世界各大运河对生态有何影响？

世界各大运河的建设和运营对生态环境产生了广泛而深远的影响，这些影响既有积极的，也有消极的。由于运河的规模、地理位置、水文条件以及管理方式不同，具体的影响程度和类型也会有所差异。下面我将尽量详细地阐述这些影响：

一、消极的生态影响：

运河作为大型人造水利工程，对自然生态系统的改变是显著的，主要体现在以下几个方面：

栖息地破坏与碎片化：
淹没湿地与陆地生态系统：运河的开凿通常需要大量土地，这会导致沿线原有的湿地、森林、草原等陆地生态系统被淹没或清除，直接破坏了原有的生物栖息地，特别是那些依赖特定生境的物种（如水禽、两栖类、陆生哺乳动物等）。
分割地理区域：运河作为一道屏障，会将原有的陆地生态系统切割成两个或多个部分，形成“生态碎片化”。这阻碍了野生动物的迁徙和扩散，导致种群隔离，基因交流减少，增加了局部灭绝的风险。例如，对陆生动物而言，运河水体是难以跨越的障碍，它们被限制在运河一侧的区域内，可能导致食物资源枯竭或近亲繁殖。
水生栖息地改变：运河的形成改变了原有的河流、湖泊或海岸线地貌。深挖的河道可能导致水流变化，底栖生物的栖息环境改变。人工化的河岸结构（如混凝土护坡）往往缺乏自然河岸的生物多样性，减少了水生生物的附着、繁殖和躲藏场所。

水文和水力条件改变：
水流速度与水位变化：运河的修建通常意味着对原有的水系进行改造，包括筑坝、开挖水道、控制闸门等。这会改变自然的水流速度、水位和水流方向。例如，平缓的运河水流可能不利于需要快速水流才能生存的水生生物，而人工调控的水位变化可能影响到沿岸植被的生长和两栖动物的繁殖。
水体交换与连通性改变：一些运河连接了不同的水系，这可能改变原有的水体交换模式。虽然增加了连通性，但也可能导致某些区域的水体性质发生变化，例如淡水水域引入了咸水或富营养化的水体，对当地原有物种造成威胁。
地下水影响：大型运河的修建和维护可能影响地下水位。例如，运河渗漏可能导致周边地下水位上升，而排水系统则可能降低地下水位。

生物入侵与物种迁徙：
人为引入新物种：运河作为便利的交通水道，常常成为外来物种入侵的载体。船只的压载水、船体附着物以及货物中的植物种子或动物卵，都可能将非本地物种带入新的水域。
促进外来物种扩散：一旦外来物种成功入侵，运河系统可以为其提供快速传播的通道，使其扩散到更广阔的区域。这些外来物种可能因为没有天敌或适应性强，迅速繁殖并挤占本地物种的生存空间，破坏原有生态系统的平衡，导致本地物种数量下降甚至灭绝。例如，某些入侵性水生植物（如水葫芦）和鱼类（如鲤鱼）就可能通过运河系统迅速传播。
改变物种分布：运河的连通性也可能促进某些本地物种的迁徙，改变了它们的自然分布范围。虽然这有时能帮助物种拓展生存区域，但如果这些迁徙涉及到对原有生态系统的干扰，也可能产生负面影响。

水质恶化：
污染物输入：运河作为航运通道，船只排放的油污、化学品、生活污水以及货物泄漏等都会污染水体。沿岸的工业、农业和城市活动产生的污染物也可能通过地表径流或直接排放进入运河。
富营养化：来自农业活动（化肥流失）和生活污水的营养物质（氮、磷）大量进入运河，可能导致水体富营养化。这会引起藻类大量繁殖，形成“水华”，消耗水中的溶解氧，导致鱼类和其他水生生物死亡，破坏水生生态系统的结构和功能。
沉积物与浑浊度：航运活动（船只搅动）和沿岸工程活动可能增加水体中的悬浮物和沉积物，导致水体浑浊度增加。高浑浊度会降低水中光照强度，影响水生植物的光合作用，并可能淤塞鱼类的鳃，影响其呼吸。

噪声与振动污染：
对水生动物的影响：船只运行产生的持续噪声和振动会对依赖声音交流或对声波敏感的水生动物（如海洋哺乳动物、鱼类）造成干扰，影响它们的捕食、交流、繁殖和迁徙行为。长期暴露在高强度噪声环境中，可能导致这些动物的生理压力增加，甚至离开该区域。

