近海生态系统健康状况评价的研究进展

在可持续发展观的推动下,水域生态系统健康问题已引起各界的广泛重视.其中,河流、湖泊等水域的健康评价已开展很多,但对近海生态系统健康的研究还处于探讨阶段.本文在调研国内外大量文献的基础上,对近海生态系统健康的概念进行辨析,总结了近海生态系统健康状况评价的方法、指标筛选原则和研究思路等,并系统地列举了近海生态系统状况健康评价的一些相关量化指标.最后,针对目前近海生态系统健康研究领域存在的主要问题,提出了近海生态系统健康研究的发展方向,认为今后开展近海生态系统健康状况评价研究还需在概念及内涵剖析、评价指标筛选、评价尺度选取和评价方法集成等方面进一步加强.     

太湖梅梁湾浮游植物叶绿素a和初级生产力

1998年5月～1999年8月对太湖梅梁湾4站点进行了每季1次、为期1年的初级生产力及相关因子研究,分析了梅梁湾叶绿素a含量和初级生产力的时空分布特征．结果表明,梅梁湾的叶绿素a含量、初级生产力均存在明显的季节变化和空间差异,春、夏季浮游植物叶绿索a含量和初级生产力要比秋、冬季高,空间上位于污染严重的直湖港口6#点叶绿索a含量和初级生产力要高,并大致呈现从湾内向湾口递减的趋势;在春、夏、秋季光照较强时,初级生产力最大指值出现在水下20～50cm处。到冬季垂直差异不明显;10～30℃之间初级生产力基本上随温度的上升而呈指数增加趋势．浮游植物生物现存量与初级生产力存在显著的正相关．营养盐与初级生产力相关性变化很大．光照显著地影响初级生产力的日变化。春、夏季强光作用下表面光抑制现象比较明显．     

湖泊生态系统健康定量评价方法

提出了湖泊生态系统健康定量评价的一种新方法生态系统健康指数法。该方法首先设计了一个0～100的生态系统健康指数作为定量尺度,然后通过评价指标选择、各指标生态系统健康分指数计算、各指标权重计算、生态系统健康综合指数计算等基本步骤,评价湖泊生态系统健康状态。以实用实例对意大利西西里湖泊群及单个湖泊进行了生态系统健康评价。结果表明,该方法原理简单,计算简便,结果可靠、直观,既可用于同一湖泊又可用于不同湖泊生态系统健康状态的定量评价与比较,是一种值得推广的定量评价方法。     

流域生态系统健康评价方法

介绍了流域生态系统健康的定义、特征及其研究尺度,讨论了流域生态系统健康评价的科学基础及目标,着重阐述了流域生态系统健康评价的方法。流域生态系统健康评价主要有两种方法：一是指示物种评价法,二是指标体系评价法。流域生态系统健康的综合评价必须包括生态学、物理化学、社会经济和人类健康四个范畴。还对流域生态系统健康评价指标的度量进行了初步的探讨,最后提出了流域生态系统健康评价存在的问题及今后的研究趋势。     

太湖湖滨带生态系统健康评价

根据湖滨带生态系统的特点,运用综合健康指数法建立了湖滨带生态系统健康评价体系,由目标层、准则层、指标层构成,其中准则层由湖滨带水质状况、底泥状况、植被状况、其它生物状况(浮游动物、浮游植物、底栖动物)、岸带物理状况5项组成,指标层由总氮、总磷、溶解氧、挺水植物覆盖率等15项指标构成。采用专家打分法、熵值法分别确定了准则层、指标层的权重系数。对太湖湖滨带33个点位进行了采样分析,并进行无量纲化处理后应用到所建立的评价体系中。评价结果显示33个点位中为"很健康"、"健康"、"亚健康"、"疾病"、"严重疾病"的分别占0%、24.2%、21.2%、51.5%及3.0%,也即超过一半的点位处于"疾病"状态。只有东太湖刚刚超过"健康"分数的下限,东部沿岸、贡湖、南部沿岸均处于"亚健康"状态,而梅梁湾、竺山湾、西部沿岸属于"疾病"状态,且竺山湾的生态健康状态最差。该评价结果与太湖湖滨带各分区的实际调查情况相符合,评价方法可靠性、可行性较强,可为其它湖泊湖滨带的生态系统健康评价提供一定的参照。     

