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  世界林业研究  2020, Vol. 33 Issue (3): 95-100  DOI: 10.13348/j.cnki.sjlyyj.2019.0116.y
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引用本文  

李伟, 何淑嫱, 张更新. 欧亚草原的生态作用、环境危机及合作保护[J]. 世界林业研究, 2020, 33(3): 95-100.
Li Wei, He Shuqiang, Zhang Gengxin. Ecological Importance, Environmental Crisis and Cooperative Protection of the Eurasian Steppe[J]. World Forestry Research, 2020, 33(3): 95-100.

基金项目

国家自然科学基金“践踏干扰对滇西北高原草甸植物功能性状、多样性与稳定性的影响”(31460158);云南农业联合基金“高寒草甸植物化感作用的应用研究”(2018FG001-027);云南“万人计划”青年拔尖人才专项基金(51900108)

第一作者

李伟, 男, 博士, 副研究员, 主要研究方向为生物多样性保护、自然资源管理与利用, E-mail:ww0592@gmail.com, 电话13529309372

文章历史

收稿日期:2019-06-13
修回日期:2019-12-09
欧亚草原的生态作用、环境危机及合作保护
李伟1 , 何淑嫱2 , 张更新3     
1. 西南林业大学云南生物多样性研究院, 昆明 650224;
2. 西南林业大学地理与生态旅游学院, 昆明 650224;
3. 中国科学院青藏高原研究所, 北京 100101
摘要:欧亚草原是全球面积最大的、连续分布的草原地带,为人类社会提供了重要的生态系统服务。同时,欧亚草原也是全球遭受环境压力最大的陆地生态系统之一,强烈的人为干扰使其退化态势日趋严重。而目前有关欧亚草原生态状况的综合分析和研究十分有限,直接影响到对其宝贵生态资源的有效保护和可持续利用。文中综述了欧亚草原多样性概况及其生态作用和面临的威胁等方面的研究进展,并结合“一带一路”倡议的背景,提出保护欧亚草原的近期工作重点和联合保护行动的重要性,以期为欧亚草原保护、管理和决策提供建议与参考。
关键词欧亚草原    生态作用    环境危机    合作保护与管理    
Ecological Importance, Environmental Crisis and Cooperative Protection of the Eurasian Steppe
Li Wei1, He Shuqiang2, Zhang Gengxin3     
1. Yunnan Academy of Biodiversity, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China;
2. School of Geography and Ecotourism, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China;
3. Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Science, Beijing 100101, China
Abstract: The Eurasian steppe is the largest continuous temperate grassland in the world, which provides important ecosystem services to humans. Meanwhile, it is one of the terrestrial ecosystems that are under the substantial environment pressure due to strong anthropogenic disturbances. However, there are limited synthetic analyses and studies on the ecological condition of the Eurasian steppe, which put constrains on the effective protection and sustainable utilization of natural resources provided by the Eurasian steppe. The paper reviews the research progress in the diversity of the Eurasian steppe as well as the ecological roles and the threats faced. In the context of "Belt and Road" Initiative, it stresses the recent priority work and the importance of joint protection actions, with the expectation to provide the suggestions and references to the conservation, management and decision-making of the Eurasian steppe.
Keywords: Eurasian steppe    ecological role    environmental crisis    cooperative protection and management    

欧亚草原是全球面积最大的连续分布的草原地带,自欧洲的多瑙河下游起向东伸展,经匈牙利、罗马尼亚、摩尔多瓦、乌克兰、俄罗斯、蒙古等国后直达我国境内。整个欧亚草原东西绵延近8 000 km,跨越110个经度带,涵盖了广阔的温带草原、稀树草原和疏灌丛等植被群系[1-2]。从地域角度来看,欧亚草原又可划分为黑海—哈萨克斯坦草原亚区、亚洲中部草原亚区和青藏高原草原亚区3个主要区域,其中我国北方的广大草原地带正是欧亚草原东南部的重要组成部分。事实上,我国古代与域外进行交流的“草原丝绸之路”,就是横跨欧亚草原所形成的一条重要商业交流通道,也是促成东西文化交融的桥梁和纽带。