改变海洋生态系统（如苏伊士运河、巴拿马运河）：
“勒塞普迁徙”现象：连接不同海域的运河（如苏伊士运河连接地中海和红海），极大地促进了物种的跨海域迁徙。许多红海物种通过运河进入地中海，被称为“勒塞普迁徙”。一些入侵性物种在地中海繁衍，挤压了本地物种的生存空间，改变了地中海的生物多样性。例如，狮子鱼在地中海的泛滥就与苏伊士运河的连接有关。
盐度梯度变化：如果运河连接了盐度差异较大的水体，可能会引入或改变当地水域的盐度，对不适应盐度变化的物种产生不利影响。

二、积极的生态影响（通常是间接或有限的）：

虽然运河的主要影响是负面的，但在某些特定情况下，也可能产生一些积极的、间接的生态效益，但这通常需要精心的规划和管理：

改善水资源分配与管理：
缓解干旱地区的用水压力：在一些干旱或半干旱地区，运河可以作为重要的输水通道，将水资源从水源地输送到需要用水的地区，缓解农业灌溉、城市生活和工业用水的压力，间接支持了这些地区的人类活动，避免了过度开发地下水或地表水体而对当地生态造成更剧烈的破坏。
调蓄洪水：部分运河的建设可能伴随水库或蓄洪区，有助于调蓄洪水，减少洪涝灾害对沿岸生态系统的破坏。

创造新的水生栖息地（有限且可控的情况下）：
形成新的水域：运河本身形成了一个新的水域系统，可以为一些适应性强的、或原本栖息在附近水体中但数量不多的物种提供新的栖息空间。例如，一些鱼类和无脊椎动物可能会利用运河的特定区域作为繁殖地或觅食地。
湿地恢复与人工湿地：在一些情况下，运河的建设可能会伴随周边湿地的恢复或人工湿地的创建，以补偿被破坏的栖息地。这些人工湿地可以为鸟类和其他湿地生物提供栖息和迁徙停歇地。然而，这些人工湿地的生态功能往往不如天然湿地。

促进生态廊道（在特定设计下）：
连接分割的水体：如果运河的设计能够巧妙地连接原本被隔离的水体，并且管理得当（例如，设置过鱼设施），则可能促进某些水生生物的局部交流。但这需要非常精细的设计，以避免负面的生物入侵效应。

降低陆地交通对生态的影响：
替代陆路运输：在某些区域，水路运输可能比陆路运输（如公路、铁路）对陆地生态系统的干扰更小。例如，水路运输产生的碳排放相对较低，且不会像修建道路那样直接破坏陆地植被和干扰陆地动物的栖息地。

三、关键的运河案例与影响：

巴拿马运河：连接大西洋和太平洋，是重要的跨洋通道。它改变了海洋生物的分布，促进了太平洋物种向加勒比海的迁移，对加勒比珊瑚礁生态系统产生了影响。同时，其闸门系统消耗大量淡水，对当地水资源和下游水体有一定影响。
苏伊士运河：连接地中海和红海，是“勒塞普迁徙”最典型的例子。大量红海物种通过运河进入地中海，改变了地中海的生物多样性，一些入侵物种对本地渔业和生态系统造成了威胁。
密西西比河水系运河系统（美国）：增加了内陆水域的连接性，促进了商业航运。但也带来了水质污染、栖息地改变、以及对鱼类迁徙的影响。
中国的大运河：作为最古老的人工运河之一，虽然其现代航运对环境的影响较小，但历史上其开凿和利用对沿岸的自然景观和水文格局产生了巨大影响。

总结：

总而言之，世界各大运河的建设和运营对生态环境的影响是复杂且多方面的。消极影响通常更为显著和普遍，主要体现在栖息地破坏与碎片化、水文改变、生物入侵、水质恶化等方面。这些负面效应可能导致生物多样性下降，生态系统功能退化，并对区域甚至全球的生态平衡构成威胁。

然而，随着人们对生态环境保护意识的提高，现代运河的规划和管理越来越重视减轻对环境的影响，例如通过设立生态补偿区、建设过鱼设施、控制污染物排放、推广绿色航运技术等措施。但要完全避免或修复运河对生态造成的深远改变，仍是一个长期而艰巨的挑战。因此，在规划和建设新的运河时，必须进行全面的环境影响评估，并采取最严格的生态保护措施。