农业生态系统健康的基本内涵及其评价指标

农业生态系统健康在国际上日益受到关注。并成为农业生态学研究的热点和前沿领域之一．农业生态系统健康是食物安全和人类健康的基础．农业生态系统健康是指具有良好的生态环境、健康的农业生物、合理的时空结构、清洁的生产方式,以及具有适度的生物多样性和持续农业生产力的一种系统状态和动态过程．农业生态系统是一类典型的人工．自然复合生态系统,其健康状况在很大程度上受人类活动的调控与影响,并往往以农产品品质、食物安全和生物安全为标准．农业生态系统健康可采用生物学、环境学、生态经济学几个方面的指标。进行综合评价．其评价方法可采用综合指数法、生态毒理学方法、生态风险评估方法等．     

近十年太湖生态系统服务功能价值变化评估

理解和把握近年来湖泊生态系统服务功能退化规律的最佳手段是评估其生态系统服务功能价值的变化。以太湖为例,基于近十年来太湖生态系统的科学调查数据,综合运用生态学及经济学方法,对太湖生态系统的四大类功能和11个亚类的服务价值进行了综合评估。研究结果表明,2000年、2003年、2007年和2009年太湖生态系统服务总价值分别为1627.98亿元、1908.68亿元、1503.99亿元和3528.73亿元,保持逐渐升高的趋势,但是在2007年却意外降低。从2000年到2009年太湖生态系统服务功能价值构成发生了一些变化,2000年以供水功能为主体,约占总价值的43%,2003年和2007年变为以航运功能为主体,分别占总价值的41.31%和38.73%,而2009年又变为以旅游功能为主体,约占总价值的52.52%,总体上由供给功能向文化功能转变。航运功能和旅游功能急剧上升而供水功能急剧下降不利于长远发挥的太湖生态服务功能。蓝藻水华的发生可能降低太湖供给功能、支持服务功能和文化服务功能,进而对太湖生态服务的总价值产生负面影响。研究认为太湖生态系统对支持和保护人类社会具有重要的作用,为管理者和决策者有效的保护和管理湖泊生态系统提供了重要的信息。     

生态系统健康评价—概念构架与指标选择

在探讨了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 Indicator,EHI)分为生物物理指标,生态学指标和社会经济指标。     

桑沟湾养殖生态系统健康综合评价

桑沟湾是我国北方以筏式养殖利用为主的典型海湾,来自养殖的压力对海湾生态系统和养殖自身的健康发展产生了影响.利用《海洋养殖生态系统健康综合评价:方法与模式》建立的方法,对桑沟湾这一养殖生态系统的健康进行了综合评价.结果表明:桑沟湾养殖生态系统受到中等程度的压力,主要来自较高的养殖密度、较大的养殖面积和陆源营养盐的输入;生态系统状态等级为较好,其中水交换、水体环境和底质环境均为较好;自然生物群落状态为中等;生态系统响应中的养殖病害问题和养殖产品质量问题为中等.总体评价,桑沟湾养殖生态系统健康勉强达到较好水平,控制养殖密度和规模等措施是改善桑沟湾生态系统健康的必要途径.     

生态系统健康评价方法初探

生态系统是维持人类环境的最基本单元,生态系统功能主要体现在两个方面：一是生态服务功能（service);二是价值功能（goods)这两种功能是人类生态和发展的基础,生态系统健康是保证生态系统功能正常发挥的前提,结构和功能的完整性,具有抵抗干扰和恢复能力（resilience)、稳定和可持续性是生态系统健康的特征,生态系统健康评价需要基于生态系统的结构、功能过程来确定指标,包括生态系统的完整性,适应性和效率,生态系统健康评价主要有两种方法：一是指示物种评价,二是结构功能指标评价,结构功能指标评价包括单指标评价,复合指标评价和指标体系评价,指标体系评价中又包括自然指标体系评价,社会－经济－自然复合生态系统指标体系评价,本文针对生态系统健康的不同评价方法进行了对比研究,同时,针对不同的生态系统类型应选择其健康评价方法方面进行了简要的阐述。     

