生态恢复中生态系统服务的演变:趋势、过程与评估

经过10余年的发展,生态系统服务已经成为生态恢复研究关注的前沿和热点。生态恢复改变了生态系统格局与过程,对生态系统服务的产生和提供具有重要影响。但是目前对于生态系统服务在生态恢复过程中的演化仍缺少系统性研究。对国内外相关研究的最新成果进行综述,总结了生态系统服务评估中框架的构建和方法的选择(参数转移法、系统模型法和定量指标法),介绍了生态恢复对生态系统服务的促进作用、生态系统服务的演变过程以及不同生态系统服务间的协同与权衡关系,分析了社会经济因素对生态恢复和生态系统服务维持的影响。最后结合我国生态恢复实践,提出未来生态恢复和生态系统服务研究可以从深化作用机制研究、推动服务评估创新、增强研究成果应用3方面深化和拓展。     

生态系统综合评价的内容与方法

生态系统综合评价是系统分析生态系统的生产及服务能力,对生态系统进行健康诊断,做出综合的生态分析和经济分析,评价其当前状态,并预测生态系统今后的发展趋势,为生态系统管理提供科学依据。从总体上讲,综合评价更强调生态系统一系列产品与服务功能之间的权衡,具有很强的实践意义。许多学者对不同的生态系统服务功能进行了经济价值评估,但缺乏对生态系统的产品、服务、健康与管理之间关系的进一步探讨。对生态系统服务功能评价、健康评价的生态管理与预测进行了系统论述,目的是提出生态系统综合评价的框架,指导生态系统评价行动及生态系统管理。     

生态系统核算研究进展

生态系统核算的本质是通过对生态系统服务、生态系统资产的实物量和价值量进行计算,将生态系统的数量信息纳入国民经济核算体系,将生态系统的保护目标融入经济社会决策,以更好地实现生态环境与经济社会协调发展的战略构想.本文对生态系统核算基本问题、生态系统核算账户设计、生态系统估价方法等方面展开综述.首先,通过对生态系统服务理解的阐述和归类,立足于最终生态系统服务观阐明了生态系统的运行过程,扩展了国民账户体系(SNA)的生产范围.其次,梳理并设计了生态系统资产账户、生产账户和供给使用账户,就生产范围扩展方法对生产账户的不同影响进行对比.再次,区分了基于交换价值的核算方法和基于福利经济理论的核算方法,并指出基于交换价值的核算方法与SNA理论基础更为匹配.最后,对当前研究存在的不足进行分析,并对未来研究予以展望.     

基于生态系统演变机理的生态系统脆弱性、适应性与突变理论

随着气候变化影响广度与深度的增加,生态系统脆弱性、适应性与突变理论逐渐被广泛应用到生态学研究领域中,探讨和评估各类生态系统对气候变化的敏感性、脆弱性和适应性,可谋求更好的方式来应对气候变化对区域生态系统带来的深远影响,服务于国家生态系统可持续管理及生态安全建设.虽然相关研究已获取许多进展,区分了气候敏感区和某些生态系统...     

生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范

本文主要介绍国家重点研发计划2016年首批立项的重点专项"生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范"(2016YFC500100)的项目立项背景、主要研究内容及总体目标。本项目紧密围绕国家生态监测需求,与国际上生态监测科学技术前沿并跑,研发生态系统关键参量监测设备和生态物联网关键技术,开展示范和产业化推广,推动我国生态监测技术的自主创新,服务我国脆弱生态修复与保护需求,增强我国生态监测的立体化、自动化、智能化水平,满足国家实时生态监测的需求。     

