（环境工程专业论文）杭州湾海洋生物多样性和生态系统健康评价研究.pdf

浙江工业大学工程硕士论文杭闸湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 摘要 随着社会经济的飞速发展，由于人类对海洋资源的开发利用强度日益加剧，过度 捕捞、环境污染、生态入侵、生境丧失、海水养殖单一化使海域生态环境恶化，海洋 生物多样性受到严重威胁。因此，为了有效保护海洋生物资源，保证资源的可持续利 用和环境的健康发展，我们必须开展生物多样性方面的研究。 研究海洋生物多样性、评价生态系统健康程度是当前科学研究的重要内容之一， 也对保护海洋环境和生物多样性有着极为重要的意义。因此，本课题通过分析研究重 点河口杭州湾的生物多样性，了解河口类型的生态特征和健康性，为海洋环境保 护和海洋管理发展的需要提供课借鉴的科学依据。 2 0 0 6 年4 月和8 月我们对杭州湾浮游植物、浮游动物、底栖生物、潮间带生物、鱼卵 仔鱼等海洋生物开展了两个航次的调查，调查结果表明： 杭州湾共调查到浮游植物5 5 种，浮游动物5 3 种，底栖生物4 6 种，潮间带生物共有4 9 种，同时还调查到2 2 种稚仔鱼、鱼卵。浮游植物多样性较好，浮游动物多样性指数0 5 4 3 6 5 ，8 月大于4 月，浅水i i 型网大于浅水i 型网；底栖生物多样性指数0 3 4 1 5 5 ，也 是8 月高于4 月；潮间带生物多样性指数一般。 与收集到的历史资料相比，历年来浮游植物密度有不断增高的趋势；浮游动物的 密度除了0 6 年较大外，其余时期浮游动物的平均密度都在1 0 0 多个m 3 ，而生物量则为 几十m g m 3 ；近3 年底栖生物的栖息密度有明显减少的趋势；生物量则变化不大。 杭州湾生态系统健康指数为2 3 3 ，生物生态健康状况总体处于亚健康状态，生物 群落结构状况较差，说明生态系统受到的干扰比较严重。 相关性分析结果显示：2 0 0 4 2 0 0 6 年杭州湾水域浮游植物和浮游动物的密度变化趋 势基本一致，两者之间存在着明显的正相关。浮游动物的生物量与个体密度在2 0 0 6 年 两个航次均存在明显的正相关关系，表明杭州湾水域浮游动物的个体密度与生物量在 时空变化一致。浮游植物与水温、盐度的相关性不明显，但是浮游动物的种类数与水 温和盐度的相关性相当明显。 关键词：杭州湾；生态系统；生物多样性；健康评价 浙江工业大学工程硕士论文 杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 s t u d i e so nt h em a r i n eb i o d i v e r s i 哆a n de c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n to f h a n g z h o ub a y a b s t r a c t b a s e do nt h e 讪e s n g a t i o nd a t a 劬mm e 觚oc m i s e sm a p r i l 觚d 觚g 蜮o f 2 0 0 6i i l 也e a r e ao fh a i l 乎h o ub a y ，t o t a l5 5s p e c i e so fp h y t o p l a i l l 渤n ，5 3s p e c i e so fz o o p l a l i h o n ，4 6 s p e c i e so fz o o b e i l t h o s ，a n d4 9 驴c i e so fi n t * t i d a lb i o l o 西c a lw e r ei d e l l t i 6 e d ，觚da tm e s 锄et i i n e ，2 2s p e c i e so f6 s hl a r v a e 越l dj u v e l l i l e sw e r ed c t e n n i n e d t h ep h 矿o p l a l l h o nw a s b 甜e fi l lm ed i v e