太湖梅梁湾冬季水-气界面二氧化碳通量日变化观测研究

应用静态箱式法对太湖梅梁湖区冬季(2003年12月23日8:00~26日6:00)的水气界面CO2通量进行了昼夜连续观测,共测得60组数据,分析了梅梁湾湖区CO2通量的冬季日变化规律。结果表明,在光照条件较好,风速较小情况下,白天梅梁湾湖区为CO2的汇,极大值出现在14:00时,其平均CO2通量为-3.01 mg.m-2.h-1;夜间梅梁湾湖区CO2通量值为-0.897~1.006 mg.m-2.h-1,其平均通量为-0.02 mg.m-2.h-1;在阴天、风速较大时,湖区CO2通量日变化与前面有较大差异,表现为CO2的强源,最大CO2通量达到76.53 mg.m-2.h-1。     

太湖梅梁湾沿岸带水体生物学与光学特性

基于 1998～ 1999年周年 4季原位水下光场观测资料及中国科学院太湖湖泊生态系统研究站 1992～ 2 0 0 1年悬浮物、叶绿素 a、透明度长期历史观测资料分析了太湖梅梁湾沿岸带第 2号站点水体的生物学与光学特性 ,探讨了水下光合有效辐射(PAR)总量的日变化、垂直分布 ;光衰减系数的季节变化及光谱分布 ;影响光衰减系数的主要水色因子。结果表明 ,无论是 PAR还是光谱衰减系数其值都很高 ,其中 PAR衰减系数在 1.4 0～ 5 .30 / m间变化 ,均值为 2 .4 3± 0 .5 5 / m,秋季最大、夏季最小 ,真光层深度在 0 .87～ 3.2 9m间变化 ,均值为 1.98± 0 .4 1m;水下光谱在蓝光波段衰减最强烈 ,其次是红光、绿光 ,随着深度增加光谱成分出现绿移和红移现象 ,绿红光占得比例越来越大 ;光谱衰减系数随着波长的增加大致呈下降趋势 ,但在 6 70 nm附近有个峰值 ;基于线性相关分析发现在混浊的沿岸带水体中影响光衰减主要因子为水体中的悬浮物和有色可溶性有机物 ,叶绿素 a对 PAR衰减系数的贡献率只占到 1.5 9%～ 14 .2 1%。     

Toxicity evaluation of Meiliang Bay, Lake Taihu, China—a drinking water source

In this study, potential toxicity in organic pollutants in Meiliang Bay, Lake Taihu, a drinking water source, was investigated using the comet assay and zebrafish embryo test, and two control sites in Lake Changdang and the Changjiang (Yangtze) River were established. For the genotoxicity assay, results showed that organic extracts from water samples induce DNA damage on human lymphocytes and mouse testicular cells. A statistically significant difference (p < 0.01) was observed versus the solvent control, as shown by multiple comparisons at a dose of 100 ml tube⁻¹. The degree of DNA damage caused by Meiliang Bay water was most serious (human lymphocytes cells—184 arbitrary units (AU); 234 AU on mouse testicular cells). Organic extracts also affected zebrafish embryo development. Embryo coagulation, axis abnormality, slow absorbability of vitellicle, and multi-edema related to teratogenesis at 96 hpf were observed. In the high dose group, there was obvious edema in the hearts and vitellicles for most dysplastic embryos. Toxic potential in organic pollutants in drinking water sources from the Yangtze River and Lake Changdang were less serious than Meiliang Bay. Therefore, the drinking water source in Meiliang Bay was unsafe compared to the Changjiang River and Lake Changdang, and it is exigent that Meiliang Bay water quality should be ameliorated further.     

