生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)_方法與方向

1、第21卷第12期2001年12月生態(tài)學(xué)報(bào)ACT A ECOLOGICA SINICA V ol.21,No.12Dec.,2001生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià):方法與方向馬克明1,孔紅梅1,關(guān)文彬2,傅伯杰1(1.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,北京100085;2.北京林業(yè)大學(xué),北京100083基金項(xiàng)目:中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目(KZCX2-405和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(G2000046807項(xiàng)目收稿日期:2000-12-28;修訂日期:2001-08-10作者簡(jiǎn)介:馬克明(1969,男,黑龍江肇源人,博士,副研究員。主要從事景觀生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)與管理、和非線性生態(tài)模型研究。摘要:生態(tài)

2、系統(tǒng)為人類提供了自然資源和生存環(huán)境兩個(gè)方面的多種服務(wù)功能。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。同時(shí),一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)只有保持了結(jié)構(gòu)和功能的完整性,并具有抵抗干擾和恢復(fù)能力,才能長(zhǎng)期為人類社會(huì)提供服務(wù)。因此,生態(tài)系統(tǒng)健康是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的根本保證。生態(tài)系統(tǒng)健康是指一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)性,即在時(shí)間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對(duì)脅迫的恢復(fù)能力。它可以通過(guò)活力、組織結(jié)構(gòu)和恢復(fù)力等3個(gè)特征進(jìn)行定義。影響生態(tài)系統(tǒng)健康的原因有很多,多為人類活動(dòng)所致。例如,污染物排放、非點(diǎn)源污染、過(guò)度捕撈、圍湖造田、水土流失、外來(lái)種入侵和水資源不合理利用等是影響水生態(tài)系統(tǒng)健康的主要原因。評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康

3、需要基于功能過(guò)程來(lái)確定指標(biāo),特別是評(píng)價(jià)其受干擾后的恢復(fù)能力。包括其完整性、適應(yīng)性和效率。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法尚處于實(shí)驗(yàn)和發(fā)展階段,有必要對(duì)現(xiàn)有成果進(jìn)行及時(shí)總結(jié),提出方向,以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)健康研究的發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)主要包括指示物種和指標(biāo)體系兩種方法。在生態(tài)系統(tǒng)健康研究中,指示物種的選擇應(yīng)該謹(jǐn)慎,要綜合考慮到它們的敏感性和可靠性,即要明確它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康指示作用的強(qiáng)弱。在水生態(tài)系統(tǒng)研究中,已被選擇的指示物種有,浮游生物、底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、魚(yú)類和不同水平生物的綜合。建立生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系大致可以從兩方面選擇指標(biāo),即生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo),包括生態(tài)毒理學(xué)、流行病學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)等方面和不同尺度指標(biāo)

4、的綜合;以及生態(tài)系統(tǒng)外部指標(biāo),比如社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是,其它指標(biāo)可能也適于進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià),如景觀格局、土地利用變化。到目前為止,對(duì)幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)類型都進(jìn)行過(guò)健康評(píng)價(jià)。但是,由于生態(tài)系統(tǒng)健康研究是一個(gè)新領(lǐng)域,有關(guān)它的概念、評(píng)價(jià)的指示物種和指標(biāo)體系等方面存在各種爭(zhēng)論,生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)正在不斷的爭(zhēng)論中走向成熟。其未來(lái)發(fā)展方向是結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)和健康科學(xué)的定量化生物學(xué)途徑。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的目的不是為生態(tài)系統(tǒng)診斷疾病,而是定義生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)期望狀態(tài),確定生態(tài)系統(tǒng)破壞的閾限,并在文化、道德、政策、法律、法規(guī)的約束下,實(shí)施有效的生態(tài)系統(tǒng)管理。關(guān)鍵詞:生態(tài)系統(tǒng);健康;評(píng)價(jià)Ecosystem hea

5、lth assessment :methods and directionsM A Ke-Ming 1,KON G Ho ng -Mei 1,GU AN Wen-Bin 2,FU Bo -Jie 1(1.R ese arch Ce nterf or Ec o -E n -v ironmental S ciences ,Chinese A cademy of S ciences ,B eij ing 100085,China ;2.B eij ing F orestry Univ ersity ,B eij ing100083,China .Acta Ecolog ica Sinica ,200

6、1,21(12:21062116.Abstract :Eco system supplies many serv ices to human being on tw o aspects,the natural r eso urces and liv-ing env iro nment .Ecosy st em ser vice is the basis for the sur vival and dev elo pment of human society .M ea n-while,an ecosy stem co uld only supply lo ng-term ser vices w

7、 hen it kept the integ ra lity o f st ructure and function,and had the a bility to r esist distur bance and the r esilience.T herefo re,Ecosy st em health co uld ensur e ecosystem ser vices ,a nd is the prer equisit e for sustainable dev elo pment of human so ciety .Ecosystem health r efers to the s

8、tability and sustainabilit y o f an eco system.T hat is,the ability o f anecosystem to maintain it s or g aniza tio n ,self -adjustment ,and r esilience on time .I t can be defined acco rding to vig or ,o r ganization,and resilience.T he many result s o f huma n activit ies are the main impacts to e

9、cosystem heath.Fo r ex ample,sew ag e effluence ,non -po int source pollution ,o ver -fishery ,w etland cultivation ,soil er osio n ,invasive species ,ir-rat ional w ater use ar e the main reaso ns in aquatic ecosy st ems .Ecosystem hea lth assessment needs t o deter mine indices based on its functi

10、o ns and pr o cesses,especial-ly t he r esilience after distur bance,w hich includes the integr ity ,adapt ability and efficiency How ev er,e-co system health assessm ent is still in the pro cess o f ex perim ent and developing .I t is necessar y to rev iew the pr esent results o n time ,and put fo

11、rw ar d the futur e dir ectio ns in o rder to pr omo te the development o f e-co system health assessment.Indicator tax a and indices ar e the t wo metho ds o f ecosy st em healt h assessment .How ever ,it sho uld be ca reful in selecting indicat or tax a .T he sensitivit y and reliability of t axa

12、need to be co nsider ed simulta-neo usly ,w hich means w e sho uld kno w how high or low the t axa ar e in indicating t he ecosy st em.Indicat or tax a selected at pr esent mainly include,plankton,benthic inver tebr ates,fishes,and the integ rat ion of o r-ganisms o n differ ent lev els in aquatic e

