我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究現(xiàn)狀及展望

汪暉 章金鴻

(廣州市環(huán)境保護科學研究院 廣東廣州 510620)

紅樹林是生長在熱帶亞熱帶海岸低能潮間帶的木本植物群落。她不僅有獨特的生態(tài)特性和生態(tài)服務功能,且蘊藏著極豐富生物多樣性和生物資源,在保障沿海生態(tài)安全和生物多樣性保護等方面有著舉足輕重的地位 ,已引起有關國家政府和學者的深切關注[1,2]。然而近幾十年來,人類不合理開發(fā)活動導致了紅樹林濕地面積劇減、生物多樣性下降、生態(tài)服務功能變?nèi)?致使紅樹林保護管理難度加大。迄今為止,在國內(nèi)紅樹林濕地生態(tài)學研究涉及了紅樹林與全球變化、生態(tài)系統(tǒng)服務功能、污染生態(tài)、生態(tài)恢復等諸方面,但生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究仍未得到足夠重視。開展紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究,分析該生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能過程,不僅有助于探明其健康維持機制,而且可以對紅樹林的退化進行預警,繼而針對不同的健康狀況制定適應性的管理策略,最終實現(xiàn)保護、恢復和合理利用紅樹林資源的目的。本文就我國在紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價方面的研究現(xiàn)狀進行了總結,并對今后的相關研究予以展望。

1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的定義和評價方法

1.1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的定義

生態(tài)系統(tǒng)健康是新興的生態(tài)系統(tǒng)管理學概念,在20世紀80年代由加拿大學者Schaeffer率先提出。Costanza(1992)[3]定義生態(tài)系統(tǒng)健康如下:若一個生態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的、可持續(xù)的,或有活力的,隨時間推移可保持其組織力和自主性,且在脅迫下易恢復,那么它是一個健康的和遠離脅迫綜合癥的生態(tài)系統(tǒng)。

1980年以來,濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價逐漸成為濕地科學領域研究熱點之一。開展?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)健康方面的相關研究,不僅可加深民眾對濕地健康的認識,促進受損濕地恢復重建,且有助于濕地合理開發(fā)利用和可持續(xù)經(jīng)營管理,實現(xiàn)生態(tài)、社會、經(jīng)濟的整合及協(xié)調(diào)[4]。目前,表述較為完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康定義有兩個。ISEH(International Society for Ecosystem Health)[5]的定義:濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是指濕地生態(tài)系統(tǒng)無疾病反應、穩(wěn)定的和可持續(xù)發(fā)展,即生態(tài)系統(tǒng)隨著時間的推移仍具有活力,且可維持其組織及自主性,在外部應力下易恢復。崔保山等的定義:濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是指在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)未遭受損害,關鍵的生態(tài)組分和有機組織保存完整且無疾病,對長期或突發(fā)的擾動可保持彈性和穩(wěn)定性,整體功能表現(xiàn)為復雜性、多樣性、活力和相應的生產(chǎn)率,其發(fā)展的終極是生態(tài)整合性[6]。

1.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的評價方法

濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價是為了給濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康定義一個期望狀態(tài),確定其遭受破壞的閾限,且在政策、法律法規(guī)、道德等的約束下,實施有效綜合管理[7]。迄今,濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法常用的為指標體系法和指示物種法。

1.2.1 指示物種法

指示物種法是指依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的關鍵物種、特有物種或環(huán)境敏感物種等的數(shù)量、生物量和生產(chǎn)力等,來反應濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。研究上述物種的豐度、均度、多樣性、個體的化學組成、生長繁殖等特性,可以接反映濕地健康狀況[8]。用以評價的指標物種有:幼苗(天然更新的)、海草、硅藻、鳥類、魚類、哺乳動物和爬行動物等[9]。指示物種法的不足之處如下:(1)有些研究選用的生物類群不能有效反映健康狀態(tài)[7];(2)指示物種的篩選標準待明確;(3)某些類群或指標的指示作用強弱仍不明確[10];(4)無法實現(xiàn)在不同組織水平、不同尺度的健康評價[11]。

1.2.2 指標體系法

指標包括活力、組織結構、恢復力、生態(tài)系統(tǒng)服務功能維持、管理選擇、對相鄰系統(tǒng)的影響、外源輸入減少、對人類健康危害等方面,而其中活力、組織結構和恢復力是最主要指標。