Evaluation of chronic toxicities from sediments before and after ecological project in Meiliang Bay, Lake Taihu, using cell bioassays

An ecological project for water purification was conducted in Meiliang Bay, Lake Taihu, which supplies one-third of the drinking water for Wuxi City, China. Sediment dredging was employed. The floating-leaf and floating macrophytes were planted, combined with wave-attenuating, algal bloom blocking to improve the water quality. At the same time, large amounts of fish net were placed in the experimental zone, to which massive periphytes adhere. To evaluate the effectiveness of remediation, many studies were based on chemical analysis or acute toxicity test. In this study, chronic toxicities before and after the ecological project in Meiliang Bay, Lake Taihu, China, were evaluated based on a battery of in vitro bioassays, including EROD bioassay, recombined yeast assay, as well as umu test for detection of Ah-receptor (AhR) agonists, estrogenic chemicals and genotoxic chemicals, respectively. Before remediation, AhR effect, estrogenic effect and indirect genotoxicity were all detected in sediments of Meiliang Bay, Taihu Lake. After amelioration, levels of AhR agonists decreased by 42.3–80.7%, estrogenic chemicals decreased by 71.6–93.9% and indirect genotoxic chemicals decreased by 23.2–75.0%. Results showed that the ecological project effectively removed the chronic toxicants from the sediments.     

粤港澳大湾区生态系统健康时空变化及其对城镇化的响应

区域生态系统健康评价是获取区域生态系统状况的重要手段，对生态保护和恢复具有现实的指导意义。研究从人类与生态系统耦合角度出发，基于生态系统完整性以及人类对生态系统服务的需求，在“活力-组织力-弹性”框架基础上引入生态系统服务供需指标构建评价框架。以粤港澳大湾区为例，分析2005—2018年生态系统健康时空变化特征及其对城镇化的响应。研究结果表明：(1)2005—2018年间，大湾区生态系统健康呈现中部低四周高的空间格局，以好，较好和一般水平为主；从时间变化上来看，大湾区四周山区生态系统健康状况有所改善，而中部地区健康状况则逐渐恶化。(2)大湾区生态系统活力在改善区域生态系统健康中发挥了重要的作用；此外，生态系统服务供需对传统生态系统健康评价结果进行适当修正，生态系统服务供需赤字加剧了中部地区生态系统健康状况的恶化。(3)大湾区生态系统健康与人口城镇化、土地城镇化间均存在显著的空间负相关性，其中，土地城镇化对生态系统健康的负面影响越来越显著，特别是大湾区中部地区。研究以期为生态系统健康评价提供新思路，同时为大湾区生态系统保护与管理提供参考。     

太湖梅梁湾水体悬浮颗粒物和CDOM的吸收特性

通过测定滤膜上悬浮颗粒物和过滤液中CDOM吸光度的方法计算得到太湖梅梁湾总颗粒物和CDOM的光谱吸收系数,并计算了各吸收组份的贡献份额以及吸收与PAR衰减的比值。总颗粒物的吸收系数从400 nm到600 nm大致呈下降趋势,到675nm附近由于叶绿素a的特征吸收会出现明显峰值,峰值高低随叶绿素a浓度的变化而变化,ap(440)在3.58~9.86 m-1间变化。非藻类颗粒物和CDOM的吸收随波长增加大致按指数规律下降,ad(440)和ag(440)的变化范围分别为2.23~7.07m-1和1.06~1.70 m-1。非藻类颗粒物在400~700 nm波段的指数函数斜率Sd的平均值为(10.91±0.62)μm-1;CDOM在280~500 nm波段指数函数斜率Sg的平均值为(15.52±0.49)μm-1。浮游藻类的光谱吸收表现为在440、675 nm附近存在两个明显的峰值,分别为(2.55±1.14)、(1.34±0.69)m-1。ap(440)与TSS、OSSI、SS均存在显著性正相关,而ad(440)则只与TSSI、SS有显著性相关,aph(440)只与OSS、Chla有显著性相关。CDOM吸收系数与DOC浓度没有显著正相关,但与Chla存在显著幂函数关系,浮游藻类降解产物是水体中CDOM的重要来源之一。水体中物质吸收主要以颗粒物为主,对总吸收的贡献率在70%以上,而颗粒物中又以非藻类颗粒物占主导,一般超过40%,总吸收对漫射衰减的贡献也在40%以上。