第九章-生态系统管理-环境生态学(盛连喜)

第九章生态系统管理《环境生态学导论》（第二版）盛连喜主编普通高等教育“十一五”国家级规划教材内容第一节生态系统管理的内涵及基本原则•一、生态系统管理的定义及管理内容•二、生态系统管理的十大基本原则及其内涵第二节生态系统管理的要素及途径•一、生态系统管理的数据基础•二、生态系统管理的要素•三、生态系统管理的主要途径与技术第三节生态规划•一、生态规划概念的发展及其特点二、生态规划的目的、任务和基本原则•三、生态规划的模式和主要类型四、生态规划的基本内容•五、生态规划与其他专业规划的关系第一节第一节生态系统管理的内涵及基本原则•一、生态系统管理的定义及管理内容•二、生态系统管理的十大基本原则及其内涵一、生态系统管理的定义及管理内容（一）定义生态系统管理是指在充分认识生态系统整体性与复杂性的前提下，以持续地获得期望的物质产品、生态及社会效益为目标，并依据对关键生态过程和重要环境因子长期监测的结果而进行的管理活动（廖利平，赵士洞，1999）。生态系统管理是随着资源管理、大尺度生态学研究的发展而逐渐形成的。一、生态系统管理的定义及管理内容（二）定义的发展Overbay（1992）认为，生态系统管理就是利用生态学、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；Christensen（1996）认为，生态系统管理，基本出发点是生态功能的可持续性，强调诸如集水区等大尺度的管理单位，熟悉生态系统过程动态的重要性或认识到生态过程的尺度和土地管理价值取向间的不相称性；Dale等（1999）认为，生态系统管理，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。马尔特比等（1999）认为，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命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。生态系统管理是随着资源管理、大尺度生态学研究的发展而逐渐形成的。一、生态系统管理的定义及管理内容按照马尔特比的定义，生态系统管理可以包括五方面的内容：①控制污染和营养物质②调节物理参数−例如依靠大坝来控制水的释放或控制盐水侵入沿岸蓄水区。③改变生物间的相互关系−例如依靠控制放牧或捕食，或防止灌木和树木侵入草地、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−例如限制化肥和杀虫剂的使用，调节渔网的孔径大小。⑤在考虑保护的利益时介入文化、社会和经济过程−例如，依靠对农民的补贴来降低他们的操作强度。一、生态系统管理的定义及管理内容根本上是为了支持人类社会的可持续发展；生态学角度主要具有维持生物多样性的适度水平、维持生物的遗传特征、维持生态功能和生物地球化学循环以及保护美学价值等；代际关系角度具有为后人保持未来选择的机会等；方法学角度生态系统管理主要采取的是生态系统方法，该方法的最基本要素是它的整体性，即它明确地承认自然生态系统与经济、社会、政治和文化系统之间的关系（马尔特比，等，1999）。生态系统管理的特殊性在于，人类既是这项管理活动的执行者，同时又是被管理的对象。一、生态系统管理的定义及管理内容（三）生态系统管理的内涵①生态系统管理要求将生态学和社会科学的知识和技术，以及人类自身和社会的价值整合到生态系统的管理活动中。②生态系统管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统。③生态系统管理的效果可用生物多样性的维护或生态系统完整性等指标来衡量。④生态系统管理要求科学家与管理者确定生态系统退化的阈值及退化根源，并在退化前采取措施。⑤生态系统管理要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性的管理选择。