河口、海湾生态系统健康评价方法及其应用研究

【摘要】：河口、海湾是受人类活动干扰最严重的海域,因其生态动力学与生物地球化学过程及健康演变机理复杂,日益受到重视的生态管理措施并未改变部分河口、海湾生态系统的健康状况。如何恢复受损生态系统的健康,满足人类对其生态服务功能的需求,实现“人海协调”可持续发展的研究仍然受到关注。河口、海湾生态系统健康评估方法的研究日益成为海洋生态学及海洋管理研究的热点问题之一。 目前,现有生态健康评估方法主要以生境或目标物种等单一因素评价为主,而将生态系统各组分视为整体进行评价的研究较少。论文依据联合国千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment,MA)的基本框架,以生态系统结构和服务功能为主要评估内容,建立了河口、海湾生态系统健康评价概念模型和指标体系,以珠江口及毗邻的核电海湾——大亚湾为代表,分析了该河口、海湾生态系统的健康状况及变化趋势,在此基础上提出了生态管理建议。主要研究内容与结论如下: 1探讨了生态系统健康的定义。生态系统健康是指一个生态系统通过自我调节,能够维持自身结构—功能的稳定、以及系统中各要素间的相互协调,可以为人类发展提供生态系统服务支持。 依据整体性原理,考虑系统外部相关性和内部相关性,分析人类扰动与生态系统健康之间的关键生态过程,认识系统各要素之间的耦合关系,建立了一个基于系统结构—功能的河口、海湾生态系统健康评价概念模型,丰富了河口、海湾生态系统健康评价理论。 2阐述生态系统健康评价与生态服务功能、变化度和协调度的关系。探讨生态系统协调度的概念,将其引入生态系统健康评价中,量化生态系统结构—服务功能等各要素之间的依存关系、制约作用及其均衡程度。以生态系统结构—服务功能为主要评价内容,构建了一套河口、海湾生态系统健康评价指标体系。指标体系考虑了核电站运转过程中温排水、余氯和核素排放对海湾生态过程的影响。所建立的评价指标体系,既具有普适性,可用于评价一般海湾;也具有特定性,引入与核电相关的指标,可以评估核电站运行对海湾生态系统健康水平的可能影响。 3以珠江口和大亚湾为代表,基于生态系统的长期监测数据,综合评估河口、海湾生态系统的健康现状及变化趋势。分析人类开发活动对生态系统结构和服务功能的影响,以及系统中各要素间相互作用的因果关系,分析系统结构、服务功能的变化对生态系统健康的影响。认识生态系统结构受损和服务功能衰退的影响因子,深入理解不同类型的健康变化症状,为评价和管理河口、海湾生态系统提供理论基础。 珠江口和大亚湾生态系统健康评价结果: ①1980-2009年珠江口生态系统健康状态明显退化,健康指数变化范围为0.86～0.42,属于“不健康”水平。其中,珠江口生态系统变化度指数为0.91～0.57,表明在人类活动的干扰下,珠江口是一个处于动荡状态的生态系统。生态系统协调度为0.94～0.73,系统各要素不协调成为生态系统健康衰退的内在表现。 ②1985-2008年大亚湾生态系统健康指数为0.99～0.47,属于“不健康”。其中,生态系统变化度指数为0.99～0.72;生态系统协调度指数为0.99～0.66。评价结果表明大亚湾生态系统健康状况明显退化。 4根据生态系统健康评估结果,进行了生态管理情景分析。采用情景分析法,根据研究区域的生态健康状况,以管理类型和调控力度为变量,构建系列生态系统管理方案,探讨生态系统健康指数对管理方案变化的响应。情景分析结果表明:①大亚湾生态系统管理的重点在于:生境修复,围垦管理,水质控制和渔业资源保护等。②单一目标的生态管理措施,即使加大管理力度,也不能使珠江口生态健康指数持续上升;采取组合目标的管理措施,管理效益可从0～3 %增加到25 %;基于生态系统的恢复措施,珠江口生态健康指数可以最大程度接近健康状态。 本文对河口、海湾生态系统健康评价的研究,可以为管理部门提供以下决策参考:明确生态系统健康现状、变化及影响因子;确定生态系统管理重点及其优先次序;预测综合生态系统管理的效益。