欧亚草原宽广辽阔,孕育着丰富的野生生物资源。同时,欧亚草原为有着不同语言、肤色、习俗和信仰的牧民群体提供了赖以生存的物质基础。然而,目前欧亚草原正面临严重的生态危机,成为全球遭受环境压力最大的陆地生态系统之一。本文拟介绍欧亚草原的多样性状况和生态作用,分析欧亚草原所面临的生态危机,探讨在“一带一路”倡议背景下区域各国如何开展欧亚草原的保护与可持续利用工作,以期为欧亚草原资源的区域合作管理提供参考。

1 欧亚草原生物多样性概况和生态作用 1.1 欧亚草原生物多样性概况

欧亚草原生物多样性和生产力备受世人关注,因为两者是欧亚草原潜在价值的重要体现,也是其提供多重生态系统服务的基础和先决条件。欧亚草原的维管植物多样性非常丰富。以罗马尼亚的特兰西瓦尼亚草原地带为例,研究人员在10 m2的调查样方内发现了近100种维管植物[3]。欧亚草原是有蹄类动物的故乡,代表物种有赛加羚羊(Saiga tatarica)、鹅喉羚(Gazella subgutturosa)、藏羚(Pantholops hodgsoni)、黄羊(Procapra gutturosa)等。此外,在欧亚草原广泛分布的小型哺乳动物有长爪沙鼠(Meriones unguiculatus)、高原鼠兔(Ochotona curzoniae)、草原旱獭(Marmota bobak)等,食肉类动物有沙狐(Vulpes corsac)、赤狐(V.vulpes)、欧亚狼(Canis lupus lupus)等,它们共同构建了食物链的平衡格局。较之森林生态系统的高度异质性,欧亚草原生态系统中的鸟类丰富度较为有限。然而这里生活着以白肩雕(Aquila heliaca)、黄爪隼(Falco naumanni)等为代表的特有种,并且不少鸟类的生存状况正遭受严重威胁[4]

1.2 欧亚草原的生态作用

欧亚草原为当地人民提供了赖以生存的物质基础。如丰美的牧草资源养育了众多的优良家畜品种,成为畜牧产业发展的重要基石。随着全球经济水平的提升和人们生活水平的提高,为了满足人类社会对畜产品(如肉类、奶制品)日益增长的需求,提高牧草的产量与品质已成为欧亚草原区域畜牧产业发展的一个关键所在[5]。欧亚草原还发挥着许多关键的生态作用,如以针茅(Stipa capillata)、大针茅(S.grandis)和羊草(Leymus chinensis)为代表的多年生草本植物具有发达的根系,能够改善土壤结构和提高土壤的抗侵蚀能力,在防风固沙和保持水土等过程中发挥着重要的生态调节作用[6-7]。欧亚草原具有巨大的固碳潜力,是一个能够发挥碳汇作用的关键生态系统类型。因为其碳储量主要集中在地下部分,在热浪、干旱等极端事件频发状况下往往比其他一些生态系统类型(如森林)表现出更强的适应能力[8]

1.3 影响欧亚草原植被多样性和生产力的主要因素

就全球草原生态系统而言,氮素是影响植物群落多样性的一个重要因子。不少研究显示,氮素增加(通过大气沉降或人为添加等方式)会改变群落中的物种组成,特别是减少植物的多样性水平[9]。目前普遍接受的一个解释是,氮添加在减小植物间地下竞争(如对养分资源的竞争)的同时增加了它们之间的地上竞争(如对光的竞争),导致矮小且不耐阴的物种在竞争中处于劣势[10]。作为对比,氮素的增加在减少草原植物群落多样性的同时往往会提高草原生产力,因为竞争优势种对生产力的贡献最大[9-10]。另外一方面,欧亚草原的植物群落多样性和生产力普遍随着降水量的减少而下降[11]。由于土壤水分条件直接影响植被对养分的吸收,而欧亚草原地带的整体降水量较少(尤其是中部草原亚区),故而该区域植被的生长状况受到了土壤水分条件的严重制约[12]。不少学者认为,土壤水分(而不是氮素水平)可能是影响欧亚草原生物多样性和生产力的一个决定性因素[12-13]

