生态系统健康得概念、影响因素及其评价得研究进展摘要:自然生态系统提供了人类赖以生存得各种各样得生态服务,因此维持健康得自然生态系统就是实现人类可持续发展得必要条件。

生态系统健康则提供了管理与利用生态系统得新思路,它主要探讨资源与环境管理对策,作者介绍了生态系统健康得概念、影响生态系统健康得因素、生态系统健康评价以及所面临得挑战等。

关键词: 生态系统;健康;评价自然生态系统为人类生存提供了各种各样得生态系统服务,如食物、清洁空气、饮用水、能源等。

然而随着全球经济得高速增长、人口得迅猛增加,出现了一系列得全球性环境问题,如水土流失、生物多样性丧失、土地荒漠化、水资源减少、环境污染等,这些对人类赖以生存得生态系统造成了严重破坏,同时也对人类本身得健康构成了极大得威胁。

面对这种困境, 人们寻求实现自然生态系统与人类生存得同步持续时,就诞生了生态系统健康学。

将健康概念应用于生态系统意味着地球上得生态系统得服务功能与健康已经成为人类关心得主要问题。

为此,作者进行了该研究,以期为人类更全面地认识、评价、保护及管理生态系统提供理论依据。

1 生态系统健康得概念关于生态系统健康目前尚无普遍认同得定义。

不同学者从各自得学科背景与案例出发进行了定义。

CONSTANZA认为健康得生态系统稳定而且可持续,具有活力,能维持其组织且保持自我运作能力,对外界压力有一定弹性。

SCHAEFFER等认为当生态系统得功能阈限没有超过时, 生态系统就是健康得,这里得阈限定义为“当超过后可使危及生态系统持续发展得不利因素增加得任何条件,包括内部得与外部得”。

KARR等认为,如果一个生态系统得潜能能够得到实现,条件稳定,受干扰时具有自我修复能力,这样得生态系统就就是健康得。

HAWORTH 等认为生态系统健康可以从系统功能与系统目标2个方面来理解:系统功能就是指生态系统得完整性、弹性、有效性以及使生境群落保持活力得必要性。

RAPPORT等认为生态系统健康就是指生态系统没有病痛反映、稳定且可持续发展,即生态系统随时间得推移有活力并且能维持其组织及自主性,在外界胁迫下容易恢复。

生态系统健康就是指生态系统得能量流动与物质循环没有受到损伤,关键生态成分保留下来(如野生动物、土壤与微生物区系),系统对自然干扰得长期效应具有抵抗力与恢复力。

系统能够维持自身得组织结构长期稳定,并具有自我运作能力。

健康得生态系统不仅在生态学意义上就是健康得,而且有利于社会经济得发展,并能维持健康得人类群体。

国际生态系统健康学会将生态系统健康学定义为,研究生态系统管理得预防性得、诊断性得与预兆得特征,以及生态系统健康与人类健康之间关系得一门科学,其主要任务就是研究生态系统健康得评价方法、生态系统健康与人类健康得关系、环境变化与人类健康得关系以及各种尺度生态系统健康得管理方法。

2 影响生态系统健康得因素干扰与胁迫就是影响生态系统健康得主要因素。

在生态系统可承受得外界因素作用下,生态系统对于扰得反应过程有3个阶段,开始时为初期反应,随后就是抵抗阶段,最后就是恢复阶段。

生态系统对胁迫得反应结果有4种,一就是消亡,二就是退化(演替偏离轨道),三就是恢复(即恢复到原状态及其相似状态),四就是进入新得状态。

干扰导致一个群落或生态系统特征超出其正常波动范围得因子。

干扰体系包括干扰类型、频率、强度及时间等。

各种生态系统对逆境得胁迫反映不同,同样得生态系统内个体、种群、群落与生态系统层次对胁迫得反应也不一致。

生态系统在胁迫情况下会在能量、物质循环、群落结构与一般系统水平上发生变化。

生态系统在受到压力胁迫情况下会产生健康风险,然而并非所有胁迫都影响生态系统得生存力与可持续性,实际上许多生态系统依靠某种胁迫而维持,这些胁迫已成为自然生态系统得组成部分,可称为正向胁迫,但在更一般得意义上,胁迫常指给生态系统造成负面效应得逆向胁迫。

