第26卷第1期海岸工程2007年3月文章编号:100223682(2007)0120057207海洋生态系统服务的分类与计量张朝晖1,吕吉斌2,丁德文1(1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;2.国家海洋环境监测中心,辽宁大连116023)摘　要:通过界定海洋生态系统服务的概念和内涵以及分析其组成结构、生态过程及生物多样性等服务的来源,详细描述了海洋生态系统所提供的食品供给、原材料供给、基因资源、气候调节、空气质量调节、水质净化调节、有害生物与疾病的生物调节与控制、干扰调节、精神文化服务、知识扩展服务、旅游娱乐服务、初级生产、物质循环、生物多样性和提供生境等15项服务。

根据这些服务的相似作用与性质,参照千年生态系统评估的分类体系,进一步归纳为供给服务、调节服务、文化服务以及支持服务这4大基本服务类型。

同时,也对各项服务的内容、表现特征和计量特征进行了描述。

海洋生态系统服务不仅是海洋管理的核心内容,提高和维持海洋生态系统服务更是海洋管理的最终目标。

关键词:海洋生态系统;生态系统服务;分类;计量中图分类号:Q178.52,X171.1 文献标识码:A占地球表面积70.8%的海洋为我们提供了极其丰富的各种资源与服务,已经成为了人类社会与经济可持续性发展的基础,也将成为构建生态和谐社会的重要部分。

Costan2 za等1997年的研究结果表明,在全球的生态系统所提供的服务中有63.0%来自海洋, 37.0%来自陆地[1]。

然而,海洋生态系统正面临着越来越大的压力,特别是沿海过快增长的人口数量、自然资源的消耗和人类对环境的改变[2]。

同时,海洋生态系统也面临着过度捕捞、海洋倾废、海岸带遭受破坏、陆源污染及气候变化影响等问题[3]。

使得海洋生态系统的资源支撑能力与环境容量这两大社会发展的支柱逐渐衰退与缩减,并进一步影响到社会经济的可持续发展。

对此,我们迫切需要了解和认识海洋生态系统对当今和未来社会的经济贡献,才能在政策制定和海洋管理过程中,充分考虑到影响海洋生态系统服务的各种人类活动成本[4]。

这样,就会将海洋生态系统和人类社会作为共同发展的整体,而不是以生态系统的破坏和退化换取社会的发展。

我们对海洋的管理也会从传统的资源型管理转变为基于社会的和基于区域的生态系统管理[5]。

要实现此目标,首先面临的最大挑收稿日期:2006207211基金项目:国家重点基础研究发展规划项目———中国典型河口—近海陆海相互作用及其环境效应(2002CB412406);科技部“科技基础性工作和社会公益研究专项”———典型海洋生态系统服务功能价值评估研究及应用示范(2003DIB3J113)作者简介:张朝晖(19702),男,副研究员,主要从事海洋生态系统评估与生态系统管理等方面研究。

(段　焱　编辑)85海　岸　工　程第1期战是了解和明确海洋生态系统对人类提供了哪些类型的服务以及各项服务的表现特征与计量手段。

1　海洋生态系统的服务广义上讲,人类从生态系统获得的效益都可以称为生态系统的服务[6]。

但生态学家们认为,生态系统服务是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[7]。

我们可以进一步从服务产生的载体、实现的途径和最终对人类的效应等3个方面来界定海洋生态系统服务的内涵,即海洋生态系统服务是指以海洋生态系统及其生物多样性为载体并通过系统内一定生态过程来实现的对人类有益的所有效应集合[8]。

总体上讲,海洋生态系统的每一项服务都是由其生态系统的内部结构或生态过程所支持的,都可以找到在生态系统内部的来源以及其实现的途径。

但由于海洋生态系统的多样性和差异性,不同的海洋生态系统类型具有不同的服务功能,比如,红树林生态系统与大洋生态系统所能提供的服务类型差异会较大。

如无特殊说明,本文的海洋生态系统是指一般性海岸带生态系统、浅海生态系统及大洋生态系统。

对于海洋生态系统所提供的服务,目前并无一致的认识。

Peterson和L ubchenco[4]认为,海洋生态系统除了提供基于食物网生产过程的直接物质产出(如渔业生产)外,还提供了全球物质循环、对污染物和废弃物的转化分解和吸收、海滨娱乐旅游和休闲产业、沿岸土地形成、文化及未来的科学价值等5项服务。

Co stanza等[1]将全球生态系统的服务分为17种类型,海洋生态系统提供了其中的气体调节、气候调节、干扰调节、营养循环、废物处理、生物控制、栖息地、食物生产、原材料生产、基因资源、休闲游乐以及文化功能等12种服务。

徐丛春和韩增林[9]则认为,海洋生态系统的服务包括了除休闲游乐及文化功能以外的10类服务。

2　海洋生态系统服务的分类体系通过对海洋生态系统的结构组成、生态过程及生物多样性等服务的来源分析[10],我们认为海洋生态系统可以提供食品供给、原材料供给、基因资源、气候调节、空气质量调节、水质净化调节、有害生物与疾病的生物调节与控制、干扰调节、精神文化服务、知识扩展服务、旅游娱乐服务、初级生产、物质循环、生物多样性以及提供生境等15项服务。

参照千年生态系统评估的生态系统服务分类体系[6]以及这些服务的相似作用与性质,海洋生态系统的这15项服务可以进一步归纳为供给服务、调节服务、文化服务以及支持服务这4大基本类型。