在欧亚草原生活着多种野生或驯养的食草动物,其中以牛羊为代表的家畜对草原植物群落多样性的影响程度最大。基于欧亚草原的研究结果显示,家畜的牧食作用往往会减少草原植被的多样性程度,这可能是因为在牧食压力下抵抗力(耐牧性)较差的植物种群数量不断减少,直至引发了局部灭绝[1, 14]。作为对比,基于北美草原的研究则显示,食草动物的取食行为有时会增加草原植被的多样性。这可能是因为北美草原的食草动物通过选择性取食竞争优势植物来促进竞争劣势植物的存活几率,并且有效减少了植物间的光竞争作用[15]。事实上,对欧亚草原与北美草原进行对比分析不难发现,两者无论在食草动物的群落结构、数量特点还是地区气候环境条件等方面均存在明显差异。如在较为干旱的欧亚草原区域,干旱胁迫作用可能会加剧牧食干扰的负面影响作用[16]。此外,从较短的一段时期来看,随着牧食强度的增加,无论是欧亚草原还是北美草原的生产力均会呈现下降格局。然而,草原植被的耐受与恢复能力,特别是后者对草原生产力的整体水平有着非常重要的影响作用,而一个地区的气候条件又往往会直接影响植被的恢复能力[17-18]。由于欧亚草原地带普遍干旱少雨,这在一定程度上会制约植被在牧食干扰后的恢复能力,而全球气候变化的严峻形势可能会进一步影响欧亚草原植被的恢复能力和生产力水平。总之,牧食干扰对欧亚草原生产力的影响作用比较复杂,因为这取决于植被构成、功能性状、土壤肥力、取食强度、气候条件等诸多因素。同时,目前尚无规范标准的评估方法用以分析欧亚草原上牧食干扰的程度、规模与影响[19]

草原生产力与植物群落多样性之间的关系一直是群落生态学研究的一个重要内容。在过去的几十年间,不少研究显示两者间呈现单峰曲线关系,即随着草原生产力的增加,植物群落多样性呈现先增加后下降的变化趋势,而生产力水平居中时植物群落多样性水平最高[20]。然而,相关研究大多集中在欧洲和北美的温带草原区域,研究结果可能会受到区域性特征的影响。为了回答生产力与多样性之间的单峰曲线格局是否也适用于气候条件和物种构成迥异的欧亚草原这个关键生态问题,我国学者从不同组织水平和空间尺度上探讨了内蒙古草原生产力与植物群落多样性之间的关系,并且发现两者间普遍呈现正向线性关系[1]。当然,为了检验该结果的普遍性,在欧亚草原的其他区域也应开展规范设计和统一标准的科学研究。

2 欧亚草原面临的生态危机

由于强烈的人为干扰作用,特别是农田扩张和超载过牧等违背自然规律的生产行为,欧亚草原的退化态势日趋严重,成为全球遭受环境压力最大的陆地生态系统之一[21]。农田扩张现象主要见于欧亚草原的东部区域。由于该区域的土壤富含黑钙土成分,肥力很高,适宜种植粮食作物,故而大面积的草原已被开垦为耕地。如在匈牙利和乌克兰,广阔的草原地带已被开发用于种植农作物[22]。同样,俄罗斯和哈萨克斯坦境内的草原生态系统也都遭受了因农耕地不断扩张所带来的严重破坏。以俄罗斯为例,当2008年全球粮食价格达到历史最高点的时候,粮食生产的成本利润率极高(如小麦价格较之2006年翻倍上涨)。伴随着农业投入的不断增加,伏尔加河以西的大片草原几乎都被开垦为耕地。同期,由于政府主张大力发展生物能源,伏尔加河以东的不少草原被征用以大规模种植欧洲油菜(Brassica napus)等生物质原料植物,即使未被征用的草原也呈现出高度破碎化的特征[23]。超载过牧现象则集中表现在欧亚草原的中部和西部区域,并成为该区域草原退化的重要原因之一[24-25]。如在我国的内蒙古一带,历史上曾片面追求牲畜数量的增长。这种超载放牧不仅打破了畜与草之间内在的平衡,而且导致草原退化, 表现在总产草量降低、优质牧草减少、有毒和有害杂草滋生、草场沙化、鼠虫害猖獗等方面,而草场围栏、牧民定居等做法进一步加剧了对本已脆弱的草原生态系统的负面影响作用[26]

