河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)及展望

河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)及展望

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1、河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)及展望龐治國1 王世巖1 胡明罡21中國水利水電科學(xué)研究院,北京,1000442北京市水會(huì)局水電中心,北京,100079摘要:在介紹了生態(tài)系統(tǒng)健康概念和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,概括了河流生態(tài)系統(tǒng)健康的涵義和開展河流健康評(píng)價(jià)研究的重要意義,分析評(píng)價(jià)了預(yù)測(cè)模型法和多指標(biāo)法之間的優(yōu)缺點(diǎn),提出了河流健康評(píng)價(jià)發(fā)展方向和亟待開展的工作。關(guān)鍵詞:生態(tài)系統(tǒng)  河流生態(tài)系統(tǒng)  健康評(píng)價(jià)1 引言人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展歸根結(jié)底是生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展問題,而生態(tài)系統(tǒng)管理是合理利用和保護(hù)資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[1]。河流對(duì)人類的發(fā)展非常重要,不僅可提供食物、工農(nóng)業(yè)及生活用水,還具商業(yè)

2、、交通、休閑娛樂等諸多服務(wù)功能。作為重要的生態(tài)系統(tǒng)類型,河流生態(tài)系統(tǒng)還是生物圈物質(zhì)循環(huán)的主要通道之一,很多營養(yǎng)鹽及污染物在河流中得以遷移和降解[2]。但在過去的幾十年中,河流生態(tài)系統(tǒng)不斷受到人類活動(dòng)的干擾和損害。隨著工業(yè)文明的迅速發(fā)展,人類對(duì)水資源的需求大量增加,很多河流因用水過度而面臨斷流或枯竭;此外,大量污染物的排入和森林及河岸緩沖帶的亂砍亂伐嚴(yán)重影響了河流水環(huán)境狀況,其結(jié)構(gòu)受到極大破壞,諸多生態(tài)功能也因人類活動(dòng)的干擾而逐漸喪失。在1999年聯(lián)合國環(huán)境計(jì)劃署組織的“面向21世紀(jì)水資源委員會(huì)”對(duì)流域面積最大的25條世界大河進(jìn)行調(diào)查后的總結(jié)報(bào)告中指出,世界的大江大河水質(zhì)欠佳,多

3、數(shù)河流水量日益減少,而污染程度則日漸加重。在被調(diào)查的河流中,中國的黃河,流入中亞咸海的前蘇聯(lián)錫爾河、阿姆河,美國科羅拉多河,印度的恒河和墨西哥的萊爾馬河6條河水質(zhì)極差,被評(píng)為最不衛(wèi)生的河流;只有南美的亞馬遜河、印度支那半島的湄公河和北美的圣勞倫斯河水質(zhì)較好。由此可見,如何維持現(xiàn)有河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,修復(fù)受損系統(tǒng),促進(jìn)河流及其流域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)全球性的問題。作為可持續(xù)發(fā)展概念的一個(gè)重要目標(biāo),恢復(fù)和維持健康的生態(tài)系統(tǒng)迅速成為科學(xué)家的共識(shí),用健康來描述一個(gè)環(huán)境的狀況是科學(xué)發(fā)展和社會(huì)價(jià)值觀進(jìn)步的必然結(jié)果,維持和恢復(fù)一個(gè)健康的生態(tài)系統(tǒng)已成為近年來環(huán)境管理的

4、重要目標(biāo)[3-5]。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)在森林、河流、農(nóng)田、濕地等不同類型生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域迅速展開[6-8]。而如何評(píng)價(jià)河流生態(tài)狀況正成為水利科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。研究河流健康狀況的評(píng)價(jià)不僅可應(yīng)用于對(duì)河流現(xiàn)狀的客觀描述和評(píng)估,而且有助于管理決策者確定河流管理活動(dòng),對(duì)于河流的可持續(xù)管理及區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)都具有非常重要的意義。4012 生態(tài)系統(tǒng)健康概念生態(tài)系統(tǒng)的概念首先是由英國植物生態(tài)學(xué)家A.G.Tansley于1935年提出的,最初定義是包括一個(gè)定義的空間中所有的動(dòng)物、植物和物理環(huán)境的相互作用,以及由生物與環(huán)境形成的自然系統(tǒng)。其后有Lindeman.R的能量動(dòng)態(tài)理論、

5、Odum家族提出的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展中結(jié)構(gòu)和功能特征的變化規(guī)律、Kumar.H.L的超級(jí)系統(tǒng)理論,以及馬世駿等提出的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模型(SENCE)等??傊?,生態(tài)系統(tǒng)是一定空間范圍內(nèi),有生物群落與其環(huán)境所組成,具有一定時(shí)空格局,它自身借助于功能流而形成的穩(wěn)定系統(tǒng)。它具有整體性、生態(tài)功能、服務(wù)功能、自我維持和調(diào)控功能,并且具有動(dòng)態(tài)的、生命的特征,是一個(gè)復(fù)雜的生命有機(jī)休,具有健康、可持續(xù)發(fā)展特性。因此,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)研究甚為重要。生態(tài)系統(tǒng)健康是研究生態(tài)系統(tǒng)的綜合特性,通過研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(包括組織結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu))、功能(生態(tài)功能和服務(wù)功能)、適應(yīng)力(彈性)和社會(huì)價(jià)

6、值來判斷它們的健康狀況。生態(tài)健康是指生態(tài)系統(tǒng)處于良好狀態(tài),Costanza等[9]從生態(tài)系統(tǒng)自身出發(fā)把生態(tài)系統(tǒng)健康的概念歸納為:(1)健康是系統(tǒng)的自動(dòng)平衡;(2)健康是沒有疾??;(3)健康是多樣性或復(fù)雜性;(4)健康是穩(wěn)定性或可恢復(fù)性;(5)健康是有活力或增長(zhǎng)的空間;(6)健康是系統(tǒng)要素間的平衡。從這個(gè)概念看出,一個(gè)健康的生態(tài)系統(tǒng)必須保持新陳代謝活動(dòng)能力,保持內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織,對(duì)外界的壓力必須有恢復(fù)力。也就是說,測(cè)定生態(tài)健康應(yīng)該包括系統(tǒng)恢復(fù)力、平衡能力、組織(多樣性)和活力(新陳代謝)。從生態(tài)系統(tǒng)層次出發(fā),一個(gè)健康的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該是穩(wěn)定和可持續(xù)的,即生態(tài)系統(tǒng)隨著時(shí)間的進(jìn)程有活力并且

7、能維持其組織及自主性,在外界脅迫下容易恢復(fù)[10]。但很多學(xué)者認(rèn)為只強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)健康的生態(tài)學(xué)指標(biāo)不夠完善,更全面的是把人類健康也包括進(jìn)來,也就是生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)該包含兩方面內(nèi)涵:滿足人類社會(huì)合理要求的能力和生態(tài)系統(tǒng)本身自我維持與更新的能力。前者是后者的目標(biāo),而后者是前者的基礎(chǔ)。國際生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)會(huì)將“生態(tài)系統(tǒng)健康”定義為“研究生態(tài)系統(tǒng)管理的預(yù)防性的、診斷的和預(yù)兆的特征,以及生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康之間關(guān)系的一門系統(tǒng)的科學(xué)”。生態(tài)系統(tǒng)健康的標(biāo)準(zhǔn)有活力、組織、恢復(fù)力、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持、管理選擇

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