r s 咄t l l ez o o p l a l l l 渤nb i o d i v e r s 埘砌e x j e d 舶mo 5 4t 03 6 5 ，a n d l e i i l d e xi 1 1a u g u s tw a sl a 玛e rl l l a i li na p r i l ，a l l dm ei n d e xo fs h a l l o w w a t e rt ) r p ei i n e tw 淞 l a r g e rt h a i lm ei i l d e xo fs h a l l o w - w a t e rt ) ，p eip l 洳嘲1 1 1 ez o o b e n t 量l o sb i o d i v e r s 时i n d e x 姗g e db e 时e e l l0 3 4a n d1 5 5 ，a n da l s om ei n d e xi i l 姆t 、糯l 删弘m 锄i na 研1 t h e m * t i d a lb i o l o 瘿c a ld i v e r s 埘w a si nm e 膨埘a ll e v e l c o n 仃a s t i i 坞w i mm e l l i s t o r i c a ld a t a ，n l ed e n s i 够o fp h y t o p l a i l l ( t o ns h o w e d 是乒0 w i n g 删 o v e rt l l ey e a r s ，a n dt 1 1 ea v e r a g ed e i l s i 够o fz o o p l a j l k t o nw e r em o r em a n1o oi n d n l jc x c 印ti t w a sl a r g e ri n2 0 0 6 ，a n dm e m ea v e r a g eb i o m a s so fz o o p l a l l l 【t o nw e r cs o m ed o z e l l sm g 1 1 1 t h ed e n s i t yo fz o o b 锄t l l o ss h o w c d0 b 、，i o u si n c r e a s ev a r i a t i o n 骶n di nm e1 a s tt l l i 优y e a r s ， w h i l em e r ew a sn o tm u c hc h a l l g eo ft l l eb i o m a s s t h ee c o s y s t e mh e a l mi n d e xo fh a i l g z h o ub a yw 嬲2 3 3 ，a n dt 1 1 ec o n d i t i o no f e c o l o 孚c a lh e a l t l lw a si nt h e 毗- h e a l ml e v c l t h ep o o rc 0 删：n u m 哆s 仇l c t i l r co fm 池e b i o l o g yi f lh a n g z h o ub a ys h o w e dt h a tt 1 1 ee c o s y s t e mw 嬲i n t e r f 吼ds 耐o u s l y c o r r e l a t i o na n a l y s i si 1 1 d i c a t e dm a t ，舶m2 0 0 4t 02 0 0 6 ，m ed e n s 酊o fp 吣p l a m 渤n a i l dz o o p l a i l l ( t o np e r f 0 m 锄c e ds 锄ev 撕a b l e 瞻吐a n dt h e r ew a sp o s i t i v e 啪l a t i o n b e 晰煳t l l 锄1 1 1 eb i o m a s sa j l dd e n s i t yo fz 0 0 p l 粕h o ns h o w e do b 啊o l l sp o s i t i v ec o r r e l a t i o ni n b o mt w oc r u i s e so f2 0 0 6 ，w h ic ：hi i l d i c a t c dm a tt h ez o o p l 雏i k t o nb i o m a s s 锄dd 伽i s i 谚w e r e c o n s i s t e i l ti i l 缸e 锄ds p a c ec h a l l g e s p h 弘叩l a l l l 渤nd i s p l a y 。