全球气候变化也会给欧亚草原带来严重干扰。如在内蒙古草原一带,过去10年里的温度上升状况超过了全球的平均水平[27]。年均温的升高和降水量的减少会进一步减少土壤水分含量,制约植物对土壤水分和养分的获取,改变植株个体的生理生态特征和植被群落结构特点,并进一步影响欧亚草原植被的多样性和生产力状况,以及通过上行控制效应改变整个食物网体系的构成状况和稳定性质。由于C4植物比C3植物对气温升高表现出更强的适应性[28],而欧亚草原的优势种多为C3植物,从这种意义上来说全球气候变化对欧亚草原的负面冲击作用可能会强于其他草原区域。研究显示,气温升高已经开始导致欧亚草原的牧草质量降低[29]。此外,受温室效应的影响,温度升高,雨水减少,干旱频繁发生,尤其是春季高温、干旱、大风等特征对欧亚草原有着极为不利的影响作用。水分缺乏不仅影响到牧草的正常生长、发育和产量,而且很容易引发草原病虫灾害的发生。

毫无疑问,欧亚草原的退化会直接影响区域的生态安全和社会经济可持续发展。近年来我国北方沙尘暴事件频发,对人类健康和农业生产造成了严重的影响,而这与大规模的草原退化现象直接相关,草原退化还表现在植被整体高度和盖度下降、群落结构与组成单一化发展、产草量和优质牧草所占比重下降、有毒杂草增加与蔓延等方面[30],严重影响了当地牧民的生产、生活和收入。

3 保护欧亚草原的工作重点和国际合作 3.1 欧亚草原生物多样性概况

尽管欧亚草原生态系统具有丰富的生物多样性资源,然而不少珍稀、特有的野生生物正处于濒危的边缘。同时,国际社会对欧亚草原的重要性和所面临的生态危机认识不足,对欧亚草原生物多样性的研究也相对较为匮乏。因此,欧亚草原区域各国应重视对草原资源的保护,特别是对处于濒危和灭绝境地的野生生物采取抢救性保护措施。欧亚草原区域各国还应积极开展生物多样性清查和和生境质量评估工作,以确定欧亚草原生物多样性保护的优先区域,并携手共同推进生物多样性的联合保护。以俄罗斯为例,目前在国家层面共建有101个联邦政府严格自然保护区(Federal State Strict Nature Reserves),其中26个保护区的主要保护对象是草原生态系统与野生动植物资源。这些保护区均设置了专门的管理机构,下设保护科、科研科、宣教科、管理站等具有明确职能和责任的科室。同时,这些保护区还配备了专职的行政、科研和技术人才,使他们各尽其责、各司其职。当这些保护区内的草原生态系统朝着良性方向转化和演替时,生物多样性状况也得到了明显改善。