近些年,國內(nèi)學者對各種濕地類型都建立了生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系。在河口濱海濕地方面,徐福留等(2004)選取了經(jīng)典的、熱動力學的等一系列綜合指標,分別從時間和空間維度評價了香港吐露港海岸生態(tài)系統(tǒng)健康狀況[12]。俞小明等(2006)建立了一套適用于河口濱海濕地的評價指標體系,該體系包括了反映生態(tài)特征及功能的各級指標 ,實現(xiàn)了對河口濱海濕地的生態(tài)演替階段、生態(tài)特征和生態(tài)服務功能的綜合評價[13]。

指標體系法是在考慮不同組織水平的類群和不同尺度的前提下,綜合評價生態(tài)系統(tǒng)的各組織水平的各類信息[14],指標更全面、更具綜合性,克服了指示物種法的不足。指標體系法綜合了生態(tài)特征、自然功能及社會環(huán)境指標,體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)對外部環(huán)境的影響與響應,實現(xiàn)了生態(tài)、經(jīng)濟和社會的一體化[7]。

2 我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究現(xiàn)狀

近年來,紅樹林評價與管理已成為國際海洋環(huán)境領域熱點[15]。Samoura等(2007)在戰(zhàn)略環(huán)境評價(SEA)基礎上,研究了紅樹林管理中所面臨的各類壓力,其結果為紅樹林可持續(xù)管理提供了決策依據(jù)[16]。Sirikulchayanon等(2004)應用GIS手段研究了2004年印尼大海嘯對紅樹林所造成的影響,發(fā)現(xiàn)紅樹林郁閉度與其消波功能呈正相關,其研究結果將支持今后紅樹林重建和管理[17]。Kaplowitz(2001)在墨西哥沿海地區(qū)評價了紅樹林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品及服務功能,調(diào)研發(fā)現(xiàn)當?shù)丶t樹林受益者并不認為提供木材及木制品是紅樹林最重要的服務功能[18]。Adeel等(2002)在一些亞太地區(qū)發(fā)展中國家(柬埔寨、印度尼西亞、馬來西亞等),以GIS為基礎研究了不同沿海開發(fā)和管理方式對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的健康、生物多樣性和服務價值影響[19]。

國內(nèi),紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究起步稍晚。陳鐵晗(2001)以漳江口紅樹林濕地為研究對象,從多樣性、稀有性、典型性、脆弱性等9方面,對其生態(tài)質(zhì)量予以了評價[20]。區(qū)莊葵等(2003)從典型性、多樣性、稀有性、自然性等各方面,就珠海淇澳島紅樹林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進行了評價[21]。徐福留等(2004)在香港吐露港的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價中,提出了海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康評價5個步驟,所選用的評價指標包括應力指標和響應指標,涵蓋物理的、化學的、生物的、一般生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)服務功能各方面[7]。Laura等(2005)將紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生物生態(tài)學特征引入評價指標體系,建立了佛羅里達州河口健康評價模型[22]。Holguin等(2006)以墨西哥Ensenada de La Paz瀉湖地區(qū)為例,研究了城市發(fā)展對干旱地帶紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。劉劍秋等(2006)對閩江河口紅樹林濕地進行了生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價,認為其多樣性豐富、典型性強、稀有性很強、人為活動強度弱,整體生態(tài)質(zhì)量良好[23]。鄧小飛等(2006)圍繞著典型性、生物多樣性、稀有性等方面,對江門紅樹林保護區(qū)進行了生態(tài)評價[24]。唐以杰等(2006)在開展底棲動物調(diào)查基礎上,運用豐度生物量比較法,評價了湛江紅樹林保護區(qū)環(huán)境狀況[25]。吳筠等(2007)借鑒森林可持續(xù)經(jīng)營指標體系,針對福建紅樹林構建了一套紅樹林可持續(xù)經(jīng)營指標體系,確定了21個評價指標測算方法、各指標參照值及指標值計算方法,利用該評價體系對漳江口紅樹林保護區(qū)的經(jīng)營現(xiàn)狀進行評價[26]。王計平等(2008)以海南東寨港紅樹林保護區(qū)為例,基于社區(qū)居民調(diào)查,利用模糊數(shù)學理論及方法,建立了各評價指標的隸屬函數(shù)和多級模糊綜合評判的數(shù)學模型,對該保護區(qū)的紅樹林濕地環(huán)境質(zhì)量進行了評價[27]。