13、cosystems .Par ameter s on tw o aspects can be chosen in establishing the indices fo r ecosy st em health assessment.T he inner indices o f ecosystem ,including those in ecot ox icolog y ,epidemiolo gy ,and eco system medicine,and t he int egr atio n o f indicator s on different scales .And the o ut

14、er indices of ecosy st em ,fo r ex ample ,the social a nd eco no mic indices .How ever ,the o ther indices ar e also po ssibly useful in ecosy st em health a s-sessment,for example,the landscape patt ern,a nd land use change.A lmo st all the t ypes of ecosystems hav e been assessed by now.How ev er

15、,ecosy stem health assess-ment is still a new r esearch field that disputes ex isted on its co ncept ,indicator tax a and indices ,w hich is w ha t w e sho uld do in the futur e to pr omo te the assessment.Futur e direction of eco system health assess-ment is to integr ate econo mics,socia l science

16、 and health science w ith quantitativ e biolo gical appr oaches.T he a im of ecosy st em health assessment is not to diag nose sickiiess,but to define an ex pected stat e o f the ecosystem and the thr esho ld to distur bance ,and implement effectiv e eco sy stem management under the constra ins o f

17、cultur e,mo ral,policies,law s and r eg ulatio ns.Key words :assessment;eco sy stem;health文章編號(hào):1000-0933(200112-2106-11中圖分類號(hào):Q149文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A地球上已經(jīng)不存在未受人類影響的生態(tài)系統(tǒng)了1。人類每天制造大量的垃圾和廢物,已經(jīng)危害到地球的每個(gè)角落。生態(tài)系統(tǒng)的作用不僅是人類的垃圾堆放場(chǎng),它更重要的貢獻(xiàn)在于能夠?yàn)槿祟惿鐣?huì)提供一系列不可或缺的服務(wù)。生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了自然資源和生存環(huán)境兩個(gè)方面的多種服務(wù)功能2。它不僅包括各類生態(tài)系統(tǒng)為人類所提供的食物、醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料,

18、更重要的是它維持了地球的生命支持系統(tǒng),生命物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)與水循環(huán),生物物種與遺傳多樣性,凈化環(huán)境,維持大氣化學(xué)的平衡與穩(wěn)定等3。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是人類生存與現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)健康是保證生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的前提。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)只有保持了結(jié)構(gòu)和功能的完整性,并具有抵抗干擾和恢復(fù)能力,才能長(zhǎng)期為人類社會(huì)提供服務(wù)。因此,生態(tài)系統(tǒng)健康是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的根本保證。1生態(tài)系統(tǒng)健康的概念Schaeffer 等首次探討了生態(tài)系統(tǒng)健康的度量問(wèn)題4,但是沒(méi)有給出明確定義。Rappo rt 首次論述了生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵5。認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康(Ecosystem health是指一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)

19、所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)210712期馬克明等:生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià):方法與方向性,即在時(shí)間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對(duì)脅迫的恢復(fù)能力。生態(tài)系統(tǒng)健康可以通過(guò)活力、組織結(jié)構(gòu)和恢復(fù)力等3個(gè)特征進(jìn)行定義?；盍?V igo r 表示生態(tài)系統(tǒng)的功能,可根據(jù)新陳代謝或初級(jí)生產(chǎn)力等來(lái)測(cè)度;組織結(jié)構(gòu)(Or ganization是根據(jù)系統(tǒng)組分間相互作用的多樣性及數(shù)量來(lái)評(píng)價(jià);恢復(fù)力(Resilience 也稱抵抗力,是指系統(tǒng)在脅迫下維持其結(jié)構(gòu)和功能的能力6。生態(tài)系統(tǒng)健康概念雖然只有十幾年的歷史,卻受到了廣泛關(guān)注。多次舉辦過(guò)有關(guān)的國(guó)際會(huì)議,成立了多個(gè)專門(mén)的學(xué)會(huì)組織,并且出現(xiàn)了兩個(gè)專門(mén)以生態(tài)系統(tǒng)健康命名的國(guó)際雜志7。

20、到目前為止,對(duì)幾乎所有的水生態(tài)系統(tǒng)類型海洋、海岸、濕地、河流、河口和湖泊,以及部分陸地生態(tài)系統(tǒng)類型森林、草原等,進(jìn)行了研究。加拿大在生態(tài)系統(tǒng)健康研究方面走在了世界前列,環(huán)境部、衛(wèi)生部和海洋漁業(yè)部合作在6a (19942000時(shí)間內(nèi)花費(fèi)1.5億加元在北美大湖區(qū)開(kāi)展退化生境恢復(fù)、污染防治、保護(hù)人和生態(tài)系統(tǒng)健康8。美國(guó)也正在開(kāi)展全國(guó)性的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià)。我國(guó)這方面研究很缺乏,剛剛起步。目前,生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)還處于實(shí)驗(yàn)和摸索階段,尚未形成一套成熟的方法。很有必要及時(shí)進(jìn)行總結(jié),指出未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),以利其今后發(fā)展。本文以生態(tài)系統(tǒng)健康研究最為豐富的水生態(tài)系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。2影響生態(tài)系統(tǒng)健康的原因各種形式的

21、人類活動(dòng)是影響生態(tài)系統(tǒng)健康的主要原因。如,森林砍伐、過(guò)度放牧等。就水生態(tài)系統(tǒng)而言,主要包括以下幾個(gè)方面:污染物排放:工業(yè)廢水和生活污水中含有多種有毒污染物和過(guò)量養(yǎng)分,它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康產(chǎn)生不同程度的影響。M unaw ar 等在研究排污對(duì)加拿大多倫多濱水區(qū)(安大略湖生態(tài)系統(tǒng)健康的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),一系列非本地的浮游植物對(duì)復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)和污染物狀況都具有生理響應(yīng)和生產(chǎn)力變化,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有毒污染物之間具有復(fù)雜的相互作用,最終決定生物健康9。Evans 探討了多種有毒污染物對(duì)加拿大大湖區(qū)生物的生態(tài)毒理作用和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康的影響10。非點(diǎn)源污染:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中農(nóng)藥和化肥的大量施用,導(dǎo)致地表徑流含有多種污染物和過(guò)量養(yǎng)分

