11生态系统健康与管理

11生态系统健康与管理[学习要点]1、理解生态系统健康的定义和内涵；2、了解生态系统健康的标准和生态系统健康管理的原则；3、掌握生态系统管理的概念和原则，熟悉生态系统管理的技术途径；4、了解生态系统管理的数据基础和生态系统变化的度量方法。[核心概念]生态系统健康：生态系统健康（学）是一门研究人类活动、社会组织、自然系统及人类健康的整合性科学；而生态系统健康是指生态系统没有病痛反应、稳定且可持续发展，即生态系统随着时间的进程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。生态系统管理：生态系统管理是一种物理、化学和生物学过程的控制，是将生物体和它们的非生物环境与人为活动的调节连接在一起，以创造一个理想的生态系统状态。111111...111生生生态态态系系系统统统健健健康康康人口膨胀、环境污染、生物多样性减少、土地退化和气候变化等人类和自然干扰的影响日益危及到人类自身和赖以生存地球的可持续发展。1992年巴西世界环境和发展大会以来，保护和恢复地球生态系统的健康和完整性，成为世界各国一致的目标。11.1.1生态系统健康的定义和内涵生态系统健康（ecosystemhealth）既可理解为生态系统的一种状态，也可理解为一门学科。不同的学者对生态系统健康的状态与生态系统健康学科体系有不同的看法，但总的来说可概括如下：生态系统健康（学）是一门研究人类活动、社会组织、自然系统及人类健康的整合性科学；而生态系统健康是指生态系统没有病痛反应、稳定且可持续发展，即生态系统随着时间的进程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（Kristin，1994；Cech，1998，Rapport1998，1999）。健康的生态系统具有恢复力（resilience），保持着内稳定性（homeostasis）。系统发生变化就可能意味着健康的下降。如果系统中任何一种指示者的变化超过正常的幅度，系统的健康就受到了损害。当然，并不是说所有变化都是有害的，它与系统多样性相联系。多样性是易于度量的。事实上，生态系统健康可能更多地表现于系统创造性地利用胁迫的能力，而不是完全抵制胁迫的能力。健康的生态系统对干扰具有弹性，有能力抵制疾病。生态系统健康包括从短期到长期的时间尺度、从地方到区域的空间尺度的社会、生态、健康、政治、经济、法律的功能，从地方、区域到全球胁迫下的生态环境问题。其目的是保护和增强区域环境容量的恢复力，维持生产力并保持自然界为人类服务的功能。生态系统健康只是一种隐喻，它是评价生态系统最佳状态的一种方式。可通过全面研究生态系统在胁迫下的特征，根据生态系统条件进行系统诊断，找出生态系统退化或不健康的预警指标，进而防治其退化或生病（Kristin，1994；Cech，1998，Rapport1998）。11.1.2生态系统健康的标准生态系统健康的标准有活力、恢复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响8个方面，它们分属于生物物理范畴、社会经济范畴、人类健康范畴，以及一定的时间、空间范畴。这8个标准中最重要的是前3个方面（Rapport，1998）。（1）活力（Vigor）：即生态系统的能力输入和营养循环容量，具体指标为生态系统的初级生产力和物质循环。在一定范围内生态系统的能量输入越多，物质循环越快，活力就越高，但这并意味着能量输入高和物质循环快生态系统就更健康，尤其是对于水生生态系统来说，高输入可导致富营养化效应。（2）恢复力（resilience）：即胁迫消失时，系统克服压力及反弹回复的容量。具体指标为自然干扰的恢复速率和生态系统对自然干扰的抵抗力。一般认为受胁迫生态系统比不受胁迫生态系统的恢复力更小。（3）组织（organization）：即系统的复杂性，这一特征会随生态系统的次生演替而发生变化和作用。