全新世以来伊利湖河岸沼泽植被与水文演变研究为生态系统修复提供科学依据

《Quaternary Research》：Past vegetation and hydrological change since the Middle Holocene in a Lake Erie riparian marsh provide a guide for ecosystem restoration

　　本研究通过多指标古生态重建，揭示了加拿大伊利湖Big Creek流域中全新世以来湿地发育的四个阶段（6000年前森林沼泽、5300年前挺水沼泽、2000年前灌木沼泽及近代人为干扰阶段），阐明了湖面波动、河流过程与人类活动的综合影响。研究结果为该生物多样性热点区域的湿地修复提供了关键基准，强调需从全流域尺度控制泥沙输入、维持水位并管理入侵物种。

　　

在全球湿地面积锐减的背景下（自1700年以来减少超过20%），加拿大安大略省南部的情况尤为严峻——这里已有87%的湿地因农业开发而消失。湿地作为地下水补给、洪水调控、水质净化、生物多样性保护和碳封存的关键生态系统，其丧失对生物多样性和气候危机产生重大影响。因此，湿地恢复日益成为重建这些生态功能的重要手段。位于伊利湖沿岸的Big Creek流域是区域生物多样性热点，也是湿地恢复的重点区域，但恢复实践缺乏长期基准指导。为此，多伦多大学的研究团队在《Quaternary Research》发表论文，通过古生态学重建揭示了中全新世以来伊利湖河岸沼泽的植被与水文变化过程，为生态系统恢复提供了科学依据。

研究团队运用了岩芯钻探、放射性碳测年、孢粉分析、硅藻鉴定、沉积物粒度分析和X射线荧光光谱（XRF）等技术方法。其中CBC3-01岩芯取自Big Creek洪泛区矿质沼泽，深度430厘米，通过十四个碳测年点建立了年龄-深度模型。孢粉分析每10厘米取样，鉴定86个分类群；硅藻分析在保存良好的层位进行；沉积物分析包括粒度分布、烧失量（LOI）和元素组成测定。

研究识别出湿地发育的四个阶段：

Stage P1（6000-5300 cal yr BP）：湖面高水位期的沼泽形成

在伊利湖Nipissing I高湖面时期，该地点始于森林沼泽，孢粉组合显示以水青冈（Fagus）、白蜡树（Fraxinus）、胡桃（Juglans）、蓝果树（Nyssa）、铁杉（Tsuga）和榆树（Ulmus）为主。沉积物中钙（Ca）和钾（K）含量较高，表明碳酸盐基岩风化和陆源输入影响。

Stage P2（5300-2000 cal yr BP）：水文变化与沼泽建立

此阶段转向河流沼泽环境，莎草科（Cyperaceae）、萍蓬草（Nuphar）、睡莲（Nymphaea）、慈姑（Sagittaria）和黑三棱（Sparganium）等水生植物增加。沉积物以粉砂为主，硅（Si）和铝（Al）含量升高，黏土成分增加，反映与河道的连通性增强。

Stage P3（2000 cal yr BP-80 cal yr BP）：灌木沼泽-沼泽镶嵌体发展

沉积物砂质增加，表明与河道距离更近或上游沉积活化。灌木植被以风箱树（Cephalanthus）为主，硅藻组合以附植浮游类型（如Staurosira）为主，指示静水环境。此阶段孢粉多样性最高，呈现高度多样化的湿地类型镶嵌体。

Stage P4（80 cal yr BP至今）：人类定居期的重大转变

欧洲定居强化（1850 CE后）带来根本性变化：沉积速率增加一个数量级，硅藻组合从附植浮游转为底栖和附生类型（如Achnanthidium minutissimum），孢粉显示草本植物（如Ambrosia和Polygonaceae）增加，入侵物种（如窄叶香蒲Typha angustifolia和虉草Phalaris arundinacea）扩张，反映土地清理、水文改变和沉积加剧的综合影响。

研究结论表明，Big Creek沼泽的演变主要受伊利湖水位波动、河流过程和人类活动的驱动，而非直接由气候控制。Stage P3代表了湖面接近现代配置、生物多样性高的灌木沼泽-沼泽镶嵌体，是恢复的理想基准。讨论部分强调，恢复需考虑全流域措施：控制矿物质泥沙输入、维持局部水位、管理高生物量入侵物种。古生态记录为此提供了具体的植物 taxa 清单和生境模板，同时证明水文连通性与沉积输送对维持沼泽功能至关重要。未来恢复项目需结合气候变迁下伊利湖水位的预测变化，并在流域尺度优化水流与沉积管理，才能实现长期成功。

该研究不仅为局部恢复提供了生态基准，更展示了古生态学在指导生态修复、应对生物多样性与气候危机中的重要作用。