网友意见

？这是个挺有意思的话题，至少是在生态学方面。

我们就以巴拿马运河为例吧。

中间PANAMA的标示就是巴拿马城（也就是在巴拿马运河边）

巴拿马运河

巴拿马运河位于中美洲巴拿马。1881年，法国人开始建造，试图打通大西洋和太平洋之间水道，缩短和美洲东海岸的贸易时间。结果，法国人在此后的十多年里面遭遇到了各种技术难题。所以在1904年交给了美国人来完成。并且在十年后的1914年完成了运河的建造。建造结束以后，巴拿马运河即成为了世界上最繁忙的水道之一。在2012年为止，一共有80万艘船通过了这个运河。

美国衣阿华级战列舰密苏里号通过巴拿马运河（该级战列舰在设计时就已经考虑是否能通过该船闸）

因为巴拿马运河的修建，有数条原本没有相通的河流被连接在了一起，并且建造了一个人工湖（gatun lake，加通湖，此处感谢 @谭樊马克的指正）。因此，这些河流中不同种类的鱼类是可以相互进入原本不能相通的河流。

巴拿马运河的细节图（右下方是太平洋，左上为大西洋），中间那个大湖就是加通湖

自从巴拿马运河诞生开始，生态学家或者说生物学家们就开始试图了解在巴拿马运河中的物种是否开始发生了变化。有些生态学家甚至称之为“前所未有的试验场”，因为工程打通了独立且原本不相通的加勒比水系和太平洋水系，从此生活在不同水系的水生动物，可以通过运河来进入彼此的水系了。就相当于原来美国封锁古巴，禁止贸易和人员交流，但是奥巴马大统领和卡斯特罗相逢一笑泯恩仇，解除贸易壁垒，两国人民又可以愉快地来往了（当然：这个还没有完全实现，但意思就是这么个意思）。

两个水系中不同的鱼类（左上:加勒比水系；右下：太平洋水系）

研究发现，的确这些鱼类很快就通过了巴拿马运河的通道，进入了彼此的水系。在1937年的调查中，科学家已经发现了一些鱼类在原本不相通的河流里生活并繁衍。科学家们担心，因为这种新的物种突然进入一个原本相对稳定的生态系统，会导致原有物种灭绝。就比如说：本来铜锣湾是是洪兴会地盘（山鸡啊，浩南啊，小结巴，大飞啊等等愉快地生活在这里，顺便收收保护费），结果突然内地组织了一群统一制服的城管部队，二话不说，叮咣五四就把山鸡他们打得屁滚尿流，进医院的进医院，进监牢的进监牢，从此洪兴会就成为了香港的都市传说。

这种外来物种入侵的案例在世界上经常发生，比如尼罗河鲈鱼Lates niloticus被引进非洲维多利亚湖之后造成的生态灾难。原本在维多利亚湖里生活的超过350种鱼类，在不到50年的时间里几乎全被尼罗河鲈鱼赶尽杀绝。

尼罗河鲈鱼

尼罗河鲈鱼可以长两米长，超过两百公斤，当初引入维多利亚湖也是为发展渔业

不过科学家在巴拿马运河流域却没有发现这个情况。他们觉得有可能是因为这两个水系中的鱼类在相互竞争中谁都不具备绝对优势。另外这些河流本身也可以承载更多不同生态位的鱼。就好像一个公司，运行很好且效益也可以。结果有一天某领导把他侄子舅舅家的二闺女塞到公司当“休假专员”（简称吃干饭的）。虽然公司本来没有这个职位，但是因为效益好，所以也能负担多一个人的开支而不用开除其他人。

