1、生態(tài)系統(tǒng)健康的概念、 影響因素及其評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展摘 要：自然生態(tài)系統(tǒng)提供了人類賴以生存的各種各樣的生態(tài)服務(wù)，因此維持健康的自然生態(tài)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必要條件。生態(tài)系統(tǒng)健康則提供了管理和利用生態(tài)系統(tǒng)的新思路，它主要探討資源和環(huán)境管理對(duì)策，作者介紹了生態(tài)系統(tǒng)健康的概念、影響生態(tài)系統(tǒng)健康的因素、生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)以及所面臨的挑戰(zhàn)等。 關(guān)鍵詞： 生態(tài)系統(tǒng)；健康；評(píng)價(jià)自然生態(tài)系統(tǒng)為人類生存提供了各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如食物、清潔空氣、飲用水、能 源等。然而隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)、人口的迅猛增加，出現(xiàn)了一系列的全球性環(huán)境問題，如水土流失、生物多樣性喪失、土地荒漠化、水資源減少、環(huán)境污染等，這些對(duì)人

2、類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞，同時(shí)也對(duì)人類本身的健康構(gòu)成了極大的威脅。面對(duì)這種困境， 人們尋求實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存的同步持續(xù)時(shí)，就誕生了生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)。將健康概念應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)意味著地球上的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能和健康已經(jīng)成為人類關(guān)心的主要問題。為此，作者進(jìn)行了該研究，以期為人類更全面地認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)、保護(hù)及管理生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。1 生態(tài)系統(tǒng)健康的概念 關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)健康目前尚無普遍認(rèn)同的定義。不同學(xué)者從各自的學(xué)科背景和案例出發(fā)進(jìn)行 了定義。CONSTANZA認(rèn)為健康的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定而且可持續(xù)，具有活力，能維持其組織且保持自我運(yùn)作能力，對(duì)外界壓力有一定彈性。SCHAEFFER等認(rèn)為當(dāng)生態(tài)系

3、統(tǒng)的功能閾限沒有超過時(shí)， 生態(tài)系統(tǒng)是健康的，這里的閾限定義為“當(dāng)超過后可使危及生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的不利因素增加的任何條件，包括內(nèi)部的和外部的”。KARR等認(rèn)為，如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的潛能能夠得到實(shí)現(xiàn)，條件穩(wěn)定，受干擾時(shí)具有自我修復(fù)能力，這樣的生態(tài)系統(tǒng)就是健康的。 HAWORTH等認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康可以從系統(tǒng)功能和系統(tǒng)目標(biāo)2個(gè)方面來理解：系統(tǒng)功能是指生態(tài)系統(tǒng)的完整性、彈性、有效性以及使生境群落保持活力的必要性。 RAPPORT等認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康是指生態(tài)系統(tǒng)沒有病痛反映、穩(wěn)定且可持續(xù)發(fā)展，即生態(tài)系統(tǒng)隨時(shí)間的推移有活力并且能維持其組織及自主性，在外界脅迫下容易恢復(fù)。生態(tài)系統(tǒng)健康是指生態(tài) 系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)

4、循環(huán)沒有受到損傷，關(guān)鍵生態(tài)成分保留下來（如野生動(dòng)物、土壤和微 生物區(qū)系），系統(tǒng)對(duì)自然干擾的長(zhǎng)期效應(yīng)具有抵抗力和恢復(fù)力。系統(tǒng)能夠維持自身的組織結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定，并具有自我運(yùn)作能力。健康的生態(tài)系統(tǒng)不僅在生態(tài)學(xué)意義上是健康的，而且有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并能維持健康的人類群體。國(guó)際生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)會(huì)將生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)定義為，研究生態(tài)系統(tǒng)管理的預(yù)防性的、診斷性的和預(yù)兆的特征，以及生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康之間關(guān)系的一門科學(xué)，其主要任務(wù)是研究生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)方法、生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康的關(guān)系、環(huán)境變化與人類健康的關(guān)系以及各種尺度生態(tài)系統(tǒng)健康的管理方法。2 影響生態(tài)系統(tǒng)健康的因素 干擾和脅迫是影響生態(tài)系統(tǒng)健康的主要因