22、,經(jīng)常引起水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化,使水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。這方面的研究實(shí)例很多,已經(jīng)成為國(guó)際研究熱點(diǎn)。我國(guó)近年來(lái)也在此方面大力開(kāi)展研究和管理。過(guò)度捕撈:人類對(duì)魚(yú)類資源的需求激增,過(guò)度捕撈造成種群數(shù)量減少,破壞了生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu),致使其功能發(fā)生變化。因?yàn)轸~(yú)類是水生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)頂級(jí)的物種,魚(yú)類種群數(shù)量的降低,直接影響到它的下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)種群的存活狀態(tài),比如,可能導(dǎo)致一些魚(yú)類食用的浮游生物和水草增加,甚至湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化。另一方面,也會(huì)影響到以魚(yú)類為食的水鳥(niǎo)的生存?？傊?生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)重要組分的變化,將會(huì)帶來(lái)一系列不良影響。圍湖造田:圍湖造田一方面縮小了湖泊面積,導(dǎo)致濕潤(rùn)生境喪失,引起水生植物的局

23、域滅絕和干旱植物的入侵;另一方面,截?cái)嗔撕褐g的物質(zhì)、能量和物種交流,破壞了水生態(tài)系統(tǒng)的完整性,嚴(yán)重威脅水生態(tài)系統(tǒng)的存續(xù)。這種行為的生態(tài)影響是毀滅性的。水土流失:水土流失所產(chǎn)生的泥沙會(huì)影響到水體的物理性質(zhì),如濁度、透明度以及水的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等,破壞水生生物群落的組成、結(jié)構(gòu)和功能,導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的惡化。我國(guó)在水土流失的產(chǎn)生、危害及控制方面的研究工作相當(dāng)豐富,但是在泥沙對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)影響方面的研究相對(duì)薄弱。外來(lái)種入侵:外來(lái)種入侵后,通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、捕食和改變生境,使得原有的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能破壞。L each 對(duì)北美大湖生態(tài)系統(tǒng)的研究證實(shí)了這一點(diǎn)11。但是,總體上這方面的研究目前還比較欠缺,但已經(jīng)

24、引起全球(包括我國(guó)生態(tài)學(xué)家的重視。水資源不合理利用:Quibell 和Westo n 研究流域水資源利用的增加對(duì)湖泊生態(tài)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),湖泊的鹽分含量與淡水供給密切相關(guān)12。它在干季的鹽分含量可達(dá)海水的好幾倍,該系統(tǒng)可以忍受高鹽分,并在此之后能夠恢復(fù)。更重要的是,該湖泊存在幾種鹽分狀態(tài),每個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于一種生態(tài)系統(tǒng)功能。不同狀態(tài)之間的快速轉(zhuǎn)換使系統(tǒng)一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài),導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)整體的生物量較低、生命力減退。總體上,水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)毒理學(xué)研究已經(jīng)比較豐富,但是,象過(guò)度捕撈、圍湖造田、水土流失、外來(lái)種2108生態(tài)學(xué)報(bào)21卷入侵和流域水資源利用這類人類活動(dòng)導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)健康下降,以往研究中考慮得不多

25、,現(xiàn)在正在受到重視。影響其他類型生態(tài)系統(tǒng)健康的因素與此不盡相同,需要依據(jù)特定的資源利用方式確定。3生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康需要基于功能過(guò)程來(lái)確定指標(biāo),特別是評(píng)價(jià)其干擾后的恢復(fù)能力。包括其完整性(Integ rity 、適應(yīng)性(Edaptabiliiy 和效率(Efficiency 13。Schaeffer 等首次探討了生態(tài)系統(tǒng)健康的度量問(wèn)題4。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)除了需要對(duì)其小尺度生態(tài)過(guò)程進(jìn)行研究監(jiān)測(cè)外,從景觀尺度進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)也是必不可少的步驟。將遙感、地理信息系統(tǒng)和景觀生態(tài)學(xué)原理等宏觀技術(shù)手段與地面研究緊密配合,通過(guò)景觀結(jié)構(gòu)變化了解其功能過(guò)程。例如,景觀敏感性與土地利用變化關(guān)系密

26、切,因此可以通過(guò)土地利用變化評(píng)估環(huán)境質(zhì)量變化14。以水生態(tài)系統(tǒng)為例。根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)健康研究的現(xiàn)狀,可以總結(jié)出兩種評(píng)價(jià)方式:即指示物種法和指標(biāo)體系方法。實(shí)際上,生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的最佳途徑是微觀與宏觀相結(jié)合的綜合性研究。3.1指示物種鑒于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性,人們經(jīng)常需要采用一些指示類群(Indicato r ta xa 來(lái)監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)健康15。常用的水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的指示類群包括:3.1.1浮游生物水表層的小生物群落,包括病毒、細(xì)菌、自養(yǎng)浮游生物(P icopla nkto n,nanoplankt on等亞顯微結(jié)構(gòu)是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組分,可以用于監(jiān)測(cè)水生態(tài)系統(tǒng)健康16。纖毛原生生物也可以用作水生

27、態(tài)系統(tǒng)健康的指示物17。具體方法有2個(gè):群落評(píng)價(jià)和毒理實(shí)驗(yàn)。群落評(píng)價(jià)一般通過(guò)取樣種群特征和占居率,與原始系統(tǒng)進(jìn)行比較。因?yàn)槔w毛原生生物的豐富度、多樣性和生物量與生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)狀況相關(guān)。毒理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)采用了一系列生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo),包括呼吸率、生長(zhǎng)率和趨藥性(Chemo tactic反應(yīng)。微生物環(huán)(M icr o or ganism loo p 是一個(gè)敏感、快速和可以早期預(yù)警人類壓力的生物指標(biāo)18,是湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)和恢復(fù)中非常缺乏的生態(tài)技術(shù)19。采用這些小尺度、敏感、實(shí)用、廉價(jià)和自動(dòng)化的生物技術(shù)監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)健康已經(jīng)取得了明顯進(jìn)展20,但是比較適宜的指示生物是接合體(Gamet es、胚胎(Em

28、bry os和其它生命的初級(jí)階段。3.1.2底棲無(wú)脊椎動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)觀點(diǎn)是理解和探究自然系統(tǒng)中干擾效應(yīng)的基礎(chǔ),確定底棲群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)是理解水生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和演變過(guò)程的關(guān)鍵。R eice 和Wo hlenber g 探討了采用底棲大型無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)21。從采用底棲無(wú)脊椎動(dòng)物指示生態(tài)系統(tǒng)健康的研究中可以總結(jié)出3個(gè)普適性的方法22:1有機(jī)污染程度方法:需要詳細(xì)了解生物種類,對(duì)污水排放的影響研究最合適。2多樣性指標(biāo):不需要詳細(xì)了解物種,但是忽略了重要物種的信息。3生物指標(biāo):以上兩者相結(jié)合。應(yīng)用多元分析技術(shù)及與關(guān)鍵環(huán)境因子相關(guān)的底棲群落結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)取得了明顯進(jìn)展。應(yīng)用這些技術(shù)可以確