⑥生态系统管理的时空尺度应与管理目标相适应。二、生态系统管理的十大基本原则及其内涵生态系统管理应遵循的原则（马尔特比等，1999）指导性原则（五项）（一）管理目标是社会的抉择−社会选择既受经济发展状况影响，也与文化价值取向等因素有关（二）必须考虑人的因素−人类的生存与发展离不开生态系统提供的产品和服务−人类处于完全支配的地位−生态系统管理所采纳的策略必须反映人类的需要和能力（三）生态系统必须在自然的分界内管理−某些生态系统被破坏到通过管理也不能维持其功能和特征（四）管理必须认识到变化是必然的−须吸收生态学的新思维和对生物圈研究的新成果（五）在适当的尺度内进行，保护必须利用各级保护区二、生态系统管理的十大基本原则及其内涵操作性原则（五项）（六）从全球考虑，从局部着手−由于地区系统是一个相互联系的整体，成功的生态系统管理必须首先致力于解决当地由于人类压力所引发的问题（七）必须寻求在适当层次上维持或加强生态系统特征和功能−全球生态系统基本都受到各种不同程度的干扰或破坏（八）决策者应当以源于科学的适当工具为指导−有效的生态系统管理必须基于自然法则（九）生态系统管理者必须谨慎行事−人类对高度复杂的自然界的认识还是有限的，−对人类自身活动的生态学后果的认识也缺乏全面的、可预见的判定（十）多学科交叉的途径是必要的−生态系统在结构、功能以及要素组成、过程等方面的复杂性，决定了生态系统管理任务不可能由一个人或一个业务部门独立完成。第二节第二节生态系统管理的要素及途径•一、生态系统管理的数据基础•二、生态系统管理的要素•三、生态系统管理的主要途径与技术一、生态系统管理的数据基础（一）植物个体及种群层次数据都直接与植物个体及种群生存密切相关，注意不能把幼苗期的数据当作成年植株的数据使用。另外，在小样方内测定的数据不能当作大样方采用。个体－种群以及群落－生态系统层次的数据，是实施生态系统管理最基础和最重要的资料。尺度数据类型植物及其种群气候（微气候）、地形（微地形）、微生物的土壤物理、化学特性、消费者水平、固氮和营养获得在生理上的适应、植物碳的固定格局：地上叶的形式和地下须根的形式、植物遗传性、共生物、营养特质和水的获得能力。时间尺度：每时、每年、多年一、生态系统管理的数据基础（二）群落及生态系统层次这一层次的数据主要包括气候与微气候、地形与微地形、物种组成及其多度和均匀度、土壤理化特征、消费者等级、植物组织流通率及分解、有机质空间分布、植物对水分和营养物质利用的形态适应、共生、营养和水分条件等。尺度数据类型群落及生态系统气候（微气候）、地形（微地形）、物种组成和优势种、土壤物理、化学特性、消费者水平、植物组织转化率和分解率、活的有机物和死的有机物的空间分布以及土壤类型和质地的空间分布、植物对水、营养物的需要在形态上的适应、共生物、植物对营养物质和水的获取能力。时间尺度：每年、几年一、生态系统管理的数据基础（三）景观层次景观生态系统是若干类型的生态系统的组合，其数据的空间尺度要比生态系统大，主要是气候、地形、群落与生态系统、土壤物理特征、生态系统的类型及空间分布格局等。这些数据的时间尺度是几年至几十年。尺度数据类型景观水平气候、地形、群落和生态系统类型、土壤物理特性、生态系统类型的空间分布。时间尺度：年与年之间的比较一、生态系统管理的数据基础（四）生物圈层次生物圈是地球上最大的生态系统，由于空间尺度大，一些生态学过程的速率相对较慢。因此，数据主要是气候、地形和植被类型等方面。生物圈水平气候、地形、植物类型（草本、木本等）。时间尺度：经常而不相关的时间尺度数据类型一、生态系统管理的数据基础在进行生态系统管理时，数据管理者常常遇到的问题有：①采集的大量数据未被有效利用。②错误数据被采集。③进行科学管理所需数据的半衰期较短。④原始数据却缺乏，最显而易见和最有用的信息常常没有被编辑。⑤在某一地理水平上采集的数据被用在其他水平上得出的结论。⑥科学信息交流方法落后。