应用生物完整性指数评价水生态系统健康的研究进展

生物完整性指数(IBI)法是评价水生态系统健康的一种重要且被广泛应用的方法.本文综述了生物完整性指数的指示物种选择原因、构建方法以及在水生态系统健康评价中的应用,并总结了现阶段生态系统评估常用的鱼类完整性指数（F_IBI）、底栖无脊椎动物完整性指数（B_IBI）和着生藻类完整性指数（P_IBI)中候选生物状况参数指标,提出了使用微生物完整性指数(M_IBI)评价水生态系统健康的可行性和必要性.     

国家公园生态系统完整性的内涵及评价框架: 以东北虎豹国家公园为例

保护自然生态系统的完整性是我国建立国家公园的主要目标之一, 《国家公园设立规范》(GB/T 39737-2021)已将生态系统完整性作为国家公园的准入条件生态重要性的认定指标之一, 但目前对国家公园生态系统完整性的内涵还没有统一定义, 并缺乏具体的评价体系。本文在国内外相关研究的基础上, 结合我国国家公园体制试点成果及第一批国家公园设立实践, 提出了国家公园生态系统完整性的基本内涵及评价指标体系, 以期为今后设立国家公园时划定边界范围或评估国家公园管理成效提供理论依据。作者提出, 应从生态系统结构和过程完整性、功能完整性、空间格局完整性3个维度对我国国家公园生态系统完整性进行综合评价。以东北虎豹国家公园为例, 体制试点以来, 东北虎(Panthera tigris altaica)和东北豹(P. pardus orientalis)等顶级食肉动物的食物链相对完整, 虎、豹野生种群从俄罗斯进入、定居、繁衍、扩散的路径清晰, 种群稳定增长、栖息地质量持续改善, 生物多样性日益丰富, 国家公园正式设立范围划定时充分考虑了生态系统完整性保护, 生态系统完整性评级为优秀, 为国家公园可持续发展奠定了良好基础。     

国家公园陆地自然生态系统完整性与原真性评价方法探索: 以钱江源国家公园体制试点为例

中国建立国家公园的目的是保护自然生态系统的完整性和原真性, 促进生物多样性保护。国家公园的完整性和原真性评价是国家公园的布局规划、边界范围确定以及功能区划等研究的前提条件。为了评估国家公园自然生态系统完整性和原真性状态, 本文基于陆地自然生态系统的结构和功能, 通过指标筛选、专家咨询、指标量化和建立综合评价模型, 构建了陆地自然生态系统完整性与原真性的评价指标体系及其量化评价方法。该评价方法包括5个自然生态系统完整性指标、5个自然生态系统原真性指标和2个综合评价指标。以浙江省钱江源国家公园体制试点为例, 本文初步评估了其生态系统完整性与原真性状态, 并对评价结果进行了分级。按照本研究的评价方法, 钱江源国家公园体制试点的自然生态系统完整性评价结果为52.83%, 评价等级为较差; 自然生态系统原真性评价结果为87.06%, 评价等级为好。钱江源国家公园体制试点有待关注和提升的指标有保护区域完整性指数(27.00%)和旗舰种适宜生境完整性指数(53.04%)。最后, 本文结合研究区域评价结果对生态系统完整性和原真性领域应关注的问题进行了讨论。该自然生态系统完整性和原真性评价方法可提供一种评价指标覆盖较全面、数据易获取, 且评价结果易被决策者和管理者理解的评价思路。     

生物多样性不同层次尺度效应及其耦合关系研究进展

生物多样性包含遗传、物种、生态系统和景观多样性4个层次,虽然各个层次的研究较多,但是各层次间相互关系的研究较少。物种多样性多采用野外样方调查法,景观多样性采用遥感、地理信息系统和野外调查,研究方法较为成熟;生态系统多样性研究因生物地理地域和尺度的不同,常采用不同的分类体系,尚无统一评估标准。物种多样性的尺度效应在α、β、γ指数上均有不同体现,景观多样性的尺度效应非常明显。生境异质性与物种α和β多样性指数密切相关,在一定尺度上,丰富的景观多样性提高了物种多样性。未来研究需要揭示不同生物多样性层次之间的耦合关系,并将研究结果应用到生态系统红色名录制定、区域生物多样性综合监测与评估等实践之中。     