29、定一系列環(huán)境狀態(tài)的參照群落,預(yù)測(cè)一個(gè)新地點(diǎn)出現(xiàn)的底棲群落及其與預(yù)期群落類型的差異。生物指標(biāo)可以替代傳統(tǒng)的化學(xué)方法作為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和管理的目標(biāo)。但是,采用底棲無(wú)脊椎動(dòng)物的功能特征進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康測(cè)定還處于初級(jí)階段。將來(lái),生態(tài)系統(tǒng)健康的功能測(cè)定,比如長(zhǎng)期的毒理和脅迫效應(yīng),應(yīng)該在評(píng)價(jià)過(guò)程中加強(qiáng)應(yīng)用。3.1.3營(yíng)養(yǎng)頂級(jí)的魚(yú)類營(yíng)養(yǎng)頂級(jí)的魚(yú)類反映了整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境狀況。因?yàn)?它們一方面對(duì)化學(xué)污染比其它種群更加敏感:另一方面,由于處于食物鏈的頂級(jí),綜合反映了其它生物的變化,因此是生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)的很好的指示種23。210912期馬克明等:生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià):方法與方向最簡(jiǎn)便的方法是跟蹤魚(yú)類種群對(duì)環(huán)境退化的響應(yīng)

30、。重要指標(biāo)包括:平均年齡、產(chǎn)卵能力和條件因素。即:捕撈、補(bǔ)充、多種壓力、食物限制和生境變化24。此類研究由來(lái)己久,Sonstegar d 和L eather land 就指出銀大馬哈魚(yú)可以指示北美大湖區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康25。Edw ards 等采用蛙魚(yú)為指示種來(lái)監(jiān)測(cè)湖泊貧營(yíng)養(yǎng)化(Olig ot ro phic 26。目前,采用魚(yú)類監(jiān)測(cè)水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)健康已經(jīng)成為一種常用方法。3.1.4不同組織水平生物的綜合運(yùn)用綜合運(yùn)用不同的生物組織水平,亞細(xì)胞、細(xì)胞、生物個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)信息,進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)是比較全面的方法,也是一個(gè)很有前途的研究方向。在生態(tài)毒理研究中,生物化學(xué)反應(yīng)與種群

31、和群落變化的相關(guān)性還不清楚,需要研究化學(xué)污染物與個(gè)體、種群、生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的關(guān)系,應(yīng)該對(duì)生物個(gè)體對(duì)化學(xué)污染的初級(jí)和次級(jí)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)定23。通過(guò)底泥毒性化學(xué)分析、組織化學(xué)分析、病理分析、和群落結(jié)構(gòu)的綜合研究,可以提供不同生物組織水平,亞細(xì)胞、細(xì)胞、生物個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)信息,通過(guò)與對(duì)照地點(diǎn)比較,并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判斷得到了毒理效應(yīng)的臨界值,能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)健康做出客觀而全面的評(píng)價(jià)27。3.1.5存在的問(wèn)題雖然采用生物類群指示生態(tài)系統(tǒng)健康的研究取得的很大進(jìn)展,成為生態(tài)系統(tǒng)健康研究的常用的基本方法,但是仍然存在著一些問(wèn)題。比如,指示物種的篩選標(biāo)準(zhǔn)不明確,有些采用了不合適的類群。Hiliy 和M er

32、 enlender 在研究了目前文獻(xiàn)中提出的篩選標(biāo)準(zhǔn)之后認(rèn)為,這些標(biāo)準(zhǔn)并不一致15。而且,生物保護(hù)文獻(xiàn)中提出的作為生態(tài)系統(tǒng)健康指示的100種脊椎動(dòng)物和32種無(wú)脊椎動(dòng)物,很少有哪個(gè)脊椎動(dòng)物能夠符合多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樗鼈冎械暮芏辔锓N都具有很強(qiáng)的移動(dòng)能力,對(duì)脅迫的耐受程度比較低,與生態(tài)系統(tǒng)變化的相關(guān)性比較弱。大多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物也同樣缺乏與生態(tài)系統(tǒng)變化的相關(guān)性,但是滿足其它的選擇標(biāo)準(zhǔn)。然而,用于指示生態(tài)系統(tǒng)健康的無(wú)脊椎動(dòng)物經(jīng)常是分類等級(jí)比較高,且包括了很多物種,因此難于測(cè)定每個(gè)物種的作用,同時(shí)這些物種中有些可能不是必需的,有些甚至可能是不合適的。針對(duì)這些問(wèn)題,他們提出了一個(gè)逐步的篩選過(guò)程。另外,一些監(jiān)測(cè)參數(shù)

33、的選擇不恰當(dāng)。例如,光合作用參數(shù)。M akarew icz 對(duì)33個(gè)湖泊學(xué)指標(biāo),包括光合作用參數(shù)(P max 和A lpha,在安大略湖岸帶觀測(cè)了2a 28。結(jié)果發(fā)現(xiàn),溫度對(duì)光合作用參數(shù)的影響很大,達(dá)到25%。并且,由于大量的參數(shù)相關(guān)或?qū)夂献饔玫挠绊懖淮_定,營(yíng)養(yǎng)狀況不同的湖泊也出現(xiàn)了相似的光合作用。因此,光合作用參數(shù)不適于作為生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)?？梢?jiàn),在生態(tài)系統(tǒng)健康研究中,指示物種和指標(biāo)的選擇應(yīng)該謹(jǐn)慎,要綜合考慮到它們的敏感性和可靠性,即要明確它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康指示作用的強(qiáng)弱。3.2指標(biāo)體系前面介紹的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的指示類群方法雖然簡(jiǎn)便易行,但存在一些問(wèn)題,比較明顯的起碼有兩點(diǎn):1應(yīng)該選擇不

34、同組織水平的類群;2應(yīng)該考慮到不同的尺度。因此,必須建立指標(biāo)體系對(duì)大量的復(fù)雜信息進(jìn)行綜合。比較早的完整的生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)體系是由U .N.Env ir onmental Pr og r am(U N EP 召集,1992年在日內(nèi)瓦建立的海洋生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)體系29。生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)技術(shù)需要結(jié)合物理、化學(xué)、和生物的方法,應(yīng)該借鑒一些常規(guī)的化學(xué)、湖沼學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)和毒理學(xué)手段。同時(shí),必須超越傳統(tǒng)途徑,發(fā)展創(chuàng)新性的、敏感的、自動(dòng)化程度比較高的和節(jié)省費(fèi)用的方法,包括采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。歸納起來(lái),目前建立水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系主要有以下5種方法。3.2.1生態(tài)毒理學(xué)方法人們認(rèn)識(shí)到,采用化學(xué)指