Vulnerability of the global terrestrial ecosystems to climate change

Climate change has far‐reaching impacts on ecosystems. Recent attempts to quantify such impacts focus on measuring exposure to climate change but largely ignore ecosystem resistance and resilience, which may also affect the vulnerability outcomes. In this study, the relative vulnerability of global terrestrial ecosystems to short‐term climate variability was assessed by simultaneously integrating exposure, sensitivity, and resilience at a high spatial resolution (0.05°). The results show that vulnerable areas are currently distributed primarily in plains. Responses to climate change vary among ecosystems and deserts and xeric shrublands are the most vulnerable biomes. Global vulnerability patterns are determined largely by exposure, while ecosystem sensitivity and resilience may exacerbate or alleviate external climate pressures at local scales; there is a highly significant negative correlation between exposure and sensitivity. Globally, 61.31% of the terrestrial vegetated area is capable of mitigating climate change impacts and those areas are concentrated in polar regions, boreal forests, tropical rainforests, and intact forests. Under current sensitivity and resilience conditions, vulnerable areas are projected to develop in high Northern Hemisphere latitudes in the future. The results suggest that integrating all three aspects of vulnerability (exposure, sensitivity, and resilience) may offer more comprehensive and spatially explicit adaptation strategies to reduce the impacts of climate change on terrestrial ecosystems.     

大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统

当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。     

生态系统服务研究进展

工业革命以来对地球进行的大范围开发 ,导致人类与自然的尖锐对立 ,全球气候在变暖、土地的生产力在下降、水资源的短缺日益突出、生态系统在大范围改变 (水生生态系统衰退、草原荒漠化、森林生态系统退化 )、生物多样性在减少、环境质量在下降。伴随着这些全球性和区域性的生态环境危机的发生 ,人类本身的生存与发展受到威胁 ,表现在 :自然生产的食物越来越少、可用于医疗保健的天然药物越来越少、许多相伴人类的动植物正濒临灭绝、灾难性的水旱灾害日益频繁、清洁的空气和清澈的河溪正变成奢侈品、人类活动产生的废物正在充斥和破坏着环境…     

Are ecosystems hormetic?

The phenomenon of hormesis has been observed mainly for the response of individual organisms to stress. A reasonable line of inquiry might explore the possibility of observing hormesis at other levels of ecological organization. This initial examination focuses on ecosystem hormesis. Explorations of hormetic responses of ecosystems to stress cannot be made independently of a fundamental concept of ecosystem. The scale‐dependence of ecosystem dynamics also influences whether an ecological disturbance is in reality a stressor. Ecosystem hormesis might be claimed if one or more components of an ecosystem exhibit hormesis. By this definition, ecosystem hormesis would be a trivial extension of hormesis observed for individual organisms. A non‐trivial extension of ecosystem hormesis would include the observation that integrated (i.e., holistic) measures of ecosystem structure or function displayed an hormetic response to an ecological stressor. Several such examples of ecosystem structural and functional hormesis are presented.     

海洋生态系统服务的研究进展

综合了国际和国内对海洋生态系统服务的研究成果,总结归纳了海洋生态系统服务在基础理论、价值评估和应用研究等3个方面的进展.在众多的定义中,Daily(1997)的定义得到了生态学家们的普遍认可,而MA(2003)的概念更倾向于管理中应用.目前对生态系统服务的分类并不一致,MA的分类体系更为实用和便于评估.对海洋生态系统服务还缺乏系统的基础理论研究和适用的分类体系.在价值评估方面,多位学者对生态系统服务的社会价值与生态价值进行了探讨.尽管有多种技术方法可以了解人们的支付意愿,但对于不具有市场的服务价值的评估方法还有待进一步完善.应用研究主要集中在人类活动与生态系统服务之间的关系,以指导生态系统服务的管理与可持续利用.对如何更好地将生态系统服务的理论应用于实际管理和政策制定作了探讨与展望.     

生态系统服务供给、消费与人类福祉的关系

生态系统服务的持续供给是区域可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足和提高自身福祉.科学认识生态系统服务供给、消费与人类福祉之间的关系,对于协调生态系统服务保育与人类福祉提高的关系具有重要意义.本文对生态系统服务供给的多样性、复杂性、区域性特点和生态系统服务消费的差异性、不可或缺性特征,以及人类福祉的多维性、地域性、评价指标多样性分别进行了综述,分析了生态系统服务供给与消费之间的不确定性关系和多尺度关联特征,阐述了生态系统服务与人类福祉之间相互反馈和非同步性关系.最后,围绕生态系统服务供给、消费与人类福祉的关系,提出了有待进一步研究的问题.     

