内陆航运对底栖生境的影响：近底湍流变化及其负面效应研究

为探究内陆航运对底栖生境影响，研究人员监测多瑙河相关数据，发现不同船型影响不同，对生态保护意义重大。

　　# 内陆航运对底栖生境的影响研究解读
在河流生态系统中，水生生物正面临着严峻的生存挑战。随着人类活动的日益频繁，河流生态系统承受着越来越多的压力，其中内陆航运就是一个不可忽视的因素。想象一下，一条繁忙的河流，船只来来往往，看似平常的景象背后，却隐藏着对河流生态的巨大冲击。大量的船只穿梭在河道中，产生的波浪不断冲击着河岸和河底，这对生活在河底的生物以及整个底栖生态环境会造成怎样的影响呢？这就是本次研究聚焦的问题。

当前，内陆航运在全球范围内发展迅速。在欧盟，其拥有超 40,000 千米的航道，在 2020 年，货运周转量达到了 131,740 亿吨千米 。内陆航运因其较低的能耗，在减少运输行业化石燃料消耗方面意义重大，符合欧盟绿色发展的目标。然而，它对水生环境的负面影响也逐渐凸显。船只航行不仅会造成污染，还会增加床面剪切应力，引发河岸侵蚀。同时，航道维护措施也会直接破坏物理生境，船载压舱水的排放还可能导致外来物种入侵。其中，船只航行产生的波浪作用，会导致河底沉积物再悬浮，影响水体浊度和光照，进而威胁底栖生物的生存。而且，关于内陆航运对像多瑙河这样大型河流底栖生境的影响，人们的了解还十分有限，因此开展相关研究迫在眉睫。

为了深入了解这些问题，来自维也纳自然资源和生命科学大学（University of Natural Resources and Life Sciences Vienna）CD - 沉积物研究与管理实验室（CD - Laboratory for Sediment Research and Management）的研究人员 P. Fl?dl、D. Pucher、S. Sch?rgenhuber 和 C. Hauer 开展了此项研究。他们的研究成果发表在《Hydrobiologia》杂志上。

研究人员在多瑙河维也纳上游的一处砾石滩展开了实地测量。该砾石滩位于河流的特定区域，多瑙河在其下游分为洪水通道和主要航道，且该区域受水电厂影响，生态状况一般。在 2016 - 2017 年期间，研究人员使用小型叶轮流速仪（H?ntzsch probe md3）进行了大量测量，共计 876 次，涵盖了无内陆航运时的湍流测量以及受内陆航运影响的测量。之后，他们利用 R 语言脚本对数据进行分析，计算出湍流和床面剪切应力等参数。

研究结果

1. 流速差异：研究发现，无内陆航运时，流速受天气和水深影响，平均流速为 0.32m^s-1 ，在 10 - 15cm 水深时流速最高。而受内陆航运影响的流速在 5cm 水深时达到峰值。
2. 湍流变化：无内陆航运时，5 - 10cm 水深的湍流平均值为 T = 54.56 ，并随水深增加而减小。内陆航运则显著增加了浅水区（5 - 20cm）的湍流，T>60 。
3. 床面剪切应力变化：无内陆航运时，床面剪切应力在各水深都较低（τ<10N/m²）。内陆航运使床面剪切应力增加，在 5cm 水深时最高，超过 25cm 水深后逐渐接近无航运时的水平。而且，不同船型对床面剪切应力的影响不同，休闲划船在浅水区产生的床面剪切应力最高，货船产生的相对较低。
4. 最大流速影响：休闲划船使平均流速增加到 0.71m^s-1 ，货船为 0.53m^s-1 ，休闲划船的最大流速范围更大。

研究结论与讨论

研究表明，不同船型对近底湍流和剪切应力影响显著。船型、航速和与河岸的距离是影响底栖水生生物栖息地的重要因素。而且，内陆航运产生的湍流与自然状态下的湍流存在明显差异。尽管风速也会引起流速波动和湍流，但与内陆航运的影响在发生频率和模式上有所不同，不过目前还无法确定其季节性变化。

此项研究意义重大。它揭示了内陆航运对底栖生境的负面影响，为后续研究提供了重要参考。在未来研究方向上，研究人员建议改进测量方法，采用能记录三维流速波动的设备并增加压力测量；选择更多样化的研究地点，涵盖河流的不同地貌；进一步聚焦不同船型、航速和航行方向对河流生态的影响，为保护大型河流的生态环境提供科学依据，助力实现可持续的水资源管理。