dn e i m e rc o n e l a “o n 谢mw a t e r t e i 】1 p e r a t l l r en o rw i ms a l i n j 哆b u tt h es p e c i e so fz o o p l 妣ns h o w e do b 访o u sc o r r e l a 石。璐、柝m w a t e rt 锄p e r a t u r ea l l ds a l i l l i 吼 k e yw o r d s ：h a j l 弘h o ub a y ；e c o s y s t e m ；b i o d i v e r s i 魄h e a l ma s s e s s m e n t i l 浙江工业大学工程硕士论文 杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 浙江工业大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获 ! 导浙江工业大学或其它教育机构的学位证 书丽使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本人承担本声明的法律责任。 储魏鲐彩磁 日期：石秽年，月衫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存帮汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“分) 作者签名袭历瑶 导师签名：考啼 日期：研年膨月哆日 日期：砷咖，z 月哆日 杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 7 j l 立题背景 1 前言 生物多样性是地球上生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存的物质 基础。然而，随着人口的迅速增长，人类经济活动的不断加剧，作为人类生存最为重 要的基础的生物多样性受到了严重的威胁。 随着经济的发展，人口的增加，给生物多样性造成的压力越来越大。生态系统遭 受儆坏的过程尚在继续，大批物种正在急剧减少乃至绝灭。然而，我们对于生物多样 暖威胁的程度、原因等又缺乏了解，生物多样性动态变化的监测几近空白。因此， 组织有关部门的研究力量，将不同类群与不同水平的研究有机结合，设立系统性、科 学性强的重大项目，全面深入地开展生物多样性研究已成为当务之急。无论是从中国 的实际需要考虑，还是从缩小与国际同类研究的差距着想都是十分必要而紧迫的。 海洋蕴藏着丰富的海洋生物资源，它们具有现实或潜在价值。它是人类重要的食 物来源，每年为全球人类提供了2 2 的动物蛋白，海洋生物还具有重要的药用及工业 价值。因此，海洋生物多样性是人类生存与可持续发展的重要物质基础和实现条件之 ，保护海洋生物多样性就是保护海洋生物资源和人类的生存环境( 王斌，1 9 9 6 ) 。但由 于人类对海洋资源的开发利用强度日益加剧，过度捕捞、生境丧失、环境污染、生态 入侵、海水养殖单一化使浙江省重点港湾海洋生物多样性受到严重威胁。例如由于人 类在资源划分上的局限性，人们在这种思想的指导下，掠夺性地使用生物资源，导致 资源严重衰退的事情不断发生，大黄鱼、小黄鱼、带鱼和乌贼被称中国的四大海产， 是我国六大著名鱼场的主要捕捞对象，但近几十年来，资源受到严重破坏，产量在逐 渐下降；在有些海域已经形不成鱼汛或无成龄鱼捕捞的情况下，人们仍在不断地捕捞 低龄幼鱼，最终导致种群崩溃( 林新濯等，1 9 9 1 ) 。