35、標(biāo)監(jiān)測(cè)污染物對(duì)生物的影響存在不確定性,進(jìn)而轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)環(huán)境的物理和化學(xué)指標(biāo)與生物健康指標(biāo)相結(jié)合,因?yàn)樯锶郝涫欠从痴麄€(gè)環(huán)境條件的準(zhǔn)確指標(biāo)30?；诙纠韺W(xué)流行病學(xué)、簡(jiǎn)化論、因果論、以及生物標(biāo)記方法,和生態(tài)學(xué)生物和環(huán)境關(guān)系的研究方法,可以對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)31。這樣的分層次綜合評(píng)價(jià)不但能夠完善野外調(diào)查和研究方案設(shè)計(jì),并且對(duì)數(shù)據(jù)的解釋更加合理。2110生態(tài)學(xué)報(bào)21卷依據(jù)生態(tài)毒理學(xué)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,首先需要考慮一些污染物的特征指標(biāo),然后需要考察生物對(duì)污染物的反應(yīng)指標(biāo);最后將兩者相結(jié)合篩選出具有代表性和綜合性的指標(biāo)建成指標(biāo)體系。污染物辨別:辨別污染物來(lái)源可以采用瞬時(shí)的(攝取和呼吸和長(zhǎng)期測(cè)定(繁殖和

36、存活相結(jié)合的方法進(jìn)行32。瞬時(shí)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該結(jié)合重要物種,如水蚤和其它物種,估計(jì)污染物對(duì)浮游動(dòng)物群落的影響。通過(guò)物質(zhì)平衡分析,將群落的生物測(cè)定進(jìn)行組合以近似代表對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的測(cè)定。然后,通過(guò)幾種生物測(cè)定方法,檢測(cè)高濃度混合物的毒性對(duì)生物生理過(guò)程的刺激。最終,保存詳細(xì)的物種、混合毒物和生理反應(yīng)資料,使用它們?nèi)ズ?jiǎn)化對(duì)生物測(cè)定的解釋,如水蚤類浮游動(dòng)物生活史特征(早期繁殖、高凈繁殖率的變化。通過(guò)這種長(zhǎng)期測(cè)定,可以檢驗(yàn)群落的生態(tài)毒理學(xué)反應(yīng)。病態(tài)診斷:生物對(duì)污染物的響應(yīng)開(kāi)始于個(gè)體,進(jìn)而影響種群過(guò)程和群落的結(jié)構(gòu)和功能33。污染物影響首先表現(xiàn)為對(duì)分子及其生物化學(xué)特性的損傷。細(xì)胞水平的技術(shù)能夠幫助說(shuō)明毒理效應(yīng),而在更高

37、組織水平的綜合可以了解生物生長(zhǎng)能力。因此,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)與就地研究相結(jié)合,在監(jiān)測(cè)生理破壞的基礎(chǔ)上,能夠預(yù)測(cè)種群水平的效應(yīng),甚至更高組織水平群落水平的生態(tài)效應(yīng)。這樣,在水生態(tài)系統(tǒng)健康研究中,監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)參數(shù)非常必要,特別是微生物食物網(wǎng)。微生物在指示水生態(tài)系統(tǒng)的多種營(yíng)養(yǎng)方式、動(dòng)態(tài)和整體景象研究中具有重要意義和價(jià)值18。Xu應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)(T r ophic state index、多樣性指數(shù)(Diver sity index、(Ex erg y、結(jié)構(gòu)(Structural exer gy、和浮游值物緩沖能力(Phyto plankt on buffer capacity,評(píng)價(jià)了富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)

38、巢湖生態(tài)系統(tǒng)健康的損害,發(fā)現(xiàn)這些指標(biāo)的季節(jié)變化可以分別指示生態(tài)系統(tǒng)的健康變化34。Xu等評(píng)價(jià)了淡水生態(tài)系統(tǒng)在四個(gè)化學(xué)污染物(酸化、銅、油和殺蟲(chóng)劑污染下的結(jié)構(gòu)、功能和系統(tǒng)癥狀,基于、結(jié)構(gòu)和浮動(dòng)物緩沖能力提出了一組全面的用于評(píng)價(jià)化學(xué)壓力影響淡水生態(tài)系統(tǒng)健康的生態(tài)指標(biāo)體系,并成功用于評(píng)價(jià)湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康35。進(jìn)一步,x u等提出了兩個(gè)描述巢湖生態(tài)系統(tǒng)磷的食物網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型36。一個(gè)考慮了大型植物,另一個(gè)沒(méi)有考慮。兩個(gè)模型中采用了生態(tài)系統(tǒng)健康的指標(biāo)體系,包括、結(jié)構(gòu)、浮游動(dòng)物和植物生物量比例、以及Secchi D isc深度的透明度。結(jié)果揭示出,巢湖生態(tài)系統(tǒng)的大型植物恢復(fù)會(huì)降低浮游植物的生物量,增加、結(jié)構(gòu)、

39、透明度、R BZBA和魚(yú)類生物量,說(shuō)明大型植物的恢復(fù)可以調(diào)節(jié)湖泊的生物組成結(jié)構(gòu),提高湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康。微生物時(shí)間序列分析方法也可以用于河流健康的早期預(yù)警和診斷37。綜上所述,采用多種方法而不僅僅是某一種測(cè)量的指標(biāo)體系進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)病態(tài)的探測(cè)和診斷才是明智的選擇38。該指標(biāo)體系應(yīng)該滿足3個(gè)標(biāo)準(zhǔn):(1能夠診斷生態(tài)系統(tǒng)的病理變化;(2能夠用來(lái)預(yù)警生態(tài)系統(tǒng)崩潰;(3能夠反映生態(tài)系統(tǒng)完整性。這樣,結(jié)合干擾輸入變化與癥狀時(shí)空變化將有助于理解生態(tài)系統(tǒng)的崩潰和復(fù)原。3.2.2流行病學(xué)方法生態(tài)系統(tǒng)健康是與人體健康的類比,因此人類流行病學(xué)和動(dòng)物流行病學(xué)是最早用于環(huán)境健康研究的方法39。最近引入的獸醫(yī)學(xué)方法評(píng)價(jià)河流健