5、素。在生態(tài)系統(tǒng)可承受的外界因素作用下，生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于擾的反應(yīng)過程有3個(gè)階段，開始時(shí)為初期反應(yīng)，隨后是抵抗階段，最后是恢復(fù)階段。生態(tài)系統(tǒng)對(duì)脅迫的反應(yīng)結(jié)果有4種，一是消亡，二是退化（演替偏離軌道 ），三是恢復(fù)（即恢復(fù)到原狀態(tài)及其相似狀態(tài)），四是進(jìn)入新的狀態(tài)。干擾導(dǎo)致一個(gè)群落或生態(tài)系統(tǒng)特征超出其正常波動(dòng)范圍的因子。干擾體系包括干擾類型、頻率、強(qiáng)度及時(shí)間等。各種生態(tài)系統(tǒng)對(duì)逆境的脅迫反映不同，同樣的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)層次對(duì)脅迫的反應(yīng)也不 一致。生態(tài)系統(tǒng)在脅迫情況下會(huì)在能量、物質(zhì)循環(huán)、群落結(jié)構(gòu)和一般系統(tǒng)水平上發(fā)生變化。 生態(tài)系統(tǒng)在受到壓力脅迫情況下會(huì)產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)，然而并非所有脅迫都影響生態(tài)

6、系統(tǒng)的生 存力和可持續(xù)性，實(shí)際上許多生態(tài)系統(tǒng)依靠某種脅迫而維持，這些脅迫已成為自然生態(tài)系統(tǒng) 的組成部分，可稱為正向脅迫，但在更一般的意義上，脅迫常指給生態(tài)系統(tǒng)造成負(fù)面效應(yīng)的逆向脅迫。脅迫表現(xiàn)形式多種多樣，而且同一因子對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)的影響程度和強(qiáng)度也并不 相同。如對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，影響其健康的主要脅迫因子有如下幾個(gè)方面：農(nóng)藥等環(huán)境污染化合物，生物技術(shù)，生態(tài)入侵，不恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和其他如一些偶發(fā)性的自然災(zāi)害，如地 震、火 山爆發(fā)等，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)來說主要有以下幾個(gè)方面：污染物的排放、非點(diǎn)源污染 、過度捕撈、圍湖造田、水土流失、外來種的入侵、水資源的利用不當(dāng)?shù)取?生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)保持正常

7、動(dòng)態(tài)的能力，主要包括恢復(fù)力（干擾后回到先前狀態(tài)速度）和抵抗力（系統(tǒng)避免被取代的能力），MACARCHUR提出群落復(fù)雜性導(dǎo)致穩(wěn)定性，但MAY通過數(shù)學(xué)模型模擬表明，隨著復(fù)雜性的增加生態(tài)系統(tǒng)趨于降低穩(wěn)定性。目前關(guān)于生 態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與復(fù)雜性是否有關(guān)及其關(guān)系如何尚有爭(zhēng)論。一般地講，穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)健康 的，但健康的生態(tài)系統(tǒng)不一定是穩(wěn)定的；干擾作用于穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)或健康的系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定或不健康，在一定強(qiáng)度范圍下，干擾可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)不健康，但仍是穩(wěn)定的。健康 的生態(tài)系統(tǒng)是未受到干擾的生態(tài)系統(tǒng)，但穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)可能受到干擾；生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的兩個(gè)重要指標(biāo)包含在生態(tài)系統(tǒng)健康標(biāo)準(zhǔn)中，而且干擾與這兩個(gè)指標(biāo)緊密相關(guān)

8、。3 生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)31 生態(tài)系統(tǒng)健康的標(biāo)準(zhǔn) 為了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康與否做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，必須根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康的概念來制定相應(yīng)的標(biāo) 準(zhǔn)，并圍繞這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)派生出各種健康狀態(tài)。絕對(duì)健康的生態(tài)系統(tǒng)是不存在，健康是一種相對(duì) 的狀態(tài)，它表示生態(tài)系統(tǒng)所處的狀態(tài)。任海等總結(jié)了生態(tài)系統(tǒng)健康的標(biāo)準(zhǔn)主要包括；活力、恢復(fù)力、組織、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持、管理選擇、外部輸人減少、對(duì)鄰近生態(tài)系統(tǒng)的影 響及人類健康影響等8個(gè)方面，涵蓋了生物物理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人類健康及一定的時(shí)間、空間等范疇。作為生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)估，最重要的是活力、恢復(fù)力、組織及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持等幾個(gè)方面。 然而面對(duì)各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)，很難找到一個(gè)共有的標(biāo)準(zhǔn)