青藏高原国家公园群生态系统完整性与原真性评估框架

青藏高原具有全球独特的自然生态和人文生态系统，生态系统完整性与原真性极高，建设国家公园群是青藏高原整体性保护重要生态系统完整性与原真性的重要手段。遵循"内涵界定-框架梳理-框架构建"的研究思路，科学界定国家公园生态系统完整性和原真性内涵并建立概念模型，通过梳理国家公园生态系统完整性评估的主要框架，在对区域自然生态和社会人文系统科学考察的基础上，分析区域生态系统完整性与原真性保护与监管需求，从生境质量、生物群落、生态系统服务、自然条件与灾害、人类活动、人文景观6个方面构建青藏高原国家公园群潜在建设区生态系统完整性与原真性评估框架，以期为未来国家公园群建设与管理提供基础支撑。针对目前国家公园管理存在的主要问题，提出未来评估应用需充分体现国家公园复合生态系统和"群"的特征，并建立生态系统完整性与原真性监测体系，从而更全面的服务于青藏高原国家公园群生态系统完整性与原真性保护。     

色林错-普若岗日国家公园潜在建设区生态环境脆弱性格局评估

西藏色林错及周边区域是高原高寒草原生态系统中珍稀濒危生物物种最多的地区,也是高品质自然景观和文化遗产集中分布区,建立色林错-普若岗日国家公园(以下简称"色-普国家公园")首要考虑当地脆弱的生态环境问题。本研究遵循"因素识别-指标构建-单因子评估-综合评估"的基本思路,识别色-普国家公园潜在建设区的生态环境脆弱性因素,开展冻融侵蚀、水土流失、土地沙化、土壤风蚀、生境环境敏感性单因子评估,结合海拔、坡度、重要生态系统等限定因子,实现对国家公园潜在建设区生态环境脆弱性综合评估,以期为未来国家公园空间范围的确定、功能分区以及适度开展生态旅游等空间布局提供基础支撑。研究表明:(1)潜在建设区存在较严重的冻融侵蚀、水土流失、草地退化、生物多样性减少等生态环境问题。(2)单因子评估显示,潜在建设区主要属于生态环境的中度和高度敏感区、水土流失的中度敏感区、冻融侵蚀的轻度和中度敏感区,土壤风蚀的不敏感和轻度敏感区、土壤沙化的不敏感区。(3)综合评估显示,潜在建设区生态环境脆弱性高,高度脆弱区面积比例达57.60%,主要分布在色林错的西部和北部;低度脆弱区仅占7.38%,主要分布在色林错东部;尼玛县低度脆弱区分布面积最小,安多县分布最多;双湖县高度脆弱区面积分布最广。(4)建议未来国家公园建设把以生态旅游为主的人类活动范围集中在低度脆弱区,并重点加强对高度脆弱区的生态系统完整性与原真性保护。     

生态系统红色名录——一种新的生物多样性保护工具

生物多样性为人类提供了生存所必需的一系列生态系统服务和功能。然而,由于人为活动的加剧,生物多样性不断丧失。传统的生物多样性保护主要关注物种多样性,存在着对生物多样性的代表性不足,不能及时反应生态系统多样性的变化等缺点。近年来,生态系统层次上的多样性保护成为研究热点,一些国家和组织相继开展了大尺度的生态系统评估工作。文章回顾了已有的生态系统评估方案,发现当前生态系统评估多采用IUCN物种红色名录的分级标准体系,主要评估生态系统的濒危程度,评估标准主要是分布范围和功能的变化,不同评估方案采用的指标和阈值有差异,需要建立统一的生态系统分类体系和评价方案。同时,结合国内生态系统评价的现状,提出了在我国开展生态系统红色名录研究的若干可行建议。     