陳傳明等(2009)以漳江口紅樹林濕地保護區(qū)為研究對象,采用了多樣性、代表性、自然性等7項指標,建立了等級化的生態(tài)評價體系,利用AHP法計算指標權重,并對漳江口保護區(qū)進行了生態(tài)評價[28]。王樹功等(2010)基于PSR模型對珠海淇澳島紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況進行了評價[29]。王玉圖(2010)基于PSR模型并結合AHP法,建立了紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系,并通過評價模型計算出各典型樣地的綜合健康指數(shù),研究得出:我國紅樹林健康狀況的區(qū)域性差別比較大,其中福建、廣西紅樹林平均健康狀況為亞健康,廣東、海南的為健康,但全國范圍內(nèi)總體為亞健康[30]。

3 我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價的研究展望

3.1 我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究中存在的問題

在較早的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究中,我國的研究者往往僅選用單指標(單因素、單方面)的評價方法,而紅樹林濕地健康狀況的影響因素既多又繁雜,單方面評價很難全面真實地反映紅樹林濕地的健康狀況。

2007年以后,國內(nèi)開始出現(xiàn)了多因素、定量的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究。吳筠等(2007)采用綜合評分法結合AHP法、賦值法,構建了一套紅樹林可持續(xù)經(jīng)營指標系統(tǒng),利用漳江口紅樹林保護區(qū)資料,計算出該保護區(qū)21個指標變量的實際值、評價值,結果顯示該保護區(qū)可持續(xù)經(jīng)營綜合指數(shù)為0.797,經(jīng)營狀況總體為弱可持續(xù)性[26]。王計平等(2008)從自然資源環(huán)境、環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境治理等5個方面,構建了濕地環(huán)境質(zhì)量評價指標體系,對東寨港紅樹林濕地的環(huán)境質(zhì)量進行模糊綜合評判,得出濕地環(huán)境質(zhì)量總體較好[27]。王玉圖(2010)以PSR模型為邏輯基礎建成紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的健康評價指標體系,對廣東、廣西、福建、海南等各省的典型紅樹林濕地進行健康綜合評價,且研制出基于Microsoft Visual Basic平臺的紅樹林健康評價數(shù)據(jù)庫。

由于評價方法的不確定性,采用不同方法對同一紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)進行計算,其健康評估結果差異明顯。在現(xiàn)有評價方法中,對不同方法的適用范圍、準確性和一致性等問題仍研究得不夠。雖然提出對活力、組織和恢復力的評價方法,但實際可操作性較差。國內(nèi)文獻多使用AHP法等方法來評價紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。綜上所述,國內(nèi)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究起步較晚、成果不多,且迄今仍無公認的評價指標體系及標準。

3.2 我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究展望

3.2.1 紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價的基礎研究

利用RS和GIS等先進技術手段結合傳統(tǒng)的野外植被調(diào)查等,全面開展紅樹林濕地及其資源的調(diào)查與監(jiān)測,為該生態(tài)系統(tǒng)的健康評價提供詳實可靠的基礎數(shù)據(jù)。同時,紅樹林濕地數(shù)據(jù)庫的編制、不同比例尺紅樹林濕地的制圖,以及紅樹林生態(tài)系統(tǒng)過程與格局時空變化規(guī)律、健康維持機制等方面的研究也亟待深入。

3.2.2 紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系的構建

評價指標體系的建立是生態(tài)系統(tǒng)健康評價的核心。迄今為止,紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標方面研究得不多,也未建立公認的、統(tǒng)一的綜合評價指標體系。鑒此,紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系的構建與完善,將是以后紅樹林生態(tài)學領域研究熱點之一。

國內(nèi)的紅樹林生態(tài)健康評價指標體系研究主要考慮了其生態(tài)特征指標,但是由于人類活動對濕地的擾動范圍與尺度越來越大,已從以往的單一壓力向多壓力、生態(tài)系統(tǒng)尺度向區(qū)域尺度乃至全球尺度發(fā)展。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康的評價指標除了包括該生態(tài)系統(tǒng)結構、功能和過程指標,也應包括社會經(jīng)濟、人類健康等指標,才能更準確地反應其多尺度、多壓力特征。同時,具體構建健康評價指標體系時,也應盡量避免過于龐雜、無所不包(選用的指標過多),否則勢必影響其可操作性和可比性。

3.2.3 紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價模型方法的完善

生態(tài)系統(tǒng)健康評價的具體模型方法通常有綜合指標法和模糊綜合評價法。綜合評價方法(基于AHP法的)在以往的相關研究中應用較廣泛,而模糊綜合評價法應用得不多。隨著生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究的不斷深入,物元分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等評價方法也可能被引入,而各種方法的適用范圍和優(yōu)缺點各異,在實際應用時應根據(jù)具體情況而定。

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