生态阈值确定方法综述

生态系统在环境条件变化时表现出的剧变或阈值现象是当前生态学研究的热点,但是生态阈值定量检测的困难阻碍了这一主题的研究与应用。本文从典型案例入手,通过分析潜在生态阈值的S型曲线式、补给-压力式和跃迁式驱动-响应机理,归纳了局部加权回归散点平滑法、分段回归、高斯模型、拐点分析软件、稳态转换检测软件、指示种阈值分析和系统动力学仿真模型7种生态阈值确定方法,并评述了其优缺点和适用性,以期为生态阈值的定量分析研究提供方法借鉴。     

应用多种生物类群评价白洋淀水环境质量变化

白洋淀是华北平原最大的浅水湖泊。近几十年来,白洋淀上游耗水增加,天然入淀水量急剧减少,使白洋淀水位明显降低;同时,随着淀泊周边农村生活污水的排入,白洋淀发生了严重的富营养化。2017年雄安新区设立,白洋淀环境治理工作的重要性空前提高。近几年通过上游水库和跨流域生态补水,白洋淀水位明显抬升,同时淀中和淀边农村实施了生活污水收集。为了解白洋淀当前水环境状况,对前期补水和治污的效果进行评估,2019年8月对白洋淀水体理化指标及水生生物进行调查,采用水质、浮游植物、浮游动物、底栖动物指标评价白洋淀水环境质量,并与2010年的调查数据进行对比,辅以沉水植物指标评价水体生态状况。结果表明: 白洋淀2019年总磷达到优于Ⅲ类水平,总氮优于Ⅱ类水平,水环境状况比2010年有较大改善。其中,总磷浓度下降了88.6%,总氮浓度下降了83.9%,叶绿素a浓度下降了47.8%,透明度增大了43.4%;浮游动物、底栖动物等生物多样性明显提高,浮游植物密度显著降低,优势种从普遍的重富营养型转变为富营养型;沉水植物清洁型种类分布范围缩小。这说明沉水植物物种评价法不适于白洋淀水环境质量评价,浮游动物多样性评价方法也不适用于当前白洋淀水环境质量评价。早期,由于污染源集中在西部,白洋淀西部水质差于东部;现在,由于自西、北、南多方向补水,淀区的水动力条件发生显著改变,加之西部实施治污工程,淀区水质呈现空间均一化的特点。     

我国生态系统生态阈值研究基础

生态系统中广泛存在非线性变化,表现为系统状态随着压力的逐渐增加而发生骤然转变。为解释这种变化,国外生态学家提出了生态阈值和稳态转换的概念,不断完善理论和方法体系,开展机理和案例研究,深化对复杂系统演化机制的理解,并开始应用于环境管理。在我国,近几十年来在各类生态系统中开展了大量关于压力-响应的定量化研究,取得了丰富成果。这些研究在本质上与生态阈值和稳态转换理论范式紧密关联。本文以“中国生态阈值和稳态转换案例数据库”为基础,按照河流、湖泊、湿地、森林、草地、河口与海洋、农田、荒漠、城市、冻原10种生态系统类型,筛选归纳了相关生态阈值,并阐释了稳态转换机理。将研究案例与生态阈值、稳态转换理论范式进行衔接,目的是整合多领域研究成果,作为生态系统复杂性研究的基础,推动其在生态环境监测、生态安全预警以及生态标准创新发展领域中的应用。