另一方面，科学家们又发现，也许另一个可能性，而这个是之前没想到的。

1967年，人们在巴拿马运河建造而形成的加通湖（该湖正好位于两个水系连接的中间）中引进了一种眼点丽鱼又名孔雀鲈Cichla ocellaris。

眼点丽鱼

南美市场上销售的眼点丽鱼
这种鱼同维多利亚湖中的尼罗河鲈鱼类似，都是凶猛的捕食者。所以，引入不久就在加通湖里称王称霸了。但是呢，这种鱼类只适应加通湖的生活环境，而不能进入两个水系所属的河道（生态学家推测是因为它不能适应那里面的环境），因此它只存在于加通湖中。于是乎，眼点丽鱼就成了一道天然的生物屏障，阻断了加勒比水系和太平洋水系之间的鱼类交流。打个比方就是，假如蒙古和波兰有世仇，但一方倘若想远征灭掉另一方呢，就必须跨过俄罗斯，所以两者继续相安无事。因此，有的科学家也推测是这个原因导致了两个水系中的鱼类物种没有继续交流，也没有灭绝。

当然，这只是现阶段的情况，因为生态系统总是动态的，而且有很多植物和动物会不断地通过人类的交通工具被带到世界其他地方，所以以后巴拿马运河是不是会导致水生物种减少，还是一个未知数。

References:

1.维基百科：巴拿马运河Panama Canal - Wikipedia

2.维基百科：眼点丽鱼Peacock bass - Wikipedia

3 Nature news：.Species mix across Panama Canal

4.Cross-Cordillera Exchange Mediated by the Panama ..._百度学术

运河会导致生物迁徙，而且这种迁徙有一个专属名词——“雷赛布迁徙”（Lessepsian migration）。雷赛布是19世纪的一位法国外交官、实业家，他主持开挖的苏伊士运河极大地便利了东西方海运交流，却也意外地导致了一场规模庞大的生物入侵。运河将原本咫尺天涯的红海与地中海贯通后，地中海东岸陆续出现了大量红海水生生物的身影，目前统计已逾300种。甚至连原产于太平洋近海的竹节虾、远海梭子蟹都一路扩张到了地中海，占据了当地生态位而成为优势物种。

由于红海咸度高、营养匮乏。因此，在雷赛布迁徙中，生物入侵多是由红海至地中海的单向顺流过程。相对而言，从地中海逆迁徙的规模就小了很多，目前发现的逆迁徙物种大多都是海星、管蠕虫等低等生物，鱼类则只有地中海海鳝等寥寥几种。

苏伊士运河导致的生物入侵影响深远且研究深入，因此在今天，我们常把这类通过人工水利工程造成的生物种群扩散和入侵统称为雷赛布迁徙。

事实上，早在苏伊士运河开通之前30年，雷赛布迁徙就已经在北美大湖区出现过。彼时的加拿大政府急需开通安大略湖和伊利湖之间的航线，为了绕过两湖之间的尼亚加拉大瀑布的阻隔，加拿大人挖掘了韦兰运河。于是，一种外形酷似鱼类、以半寄生方式生存的脊索动物七鳃鳗便顺势而上，从安大略湖入侵进入伊利湖，继而又蔓延到其他湖区，对湖区渔业造成重创。而一种迁徙到淡水繁殖的小型鲱鱼灰西鲱也借这条运河在密歇根湖安家，种群规模一度可以形成渔汛。

有趣的是，同样是由雷赛布主持开挖、最终由美国人完工的巴拿马运河，虽然也连通了原本不相往来的太平洋和加勒比海，却并未造成严重的生态后果。与苏伊士运河不同，巴拿马运河中流淌着的是来自加通人工湖的淡水。广阔的加通湖占据了运河近1/3的长度，在两大洋之间形成了巨大的淡水屏障，无论哪边的海洋生物，都需要在淡水中逆流而上，穿越重重水闸进入加通湖，再顺流而下才能进入另一边。而在加通湖中，它们还要经受另一重严酷考验——孔雀鲈。孔雀鲈原产于亚马孙流域，本身也是外来物种，由钓鱼爱好者投放于加通湖中。这种鱼食性凶狠，却因为适应力问题，只生活在湖里。运河两端的不同鱼类种群想要经过巴拿马运河迁徙时，便难逃孔雀鲈的捕食。一种外来入侵物种反而充当了制止更大规模生物入侵的警察，可谓是不幸中的万幸。

以史为鉴，针对我国目前正在开展的“南水北调”工程是否会导致雷赛布迁徙，已经有学者进行了研究。根据中科院水生所和武汉植物园研究人员的分析，在南水北调已建成的东线与中线均有生物入侵的风险。而如何应对这种潜在威胁，相关工程和科研人员正给予高度的重视。

撰文/ @一个男人在流浪

本文发表于《科学世界》2017年7期

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