鱼类多样性监测的理论方法及中国内陆 水体鱼类多样性监测

近年来, 生物多样性监测网络的建设得到广泛重视, 全球、地区或国家生物多样性观测网不断组建。生物多样性观测的理论框架得到发展, 提出了生物多样性核心监测指标(Essential Biodiversity Variables, EBV)。鱼类多样性监测的理论框架包含于生物多样性核心监测指标之内, 在遗传、物种、生态系统等多层次进行。基于鱼类监测提出的生物完整性指数(index of biotic integrity, IBI)强调不同物种的生态功能, 可以综合反映群落结构和功能的变化, 得到广泛应用。鱼类多样性的监测方法是传统网具和现代水声学等方法的结合。监测结果的分析可以进行简单的指数比较, 也可以进行长期的趋势分析, 寻找关键节点, 探讨宏观生态格局的变化。中国内陆水体鱼类多样性监测网隶属于中国生物多样性监测与研究网络, 拟选取长江、黄河、黑龙江、珠江、澜沧江、怒江、塔里木河及青海湖8大流域, 对25个重要区域和24个重点物种(类群)进行监测, 从重要区域鱼类群落结构、重点物种(类群)种群动态和个体生物学特征、遗传多样性、早期资源等不同层次, 全面监测我国内陆水体鱼类生物多样性状况。     

海岸带生态系统健康评价中能质和生物多样性的差异——以江苏海岸带为例

生态系统健康评价是生态系统保护和监测研究的重要内容,该过程迫切需要综合性强、准确性高的指标,能质和生物多样性指标都是生态系统健康评估中的有效指标.以江苏省海岸带游泳和底栖生物群落为对象,沿海岸线从海州湾到长江入海口北岸选取15个站点,调查研究江苏省海岸带生态系统能质和生物多样性及其空间分布格局.结果表明:江苏海岸带除了中部地区能质和结构能质值较一致(都偏小)外,南北差异明显,生物多样性指数空间分布情况为南部Margalef指数略大于北部,中部较小,Shannon Wiener和Simpson指数空间分布都为南部＞中部＞北部;能质与生物多样性指标在高级生态系统中反映的生态系统健康状态一致,在中低级生态系统中差异明显;能质与生物多样性指标关联程度低,前者的测算侧重于生态系统中物种的等级,后者的测算侧重于物种的数量;总结能质和生物多样性指标在理论支撑、建立理论视角、与生态系统健康对应关系、应用模型以及局限性等方面的差异,研究结果在一定程度上可以丰富和完善生态系统健康评价研究理论与方法体系.     

青藏高原生态系统完整性远程评价与国家公园群建设时序研究

青藏高原是我国重要生态安全屏障，保有大量重要的受人类活动干扰较小的自然生态系统。但近年来受社会经济发展和气候变化的影响，高原生态系统面临退化风险。为了更好地守护地球第三极，第二次青藏科考提出建立青藏高原国家公园群的科学构想。为了全面掌握人类胁迫和气候变化背景下，青藏高原生态系统完整性维持情况，并识别生态系统完整性维持较好的区域，为青藏高原国家公园群的规划布局提供支撑，研究基于对生态系统完整性内涵的理解以及青藏高原生态系统特征，借鉴加拿大国家公园生态系统完整性评估框架，构建了"格局-质量-功能-问题-压力"生态系统完整性远程评估框架，对青藏高原生态系统完整性进行了综合评估并分析了其空间格局特征。结果显示：青藏高原整体维持了较好的生态系统完整性，分别有3.52%、7.51%和70.71%的区域生态系统完整性等级为优、良和中，但受人类胁迫影响，部分区域生态系统完整受到破坏，分别有18.17%和0.10%的区域生态系统完整性等级为较差和极差。从空间上看，青藏高原东部地区生态系统完整性整体高于西部地区。从生态系统完整性保护的角度看，青藏高原可用于建设国家公园的备选区数量多、分布广，且呈现大面积连片分布的格局。目前正在开展的三江源、祁连山、大熊猫、普达措等国家公园体制试点区均具有较高的生态系统完整性。为了加快推动生态系统完整性高的区域保护，根据青藏高原国家公园潜在建设区的生态系统完整性指数结果，建议优先启动雅鲁藏布大峡谷、色林错-普若岗日、独龙江三江并流、若尔盖、贡嘎山、稻城亚丁等国家公园建设，待条件成熟后，再逐步启动其他具有景观、文化价值的国家公园建设。     