具体指标为生态系统中r对策种与K对策种的比率，短命种与长命中的比率，外来种与乡土种的比率，共生程度，乡土种的消亡等。一般认为，生态系统的组织越复杂就越健康。（4）生态系统服务功能的维持（maintenanceofecosystemservices）：这是人类评价生态系统健康的一条重要标准。一般是对人类有益的方面，如消解有毒化学物质、净化水、减少水土流失等，不健康的生态系统的上述服务功能的质和量均会减少。（5）管理选择（managementoptions）：健康生态系统可用于收获可更新资源、旅游、保护水源等各种用途和管理，退化的或不健康的生态系统不再具有多种用途和管理选择，而仅能发挥某一方面功能。（6）外部输入减少（reducedsubsides）：所有被管理的生态系统依赖于外部输入。健康的生态系统对外部输入（如肥料、农药等）会大量减少。（7）对邻近系统的破坏（damagetoneighboringsystems）：健康的生态系统在运行过程中对邻近的系统的破坏为零，而不健康的系统会对相连的系统产生破坏作用，如污染的河流会对受其灌溉的农田产生巨大的破坏作用。（8）对人类健康的影响（humanhealtheffects）：生态系统的变化可通过多种途径影响人类健康，人类的健康本身可作为生态系统健康的反映。与人类相关又对人类影响小或者没有影响的生态系统为健康的系统。11.1.3生态系统健康管理的原则（1）动态性原则（axiomofdynamism）生态系统总是随着时间而变化，并与周围环境及生态过程相联系。生物与生物、生物与环境间联系，使系统输入、输出过程中，有支有收，要维持需求的平衡。生态系统动态，在自然条件下，总是自动向物种多样性、结构复杂化合功能完善化的方向演替。只要有足够的时间和条件，系统迟早会进入成熟的稳定阶段。生态系统管理中要关注这种动态、不断调整管理体制和策略，以适应系统的动态发展。（2）层次性原则（axiomofhierarchy）系统内部各个亚系统都是开放的，许多生态过程并不都是同等的，有高层次的、低层次之别；也有包含型与非包含型之别。系统中的这种差别主要是由系统形成时的时空范围差别所形成的，管理中时空背景应与层次相匹配。（3）创造性原则（axiomofcreativity）系统的自调节过程是以生物群落为核心，具有创造性。创造性的源泉是系统的多种功能流。创造性是生态系统的本质特性，必须得到高度的尊重。从而保证生态系统提供充足的资源和良好的系统服务。（4）有限性原则（axiomoflimitation）生态系统中的一切资源都是有限的，并不存在“取之不尽，用之不竭”。因此，对生态系统的开发利用必须维持其资源再生和恢复的功能。生态系统对污染物也有一定限量的承受能力。因此，污染物是不允许超出该系统的承载力或容量极限。当超出限量其功能就会受损，严重时系统就会衰败，甚至崩溃。为此，对生态系统各项功能指标（功能极限、环境容量等）都应加以认真分析和计算。（5）多样性原则（axiomofdiversity）生态系统结构的复杂性和生物多样性对生态系统是极为重要的，它是生态系统适应环境变化的基础，也是生态系统稳定和功能优化的基础。维护生物多样性是生态系统管理计划中不可少的部分。当多物种研究方法不能为生态系统管理提供所需完整信息时，单一物种或少数物种的研究有可能提供有价值的信息。（6）双重性原则（axiomofhuman）人类在生态系统中的地位具有两重性，包括人对其他对象的管理和人接受管理。管理是靠人去推动和执行的。管理过程也是一种社会行为，是人们相互之间发生复杂作用的过程。管理的原理和过程各个环节的主体是人，人与人的行为是管理过程的核心。提高全人类的环境意识和可持续发展的意识是当前的长远的重要任务。要加强规划人的行为的法规、政策和制度，这是管理生态系统的重要内容。