3.3 水库消落带生态系统健康评价

更新于 2026年10月10日 版权声明
3.3 水库消落带生态系统健康评价

健康概念广泛应用于人类。在医学上,个体的健康是相对于正常状态来定义的,即在期望的耐受性范围内健康个体的功能。在生物种群中也大量应用健康这一概念,如在种群医学和流行病学中的应用。生态系统是包含生命的超有机体的复杂组织,生态系统的一些特征,如波动和衰退等,都可以认为是系统健康与否的症状。将描述个体和种群健康的概念扩展到生态系统,有助于提醒人们不要仅仅关注只包括无机成分的环境破坏,更应关注作为整体系统的包括无机成分和生物成分的生态系统状况。

当生态系统的能量流动和物质循环没有受到损伤,关键生态成分保留下来(如野生动物、土壤和微生物区系),系统对自然干扰的长期效应有抵抗力和恢复力以及当“不必经常对系统进行治疗”时,该生态系统就是健康的。健康的生态系统不仅在生态学意义上是健康的,而且有利于社会经济的发展,并能维持人类群体的健康。

水库消落带是湿地的一种,但又与一般的湿地生态系统有所不同。水库消落带周边人口相对密集,人类活动与水库消落带生态系统的相互作用最为频繁,且水位的涨落会导致水库消落带生态系统形成季节性变化的特征。水库消落带生态系统的健康评价对于了解消落带的内部结构、功能变化和生态过程具有重要意义。

随着生态环境问题的产生,人类面临着合理保护和恢复自然资源的问题。科学家针对生态系统不健康的现实,展开了人类活动与区域自然生态系统健康等问题的整合研究,确定了生态系统在胁迫条件下产生不健康的症状和机理,探讨了其恢复对策,为生态系统保护与修复提供了参考。生态系统健康评价研究就是在这一背景下产生的。湿地生态系统健康评价的目的是诊断由自然因素和人类活动引起的湿地系统的破坏或退化程度,以此发出预警,为管理者、决策者提供目标依据,以便更好地利用、保护和管理好流域湿地。湿地健康涉及湿地的方方面面,包括物理的、化学的、生物的以及社会经济方面的健康诊断,湿地生态系统健康评价主要是完成以下目的:①获得关于湿地数量和质量的精确的基础数据;②准确评价湿地数量和质量未来的变化趋势;③将湿地数量和质量的变化与原因机制联系起来,如城乡发展、农业和造林活动、运输、开矿、自然因素、保护活动以及其他活动;④提供湿地数量、质量状况和发展趋势的报告,这些报告可用于评价湿地恢复措施的效果,可为未来制定湿地政策和管理提供很好的依据;⑤长期了解湿地的健康(功能)、分布、结构和过程状况。

美国环境保护署较早形成了一系列相对成熟的评价理论和评价方法。根据评价方法的强度和尺度,美国环境保护署提出了3个层次的湿地健康评价方法,通常称为LevelⅠ、LevelⅡ、LevelⅢ。LevelⅠ评价方法是利用地理信息系统和遥感技术的一种景观尺度的评价方法,此方法的优点是可以用较少的资源来评价大面积或大量的湿地,但其对单个湿地基本状况的评价精度相对较低。LevelⅡ评价方法是利用单个湿地简单的观测数据来快速定性评价局地或区域尺度的健康状况,其优点是可以用中等资源花费对区域尺度的湿地进行评价,对单个湿地的评价精度适中,因此LevelⅡ评价方法是最普遍使用的方法。LevelⅢ评价方法是一种利用野外采样定量进行场地评价的强度较大的方法,该方法精度最高,可以评价湿地的健康或生态完整性,但需耗费大量的人力、物力和财力。美国环境保护署建议用LevelⅢ评价方法来验证LevelⅠ和LevelⅡ。

目前,湿地生态系统的健康评价方法可以分为两大类:生物法和指标体系法。(https://www.daowen.com)

生物法又分为指示生物法和生物完整性指数法。鉴于生态系统的复杂性,经常通过研究单个物种或指示类群来反映湿地生态系统的健康状况。首先确定生态系统中的关键物种、特有物种、濒危物种或环境敏感物种,然后采用适宜方法测量其数量、生物量、生产力、结构功能指标及一些生理生态指标,进而描述生态系统的健康状况,这就是指示生物法。一般来说,在一些自然生态系统中指示物种法比较适用,利用这种方法对湿地生态系统健康进行评价的工作已有很多。硅藻、海草、鸟类、鱼类以及底栖无脊椎动物等被作为评价湿地健康程度的可行指标。总体来说,指示生物法在国内应用较少,但由于该方法具有比较容易测度、花费低等优势,在湿地健康评价中有很广泛的应用;但它也存在很明显的缺陷,如筛选标准不明确,有些采用了不合适的类群。另外,关于指示物种的减少是否能全面反映生态系统的变化趋势仍存在争议,而且指示生物法不考虑人类健康和社会经济等因素,难以对湿地健康变化趋势作出预测。生物完整性指数概念最早是由Karr提出的,用鱼类来评价河流的质量特点,随后,美国学者将其推广到湿地健康评价中。

指标体系法,也称多指标综合评价法,通过选取能够表示生态系统主要特征的指标,确定其在生态系统健康中的权重系数,并进行综合评价来反映湿地的健康程度。相比指示物种法,多指标综合评价法涉及多领域、多学科,考虑了生态、景观、社会经济等因素,因此更综合、更全面,在国内应用较多。但该方法也存在指标选取重复,权重确定过程中主观性强等问题,评价方法研究有待进一步深入。较为常见的就是压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)指标体系。

宫兆宁等以反映人类与自然环境相互作用的PSR模型为框架,利用多源遥感数据和统计监测数据,筛选出19项代表性指标,构建了官厅水库消落带生态系统健康评价指标体系,它兼顾生态系统发展过程中突变性和模糊性等特征,结合模糊数学理论与突变理论的方法,提出一种定性与定量相兼顾的多层突变模糊评判方法,并最终得出结论:2015年、2010年和2005年官厅水库消落带生态系统健康评价等级分别为“良”“一般”和“一般”,模糊隶属度健康指数分别为3.520、2.969和3.110,突变级数指数分别为0.974、0.961和0.964。官厅水库消落带生态系统健康状态总体发展趋好。

涂建军等依据PSR模型,建立了景观尺度的消落带生态系统健康评价指标体系;利用2004年、2009年的土地利用数据,在遥感和GIS技术支持下获取了生态健康评价各项指标值,采用生态系统健康综合指数对重庆开县消落带生态系统和不同高程的生态子系统进行了生态系统健康评价。

胡艳芳等依据坡度、宽度和水面宽度将燕山水库消落带分为4个生态功能区,运用层次分析法对4个生态功能区的健康度进行了评价,得出4个生态功能区的健康度指数分别为0.7766、0.6949、0.7044和0.7145,即4个生态功能区分别处于亚健康、疾病、亚健康、亚健康的状态。研究结果表明,物种多样性、湿地受胁状况和人类活动强度是影响消落带生态系统健康的主要指标因子,结果与燕山水库消落带现场调查的情况相符。

消落带系统健康评价指标的确定是一个非常复杂的问题,目前是将已有的指标体系用于不同消落带系统健康状况现状评价的实践中。当然,指标体系可能还会引入其他指标,应根据具体情况进行适当调整。关于建立适合于不同类型具体消落带系统健康评价指标体系还需要进行深入研究。

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