其分类体系如图1所示,这4大基本服务类型分别对应着人类对生态系统的4个基本用途,即提供物质资源、提供环境容量、满足精神需求和满足基本生存要求。

供给服务是指从生态系统中收获的产品或物质,海洋生态系统的供给服务包括了食品供给、原材料供给与基因资源等3种服务。

调节服务是指从生态系统过程的调节作用当中获得的收益,海洋生态系统包括了气候调节、空气质量调节、水质净化调节、有害生物与疾病的生物调节与控制和干扰调节等5种服务。

文化服务是指通过精神满足、发展认图1　海洋生态系统的服务分类知、思考、消遣和体验美感而使人类从生态系统获得的非物质收益,海洋生态系统可以提供精神文化服务、知识扩展服务和旅游娱乐服务等3种文化服务。

而支持服务是指对于其他生态系统服务的产生所必需的基础服务,海洋生态系统的支持服务包括了初级生产、物质循环、生物多样性和提供生境等4种。

在上述的4种基本服务类型中,支持服务是供给服务、调节服务及文化服务的基础。

他们之间的区别在于:支持服务对于人类的影响常常具有间接性或者持续较长的时间,而其他服务对人类的影响常常是直接的并且持续时间较短[10]。

某些服务,例如干扰调节或气候调节、依据时间尺度的长短和对人类影响的直接性特征,既可以被认为是支持服务,也可以被认为是调节服务。

此外,由于支持服务是不被人类直接利用的,所以支持服务的贡献与价值均包含在其它3类服务之中,支持服务的变化可以影响供给服务、文化服务或者调节服务的供应状况,并进一步影响到人类的享用。

3　海洋生态系统服务的表征与量化对于海洋生态系统的这15种服务,每种服务都是由生态系统的组分、生态过程及生物多样性来支撑并实现的,每项服务也都有其特殊的表现特征及可用于计算的量化指标,分述如下。

食品供给包括了从海洋植物、动物及微生物中获得的各种食物产品,如鱼类、虾类、蟹类、贝类及可食用海藻等。

这些食物通常可以被人类所直接利用,即具有可食性。

在全球或较大研究区域内可以用鱼虾贝藻等海产品的产量来衡量此项服务,但总产量中并不都是可被人类食用的,所以在计量中要扣除用于工业生产的部分。

另外一种替代的量化指标是用海产品的市场交易数量来衡量,此种方法可以比较精确地统计每个交易品种。

特别是在较小研究区域内,常常有一些比较特殊的地方性海产品(如海葵、海肠、海瓜子、海洋星虫等),这些地方性海产品并未包含在常规生产统计之中。

原材料供给包括了海洋生态系统为人类间接提供的食物、日用品、装饰品、燃料、药物等生产性原材料及生物化学物质。

如利用部分不可食用的海洋鱼类生产鱼肝油、深海鱼油、鱼粉等;甲壳类提供几丁质、畜禽饲料或添加剂等以及贝壳、鱼皮、海洋生物标本等装饰用品;天然海洋药物及提炼药物的各种物质等。

此类服务只能通过对研究区域内的各类物质生产量及交易量统计来计量,需要了解当地的工业生产过程和原材料贸易渠道才能较为精确地衡量此项服务。

由于涉及面广泛,难以全面统计,通常只计算较为大宗的交95第26卷张朝晖,等:海洋生态系统服务的分类与计量06海　岸　工　程第1期易及较为重要的工业生产原料。

基因资源是由海洋生物自身所携带的基因和基因信息组成,与区域内的海洋生物物种数量直接相关。

尽管目前的科学技术还没有充分认识到基因资源的价值,但以往的杂交育种正是利用了此项服务,并为社会带来了巨大的利益。

许多人相信,基因资源将会是未来的重要社会财富。

基因资源的服务计量可根据研究区域内的物种数量来确定。

气候调节服务包括海洋生态系统及各种生态过程对温室气体的吸收,从而对某一区域或全球的气候调节,如海洋生物泵作用而产生的对CO2,CH4,N x O(过氧化氮),CFC (氟氯烃)等温室气体的固定与沉降。

由于温室气体数量与区域或全球的平均温度呈正相关,所以此项服务的计量可以采用海洋生态系统对温室气体的固定数量来确定。

空气质量调节主要是指海洋生态系统对于稳定大气组分的贡献,以确保人类及其它生物不受到劣质空气的危害。

此项服务主要包括有益气体的释放及有害气体的吸收,其计量指标可采用O2的释放量、有害气体(如H2S,SO2,CO)的吸收量等。

水质净化调节是指由海洋生态系统中的多种生态过程参与并完成的,对各种进入海洋生态系统的有害物质进行分解还原、转化转移以及吸收降解等,以达到处理废弃物与净化水质的目的。

此项服务的定量可以通过该区域内的环境容量来衡量,也可以通过各种污染物排海量来计算。

有害生物与疾病的生物调节与控制服务是指对一些有害生物与疾病的生物调节与控制,可以明显地降低相关病害与灾害的发生概率。

如浮游动物、贝类等对有毒藻类的摄食,生态系统对病原生物的控制等。

此项服务难于计量,只能通过比较自然生态系统与人工生态系统的病害发生次数及损失差异、贝类养殖区相比其它海区所减少的赤潮发生次数和面积等手段间接获得。

干扰调节是指海洋生态系统对各种环境波动的包容、衰减及综合作用。

如海洋沼草群落、红树林等对海洋风暴潮、台风等自然灾害的衰减作用等。

此项服务的计量可以通过比对有调节区域与无调节区域的损失大小而获得。

精神文化服务是指海洋生态系统满足人类精神需求、艺术创作和教育等的非商业性贡献。

如产生精神文化多样性、产生创作灵感、增加教育和实践机会、休闲活动等。

此项服务可以通过统计到达研究区域内进行艺术创作的人数、作品数量或学生教育实践人次、休闲人数等来计量。

知识扩展服务是指由于海洋生态系统的复杂性与多样性而产生和吸引的科学研究以及对人类知识的补充等贡献。