中国，夏尔希里才真正完整地回归中国版图。2000年6月，新疆政府批准建立夏尔希里自然保护区，2003年10月，中方开始对该区域行使主权，此片区域目前尚为军事管制区。从自然景观上看，该地区40多年来基本上没有受人为干扰，仍然保持着原始和宁静的状态[4]。

图1 新疆夏尔西里自然保护区遥感影像图

2 生态系统评价

生态系统不仅为人类提供了食物、医药及其他工农业生产的原料，更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统，对人类社会具有巨大的服务价值[5]。夏尔希里生态系统是新疆艾比湖盆地生态系统的一个组成部分。艾比湖盆地是一个相对封闭的自然区域，由高山到平原，形成了垂直自然生态变化明显的独特自然生态系统，既发育有森林、草原、河流、湖泊等生态系统，还发育了最为典型的绿洲与荒漠生态系统，且变异性较大。这一生态系统以水为纽带，维系着整个系统的平衡，各类子系统也都发挥着特定的生态功能：山地降水充沛，成为系统的集水区域，山地各生态子系统依靠降水维系平衡，且冰川、高山湖泊、森林、草原都是水源和整个生态系统重要的稳定器和调节器。平原为生态系统的耗水区，平原区各生态子系统主要依赖地表和地下径流维系平衡，对地表和地下水的开发利用，都会使各生态子系统表现出此消彼长的规律。而艾比湖的干缩正是这一规律的体现。

夏尔希里地处阿拉套山南坡，恰好位于艾比湖生态系统集水区域之内，因此其山地生态系统在整个艾比湖生态系统中处于极其重要的地位。山地生态系统是指生命系统和环境系统在山地这一特定空间的组合。由于山地环境系统类型的多样性，致使山地生命系统具有复杂性特征，因此山地生态系统也具有十分丰富的多样性和复杂性。在平面空间分布上的突出特点是山地岛屿生态系统出现频率高，山地生态系统的岛屿效应明显，它在空间分布上不但具有显性岛生态系统的表象特征，而且还有更多的隐性岛生态系统，山地岛生态系统研究对于建立自然保护区、保护生物多样性以及特殊物种的保护、培育具有明确的理论意义和实用价值。在立面空间分布上具有镶嵌梯变性特征，主要表现为：生态因子组合体的镶嵌梯并行同轴和生态系统景观的镶嵌梯变性。山地生态系统的功能和结构除具有垂直地带性、镶嵌性、岛性、廊道性等特点外，还拥有脆弱性、系统基质中物质的单向输出和生态位空位多、余位丰的特点，并表现出破坏容易和恢复重建困难的特点。

2.1 生态系统中土壤与动物的评价

土壤是保护区植被和生物多样性的载体。一般而言，一定的生物气候环境有一定的土壤，而一定的土壤有一定的水热状况和肥力状况，因此也有自己一定的生物区系。土壤的水分、湿度和养分是决定生物生活的三大要素，其中任何一个因子发生变化都会直接影响生物区系的变化，影响着生物的兴盛和衰退；三个条件能够充分满足时，会使生物最为繁盛，否则就会衰退。除了植物以外，保护区土壤中还生活着形形色色的无脊椎动物，其中包括昆虫及其幼虫、蚯蚓、环节动物、软体动物等，其数量和类型与它们生活的土壤有着密切关系。据调查，在夏尔希里森林草原地带，0～20 cm深土壤表层内，每立方米土壤中生活的无脊椎动物数量约有150个，总重量20.9 g。它们主要聚居于土壤的A0层和A1层中，其食物主要是枯枝落叶及其他植物的有机残体。

由于动物机械地粉碎了有机残体，因而也促进了微生物对有机残体的进一步分解，同时被动物所吞食的有机残体，在经过消化之后，引起了生物化学变化；生物能消耗掉了一部分有机残体，变成了二氧化碳，不能被吸收的则排出体外。据调查，每只蚯蚓每个月可以改造的土壤可达0.61 g，据此推算，森林草原地带0～2 cm以内土层每隔l0～15 a就可以经过一次蚯蚓的消化道。无脊椎动物的改造作用，改进了土壤的结构，促进了土壤的透水性和透气性。

而破坏有机残体的过程中所产生的排泄物以及将有机物质与土壤颗粒的混合，动物尸体在土壤中的存在，都给微生物进一步对有机体的分解创造了条件，结果一方面改善了土壤的肥力状况，同时也加速了生物学小循环的速度，生物学小循环适时地加速，是土壤肥力的基本关键。土壤肥力的改善促进了植物的繁荣，其表现一方面是促进了它们生长发育的旺盛，另一方面也促进了多年生植物的寿命（表1）。

2.2 生态系统中植物的评价

保护区的植物生态系统主要由森林和草地组成，保护区共有森林面积13016.7 hm2，蓄积1.77×106 m3。草地面积

12601.8 hm2，年产草量21221t。保护区平均每年植物的生物产量约为51606t。保护区植物生态系统的演化可以说仍是一种极其缓慢的自然演化，各个植被类型在气候和地形条件变化的影响下，此消彼长，形成复杂而稳定的生态平衡，其演化过程一般是随着生态地理环境与生物群落的变化而变化，这种变化十分缓慢，经历的时间很长。地质考察的资料显示，在古生代后期，天山等地槽带还是古地中诲分布区，一片汪洋。在三叠纪末，阿尔泰山、天山包括阿拉套山和昆仑山开始形成，山的上部似岛屿般突起在海洋之中，岛山上生长着苏铁杉、银杏、锥叶橛等热带景色的森林，有十分丰富的植物资源，能够承载大型食草动物的繁衍生息。在第三纪新疆的地质发生了较大变化，造山运动开始，古地中海渐从西、南边退去，气候变旱，植物生态系统随之变化。在渐新世以后，造山运动继续发展，气候日趋干旱，山区气候和平原气候明显地不同，森林垂直带谱已经逐渐形成。那时阿拉套山仍分布着落叶阔叶林，在山上部开始向耐寒针叶树分化，形成以后典型的针叶林景观。在上新世，亚洲中部发生了极为强烈的造山运动，喜马拉雅山、昆仑山、天山等大幅度隆起，隔断了来自印度洋的湿气，极大地改变了气候，植物成分随之发生了巨大变化，草本植物因为比木本植物更能适应变化而得到了发展，风媒植物与虫媒植物相比也是同样的结果。

