第一节科学探宝——认识沼泽
1.在水一方——沼泽概况
对于大多数人来说，沼泽在人们的印象中是含糊而陌生的，它常常和险恶的自然环境联系在一起。在一些影视作品中，人们还会发现：沼泽中环境恶劣，险象环生；穷凶极恶的鳄鱼有时也会栖息和出没其中。在不知不觉的思维错觉里，沼泽被人们披上了一层神秘莫测的诡异面纱。
其实，沼泽并非“洪水猛兽”。
相反，它是地球环境不可或缺的重要组成部分，属于“地球之肾”——湿地的范畴之一。沼泽是一种特殊的自然体系，它和人类的生活环境息息相关。
在地球上，可以说有水的地方就会有沼泽的“生存家园”，它是伴水而生的。沼泽是纤维植物、药用植物、蜜源植物的天然宝库；是珍贵鸟类、鱼类栖息、繁殖和育肥的良好场所。沼泽具有湿润气候、净化环境的功能。
到目前为止，据科学考测，地球上除南极洲尚未发现沼泽外，世界各地均有沼泽分布。
全球沼泽面积大约有11220万公顷，约占陆地面积的0.8%。地球上最大的泥炭沼泽区在俄罗斯西西伯利亚低洼地区，它南北宽800千米，东西长1800千米，这个沼泽区堆积了占地球全部泥炭资源的40%。在全世界范围内，除了俄罗斯的西西伯利亚地区有大面积的沼泽外，欧洲和北美洲北部也有沼泽分布。我国的沼泽主要有位于黑龙江省东北部的三江平原沼泽和北部的大、小兴安岭沼泽、四川西北部的若尔盖高原沼泽等。
2.走近自然——沼泽的含义
在美丽的大自然中，沼泽是天然形成的稀有宝藏，它对人类生存环境的改善和保护发挥着特殊的重要作用。
沼泽是指地表过湿或有薄层常年季节性积水，土壤水分已接近饱和，生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。然而，积水过多会致使沼泽地土壤缺氧，有机物分解缓慢，只能呈现半分解的状态，并且伴有泥炭形成和积累。另外，由于泥炭吸水性很强导致土壤更加缺氧，物质分解过程更加缓慢，养分也更为缺少。因此，许多沼泽植物的地下部分都不发达，它们的根系常常露出地表。沼生植物一般都生长有发达的通气组织，有不定根和特殊的繁殖能力，以便适应缺氧环境。沼泽植被主要由莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物组成。在沼泽物质中，水大约占85%～95%，干物质(主要指泥炭)大约占5%～10%。
沼泽是纤维植物、药用植物、蜜源植物的天然宝库；是珍贵鸟类、鱼类栖息、繁殖和育肥的良好场所。沼泽具有湿润气候、净化环境的功能。
第二节与生俱来——沼泽的形成与更替
1.水到渠成——沼泽的形成
沼泽的形成和充足的水源是分不开的。科学研究表明，水是沼泽形成和发育的主导因素，而低平的地貌和黏重的土质有利于土壤过湿环境的形成。
这样的自然条件和因素，就为沼泽植物的生长创造了良好的空间场所。
沼泽形成有多种因素，由于沼泽是在许多自然地理条件相互影响和相互作用下形成的。综合而言，它形成的主要条件是受气候、水文、地质地貌和人类活动等因素所造成的。
变化莫测——气候条件
在沼泽地带，降水一般比较丰富，土壤表层也通常十分湿润。
过多的水量和过湿的土壤是沼泽形成的直接原因，而土壤水分状况主要决定于气候。
在降水丰富的过度湿润地带，过多的地表水分，过大的空气湿度导致蒸发量很弱，因此，除河网发达的地区以外，沼泽几乎占据整个地面。在低洼地貌中、在山坡、在分水岭中都有沼泽发育。沼泽成为这类地区自然景观的主要特征。
在湿润程度不足和不稳定地带，沼泽分布面积减少，仅仅在闭流洼地、湖滨、河岸漫滩以及地下水位接近地表的地方有沼泽。在降水量少、气候干燥、水分不足的地带，很少出现沼泽，只在河流泛滥地带或地下水出露地带才有沼泽发育。
沼泽的形成不仅取决于水文条件，而且与热量状况也密切相关。
只有每年沼泽植物死亡后增加的新的有机物质，大于每年腐烂的物质数量，泥炭才能形成和累积。大气和土壤温度，既影响生长期内植物生长速度，又制约着死亡植物残体的分解强度。在寒冷气候条件下，植物生长期内气温低，不利于植物的生长，植物体增长缓慢，分解掉的数量也很少；在热带及亚热带气候条件下，生长期内气温和年平均气温高，植物体增长加快，有机质分解强度也增大，并超过增长的数量。但是在某些高温、高湿条件下，也有一定的泥炭的积累。