因此，为了有效保护海洋生物资 源，保证资源的可持续利用和环境的健康发展，我们必须开展生物多样性方面的研究。 研究海洋生物多样性、评价生态系统健康程度是当前科学研究的重要内容之一， 也对保护海洋环境和生物多样性有着极为重要的意义。因此，本课题通过分析研究重 点河口杭州湾的生物多样性，了解河口类型的生态特征和健康性，为海洋环境保 护和海洋管理发展的需要提供课借鉴的科学依据。 浙江工业犬学工程硕士论文杭手h 湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 1 2 国内外研究发展概况 ( 1 ) 生物多样性 保护生物多样性是保护自然或保护地球中的一个重要部分。联合国环境规划署在 1 9 8 7 1 9 8 8 年起草的。1 9 9 0 1 9 9 5 年联合国全系统中期环境方案呻提出了保护生物多样 性的目标、策略以及实施方案。l u c n 在1 9 8 4 1 9 8 9 年间起草并多次修改生物多样性 公约，经多次政府间谈判之后，该公约于1 9 9 2 年6 月在巴西里约热内卢召开的联合国 环境与发展大会上通过，当时有1 5 0 多个国家的首脑在公约上签字( 马克平等，1 9 9 4 ) 。 该公约已于1 9 9 3 年1 2 月2 9 日正式生效。目前，已有5 0 多个国家政府批准了公约。该 公约是生物多样性保护持续利用进程中具有划时代意义的文件。 目前，有关的国际组织或机构以及许多国家政府都纷纷致力于生物多样性保护事 业，开展各种研究项目，举行各种学术会议，建立全球或区域性的监测网络等。国际 科学联合会( i c s u ) 所属的国际生物科学联合会( i u b s ) 自1 9 8 3 年始，在热带1 0 年计 划( d e c a d eo f l h et r o p 随) 中就开展了。热带生态系统的物种多样性及其重要性”研究项目。 并于1 9 8 9 年6 月与国科联环境问题委员会( s c o p f ) 一起召开了“生物多样性的生态系统 功能研讨会。继而，这两个组织与联合国教科文组织( u n e s c o ) 一起于1 9 9 2 年1 0 月联 合召开了。生物多样性编目与监测研讨会。同时联合发起了一个全球性的生物多样性合 作研究项目，共包括4 个方面：生物多样性的生态系统功能；生物多样性的起源维 持和丧失；生物多样性的编目和监测；栽培种野生近缘的多样性。于1 9 9 3 年3 月在 巴黎召开了该国际合作项目的第一次会议( d ic a s i r 等，1 9 9 2 ；赵士洞，1 9 9 3 a ，1 9 9 3 b ) 。 世界保护监测中心( w c m c ) 长期以来对物种的濒危程度、濒危原因以及世界范围内 自然保护区的现状及动态趋势进行监测。此外，美国的s m 1 h s o n i a n 研究院、自然保护 组织( n a i u r e c o n s e n a n c y ) 等也都开展规模较大的生物多样性研究项目( 马克平等，1 9 9 4 ) 。 我国由于种种原因，这一领域的研究起步较晚，基础薄弱。但是，中国政府高一 贯非常重视生物多样性的调查研究，中国已制订了中国生物多样性保护行动计划。 半个世纪以来，就海洋生物多样性方面，中国进行了多次大规模的海洋综合调查，如。全 国海洋综合调查( 1 9 5 8 1 9 6 0 ) ，。全国海岸带和滩涂资源综合调查( 1 9 8 0 1 9 8 5 ) 。， 。全国海岛资源调查( 1 9 8 9 1 9 9 3 ) 。，以及“南海诸岛及其邻近海区综合科学调查( 1 9 8 8 至今) ”等。通过这些调查工作，积累了生物多样性的极其丰富资料，陆续发现了许多 海洋新物种和新记录，出版了众多的区域性综合考察的专著。1 9 9 0 年组织全国海洋生 物学家对中国海洋生物种进行了系统研究，出版了中国海洋生物种类与分布一书。 2 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 虽然开展了多次大规模的生物资源普查，但目前仍处于家底不清的状态，对于生 态系统和基因水平的生物多样性研究则更嫌不足，与实际需要相比还有很大距离。 ( 2 ) 生态系统健康 生态系统健康学( e c o s y s t e mh e a l t h ) 是2 0 世纪8 0 年代末在可持续发展思想推 动下，在传统的自然科学和新生的生态系统生态学相互交叉和综合的基础上发展起来 的一门新学科。主要研究内容包括生态系统健康的评价方法，生态系统健康与人类健 康的关系，环境变化与人类健康的关系，各尺度生态系统健康管理的方法【3 】。 生态系统健康是近年来生态学研究的热点问题之一，它综合了多门学科的理论和 实践为生态系统管理提供了新思路。最早提及“自然健康”的是苏格兰生态学家j 锄e s h 眦o n ，他在1 7 8 8 年的一篇文献中提到地球是一个具有自我维持能力的超有机体。 虽然自然生态系统并不完全类似于有机体或超有机体，但它们都包含了复杂系统所具 有的共同特征，包括维持系统整合性和恢复力所必须的自我调节机理【1 6 1 。2 0 世纪4 0 年代，灿d ol e o p o l d 首先定义了土地健康的概念，特别认为土地作为有机体可以像人 和其他有机体一样表现出健康特征，并使用“土地疾病”描绘土地功能紊乱，预见土地 健康将发展成为一门学科。2 0 世纪6 0 年代，他将此概念进一步升华为景观健康 ( 1 a n d s c a p e h e a l t h ) ，他认为土地的自我再生能力是景观健康的重要表现，但当时并未引 起足够的重视。1 9 8 8 年，s c h a e 脑等首次探讨了有关生态系统健康度量的问题，但 没有对生态系统健康给出明确定义【l 刀。1 9 8 9 年，r a p p o r t 首次提出生态系统健康 ( e c o s y s t e mh e a l m ) 的定义，认为生态系统健康是指一个生态系统所具有的稳定性和可 持续性，即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复能力等。r a p p o n 后来又从度量的角度提出生态系统健康可以通过活力、组织结构和恢复力等3 个特征 进行定义。1 9 9 4 年“第一届国际生态系统健康与医学研讨会”在加拿大首都渥太华召开， 会议集中于生态系统健康评价，检验人与生态系统之间的相互作用，提出基于生态系 统健康的政策三个方面，并希望组织区域、国家和全球水平的管理、评价和恢复生态 系统健康的研究，同时成立了“国际生态系统健康学会”( i n t e n l a t i o n a ls o c i e t yf o r e c o s y s t e mh e a l m ，简称i s e h ) 。1 9 9 9 年8 月在美国加州召开了“国际生态系统健康大 会一生态系统健康的管理”大会，明确了3 个主题：生态系统健康评价的科学与技术； 影响生态系统健康的政治、文化和经济问题；案例研究与生态系统管理对策【1 8 】。这次 大会成为推动生态系统健康发展的又一里程碑。2 0 0 2 年6 月，国际生态系统健康学 浙江工业大学工程硕士论文 杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 会在美国华盛顿组织召开了生物多样性、生态系统健康与人类健康的学术研讨会。大 会的主题是“健康的生态系统与健康的人”。 关于生态系统健康目前尚无普遍认同的定义，不同学者从各自的学科背景和案例 出发进行了定义【2 0 】f 2 i 】【2 2 】【2 3 2 4 】f 2 5 】。不同的学者对生态系统健康的状态与生态系统健康 学科体系有不同的看法，但总的来说可概括如下：生态系统健康( 学) 是一门研究人类活 动、系统健康是指生态系统没有病症反应、社会组织、自然系统及人类健康的整合性 科学：生态稳定且可持续发展，活力并且能维持其组织及自主性，在外界胁迫下容易恢 复；即生态系统随着时间的进程有生态系统健康包括从短期到长期的时间尺度、从地方 到区域的空间尺度的社会、生态、健康、政治、经济、法律的功能，从地方、区域到 全球胁迫下的生态环境问题。