11.1.3生态系统健康、生态系统管理与生态系统可持续发展生态系统健康、生态系统管理与可持续发展三者间的关系也很紧密：生态系统健康与可持续发展是生态系统的状态，而生态系统管理则是维持这些状态的重要手段；在胁迫下，生态系统会不健康或不持续，就需要相应的管理来回到健康与可持续方向上来；在没有胁迫的情况下，一个生态系统在发育（生长）过程中，每一个时间段均有一个健康状态，这些均为健康的生态系统，而仅仅处于发展中期（壮年期）的生态系统是可持续的，在早期和晚期均是不持续的；在生态系统壮年阶段，受到外界胁迫时，先要进行生态系统健康评价，再进行管理，以实现生态系统的可持续发展。11.2生态系统管理11.2.1生态系统管理的概念生态系统管理（ecosystemmanagement）的思想萌芽可以追溯到1864年Mash所著的《人与自然》一书，作者提出如果英国合理管理森林资源，就可使土壤侵蚀和水土流失减少。1866年以后，生态学开始兴起，合理利用自然资源与生态学的基本观点相符，更强调多用途和持续产量问题。Likens(1970)提出，现有森林管理方法可能影响生态系统的功能。Abrahamsen(1972)指出，人类活动导致生态系统的退化，人们已开始认识到一些传统的资源管理方法并没有起到预期的效果。20世纪80年代以后，生态系统管理方面的研究大量出现，生态学也开始重视长期定位、大尺度和网络化研究。此时，生态系统管理与新兴的保护生物学、生态系统健康、生态完整性和恢复生态学相互促进和发展。在此期间，Agee和Johnson(1988)出版了生态系统管理的第一本专著，之后又有数本关于生态系统管理的专著问世(Slocombe,1993;Gordon,1994;Vogt,etal,1997)，生态系统管理的理论框架基本形成。在生态系统管理理论和实践的发展过程中，由于不同生态学者所从事的研究领域、研究目的或研究对象不同，所提出的生态系统管理的定义也有所不同，比较有代表性的有如下几种：Overbay(1992)：利用生态学、经济学、社会学和管理学原理仔细地和专业地管理生态系统的生产、恢复、或长期维持生态系统的整体性和理想的条件、利用、产品、价值和服务。美国林学会(1992)：生态系统管理强调生态系统诸方面的状态，主要目标是维持土壤生产力、遗传特性、生物多样性、景观格局和生态过程。美国林业署(1992~1994)：生态系统管理是一种基于生态系统知识的管理和评价方法，这种方法将生态系统结构、功能和过程，社会和经济目标的可持续性融合在一起。美国内务部和土地管理局(1993)：生态系统管理要求考虑总体环境过程，利用生态学、社会学和管理学原理来管理生态系统的生产、恢复或维持生态系统整体性和长期的功益和价值。它将人类、社会需求、经济需求整合到生态系统中。Wood(1994)：综合利用生态学、经济学和社会学原理管理生物学和物理学系统，以保证生态系统的可持续性，自然界多样性和景观的生产力。美国环境保护署(EPA,1995)：在支持可持续的经济和社会发展的同时，恢复和保持生态系统的健康、可持续性以及生物多样性。Dale等(1999)：是考虑了组成生态系统的所有生物体及生态过程，并基于对生态系统的长期最佳理解的土地利用决策和土地管理的实践过程。它包括维持生态系统结构、功能的可持续性，认识生态系统的时空动态，生态系统功能依赖于生态系统的结构和多样性，土地利用决策必须考虑整个生态系统。Maltby等(1999)在为世界保护联盟(ICUN)下属的生态系统管理委员会(CommissiononEcosystemManagement,CEM)所编写的科学报告《生态系统管理：科学与社会问题》中，将生态系统管理定义为：生态系统管理是一种物理、化学和生物学过程的控制，是将生物体和它们的非生物环境与人为活动的调节连接在一起，以创造一个理想的生态系统状态。按照这个定义，生态系统管理可以包括五方面的内容：①依靠控制污染或改变营养物质和污染物向大气圈、水域、土壤或更直接地到植被的输入来调节化学条件。②调节物理参数，例如依靠大坝来控制水的释放或者控制盐水侵入沿岸蓄水区。③改变生物间的相互关系，例如依靠控制放牧和捕食，或防止灌木和树木侵入草地和灌丛，或者依靠火烧或刈割来干涉植被的发展和动态。④控制人类对生物产品的使用，例