40、康更加具有可操作性40。因?yàn)?河流與動(dòng)物相似,具有多種形式,并且不能對(duì)生病進(jìn)行抱怨。人類對(duì)河流的干擾也會(huì)因?yàn)槲覀兯谕暮恿饔猛竞完P(guān)注其健康的原因的變化而變化。把大量的河流特征用來(lái)進(jìn)行河流健康綜合評(píng)價(jià)還存在很多問(wèn)題,但是,基于關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)可能更加準(zhǔn)確。在澳大利亞悉尼附近的河口和淤泥生境對(duì)紅樹(shù)林進(jìn)行的案例研究證實(shí)了這一點(diǎn)41。以重要生態(tài)過(guò)程,如分解、補(bǔ)充、捕食者一食關(guān)系等為基礎(chǔ),如紅樹(shù)葉的采食率和分解率、藻類對(duì)氣根的占據(jù)、以及立地價(jià)值的估計(jì),能夠很好地評(píng)價(jià)生態(tài)過(guò)程的速率。由于不同的測(cè)度方法會(huì)得到不同的結(jié)果,如何綜合這些指標(biāo)去解釋問(wèn)題,尚需探討。但是這些測(cè)度方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理上具有潛在的

41、應(yīng)用價(jià)值。3.2.3生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)當(dāng)前我們主要關(guān)注的是嚴(yán)重受損環(huán)境的癥狀,但是還沒(méi)有提出很好的指標(biāo)體系進(jìn)行早期的預(yù)警和診斷。一個(gè)全新概念生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)(Eco system medicine可用于生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)42。它是醫(yī)學(xué)與環(huán)境研究的一個(gè)類比?？梢詮尼t(yī)學(xué)概念中獲得綜合認(rèn)識(shí)受脅迫生態(tài)系統(tǒng)行為的途徑,比如(1受脅迫生態(tài)系統(tǒng)的癥狀:(2生態(tài)系統(tǒng)健康診斷;(3治療草案;(4預(yù)防性的生態(tài)系統(tǒng)藥物。其實(shí),在生態(tài)系統(tǒng)健康研究過(guò)程中,特別是在治療草案設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中,有很多方面可以向醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)。3.2.4經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)與生態(tài)指標(biāo)相結(jié)合人類活動(dòng)、人與環(huán)境的關(guān)系是生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。因此,生態(tài)系統(tǒng)健康,除了可以

42、采用系統(tǒng)本身的生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),還可以選擇區(qū)域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化方面的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種外部指標(biāo)較之生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)更加宏觀全面,可直接用于實(shí)際的生態(tài)系統(tǒng)管理。經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)與生態(tài)指標(biāo)相結(jié)合:研究表明,生物地球化學(xué)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩類指標(biāo)在環(huán)境退化條件下相互影響,環(huán)境健康指標(biāo)體系的特性隨管理措施的變化而變化43。在評(píng)價(jià)環(huán)境適宜性、動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)、環(huán)境退化預(yù)警、或者診斷病因時(shí),需要基于不同的指標(biāo)體系和不同數(shù)據(jù)。在此,選擇指標(biāo)進(jìn)行管理時(shí),需要權(quán)衡預(yù)期特征、預(yù)期成本和信息質(zhì)量等各個(gè)方面。當(dāng)決定為了什么目的、收集什么信息時(shí),應(yīng)該首先描述指標(biāo)體系及其與管理目標(biāo)的適宜程度。因此,建立區(qū)域環(huán)境健康的監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系,應(yīng)

43、該借鑒管理科學(xué)中主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系(L eadingeco no mic indicato rs方法。結(jié)合價(jià)值評(píng)價(jià)的趨勢(shì)模擬方法:M ag eau等提出一個(gè)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康的全面的和可操作的方法44。全面性體現(xiàn)在,該方法基于一系列生態(tài)演替過(guò)程中的常見(jiàn)趨勢(shì);可操作性體現(xiàn)在,刻畫(huà)這些趨勢(shì)的數(shù)量化指標(biāo)易于計(jì)算。他們提出的仿真模型,能夠通過(guò)不同演替階段的輸出來(lái)刻畫(huà)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方式,并檢驗(yàn)了一組基于系統(tǒng)水平信息的指數(shù)的預(yù)測(cè)能力。這些指標(biāo)可以跟蹤生態(tài)演替趨勢(shì),因此這些趨勢(shì)的逆向變化便揭示了人類脅迫下的生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)。這些指標(biāo)的表現(xiàn)還可以通過(guò)采用更加動(dòng)態(tài)的模型技術(shù)進(jìn)行提高。進(jìn)一步,他們介紹了沒(méi)有市場(chǎng)價(jià)值的生態(tài)

44、系統(tǒng)組分的價(jià)值評(píng)估方法,并加入到生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中。這個(gè)結(jié)合了價(jià)值評(píng)價(jià)技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)證實(shí),人類脅迫對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)影響的模擬研究是非常有價(jià)值的,將有助于人們更好地理解和管理生態(tài)系統(tǒng)。3.2.5不同尺度信息的綜合運(yùn)用綜合運(yùn)用不同尺度的信息能夠比較全面地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如,在污染綜合評(píng)價(jià)時(shí),多尺度的化學(xué)、毒理學(xué)和群落學(xué)結(jié)構(gòu)指標(biāo)監(jiān)測(cè)能夠帶來(lái)多種信息。在小尺度(W aukegan Harbor,U.S.A.通過(guò)研究群落結(jié)構(gòu)了解了污染物的空間分布,但是結(jié)果缺乏可比性。在中尺度(T or onto Harbour,Canada發(fā)現(xiàn)了更大程度的變異,能夠用于立地分級(jí)和優(yōu)選,卻損失了細(xì)節(jié)。在大

45、尺度(N ational Status and T r ends P ro gr am,U.S.A.,數(shù)據(jù)具有了更強(qiáng)的可比性,可以用于區(qū)域差異研究,但損失了更多的細(xì)節(jié)。最后,Ro ss和M unaw ar通過(guò)巢式評(píng)價(jià)方法將這些信息進(jìn)行綜合,解決了這些問(wèn)題45。綜上所述,建立生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系大致可以從兩方面選擇指標(biāo),即生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo),包括生態(tài)毒理學(xué)、流行病學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)方面;以及生態(tài)系統(tǒng)外部指標(biāo),比如社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是,其它指標(biāo)可能也適于進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)。比如,M alley和M ills提出的全湖實(shí)驗(yàn)方法46,已經(jīng)在加拿大安大略湖西北部的實(shí)驗(yàn)湖區(qū)(Ex per imental