其目标是保护和增强区域环境容量的恢复力，维持生产 力并保持自然界为人类服务的功能：它是评价生态系统最佳状态的一种方式。 生态系统健康与人类的关系人类是生态系统的一部分，而不是独立于生态系统以 外，有关生态系统健康的一个重要任务就是促进人类对人类活动、生态变化与人类健 康之间的联系的理解。其中包括研究人类活动对生态系统影响程度的评价方法，也包 括在考虑社会价值和生物学本质的情况下提出新的对策来规范人类活动，促进生态系 统健康的提高【3 0 】。 ( 3 ) 生态系统健康与生态系统的稳定性的关系 干扰( d i s t u 而a i l c e ) 是指导致一个群落或生态系统特征( 诸如种类多样性、营养输出、 生物量、垂直与水平结构等) 超出其波动的正常范围的因子，干扰体系包括干扰的类型、 频率、强度及时间等( m o o n e y 1 9 8 3 ) 。生态系统稳定性( e c o s y s t e ms t a b i l i 劬是指生态系 统保持正常动态的能力，主要包括恢复力( r e s i l i e l l c e ，干扰后回到先前状态的速度) 和抵 抗力( r e s l i s t 觚c e ，系统避免被取代的能力) 。m a c a n l l u “1 9 5 5 ) 和e l t o n ( 1 9 5 8 ) 等提出群落复 杂性导致稳定性，但m a y ( 1 9 7 2 ) 通过数学模型模拟表明，随着复杂性的增加，生态系 统趋于降低稳定性。目前关于生态系统稳定性与复杂性是否有关系及其关系如何尚有 争论( p i m ，1 9 8 4 ；孙儒泳，1 9 9 2 ) ，生态系统健康与干扰、生态系统稳定性具有密切的关系。 一般地讲，稳定的生态系统是健康的，但健康的生态系统不一定是稳定的：干扰作用予 稳定的生态系统或健康的生态系统，会导致不稳定或不健康。在一定强度范围下，干 扰可能导致生态系统不健康，但仍是稳定的：健康的生态系统是未受到干扰的生态系 统，但稳定的生态系统可能受到干扰：生态系统稳定性的两个重要指标是包含在生态系 4 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 统健康标准中的，而且干扰与这两个指标紧密相关：生态系统的复杂性与生态系统健康 的关系还很难确定。 ( 4 ) 生态系统健康评价 近年来，对生态系统健康的研究已从对概念、内涵的研究转到生态系统健康评价 的指标体系上，且从单一生态系统自身特点的指标体系转到加上人类活动的指标体系 f 4 】。由于生态系统的多样性、复杂性，不可能制定一套成熟万能的指标体系和健康标 准，而处于动态的、无边界的、立体的海洋生态系统，进行健康评价的难度就更大了。 此外，评价指标的量化方法和对生态系统变化的预测能力的研究也是当前的热点，还 有学者弃用传统的评价方法，探索新的评价方法，如f u l i ux u 等( 2 0 0 1 ) 【5 】通过建立 生态学模型的方法对湖泊生态系统健康进行评价，与运用传统评价方法得出的结论一 致；p s a l l o ( 2 0 0 6 ) 等同在海岸带生态系统健康评价中采用生态模式构建软件 e c o p a m 进行数据分析处理。 生态系统健康评价的前沿性研究在于生态系统健康概念和其他生态学理论结合， 用定量的方法，特别是遥感和计算机模拟，进一步深化生态系统健康评价研究。到目 前为止，几乎所有类型的生态系统都进行过健康评价，如农业生态系统、水生生态系 统、草地生态系统、湿地生态系统等自然生态系统，以及城市生态系统等人工复合生 态系统【8 卜【1 1 】。生态系统健康评价的方法在海洋研究领域的运用尚不成熟，相关的文章 报道屈指可数。b m c egh a t c h e r 等( 2 0 0 3 ) 【1 2 】收集了大量数据研究珊瑚礁生态系统 与人类健康的关系，结论表明人类也是珊瑚礁生态系统的组成部分，表征人类活动的 指标应包含于珊瑚礁生态系统健康评价的指标体系中；r o b e nk b o n d e ( 2 0 0 4 ) 和d a v i d a j e s s u p ( 2 0 0 4 ) 分别选取海牛和南方海獭作为单物种生态系统健康评价法的指示物 种【1 3 1 ；f l x u ( 2 0 0 3 ) 收集3 0 年的数据，用结构功能指标法对香港吐露港生态系统健 康7 0 9 0 年代的变化趋势进行评价【1 4 l 。