基于优势种的生物多样性保护价值空间异质性研究——以长白山生态功能区为例

生物多样性保护是生态系统的主导功能之一,对生物多样性空间异质性的研究有助于准确认识区域的保护价值及重要性,但目前可借鉴的生物多样性价值空间异质性评价方法和经验偏少。以长白山生态功能区核心区为研究区域,基于生物多样性丰富区域优势物种的分布及其环境因子,通过Maxent评估生物多样性保护价值,将研究区域分为生物多样性保护高价值区、中价值区和一般价值区,并开展景观分析与评估。研究结果表明:研究区域内生物多样性保护高价值区域占总面积的42.9%、主要分布于长白山保护区内,保护区内的高价值斑块也较保护区外完整、面积大;研究区域内生物多样性高价值斑块的平均面积和最大斑块面积远高于中价值区和一般价值区,其斑块景观较完整、破碎化水平相对较低,是研究区域生物多样性保护价值和生态系统稳定性的重要基础。植被是对研究区域生物多样性影响最大的环境因子,其次是土层厚度和海拔。从生态系统完整性和过程连续性保护的需要,保护区南部缓冲区可考虑调整为核心区,保护区外还有较大面积的生物多样性高价值和中价值区域也应纳入保护区进行保护;长白山西坡是生物多样性高价值斑块最破碎的区域,应在未来的保护工作中予以特别关注。本研究表明关联优势种空间分布及环境因子是认识生物多样性价值及空间异质性的有效手段,本研究方法可为生态红线划定和国家公园设计提供参考。     

生物完整性指数与水生态系统健康评价

生物完整性指数是目前水生态系统健康评价中应用最广泛的一个生态指标。本文扼要介绍了生物完整性指数的概念、水生态系统健康评价的原理以及大型底栖无脊椎动物完整性指数的构建方法,介绍了生物完整性指数在水生态系统健康评价中的应用及我国开展这方面工作的建议。     

基于鱼类物种状况的长江生态环境质量评估

鱼类是水域生态系统的重要组成部分, 也是水域生态环境良好的指示类群。为合理评估长江生态环境的现状和变化趋势, 文章提出将土著鱼类物种数和珍稀特有鱼类物种数作为评价指标, 并建立了相关的评价基准和等级划分标准。以2010年和2020年为评价年, 评估了长江干流及代表性重点水域的生态环境质量。结果显示, 当前长江上游干流和下游干流的生态环境质量优于中游; 支流赤水河的生态环境质量良好, 大型湖泊鄱阳湖的生态环境质量中等。从时间上看, 随着长江十年禁渔等一系列保护措施的实施, 长江干流的生态环境质量有不同程度地好转。在此基础上, 提出了进一步改善长江生态环境的对策与建议。     

Bird based Index of Biotic Integrity: Assessing the ecological condition of Atlantic Forest patches in human-modified landscape