湖泊-流域生态系统管理的内容与方法

在流域生态系统管理研究综述的基础上,对湖泊一流域生态系统管理的概念进行了界定,对水环境管理、综合流域管理与流域生态系统管理之间的差异进行了对比分析。确定了生态系统生态学、流域生态学、生态系统健康和流域方法为湖泊．流域生态系统管理的理论基础,生态系统方法和流域分析为其方法学基础。在上述分析的基础上,提出了湖泊．流域生态系统管理的6个主要步骤：研究范围界定、基础信息收集与基本生态学问题的分析和评价、管理目标设定、系统综合、生态系统综合评价、适应性管理;识别出湖泊-流域生态系统管理中的3个关键问题：①生态系统管理中的不确定性和障碍分析;②流域土地利用变化对湖泊水质和生态系统的影响;③流域生态子系统与社会子系统的关联。     

生态系统保护现状及保护等级评估——以江西省为例

基于生态系统的保护是防止生物多样性丧失的重要手段,已成为保护生物学研究的热点。对生态系统保护等级进行划分,确定局域、区域和全球尺度上生态系统保护的优先性,可为制定生态系统保护方案提供重要依据。目前,生态系统保护等级划分的常用指标包括面积流失率、幅度和代表性。以江西省生态系统为例,基于20世纪80年代的江西省植被图、生态系统图、2010年土地利用图和自然保护区图,在GIS环境下进行图层叠加运算和重分类,再进行定量评估和归一化,将江西省生态系统划分为极重要、重要和一般3个级别。结果表明:过去的30年间江西省自然生态系统面积共减少了82613.83km2,减少率超过了60%。全省的37个自然生态系统类型中有19个类型建有国家级自然保护区,但得到保护的面积比例较低。森林生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占省国土面积的16.7374%、5.5310%和3.8242%,受国家级自然保护区保护的比例分别为0.51%、3.73%和5.76%;灌丛生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.0975%、0.9335%和0.0100%,保护比例分别为1.72%、0.17%和0.70%;草地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.2647%、0.0005%和0.1064%,保护比例分别为0.21%、0.00%和3.49%;湿地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.3532%、0.0345%和1.5650%,保护比例分别为1.87%、0.00%和18.01%。从各级生态系统空间分布来看,极重要生态系统分布范围最广,主要分布在江西省的东南部和西北部;重要生态系统主要分布在西北部和东北部;一般生态系统分布范围最小,主要分布在北部。中部地区的自然生态系统多数由于经济发展而退变为农田、城市等人工生态系统。结合江西省生态系统现状,将极重要的生态系统作为重点保护范围,因而占江西省国土面积17.46%的生态系统应该得到优先保护。这一结果为有效地开展生态系统管理,制定有针对性的生态系统的保护规划具有重要参考价值。     

生态系统服务供给和需求研究评述及框架体系构建

生态系统服务供给和需求联系着自然生态系统与社会经济系统,对生态系统服务供给和需求的研究有助于加强生态系统管理和实现资源优化配置,从而保障区域生态安全与社会经济可持续发展。本文在系统梳理国内外相关研究的基础上,对生态系统服务供给和需求的概念内涵、评估方法和实践应用等方面进行全面综述。从理论发展的角度看,虽然目前已取得较为丰富的研究成果,但是现有研究仍较为分散,缺乏统一的生态系统服务供需研究框架体系。鉴于此,本文在对生态系统服务供给和需求的研究范畴进行拓展的基础上,按照“理论-方法-实践”相统一的研究脉络,构建了“定性-定位-定量-定策”的生态系统服务供给和需求研究框架体系,最后提出未来研究应围绕“重点关注生态系统服务供给和需求的空间转移规律、加强生态系统服务供给和需求的定量方法研究、深化生态系统服务供给和需求应用管理实践和建立生态系统服务供给和需求应用评价机制”等方面展开,以期促进生态系统服务供给和需求的理论与实践研究。     