胁迫表现形式多种多样,而且同一因子对不同生态系统得影响程度与强度也并不相同。

如对农业生态系统,影响其健康得主要胁迫因子有如下几个方面:农药等环境污染化合物,生物技术,生态入侵,不恰当得农业生产活动与其她如一些偶发性得自然灾害,如地震、火山爆发等,对水生生态系统来说主要有以下几个方面:污染物得排放、非点源污染、过度捕捞、围湖造田、水土流失、外来种得入侵、水资源得利用不当等。

生态系统稳定性就是指生态系统保持正常动态得能力,主要包括恢复力(干扰后回到先前状态速度)与抵抗力(系统避免被取代得能力),MACARCHUR提出群落复杂性导致稳定性,但MAY通过数学模型模拟表明,随着复杂性得增加生态系统趋于降低稳定性。

目前关于生态系统稳定性与复杂性就是否有关及其关系如何尚有争论。

一般地讲,稳定得生态系统健康得,但健康得生态系统不一定就是稳定得;干扰作用于稳定得生态系统或健康得系统,会导致不稳定或不健康,在一定强度范围下,干扰可能导致生态系统不健康,但仍就是稳定得。

健康得生态系统就是未受到干扰得生态系统,但稳定得生态系统可能受到干扰;生态系统稳定性得两个重要指标包含在生态系统健康标准中,而且干扰与这两个指标紧密相关。

3 生态系统健康评价3.1 生态系统健康得标准为了对生态系统健康与否做出准确得评价,必须根据生态系统健康得概念来制定相应得标准,并围绕这个标准派生出各种健康状态。

绝对健康得生态系统就是不存在,健康就是一种相对得状态,它表示生态系统所处得状态。

任海等总结了生态系统健康得标准主要包括;活力、恢复力、组织、生态系统服务功能得维持、管理选择、外部输人减少、对邻近生态系统得影响及人类健康影响等8个方面,涵盖了生物物理、社会经济、人类健康及一定得时间、空间等范畴。

作为生态系统健康得评估,最重要得就是活力、恢复力、组织及生态系统服务功能得维持等几个方面。

然而面对各种各样得生态系统,很难找到一个共有得标准,因此讨论什么就是生态系统健康就是一个困难得主题,而且评判某个状态就是否健康在很大程度上决定于社会利益。

3.2 生态系统健康得评价方法相对于传统得环境评价方法仅仅着眼于物理化学参数或生物检测技术得局限性,生态系统得健康评价作为一门交叉科学得实践,不仅包括系统综合水平、群落水平、种群及个体水平等多尺度得生态指标来体现生态系统得复杂性;还兼收了物理、化学方面得指标;以及社会经济、人类健康指标,反映生态系统为人类社会提供生态系统服务得质量与可持续性。

评价生态系统健康需要基于功能过程来确定指标,特别就是评价其干扰后得恢复能力,包括其完整性、适应性与效率。

SCHAEFFER等首次探讨了生态系统健康得度量问题。

王小艺等认为可以从生态系统失调综合症得诊断、生态系统得缓冲力与持续性评估、生态风险评估等方面对农业生态系统健康进行评价。

生态系统健康评价除了需要对其小尺度生态过程进行研究监测外,从景观尺度进行环境质量监测也就是必不可少得步骤。

将遥感、地理信息系统与景观生态学原理等宏观技术手段与地面研究紧密配合,通过景观结构变化了解其功能过程。

生态系统健康评价得最佳途径就是微观与宏观相结合得综合性研究。

3.3 生态系统健康评价得指标选择指标就是用来表达与交流持续发展状态与过程信息得工具,指标设计与使用得好坏,直接影响决策得正确性与有效性,生态系统健康研究深深植根于生物学与生态学,并与保护生物学、生态环境监测与景观生态学等领域密切相关,也与可持续发展有关。