在北半球，随着气候有规律的纬度变化，沼泽和泥炭平均累积强度也向纬度地带性分布。在北极苔原地带，沼泽覆盖率达到50％，泥炭厚度仅20厘米～30厘米；在纬度向南的方向，泥炭厚度增大，针叶林地带沼泽分布最广，沼泽覆盖率高达60％～70％，泥炭累积厚度为3米～4米。针叶林地带的中部和南部，泥炭层达到最大厚度，约8米～9米，但沼泽覆盖率较小，只有25％～35％；再向南的纬度地域，泥炭层变薄，除热带雨林地区以外，很少遇到泥炭沼泽。
光怪陆离——地质地貌条件
除了气候条件外，地质地貌条件对沼泽的形成也有很大的影响。
山谷地和盆地等容易积水的地形更易形成沼泽。新构造运动对地表形态的影响直接而明显。
一个地区长期下沉，造成四周高、中间低洼的地貌结构，并堆积有深厚的疏松物质，地表坦荡低平，侵蚀能力弱，河流蜿蜒曲折，排水能力低，因此有利于水分的汇集和停滞。可见，地质构造和地貌条件，为沼泽的形成提供了充分发育的环境氛围。
我国的三江平原是新构造运动中长期下沉的地区，三面环山，中间地势低洼平坦。它的周围山区降水量多，并向平原汇集；而平原区地势极为低平，由西南向东北缓缓倾斜。所以区内发育形成一些中小河流，大多没有明显的河槽，属于典型的沼泽性河流，泄水能力很低。在长期下沉的过程中，三江平原的地表堆积了大量的黏土，透水能力弱，使得汇集来的大量地表水不能下渗，因此便积存起来形成沼泽。
我国着名的若尔盖沼泽区，从第四纪冰川期以后，开始长期下沉，形成海拔3400米以上的完整山原，四周被高山环绕。山原内部相对低平，受到高山冰雪融水以及降水补给，并携带大量泥沙沉积在这里。在这个基础上又堆积了相当深厚的河湖堆积物，阻碍水分下渗，导致地表水分过剩，为沼泽的形成提供了便利的条件。
推波助澜——水文条件
科学研究发现，水文条件是沼泽形成和发育的主导因素。
水文特征在沼泽的形成过程中发挥着重要作用。地表水和地下水是沼泽补给的直接水源，而补给量的大小与径流条件有直接的关系。
我国沼泽多发育在河流比较弯曲、岔流多、河岸漫滩宽广、河床浅平的河段，如三江平原的别拉洪河、挠力河中下游、浓江、穆棱河等均具有这种水文特征。由于河道狭窄平浅，一些河流根本没有明显河道，泄水能力低，排水不畅通，大量的水分流向沼泽。当汛期来临时，这些河流还会遭受大河洪水的顶托，抬高这些河流的水位，使两岸低平的河岸漫滩排水困难，加快了沼泽的形成与发展。
在一般情况下，河流上游水流较急，河网密度大，排水条件好，沼泽没有发育；河流下游水流缓慢，河网密度小，来水量增多，排水条件差，沼泽覆盖率大。如若尔盖高原沼泽区黑河上游地区，沼泽覆盖率为18％，下游明显增加为32％。但在某些河流上游，谷地宽浅，有大量地下水露出，或者因冻层存在，沼泽也发育得非常好。
如黄河源头的星宿海、长白山区松花江上游的玄武岩台地、小兴安岭汤旺河上游、三江平原别拉洪河上游的沼泽，均比中、下游发育得要好。一些河流的尽头水源充足，沼泽发育得也很好。如新疆博斯腾湖西南小湖群区，芦苇泥炭沼泽十分广阔。
环境危机——人为因素的影响
地球是人类的家园，而人又是万物的主宰者。随着现代文明和社会的飞速发展，人类活动对大自然的影响越来越大。
在很大程度上，人类活动对沼泽的形成也起到一定的作用。在三峡工程完工以后，当坝下长江水位抬高时，顶托洞庭湖的排泄，使东、西洞庭湖地段地表、地下水位相应抬高，使这些地区的土壤逐渐潜育化和沼泽化。可见，人类活动能促进沼泽的形成。
当然，人类活动也能控制沼泽的发展，采取人工排水，可加速沼泽变干。
总之，人为因素对沼泽的影响，比自然演化要快得多。
2.沧海桑田——沼泽的演替
沼泽的形成需要一个漫长的孕育过程。在这个发展期间，各种自然因素的轮回交替，促使沼泽有不同的类型存在于各个不同的环境地域之中。
沼泽演替是指沼泽由富养沼泽演替为中养沼泽、贫养沼泽。其演替特点：水分补给由地下水转为大气降水；泥炭和水的化学特性由中性到微酸性到强酸性；沼泽植物由富养植物变为贫养植物；沼泽微地貌由草类变为藓类、泥炭藓。