46、L ake Ar ea成功進(jìn)行了應(yīng)用。另外,M ar shall等提出了評(píng)價(jià)大尺度國(guó)家和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康的指標(biāo)體系47。這個(gè)以可持續(xù)發(fā)展思想為指導(dǎo)(Our Co mmon Futur e、基于生態(tài)學(xué)的指標(biāo)體系,雖然是針對(duì)加拿大建立的,也同樣能夠應(yīng)用于局域、洲際、到全球尺度的生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)?？傮w上,以生態(tài)學(xué)和生物學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化,綜合運(yùn)用不同尺度信息的指標(biāo)體系應(yīng)該是未來(lái)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的發(fā)展方向。4爭(zhēng)論與方向生態(tài)系統(tǒng)健康研究是一個(gè)比較新的領(lǐng)域,在諸多方面已經(jīng)取得了重要進(jìn)展,但是仍然存在著各種各樣的批評(píng)意見(jiàn)。生態(tài)系統(tǒng)健康研究正在不斷的爭(zhēng)論中完善和發(fā)展。4.1對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康概念的懷疑

47、Suter說(shuō),“人類希望健康,同樣也想保持生態(tài)系統(tǒng)健康,于是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康的比喻出現(xiàn)了。這是環(huán)境學(xué)家的一個(gè)錯(cuò)誤”48。(1這個(gè)比喻同時(shí)誤解了生態(tài)系統(tǒng)學(xué)與健康科學(xué)。生態(tài)系統(tǒng)不是生物,不會(huì)象生物一樣生活,也不會(huì)擁有生物的健康特性。生態(tài)系統(tǒng)健康與醫(yī)生和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)人員的健康概念不同,缺乏可操作性:醫(yī)生會(huì)預(yù)測(cè)、診斷和治療疾病,但不會(huì)試圖去建立健康指標(biāo)體系。(2試圖使生態(tài)系統(tǒng)健康的概念具有可操作性,勢(shì)必產(chǎn)生包含多種變量的指標(biāo)體系。這種指標(biāo)體系沒(méi)有任何實(shí)際意義,不能用來(lái)預(yù)測(cè),也就不能用于解決實(shí)際問(wèn)題:他們沒(méi)有診斷能力,一部分指標(biāo)的作用可能會(huì)被另外一部分抵消。而且指標(biāo)值高低的原因也不清楚。指標(biāo)體系的唯一優(yōu)

48、點(diǎn)就是,把生態(tài)系統(tǒng)對(duì)多種干擾的復(fù)雜反應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)具有可靠名稱的數(shù)字。他提出的辦法是,評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的一系列真實(shí)反應(yīng),通過(guò)診斷病因,預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài),將不同的處理結(jié)果進(jìn)行比較。Wicklum和D avies也認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康和生態(tài)系統(tǒng)完整性的概念在生態(tài)上是不適宜的49。生態(tài)系統(tǒng)健康一詞是基于人類健康的一個(gè)蹩腳類比,要求建立一個(gè)最佳的自我平衡過(guò)程,從而保持生態(tài)系統(tǒng)處在一個(gè)固定的最佳狀態(tài)。與此相似,生態(tài)系統(tǒng)完整性也不是一個(gè)客觀、可定量化的生態(tài)系統(tǒng)特征。健康和完整性不是生態(tài)系統(tǒng)固有的特征,并且不能夠得到經(jīng)驗(yàn)觀察和生態(tài)學(xué)理論的支持?？梢?jiàn),有些人對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康概念的準(zhǔn)確性還存在疑問(wèn),但不可否認(rèn)這個(gè)概念所涵蓋的研究

49、問(wèn)題和領(lǐng)域是有價(jià)值的,在生態(tài)系統(tǒng)管理實(shí)踐中無(wú)法回避。4.2否認(rèn)生態(tài)系統(tǒng)存在健康標(biāo)準(zhǔn)Rappor t認(rèn)為,與人類健康相類比40,生態(tài)系統(tǒng)似乎也應(yīng)該存在健康標(biāo)準(zhǔn),即存在最佳狀態(tài)(O pt imal states50。Calo w對(duì)此持反對(duì)意見(jiàn)50,認(rèn)為“生態(tài)系統(tǒng)不是自我復(fù)制的整體,也不存在遺傳記憶,因此這種選擇是不合理的,是沒(méi)有意義的”?！叭绻@樣與人類健康進(jìn)行類比,那么就不僅是誤導(dǎo),而是使之毀滅”。Rappor t誠(chéng)懇接受批評(píng),認(rèn)為最優(yōu)化概念在生態(tài)系統(tǒng)水平無(wú)效51。“很明顯,生態(tài)系統(tǒng)與一般生物或者高級(jí)生物不同”。“一個(gè)有用的檢驗(yàn)生態(tài)系統(tǒng)健康的研究,是通過(guò)檢驗(yàn)嚴(yán)重受損的生態(tài)系統(tǒng)與完整的生態(tài)系統(tǒng)之間

50、的特征差異”。因此,“健康的生態(tài)系統(tǒng)可以定義為長(zhǎng)期的持續(xù)性,但不是一般控制論意義上的穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)健康標(biāo)準(zhǔn)可以通過(guò)這些狀態(tài)特征和過(guò)程來(lái)確定,通過(guò)對(duì)原始和受損生態(tài)系統(tǒng)特征的研究相結(jié)合完成”50。實(shí)際上,生態(tài)系統(tǒng)本身不存在健康與否的問(wèn)題,之所以關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)健康是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)只有處于良好狀態(tài)才能為人類提供各種服務(wù)功能。說(shuō)到底,生態(tài)系統(tǒng)的健康標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)人類標(biāo)準(zhǔn)52。生態(tài)系統(tǒng)健康研究遵循了拉馬克學(xué)說(shuō)地球是一個(gè)由物質(zhì)、生命和思想構(gòu)成的全球系統(tǒng)53。4.3生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的應(yīng)用存在問(wèn)題Steedman從一系列把生態(tài)系統(tǒng)健康當(dāng)作自然資源管理目標(biāo)并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的研究中概括出了一些基本原理54。但是,他指出,