⑦数据管理者和存储者由于管理和存储方式而产生的潜在的错误。二、生态系统管理的要素（一）根据对象确定生态系统管理的内涵•生态系统管理必须把人类及其价值取向整合到其中。（二）制定明确、可操作的目标•可持续是生态管理的首要目标，而时空尺度的选择对生态系统管理目标的实现可提供许多重要参考。（三）确定生态系统管理的时空尺度•空间尺度的划分非常重要，如果管理区划分的边界和单元与生态系统过程的发生在空间上是一致的，则生态系统管理的实施会极大简化。•在时间尺度上，要熟悉不确定性因素，并进行适应性管理，确保生态系统的可持续性。（四）收集适量数据，认识生态系统复杂性和相互作用，提出合理的生态模式•数据标准化与数据共享工作，是生态系统管理政策、法律法规制定的基础。二、生态系统管理的要素（五）监测并识别生态系统内部动态特征，确定生态学限定因子•生态系统是一个动态系统且其生态效应常具有滞后性•了解限定因素并突破其限制束缚，才能更好地使生态系统实现与环境的相互适应（六）确定影响生态系统管理活动的政策、法律和法规•在遵循生态学基本原理的基础上，都要与国家的法律、法规和政策相符合。•选择、分析和整合生态、经济和社会信息，并强化部门与个人间的合作。（七）选择并充分利用生态系统管理的工具和技术•3S技术•环境管理信息系统（EMIS）三、生态系统管理的主要途径与技术（一）生态风险评估又称生态风险评价，是应用定量的方法评估、预测各种污染物对生物系统可能产生的风险以评估该风险可接受程度的模式或方法。风险评估及管理是通过定量确定环境危害将给人类造成的负效应而进行生态系统管理的重要手段。生态系统管理中最重要的是风险管理，是指对生态风险评估的结果采取的对策与行动，是一个决策过程，又称为风险控制。三、生态系统管理的主要途径与技术（二）适度干扰与恢复重建由ConnellTW（1978）等提出来的，核心观点是中等程度的干扰水平能维持较高多样性。理由是：−①在系统受到一次干扰后，少数先锋物种会入侵补缺，如果干扰频繁，则先锋种不能发展到演替中期，因而多样性会降低。−②如果干扰间隔很长，使演替过程能发展到顶极期，系统结构处于稳定态，多样性也不能最高。−③只有中等干扰程度能使多样性维持最高水平，因为它允许更多的物种入侵和定居。适度干扰和修复与重建，其实质都是按照自然生态系统自我调节的规律，来管理和建设生态系统。受损害生态系统的恢复和重建采取的两种模式途径：没有超负荷消除压力自然恢复过程恢复超负荷/不可逆转消除压力人工/自然恢复恢复生态系统三、生态系统管理的主要途径与技术（三）清洁生产定义−清洁生产是对工业生态系统实施管理的一种方式，又被称为“无公害工艺”、“无污染生产”或“废料减量化”等。简单地说，就是无废物少污染的生产。目标−通过资源的综合利用、替代作用、多次利用以及节能、省料、节水等途径，实现合理利用资源，减少资源的耗竭。清洁生产的内容清洁的能源清洁的生产过程清洁的产品清洁的服务三、生态系统管理的主要途径与技术（三）清洁生产主要途径−①用无污染或少污染的产品替代毒性大、污染重的产品。−②用无污染或少污染的能源和原材料替代毒性大、污染重的能源和原材料。−③用消耗少、效率高、无污染或少污染的工艺设备替代高消耗、高污染、低效率的工艺、设备。−④最大限度地利用能源和原材料，实现物料最大限度的系统内循环。−⑤对少量的、必须排放的污染物采用低费用、高效能的净化处理设备和“三废”综合利用措施进行最终的处理、处置。清洁生产7个基本类型回收利用型低排放性节水型节能型低害低毒型低噪音型可生物降解型清洁生产7个基本类型三、生态系统管理的主要途径与技术（四）废物资源化管理与5R法对废物进行综合管理，改变仅仅依赖填埋或焚烧来处理固体废物的状况，提出了以下五种方法（5R法）来减少废物数量。1.抵制−即不买难以回收或会造成浪费的产品2.减少−减少过度消费和浪费3.修复−修复损伤的物品不更换新物品4.回收−将废旧物品送到回收中心5.响应−即让生产者和消费者了解造成浪费和不负责