沼泽演替包括水体沼泽化、草甸沼泽化和森林沼泽化三种类型。
（一）水体沼泽化
在有些地方，沼泽和河流紧密相连，有些湖泊和小河流会渐渐地变成沼泽。这种情况，一般发生在没有大风大浪的浅水湖泊和流速缓慢的小河中。
水体沼泽化以丛生植物开始，形成过程有两种方式：一种方式是植物呈丝带状从湖岸向湖心生长。这种沼泽化过程一般发生在水浅的湖或河道中。初期，湖底的藻类和浮游生物的残体、泥沙沉积在湖底形成腐泥，随着时间的推移，腐泥不断加厚使湖泊逐渐变浅，带状分布的高等植物也依次向湖心推进；大量的植物残体积聚在湖底，在水下缺氧条件下，形成了泥炭；泥炭一层层增厚，湖水变得越来越浅，最后整个湖盆都变成了沼泽。另一种方式是植物呈浮毯状从湖岸向湖水面蔓延。这种情况常发生在风平浪静的陡岸湖泊或流速缓慢的河流。在这种陡岸湖泊的湖岸或湖底生长着浮水植物，如睡菜、漂筏苔草、毛果苔草等，它们的根状茎浮在水面上，呈网状交织，向湖面逐渐蔓延增厚，形成“浮毯”；有时“浮毯”被风吹散变成一座座“浮岛”，“浮岛”相接时使湖面缩小，残留剩下的水面，称为“湖窗”；“浮毯”底部的植物残体脱落于湖底形成泥炭，泥炭与“浮毯”之间，常有静水层；最后，静水层消失不见，泥炭填满了整个湖盆，沼泽化也就完成。
（二）森林沼泽化
除了河流和湖泊以外，有些森林也会因为种种原因而被神奇的大自然变成泥泞的沼泽。
在林区的河谷、缓坡山麓或平缓的分水岭，常有地下水以泉或慢流方式渗出，导致地表过湿。地面上生长苔草等喜湿植物，其枯枝落叶和草丘拦截并保持大量地面径流，水分下渗，致使钾、氮、钙、镁等元素被淋溶，而铅、铁、锰物质在土层下聚集，形成不透水层，导致土壤过湿；森林附近的湖泊沼泽化或草甸沼泽化过程扩大了地表积水面积，或升高了林地的地下水位，使土壤过湿；在地形平坦的采伐过的林地或火烧过的林地，由于森林被毁而蒸发减少，破坏了土壤和水分平衡，造成地面积水。以上这些情况都会引起森林沼泽化。
（三）草甸沼泽化
在水分充足的草甸地带，如果符合条件，也会有沼泽出现，即草甸沼泽化。
关于草甸沼泽化有两种观点：一种认为它是植被天然演替（由禾本科的根状茎植物经过疏丛型植物到密丛型苔草）的必然结果，另一种认为是土壤缺氧造成的。由于地表过湿，大量的植物残体不能够充分分解。植物残体和腐殖质阻塞了土壤孔隙，缺氧的土壤导致泥炭的形成。最后，禾本科植物逐渐被密丛型苔草所代替，便出现了沼泽。
3.形态万千——沼泽的类型
沼泽也分为不同的类型，不同类型的沼泽生长着不同的植被，生活着不同的动物，那么，沼泽类型如何划分呢？
在高纬度地区，典型的沼泽常呈现出一定的发育过程：随着泥炭的逐渐积累，基质中的矿质营养逐渐减少，而地表形态却由低洼而趋向隆起，地表附着物也相应发生改变。沼泽发育过程由低级阶段到高级阶段，因此沼泽可划分为富养沼泽（低位沼泽）、中养沼泽（中位沼泽）和贫养沼泽（高位沼泽）。其中，低位沼泽、中位沼泽、高位沼泽是根据沼泽土壤中水的来源而划分的。
（一）富养沼泽
富养沼泽就是矿物质营养含量较为丰富的沼泽，它是沼泽发育的最初阶段。沼泽表面低洼，成为地表径流和地下水汇集的场所。
水源补给主要是地下水，随着水流带来大量矿物质，营养较为丰富，灰分含量较高。水和泥炭的PH值呈酸性至中性，有的受土壤底部基岩的影响呈碱性。如中国川西北若尔盖沼泽的泥炭呈碱性反应，就是因为它的基岩多为灰质页岩和灰岩夹层，PH值多在8左右。富养沼泽中的主要植物是苔草、芦苇、嵩草、木贼、桤木、柳、桦、落叶松、落羽松、水松等等。
（二）贫养沼泽
贫养沼泽的营养较少，能生长的植被也少。
它是沼泽发育的最后阶段。随着沼泽的发展，泥炭藓增长，泥炭层增厚，沼泽中部渐渐隆起，高于周围地区，故称为高位沼泽或隆起沼泽。
水源补给是靠大气降水，水和泥炭呈强酸性。此类沼泽灰分含量低，营养贫乏，故而得名。
沼泽主要植物是苔藓植物和小灌木杜香、越橘以及草本植物棉花莎草，尤其以泥炭藓为优势，形成高大藓丘，所以贫养沼泽又称泥炭藓沼泽。
（三）中养沼泽
中养沼泽就是营养平均的沼泽，兼有富养、贫养两种沼泽的特征。