Wooded biomes converted to human-modified landscapes (HML) are common throughout the tropics, yielding small and isolated forest patches surrounded by an agricultural matrix. Diverse anthropogenic interventions in HMLs influence patches in complex ways, altering natural dynamics. Assessing current condition or ecological integrity in these patches is a challenging task for ecologists. Taking the Brazilian Atlantic Forest as a case study, we used the conceptual framework of the Index of Biotic Integrity (IBI), a multimetric approach, to assess the ecological integrity of eight small forest patches in a highly disturbed HML with different configurations and histories. The IBI was developed using bird assemblages found in these patches, and its performance was compared with analytical approaches commonly used in environmental assessment, such as general richness and Shannon’s diversity index. As a first step, the IBI procedure identifies an existing gradient of human disturbance in the study region and checks which biotic characteristics (candidate metrics) vary systematically across the gradient. A metric is considered valid when its’ relationship with the gradient provides an ecological interpretation of the environment. Then, the final IBI is elaborated using each valid metric, obtaining a score for each site. Over one year of sampling, 168 bird species were observed, providing 74 different bird candidate metrics to be tested against the disturbance gradient. Seven of them were considered valid:richness of threatened species; richness of species that use both “forest and non-forest” habitats; abundance of endemics, abundance of small understory-midstory insectivores, abundance of exclusively forest species; abundance of non-forest species, and abundance of species that forage exclusively in the midstory stratum. Each metric provided complementary information about the patch’s ecological integrity. The resulting IBI showed a significant linear relationship with the gradient of human disturbance, while total species richness and Shannońs diversity index did not. Application of numerical approaches, such as total species richness and Shannon’s diversity, did not distinguish ecological traits among species. The IBI proved better for assessing and interpreting ecological and environmental condition of small patches in highly disturbed HML. The IBI framework, its multimetric character, and the ease with which it can be adapted to diverse situations, make it an effective approach for assessing environmental conditions in the Atlantic Forest region, and also for many other small forest patches in the tropics.     

国家尺度自然保护地生态系统联网监测指标体系构建与应用研究

自然保护地是维护国家生态安全, 提升生物多样性保护成效的重要载体, 对保护地生态系统进行实时、高频、多尺度的监测是认知其动态变化的有效手段, 也是实现自然保护地生态系统健康管理的基石。由于目前我国没有形成自然保护地生态系统监测网络, 缺少统一的联网监测指标体系, 导致多数自然保护地生态系统组成家底不清、动态不明, 应对生物多样性保护新问题的能力不足, 并且在国家尺度上的自然保护地生态系统健康状况及保护成效评估缺乏联网监测数据支撑。因此, 亟需构建国家尺度的自然保护地生态系统组成和动态监测网络, 以及一套科学、系统、规范的自然保护地生态系统联网监测指标体系。该文针对自然保护地生物多样性和生态系统监测的目标和内容, 参考国内外现有的生态系统监测网络的指标体系, 确定了自然保护地生态系统联网监测指标体系建立和选取的基本原则, 建立了一套适用于国家尺度的自然保护地生态系统联网监测指标体系, 并在6个国家级自然保护区进行示范。构建的指标体系针对构成生态系统的6类关键要素(生境要素、生物要素、气象要素、土壤要素、大气和水环境要素、景观要素)制定了30个监测指标, 有效应用于森林、草地、荒漠、湿地等生态系统类型的自然保护地, 能够实现对不同类型自然保护地生态系统组分和结构的现状和演变特征进行长期、动态化监测, 并可为自然保护地保护成效评估和健康管理提供规范化、标准化的基础数据。     

生态系统健康评价——概念构架与指标选择

在探讨生态系统健康概念构架的基础上,寻求对管理景观中的生态系统健康进行整体性评价的合适指标.健康的生态系统不仅在生态学意义上是健康的,并能维持健康的人类群体及有利于社会经济的发展.健康生态系统的一般特征是恢复力、多样性和生产力.建立生态系统健康评价指标的第一步是指标选择原则的确定,根据生态系统健康评价的目的和指标筛选的原则,把生态系统健康指标体系(Ecosystem Health Indicaror,EHI)分为生物物理指标、生态学指标和社会经济指标.