阿拉套山的隆起比较迟，是在第四纪早期，距今约100万年，全球的气候在这一阶段内发生巨大变化，冰川在新疆形成，冰川的进退，加重了植被的变化，构成了以雪岭云杉及桦木等树种组成的耐寒针、阔叶林。到了更新世晚期，由于受全球气温下降的影响，森林覆盖率缩减，具有桦木等阔叶林与藓类的山地冻原占有很大面积，在山麓则出现了荒漠草原，在生物学特征和组成上逐渐接近现代植被的性质和面貌。随着天山、昆仑山、帕米尔高原和青藏高原的进一步隆起，阻挡了来自印度洋的湿润气流，阿尔泰山的隆起又阻挡了来自北冰洋的冷湿气流，使新疆逐渐走向荒谩化。从植被茂盛、种类繁多的古生代，经过漫长地质时期的变化过渡到干旱荒漠的现代植被景观，大量的植物种类灭绝，少数的种系经过锻炼和改造适应而遗留下来，还有少数的种系迁移过来，极少数的种系幸运地在避难处遗存下来，于是形成了今天保护区植被的独特性。保护区植被在当代演化过程中则归根到底决定于水、热条件，随着气候变暖冰川后退，干旱气候向山地扩张，植被垂直地带也随之向上退却，其总的发展是：高山草甸带—亚高山草甸带—山地针叶林带—干旱灌木草原带—蒿属—禾草半荒漠带—荒漠带。在这个总的方向下，各地带内和带间的植物群落也有一定发展上的联系，并有一定的发展途径。经考察，初步确定其过程如下。

（1）高山草甸和亚高山草甸带植被演替

如图2。

图2 高山草甸和亚高山草甸带植被演替图

（3）山地干旱灌木草原带的植物群落演替

如图4所示。

（4）荒漠带植被演替。

如图5所示。

整体而言，保护区不仅植物生长茂盛，种类繁多，植被覆盖度较高，而且植被自然替过程也处于原始状态，仍为缓慢的自然过程，演变过程非常完整，相比于新疆其他类似山地系统而言，从未被人为干扰所打断或影响。保持着原始的自然平衡。

保护区丰茂的植被为各类草食动物提供了丰富的食物来源和隐蔽栖息场所，同时由于保护区人为干扰极少，在周边地区人为活动急剧增加的背景下，周边大量的草食动物向着保护区富集，随之而来的则是大量食肉动物的富集。因此保护区成了多种动物的避难场所，生物多样性极为丰富，各类生物不仅种类繁多，而且数量庞大。

2.3 生态系统中水域和湿地的评价

水域和湿地也是保护区生态系统的一个有机组成部分，保护区山地生态系统以水为纽带同艾比湖盆地其他生态子系统发生着联系，而这一关系的主要表现就是物质的单向输出。

夏尔西里山区河流是艾比湖主要水源之一。保护区基本无冰川分布，其河流、湖泊、湿地的水份补给来源主要是天然降水和地下水。

因而保护区植被系统在水文过程中的作用就非常重要。植被通过林冠截流、枯枝落叶层持水、加速土壤水分渗入等作用涵养着水源，可以调节径流的分配，增加旱季枯水流量，削减洪峰，减少洪水流量，延缓山区土壤侵蚀，减少径流泥沙含量，净化水质。

同时保护区各类水域和湿地也是各类水生植物、浮游生物、鱼类、爬行类、两栖纲、水鸟、湿生动物的主要载体。它们也是保护区生物多样性的一个组成部分。

3 结语

总体而言，保护区山地生态系统区别于其他生态系统最为主要和鲜明的特征就是：由于近百年来长期地处中哈边界争议地区，除少量边防军事活动外，基本上没有人为经济活动，人为干扰极少。因此，生态系统基本处于原始状态，保持着高度的自然性和原始的自然平衡状态。

目前，新疆乃至于全国，无人类活动的山地区域已经极少，而这里的气候、地貌、水文、生物等过程都是一种纯自然过程，研究这种自然过程的特点，对认识区域乃至地球的自然演变规律，都是极其重要的。

可以毫不夸张地说，夏尔希里自然生态系统完全可以成为新疆其他山地生态系统的对比研究模板，也可以成为其他山地生态系统恢复和重建的目标样板。

参考文献

[1]张志强，徐中民，程国栋.生态系统服务与自然资本价值评估[J].生态学报，2001，2（11）：1918-1926.

[2]卫伟，陈利顶.生态系统评价：问题分析与研究展望[J].资源开发与市场，2007，7：627-631.

[3]郑允文，薛达元，张更生.我国自然保护区生态评价指标和评价标准[J].农村生态环境，1994，10（3）：23-25.

[4]陈蜀江，海鹰.新疆夏尔希里自然保护区综合科学考察[M].乌鲁木齐：新疆科学技术出版社，2006.

[5]Daily G C.Nature"s Services Societal Dependence on Natural Ecosystems[M].Washington D.C：Island Press，1997.

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