江苏潮间带风电场对近海生态系统营养流的影响

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能源是全世界各个国家经济发展的基本物质保障,而能源短缺与环境污染问题并列成为当今全世界所共同面对的两大挑战。面对全球能源危机和碳减排压力,美国和欧洲许多沿海国家已经在近海区域规划建设建造风力发电场并投入使用。我国在沿海地区人口较为稠密,经济发展迅速,生活生产需求导致电量消耗较大,同时土地资源稀缺,用地供给相对紧张;而潮间带地区风电资源比陆上更为丰富,且安装难度和成本相对较低。而潮间带作为海陆相互作用强烈的地区,其本身具有一定的脆弱性;并且近海潮间带区域生态系统的生产力水平较高,具有更为丰富的生物多样性,其生态系统价值不可忽视。目前世界对该领域的研究受采样、数据和研究方法的限制,停留在理论、实验模拟和单一方面的研究。为了弄清楚大规模近海潮间带风电场的建设和运行对当地生态系统及其内部营养流所产生的影响,本文以江苏近海潮间带风电场区为研究区域,根据2006-2007江苏近海生物生态综合调查数据以及2015年在风电场区进行采样的生物数据,使用最新的生态系统营养通道模型软件Ecopath with Ecosim6.4.3(即EwE6.4.3),建立了模拟江苏近海潮间带风电场区域2006年和2015年生态系统的营养通道模型,分别模拟风机建立前后的生态系统。结合相关文献中风电场对海洋沉积、动力等生物栖息环境的影响机理分析,对比建立风机前后的生态系统,探究江苏近海潮间带生态系统营养流变化,旨在弄清风电场作为人工外来影响因素对生物生态环境所造成的影响进行合理评估的同时,为当地的环境和生态系统保护与风电场的进一步开发运行扩建相协调的可持续发展提供建议,并为近海开发利用方式的空间规划提供科学依据。  研究结果显示,江苏潮间带海上风电场的建造与后期运行,已通过增加硬底质生境类型、改变风机附近能量条件、增加水体的再悬浮作用、改变海底沉积侵蚀速率等改变了江苏近海潮间带风电场区域的栖息环境,对生态系统内部的不同功能群的生存繁衍产生了不同影响,造成生态系统内部优势功能群发生变化,以及营养流动、物质循环的整体性变化:风机的存在造成水流扰动,增大沉积物在水体中的再悬浮作用,造成碎屑有机颗粒的直接增加和浮游植物等初级生产因水体透明度下降而光合作用下降;同时再悬浮作用增加了浮游动物繁殖体的分散和与觅食机会,进而为以其为摄食对象的虾类、蟹类、头足类和小型鱼类提供食物来源;而扰动的水体对中上层虾类、蟹类、头足类和小型鱼类在此处的生存具有一定压力;对大型底栖鱼类而言,水体扰动促进了某些鱼种鱼卵的分散和进一步选择动力较弱环境固着,提高了存活率,但其优势种组成已发生变化,食物组成趋向更低值功能群;整个生态系统的营养流循环利用率增大,系统复杂度和成熟度均有所提高,稳定性上升,但江苏近海潮间带风电场区生态系统尚处在动态演化的过程之中,未达到稳定状态。  总体而言,风电场对该生态系统向成熟方向演化具有积极作用。建议维持江苏近海潮间带风电场的运行,并对周边可利用区域进行海区功能的重新规划,加大对自身较为脆弱、需要保护或存在过度捕捞、污染严重、富营养化等问题的近海区域采用“风电场治疗法”,改善脆弱生态系统,提高近海潮间带生态系统内部的复杂性和系统自身的成熟度,实现清洁能源利用与生物生态和环境保护相结合的可持续发展。
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