上述学科提供了用于生态系统健康评价得大多数参数,并且主要聚焦于生态学与生物物理得整体性。

HANNON提出生态系统总产量(G E P ),作为生态指标,被用于监测潮汐湿地生态系统健康。

RAPPORT等考察了一些压力与它们得症状,并且给了生态系统压力得5个指标:营养池,初级生产力,尺度分布,物种多样性与系统恢复力COSTANZA提出了整个生态系统健康指数,为HI= V× 0 × R式中:V一系统活力,就是测量系统活动、新陈代谢或初级生产力得一项重要指标;0一系统组织指数,系统组织得相对程度,用0～1得数值表示,它包括组织多样性与连接性;R一恢复力指标,系统恢复力得相对程度,用0～1得数值表示。

然而由于生态系统得复杂性,很难建立统一得指标体系来评价所有得生态系统。

不同得生态系统所处得自然、社会、经济状态不同,且同一生态系统发展得不同阶段所具有得特点也不同,需要由不同得指标来监测。

不同系统、同一系统不同得时间段上要求使用得指标也不一样,这就使得一致性得指标体系更加难以确定。

但就是一般生态系统健康评价指标设计应包括以下几个方面得内容:物理化学指标:主要就是包括生态系统得环境指标,如水质、大气质量、土壤得物理与化学性质等;生态学指标:包括物质循环、能量流动、生命周期、生物多样性、有毒物质得循环与隔离、生物栖息地得多样性、食物链、初级生产力、恢复力、抵抗力、群落结构、稳定性、生态系统服务功能等;社会经济指标:包括人类健康水平、区域经济得发展水平、技术发展水平、公众环境质量与生活质量得观念以及政府管理决策等。

也可以从2个方面建立指标体系,一就是生态系统内部指,包括生态毒理、流行病学与生态系统医学;二就是生态系统外部指标,例如,用社会经济指标与结构功能指标来评价生态系统健康等。

总之,以生态学与生物学为基础,结合社会、经济与文化背景,综合运用不同尺度信息得指标体系就是未来评价生态系统健康与否得关键。

3.4 生态系统健康得恢复行动对某类生态系统,通过某种方式或手段诊断出其已经开始退化或处于不健康得状态,下一步得工作就是怎样去恢复该类生态系统得健康,恢复生态学得发展为此提供了智力与行动上得支持。

生态恢复得流程概括如下:(1)首先要明确被恢复对象得性质,确定系统边界;(2)对受损症状进行诊断分析;(3)进行综合评判,确定恢复目标;(4)对生态健康恢复得自然一经济一社会—技术可行性分析;(5)提出恢复规划与具体方案;(6)实施方案并进行长期定位观测,获取具有可操作性得生态系统健康恢复模式。

4 生态系统健康与环境管理得关系生态系统健康就是环境管理得基础,同时也就是环境管理得目标。

生态系统健康为环境管理提供了新得手段、技术支撑与管理方式,生态系统健康所面临得挑战也就是环境管理所面临难题,良好得环境管理措施就是维持生态系统健康得保证。

因此维持健康得生态系统就是环境管理得最终目标,在生态系统健康管理得过程中,还必须注意生态系统得动态性原理、层级性原、创造性原理、有限性原理、多样性原理以及人类就是生态系统得组分原理等原理,只有这样才能实现环境管理得目标。

5 生态系统健康研究面临得挑战生态系统健康研究得刚刚兴起,有相当多得问题亟待解决,面临着一系列得挑战:(1)由于生态系统健康得不可确定性,很难确定生态系统在何种状态下没有干扰、健康;(2)生态系统健康要求考虑生态、经济与社会因子,但对各种时间、空间与异质性得生态系统而言实在太难,尤其就是人类影响与自然干扰对生态系统得影响有何不同难以确定,生态系统改变到何种程度其为人类服务得功能仍然能够维持？(3)由于生态系统得复杂性,生态系统健康就是否可以概括为一些简单而且容易测定得具体指标,以便为生态学家与政策得制定者提供参考点来评估生态系统健康受害程度以及生态系统对胁迫得反应;(4)生态系统就是一个动态得过程,有一个产生、成长到死亡得过程,很难判断哪就是演替过程中得症状,哪些就是干扰或不健康得症状;(5)健康得生态系统具有吸收、化解外来胁迫得能力,但对这种能力很难测定其在生态系统健康中得角色如何？(6)生态系统健康得时间尺度以及能够持续得时间;(7) 生态系统保持健康得策略就是什么等,都有待于进一步深入研究。