51、“即使生態(tài)系統(tǒng)健康的概念具有應(yīng)用價(jià)值,但到目前為止,這些原理還沒(méi)有被從事這方面研究和管理的專家正式說(shuō)明,也不完整。生態(tài)系統(tǒng)健康的概念還沒(méi)有與一系列實(shí)用技術(shù)聯(lián)系起來(lái)”。Wr o na和Cash指出,雖然環(huán)境管理的生態(tài)系統(tǒng)途徑被公認(rèn)為是適宜管理策略的基礎(chǔ)。但是,只有環(huán)境評(píng)價(jià)專家認(rèn)為這是一個(gè)重要發(fā)展,而這個(gè)途徑本身并沒(méi)有提供實(shí)際信息55。比如,在評(píng)價(jià)和管理生態(tài)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)該提出什么問(wèn)題,使用什么工具。因此,生態(tài)系統(tǒng)健康的概念對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)管理人員來(lái)說(shuō)毫無(wú)價(jià)值。他們建議,生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)應(yīng)該發(fā)展適用于特定生態(tài)系統(tǒng)的框架?！白钪匾氖?考慮生態(tài)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和功能。在此基礎(chǔ)上,再明確區(qū)分特定系統(tǒng)的人類脅迫,才可

52、以辨識(shí)出那些最危險(xiǎn)的組分和那些最應(yīng)該重視的問(wèn)題”?！皯?yīng)該研究環(huán)境脅迫與生態(tài)參數(shù)變化的重要關(guān)聯(lián),應(yīng)用這些理解去發(fā)展綜合了適宜生態(tài)指標(biāo)的管理對(duì)策”。應(yīng)該承認(rèn),由于生態(tài)系統(tǒng)健康研究仍處于初級(jí)階段,目前應(yīng)用研究比較欠缺,并且經(jīng)常在實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)管理活動(dòng)中出現(xiàn)偏差。但是,每個(gè)新概念和新理論在發(fā)展中都必須經(jīng)歷這樣的過(guò)程,也正是今后的努力方向。4.4發(fā)展方向從生態(tài)系統(tǒng)健康研究的現(xiàn)狀,大致可以總結(jié)出它的兩個(gè)發(fā)展方向。1傳統(tǒng)硬科學(xué)的數(shù)量化或半數(shù)量化的生物學(xué)途徑;2通過(guò)結(jié)合硬科學(xué)的定量化和半定量化能力的軟科學(xué)方向56。硬科學(xué)方向越來(lái)越受到重視。因?yàn)?退化生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)迫切需要生態(tài)學(xué)技術(shù),以期獲得對(duì)尚不明確的生

53、態(tài)恢復(fù)期望狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)。主要生物學(xué)途徑包括,生物指標(biāo)、物種豐富度、多樣性和均勻度、多元分析方法、生物完整性指數(shù)、魚(yú)類受威脅的生物指標(biāo)、古湖沼學(xué)記錄和多種規(guī)律/多種營(yíng)養(yǎng)等生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能途徑。由于軟科學(xué)方向?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)途徑、生態(tài)完整性和生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的定義還比較模糊,因此應(yīng)該采取一個(gè)更加全面和完整的方式,把硬科學(xué)的定量化和半定量化能力與現(xiàn)實(shí)和適當(dāng)?shù)能浛茖W(xué)相結(jié)合綜合性途徑。在這個(gè)思想指導(dǎo)下,生態(tài)系統(tǒng)健康研究取得了一些進(jìn)展。一個(gè)實(shí)用的綜合性環(huán)境評(píng)價(jià)途徑要結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)學(xué)、健康科學(xué)和社會(huì)科學(xué)57。它們都扮演著重要的角色:生態(tài)系統(tǒng)學(xué)提供了有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)在脅迫和干擾的情況下的復(fù)雜動(dòng)態(tài)信息;健康科學(xué)提供了病理的

54、系統(tǒng)診斷、疾病分類、以及防治和恢復(fù)的方法;社會(huì)科學(xué)則提出了作為健康評(píng)價(jià)的一部分人類價(jià)值的重要性。由于生態(tài)系統(tǒng)對(duì)脅迫的響應(yīng)規(guī)律非常復(fù)雜,不可能在完全理解其內(nèi)在變化機(jī)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行健康評(píng)價(jià)。但是,通過(guò)不同管理措施下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的損益分析,可以對(duì)水陸生態(tài)系統(tǒng)健康實(shí)現(xiàn)整體性評(píng)價(jià)。這樣,指標(biāo)體系中需要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能及其社會(huì)價(jià)值的修復(fù)過(guò)程進(jìn)行考慮。這種方法在L aur entian L o wer G reat La kes生態(tài)系統(tǒng)和加拿大東部超采森林生態(tài)系統(tǒng)的變化過(guò)程研究中得到了應(yīng)用57。結(jié)果顯示,文化對(duì)這兩類生態(tài)系統(tǒng)的影響導(dǎo)致了具有很高價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的損失。雖然這些損失通過(guò)采用新技術(shù)在剩余的低

55、價(jià)值資源的商業(yè)利用中得到部分補(bǔ)償,但是,這個(gè)過(guò)程本身還是破壞了生態(tài)系統(tǒng)健康,加重了生態(tài)系統(tǒng)退化過(guò)程。據(jù)介紹,歐盟在全歐洲引入的流域管理方法,將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)產(chǎn)生積極影響58。他們將要實(shí)施的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)不但結(jié)合了科學(xué)性與價(jià)值判斷,而且強(qiáng)調(diào)了公眾參與的重要性。并且提出減稅政策,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)行為進(jìn)行鼓勵(lì),具有很強(qiáng)的可操作性?？傊?發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)應(yīng)該以生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和人類健康研究為基礎(chǔ),加深理解人類活動(dòng)、環(huán)境變化和生態(tài)服務(wù)降低,以及由此造成的對(duì)人類健康、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生存的威脅之間的相互關(guān)聯(lián),將人類的文化價(jià)值取向與生物生態(tài)學(xué)過(guò)程進(jìn)行綜合6。我們應(yīng)該看到,生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的目的不是為生

56、態(tài)系統(tǒng)診斷疾病,而是在一個(gè)生態(tài)學(xué)框架下,結(jié)合人類健康觀點(diǎn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)特征進(jìn)行描述定義人類所期望的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。我們要定義一個(gè)(最小/最大期望的生態(tài)系統(tǒng)特征,確定生態(tài)系統(tǒng)破壞的最低和最高閾限,在明確的可持續(xù)發(fā)展框架下進(jìn)行保護(hù)工作56。并在文化、道德、政策、法律、法規(guī)的約束下,實(shí)施有效的生態(tài)系統(tǒng)管理。參考文獻(xiàn)1Cairn s J Jr.and M unaw ar M(ed.Ecosystem health through ecological r estoration:b arriers and opportunities.Journal of A quatic E cosystem H ealth

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