9、，因此討論什么是生態(tài)系統(tǒng)健康是一個(gè)困難的主題，而且評(píng)判某個(gè)狀態(tài)是否健康在很大程度上決定于社會(huì)利益。 32 生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)方法 相對(duì)于傳統(tǒng)的環(huán)境評(píng)價(jià)方法僅僅著眼于物理化學(xué)參數(shù)或生物檢測(cè)技術(shù)的局限性，生態(tài)系統(tǒng) 的健康評(píng)價(jià)作為一 門交叉科學(xué)的實(shí)踐，不僅包括系統(tǒng)綜合水平、群落水平、種群及個(gè)體水平等多尺度的生態(tài)指標(biāo)來體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性；還兼收了物理、化學(xué)方面的指標(biāo)；以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人類健康指標(biāo)，反映生態(tài)系統(tǒng)為人類社會(huì)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量與可持續(xù)性。評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康需要基于功能過程來確定指標(biāo)，特別是評(píng)價(jià)其干擾后的恢復(fù)能力，包括其 完整性、適應(yīng)性和效率。SCHAEFFER等首次探討了生態(tài)系統(tǒng)健康的度量

10、問題。王小藝等認(rèn)為可以從生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)綜合癥的診斷、生態(tài)系統(tǒng)的緩沖力和持續(xù)性評(píng)估、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)。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，通過景觀結(jié)構(gòu)變化了解其功能過程。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。 33 生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)選擇 指標(biāo)是用來表達(dá)和交流持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和過程信息的工具，指標(biāo)設(shè)計(jì)和使用的好壞，直接影響決策的正確性和有效性，生態(tài)系統(tǒng)健康研究深深植根于生物學(xué)和生態(tài)學(xué)，并與保護(hù)生物學(xué)、 生態(tài)環(huán)境

11、監(jiān)測(cè)和景觀生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域密切相關(guān)，也與可持續(xù)發(fā)展有關(guān)。上述學(xué)科提供了用于生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的大多數(shù)參數(shù)，并且主要聚焦于生態(tài)學(xué)和生物物理的整體性。 HANNON提出生態(tài)系統(tǒng)總產(chǎn)量（G E P )，作為生態(tài)指標(biāo)，被用于監(jiān)測(cè)潮汐濕地生態(tài)系統(tǒng)健康。RAPPORT等考察了一些壓力和它們的癥狀，并且給了生態(tài)系統(tǒng)壓力的5個(gè)指標(biāo)：營(yíng)養(yǎng)池，初級(jí)生產(chǎn)力，尺度分布，物種多樣性和系統(tǒng)恢復(fù)力 COSTANZA提出了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)，為HI= V 0 R式中：V一系統(tǒng)活力，是測(cè)量系統(tǒng)活動(dòng)、新陳代謝或初級(jí)生產(chǎn)力的一項(xiàng)重要指標(biāo)；0一系統(tǒng)組織指數(shù)，系統(tǒng)組織的相對(duì)程度，用01的數(shù)值表示，它包括組織多樣性和連接性；R一恢復(fù)力指標(biāo)，

12、系統(tǒng)恢復(fù)力的相對(duì)程度，用01的數(shù)值表示。 然而由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，很難建立統(tǒng)一的指標(biāo)體系來評(píng)價(jià)所有的生態(tài)系統(tǒng)。不同的生態(tài)系統(tǒng)所處的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)狀態(tài)不同，且同一生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的不同階段所具有的特點(diǎn)也 不同，需要由不同的指標(biāo)來監(jiān)測(cè)。不同系統(tǒng)、 同一系統(tǒng)不同的時(shí)間段上要求使用的指標(biāo)也不一樣，這就使得一致性的指標(biāo)體系更加難以確定。但是一般生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：物理化學(xué)指標(biāo)：主要是包括生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境指標(biāo)，如水質(zhì)、大氣 質(zhì)量、土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)等；生態(tài)學(xué)指標(biāo)：包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、生命周期、生物 多樣性、有毒物質(zhì)的循環(huán)與隔離、生物棲息地的多樣性、食物鏈、初級(jí)生產(chǎn)力、恢復(fù)