国内关于海洋生态系统健康评价的研究文章较 少，杨建强( 2 0 0 3 ) 【1 5 】采用结构功能指标评价分析方法，以莱州湾西部海域为研究对象， 利用层次分析法确定评价因子的层次关系和重要度，建立了海洋生态系统健康综合评 价指数模型。 ( 5 ) 生态系统健康评价的意义 目前，“地球环境与生命过程和。区域可持续发展是世界各国科学研究的热点 5 浙江工业大学工程硕士论文 杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 之一，生态系统健康研究从其整体性、系统性、交叉性和复杂性的学科角度，正好是 解决这些问题的优化的科学理论和方法。其研究意义体现在以下几个方面：t 是实现 区域可持续发展的理论基础：是揭示自然与人类健康关系的桥梁；是生态系统管 理的目标；是生态系统管理的措施和手段【1 9 1 。 ( 6 ) 生态系统健康的标准 提出“生态系统健康”概念的本来目的是要为生态系统状态提供一种客观的度量， 以及提供一个管理目标，但是由于生态系统异常复杂，用一元的指标信息难以描述它 真正的状态【3 l 】。在评价生态系统健康的过程中，涉及到对生态系统组成成分、生态系 统过程、生态系统现存问题等项目的重要性( 权重) 进行排序。而这种排序只能是一 种主观的判断，没有足够的生态学知识可以证明哪种排序是唯一的，所以生态学家们 关注的是他们的权重方案( 排序) 是否能达成共识。在商榷确定权重前首先涉及的就 是健康标准的确定问题。理论上，生态系统的健康标准有以下几点：不受对生态系 统有严重危害的生态系统胁迫综合症的影响；具有恢复力，能够从自然的或人为的 正常干扰中恢复过来；在没有或几乎没有投入的情况下，具有自我维持能力；不 影响相邻系统，也就是说，健康的生态系统不会对别的系统造成压力；不受风险因 素的影响；维持人类和其它有机群落的健康，生态系统不仅是生态学的健康，而且 还包括经济学的健康和人类健康【3 2 】。在实际研究中，一般认为未受人类干扰的生态 系统是相对健康的，但在同一生物地理区系内寻找未受干扰的同一类型生态系统恐怕 难以做到。另外一种较为可行的健康参照系是从被评价系统的历史资料中获得在较少 受到人类干扰条件下系统的状态描述。 ( 7 ) 生态系统健康评价的方法 评价生态系统健康需要基于功能过程来确定指标，特别是评价其干扰后的恢复能 力。包括其完整性( i n t e 鲥t y ) 、适应性( a d 印t a b i l i t y ) 、和效率( e f i c i e l l c y ) ( w a l t l l e r t o e w s ， 1 9 9 6 ) ，s c h a e f 酹等( 19 8 8 ) 首次探讨了生态系统健康的度量问题。生态系统健康评价除了 需要对其小尺度生态过程进行研究监测外，从景观和区域尺度进行环境质量监测也是 必不可少的步骤【3 3 1 。将遥感( r s ) 、地理信息系统( g i s ) 和景观生态学( 1 a n d s c a p ee c o l o g y ) 原理及宏观技术手段与地面调查研究紧密配合，通过景观结构( 1 a n d s c a p es 虹u c t l l r e ) 变化 了解其功能过程。例如，景观敏感性与土地利用变化关系密切，因此可以通过土地利 6 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 用变化评估环境质量变化( o i n e n l 等，1 9 9 7 ) 。其具体方法主要有： 指示物种生态系统健康评价方法 指示物种评价法主要是针对自然生态系统进行健康评价。指示物种评价法包括单 物种生态系统健康评价和多物种生态系统健康评价。单物种生态系统健康评价主要是 选择对生态系统健康最为敏感的指示物种，这一物种是特定生态系统所具有并对环境 因子特别敏感，当生态系统的某一项或几项环境因子发生微小变化时，都会对这一物 种的生长特征( 生物量、活性、形态等) 产生影响。