复合生态系统：河流的社会、经济与自然组成

水循环在地球系统中是一个最为活跃的过程，它把水圈中所有的水体联系在一起，直接而广泛地涉及自然界中一系列物理、化学和生物过程与经济社会中的人文过程[35]。从物理学上看，水对能量吸收、消耗、传输、储藏调节和携带起着重要作用，占有主导地位。水的热容量最大，每克水增温1℃约为1cal(1cal=4.2J)，空气的热容量取决于水汽含量的多少，水汽极少的干空气，热容量只有0.238cal/g，而充满水汽的湿空气热容量就增大到0.47cal/g。地球表面热量平衡计算，水的蒸发量是太阳辐射热的主要消耗项，据Budyko计算，全球蒸发耗热占辐射平衡的85%以上，海洋部分要占到90%，大陆所占比例也接近60%(1956)。水对太阳热量的调蓄可以直接调节气温。从化学上来看，水在循环运动或积极交换的过程中，是多种化学元素的携带者。据分析，海洋中几乎含有所有主要的化学元素与稀有元素，仅就不完全统计，每年河流夹带的C、Ca、S、Si、Na、Cl、Mg、Al、Fe、K的数量达28.34亿t以上(中国河流带入该离子总量约4亿t)。从生物学上来看，水是生命或有机质的基本组成物质，是土壤的形成与演化的重要因素，植物生长中最重要的生理过程——蒸腾、光合作用必须有水，水与其溶解的物质又是生物营养物质的输送者。从地学上看，水循环是地貌学的常态外营力，包括泥沙的侵蚀、搬运与沉积。从人文学上看，水循环还与人类经济社会活动密切相关：一方面，人类利用水循环不断获得再生的水资源来支撑社会经济的发展；另一方面，人类对水资源的开发利用又不断地改变着水循环过程。全球水系统计划(ESSPGWSP)把水循环所广泛联系的一系列过程概化归纳为物理过程、生物地球化学过程与人文过程等3个方面，说明了水循环研究的广泛意义。

在现代，平原河网系统已演变成一个由社会、经济和自然组成复合生态系统，其组成如图2.1所示。1972年，MAB计划(Man and the Biosphere Program)第一次把人和自然作为一个整体来研究，考虑自然生态系统对人类活动压力的响应和阈值，并运用系统工程原理实施人为干预下自然生态系统的调节和保护以及退化生态系统的恢复与重建。人类和其他动物一样，必须以饮水水源作为生存的第一条件，并和其他生物群体共享包括水在内的地球自然资源。人类和其他动物不同的是逐渐支配了自然界几乎所有的资源。根据社会经济发展的需要，人类对河流进行了各种方式的改造。随着人类社会经济的发展，人类是不断地通过改造河流来获取自己的最大利益，自然环境受到的干扰越来越大，河流的自然功能也受到越来越严重的损伤，加入了人类活动作用而形成的价值流，使河流生态系统的性质也发生了重大改变，许多淡水生态系统生态服务功能丧失。

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图2.1　河流复合生态系统组成

人类活动造成水质和水量时空分布的改变，往往导致河流自然功能失调和生态系统的退化甚至破坏。常常表现在径流变化节律的改变，水量的减少和水质的恶化，导致河床变形、栖息地多样性减少、生物分布变化、生物多样性减少等。因此把河流对象放在更大的系统中考虑，作为一个由社会、经济和自然组成的复合生态系统，才能使人类更全面地认识河流并且使河流可持续地利用。