3.2 发挥欧亚草原的生态作用

没有草原也就没有草原畜牧业,没有草原的持久生机也就没有草原畜牧业的未来和可持续发展[31]。然而,自然(欧亚草原地处半干旱和干旱地带)和人为(农耕、放牧等活动)双重因素严重影响和制约了欧亚草原的生产能力。因此,欧亚草原区域各国应加强退耕(牧)还草的生态保护意识,并制定科学合理的牧业发展计划、管理措施和草原利用制度。同时加大对天然牧草资源的发掘力度,从中驯化、选育出一批高产、优质且具有产业化潜力的牧草,并进一步提升其生产规模和国际市场供给能力。由于欧亚草原的退化状况较为严重,区域各国还应根据区域草原生态现状、气候特点和利用状况,因地制宜采取有针对性的修复措施并积极探索退化草原的恢复方式(如减少密集放牧来实现草畜平衡,提倡豆禾牧草混播来提高牧草产量),在促进生态畜牧业可持续发展的同时维持草原生态系统的平衡,促进其充分发挥经济、社会和生态效益。以我国为例,为了更好地保护、建设和合理利用草原,改善生态环境,维护生物多样性,发展现代畜牧业,促进经济和社会的可持续发展,我国政府于1985年颁布实施了《中华人民共和国草原法》。为了强调草原保护与建设工作的重要性和紧迫性,国务院又于2002年提出了《关于加强草原保护与建设的若干意见》,要求把建立基本草地保护制度、实行草畜平衡制度、转变草原畜牧业经营方式、推进已垦草原退耕还草任务、加强草原科学技术研究和开发、引进草原新技术和开发牧草新品种等工作落到实处。同年,我国又对《中华人民共和国草原法》进行了修订,进一步巩固了我国草原保护与管理的法律基础。同时,我国在草原建设和退化草原植被恢复方面做出了很多努力。除了在全国范围内进一步推动退耕还草工程的实施以外,还通过推广应用我国自行研制开发的草原改良技术,在内蒙古、新疆等地率先实施了退化草原植被恢复工程和开展了牧草种子基地建设项目。

3.3 联合保护欧亚草原

在欧亚草原保护与管理中要综合考虑生态、经济和社会等诸多因素,因为气候变化、环境条件和人类活动会对欧亚草原生态系统产生综合影响作用。因此,相关研究应注重全局性和综合性,系统分析和探讨植被群落结构、多样性与生产力水平、功能性状特征、元素循环等重要生态属性对全球气候变化(如温度升高、降水量变化)和人类干扰(如放牧、施肥)的响应及相关调控机理与机制,从而为制定欧亚草原生态系统的适应性保护和管理策略提供科学依据。欧亚草原区域各国可以效仿“营养物研究网络”(NutNet)的经验,通过规范实验设计,在位于不同地理位置的多个草原实验点收集数据,以探讨欧亚草原植物群落多样性、稳定性、敏感性、抵抗力、恢复力和其他重要生态属性的长期变化趋势。同时积极建立集科研、培训、推广为一体的草原管理体系,对草原生态系统的直接受益者进行技术和教育培训,让公众掌握合理利用草原资源的科学方法,并使科研成果得到应用与推广。欧亚草原区域各国应加强合作,从经济学角度对欧亚草原的多重生态系统服务价值进行科学客观的评估,并促进公众对欧亚草原生态系统服务重要性的认识。欧亚草原区域各国还应积极制定国家层面上的草原生态系统保护和可持续发展战略,并从国家高度来联合各部门的力量对草原资源进行有效管护,采用实时监控、及时防治、科学指导、全面合作等手段来增强欧亚草原生态系统的适应性和减缓全球气候变化。目前欧亚草原区域各国正在积极筹划一个名为“欧亚草原跨境保护网络建设”的联合项目。该项目计划对欧亚草原区域各国需要严格保护的草原区域通过生态廊道的方式进行连接,在促进基因和物种交流、改善生态环境稳定性的同时有效扩大保护区域的外部界限和范围,从而全面提高欧亚草原跨境保护的成效。

总之,仅仅依靠局部和区域的努力难以解决欧亚草原日趋紧迫的资源环境及可持续发展问题。因此,急需加强欧亚草原区域国家、国际组织和专家学者之间的合作和交流,并遵循“系统、整体、开放、共享”的理念来开展多学科、多部门、联合化的保护与发展工作[32]。“一带一路”倡议对草原丝绸之路经济带的建设发展提出了新的要求,而草原科技合作将会成为草原丝绸之路经济带发展战略的重要推动力量,并为推动欧亚草原的有效保护和可持续发展提供科学依据[33]

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