2001—2010年疏勒河流域生态系统质量综合评价

疏勒河流域属于典型的干旱区内陆河流域,生态环境脆弱,对其进行生态系统质量评价意义重大.本文利用多源遥感数据,依据生态系统生产能力指数(EPI)/生态系统稳定性指数(ESI)/生态系统承载力指数(EBCI),建立遥感综合评价模型,对疏勒河流域2001—2010年的生态系统质量进行综合评价.结果表明: 疏勒河流域2001—2010年生态系统质量平均值为43.21,处于较低水平.EPI、ESI和EBCI的均值分别为47.16、58.09和28.52,说明疏勒河流域生态系统承载力较低.2001—2010年,EPI和EBCI分别增加了18.9％和20.1％,ESI下降了9.4％.流域生态系统质量总体呈现出先增加后下降的趋势,2001、2005和2010年生态系统质量年均值分别为 43.71、44.80和41.13.农田生态系统质量最高,水体生态系统质量最低.人工生态系统质量综合评价值为46.43,明显高于自然生态系统.     

Community ecology theory predicts the effects of agrochemical mixtures on aquatic biodiversity and ecosystem properties

Ecosystems are often exposed to mixtures of chemical contaminants, but the scientific community lacks a theoretical framework to predict the effects of mixtures on biodiversity and ecosystem properties. We conducted a freshwater mesocosm experiment to examine the effects of pairwise agrochemical mixtures [fertiliser, herbicide (atrazine), insecticide (malathion) and fungicide (chlorothalonil)] on 24 species‐ and seven ecosystem‐level responses. As postulated, the responses of biodiversity and ecosystem properties to agrochemicals alone and in mixtures was predictable by integrating information on each functional group's (1) sensitivity to the chemicals (direct effects), (2) reproductive rates (recovery rates), (3) interaction strength with other functional groups (indirect effects) and (4) links to ecosystem properties. These results show that community ecology theory holds promise for predicting the effects of contaminant mixtures on biodiversity and ecosystem services and yields recommendations on which types of agrochemicals to apply together and separately to reduce their impacts on aquatic ecosystems.     

陕北农民对退耕还林的意愿评价

为了解生态修复政策对陕北地区社会经济的影响,2007年通过参与性农户调查方法,研究退耕还林项目对陕北居民生计的影响以及由于生态项目实施引起的农民态度的变化.结果表明：农民接受退耕还林补偿政策,但只有极少数人乐意植树(8.9%)、种草(2.2%). 尽管19.1%的农户表示他们的生计受到了项目的负面影响,63.8%的农户表示支持退耕还林项目,但是高达37.2%的农户表示项目结束后会再次垦荒种粮.由此可见,退耕还林项目恢复的植被在项目结束后有可能被重新开垦为农田,该项目获得的环境成果面临被再次破坏的风险.因此,给予合理的补偿来减少农民经济损失、通过技术进步提高单位土地面积产出、通过技术培训使农村剩余劳动力转移出来是环境修复项目成功的重要保证.     

Ecological Restoration and Global Climate Change

There is an increasing consensus that global climate change occurs and that potential changes in climate are likely to have important regional consequences for biota and ecosystems. Ecological restoration, including (re)afforestation and rehabilitation of degraded land, is included in the array of potential human responses to climate change. However, the implications of climate change for the broader practice of ecological restoration must be considered. In particular, the usefulness of historical ecosystem conditions as targets and references must be set against the likelihood that restoring these historic ecosystems is unlikely to be easy, or even possible, in the changed biophysical conditions of the future. We suggest that more consideration and debate needs to be directed at the implications of climate change for restoration practice.