13、力、抵抗力、群落結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：包括人類健康水平、區(qū)域 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平、技術(shù)發(fā)展水平、公眾環(huán)境質(zhì)量和生活質(zhì)量的觀念 以及政府管理決策等。 也可以從2個(gè)方面建立指標(biāo)體系，一是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部指 ，包括生態(tài)毒理、流行病學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)；二是生態(tài)系統(tǒng)外部指標(biāo)，例如，用社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)來評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康等?？傊陨鷳B(tài)學(xué)和生物學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化背景，綜合運(yùn)用不同尺度信息的指標(biāo)體系是未來評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康與否的關(guān)鍵。 34 生態(tài)系統(tǒng)健康的恢復(fù)行動(dòng) 對(duì)某 類生態(tài)系統(tǒng)，通過某種方式或手段診斷出其已經(jīng)開始退化或處于不健康的狀態(tài)，下一步的工作是怎樣去恢復(fù)該類生態(tài)系

14、統(tǒng)的健康，恢復(fù)生態(tài)學(xué)的發(fā)展為此提供了智力和行動(dòng)上 的支持。生態(tài)恢復(fù)的流程概括如下：（1）首先要明確被恢復(fù)對(duì)象的性質(zhì)，確定系統(tǒng)邊界；（2）對(duì)受損癥狀進(jìn)行診斷分析；（3）進(jìn)行綜合評(píng)判，確定恢復(fù)目標(biāo)；（4）對(duì)生態(tài)健康恢復(fù)的自然一經(jīng)濟(jì)一社會(huì)技術(shù)可行性分析；（5）提出恢復(fù)規(guī)劃和具體方案；（6）實(shí)施方案并進(jìn)行長(zhǎng)期定位觀測(cè)，獲取具有可操作性的生態(tài)系統(tǒng)健康恢復(fù)模式。4 生態(tài)系統(tǒng)健康和環(huán)境管理的關(guān)系 生態(tài)系統(tǒng)健康是環(huán)境管理的基礎(chǔ)，同時(shí)也是環(huán)境管理的目標(biāo)。生態(tài)系統(tǒng)健康為環(huán)境管理提供 了新的手段、技術(shù)支撐和管理方式，生態(tài)系統(tǒng)健康所面臨的挑戰(zhàn)也是環(huán)境管理所面臨難題，良好的環(huán)境管理措施是維持生態(tài)系統(tǒng)健康的保證。因此維持

15、健康的生態(tài)系統(tǒng)是環(huán)境管理的最終目標(biāo)，在生態(tài)系統(tǒng)健康管理的過程中，還必須注意生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性原理、層級(jí)性原、創(chuàng)造性原理、有限性原理、多樣性原理以及人類是生態(tài)系統(tǒng)的組分原理等原理，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理的目標(biāo)。 5 生態(tài)系統(tǒng)健康研究面臨的挑戰(zhàn)生態(tài)系統(tǒng)健康研究的剛剛興起，有相當(dāng)多的問題亟待解決，面臨著一系列的挑戰(zhàn)：（1）由于生態(tài)系統(tǒng)健康的不可確定性，很難確定生態(tài)系統(tǒng)在何種狀態(tài)下沒有干擾、健康；（2）生態(tài)系統(tǒng)健康要求考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因子，但對(duì)各種時(shí)間、空間和異質(zhì)性的生態(tài)系統(tǒng)而言實(shí)在太難，尤其是人類影響與自然干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響有何不同難以確定，生態(tài)系統(tǒng)改變到何種程度其為人類服務(wù)的功能仍然能夠維持？（3）由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，生態(tài)系統(tǒng)健康是否可以概括為一些簡(jiǎn)單而且容易測(cè)定的具體指標(biāo)，以便為生態(tài)學(xué)家和政策的制定者提供參考點(diǎn)來評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康受害程度以及生態(tài)系統(tǒng)對(duì)脅迫的反應(yīng)；（4）生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，有一個(gè)產(chǎn)生、成長(zhǎng)到死亡的過程，很難判斷哪是演替過程中的癥狀，哪些是干擾或不健康的癥狀；（5）健康的生態(tài)系統(tǒng)具有吸收、化解外來脅迫的能力，但對(duì)這種能力很難測(cè)定其在生態(tài)系統(tǒng)健康中的