同时，这一物种的多少也可以指示 这一特定生态系统受胁迫的程度，也能反映生态系统对这一胁迫影响的友馈程度，及 特定生态系统的恢复程度。如对森林生态系统的评价、对极端环境下自然生态系统的 评价、对严重污染的湖泊、河流等水生态系统的评价等，均可采用。多物种生态系统 健康评价主要是指在某一生态系统内，选定指示生态系统结构和功能不同特征的指示 植物，建立多物种健康评价体系，这一体系内不同的指示物种指示了生态系统不同特 征( 结构、功能等) 的健康程度，反映了生态系统不同特征的负荷能力和恢复能力，这 是评价自然生态系统的较好的方法，如对森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系 统、荒漠生态系统、水生态系统等健康评价，均可采用。 生态系统健康指标评价方法 生态系统健康指标评价可以针对自然生态系统，自然社会经济复合生态系统。 这一评价方法可分为单一指标评价和指标体系评价。单一指标评价，就是选定最能显 示生态系统( 单一生态系统或复合生态系统) 健康特征( 活力、组织结构、恢复力、扩散 力等) 的指标，这一指标可以是自然指标、也可以是社会指标或经济指标，同时也可以 是综合单一指标，如g d p 是评价区域生态系统综合能力( 复合生态系统自然能力、社会 经济能力、可持续发展能力等) 的指标等。单一指标评价目前很少用，但有时也用于粗 略评价区域生态系统或某一特定生态系统的健康程度，评价区域生态系统或某一特定 生态系统受胁迫的程度等。指标体系生态系统健康评价是目前国内外最常用的方法， 这一指标体系可以是纯自然的指标构成的指标体系，也可以是自然、社会、经济等多 项指标构成的复合指标体系，这一方法评价生态系统健康对全面了解某一生态系统或 区域生态系统的结构及功能的各个方面的健康程度具有优势。如评价流域生态系统健 康、区域生态系统健康、全球生态系统健康等均可采用这一方法。 7 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 1 3 杭州湾概况 1 3 1 地理位置 杭州湾位于浙江省北部、上海市南部，东临舟山群岛，西有钱塘江注入。东西长 9 0 k m ，湾口宽1 0 0 k m ，湾顶澉浦断面宽约2 1 k m ，面积约5 0 0 0 k m 2 ，其中岸线至理论基准 面以上滩涂面积约5 5 0 k m 2 ，钱塘江河口段滩涂面积约4 4 0 k m 2 。杭州湾两岸多为平直的淤 泥质海岸，海岸线长2 5 8 4 9 k m ，其中人工及淤泥质岸线2 仃3 7 k m ；河口岸线2 2 0 8 k m ；基 岩及沙砾岸线19 0 4 k m 。 1 3 2 气候特征 杭州湾位于北亚热带，东亚季风盛行区。受冬夏季风交替影响，四季分明，光照 条件好，气候温和湿润，降水充沛，四季均有可能出现灾害性天气。 冬季受欧亚大陆冷气团控制，盛行西北风，天气寒冷。夏季，受太平洋暖气团控 制，盛行东南风，天气炎热。春秋两季冷暖气团交替，时冷时热，天气多变，春末夏 初进入梅雨期，初秋多阴雨绵绵，晚秋常秋高气爽。四季中，冬季最长，夏季次之， 春秋两季较短。 1 3 3 海洋水文 ( 1 ) 潮汐 潮波：杭州湾的潮运动能量来自外海潮波。由于水域面积较小，由天体引潮力直 接产生的天文潮很微弱。太平洋潮波传至东海后，其中一小部分进入杭州湾内。大洋 的半日潮波由东南向西北方向传播，在舟山附近受阻碍而偏转向西，几乎与纬线平行。 在湾内其同潮时线呈弧形，南北两岸发生高潮早于湾中央。 杭州湾的日潮波是自湾口北端从东北方向转入湾内。全日分潮高潮时北岸较南岸 早、晚口外大山一带等值线明显弯曲。 杭州湾是以半日潮波为主的海区。m 2 分潮波走向反映了该区潮波的主要性质。潮 波在湾内船舶过程中，波形和结构发端发生变化，朝伯振幅急剧增大，波形畸变，波 峰前波陡直、后波平缓。进入澉浦后由于江面狭窄及存在巨大的沙坎，在尖山附近发 展成钱塘江涌潮。 潮汐性质：杭州湾平均水深仅1 0 m 左右，浅海风潮显著。甬江口附近属不正规半 日潮海区，大山附近海域属于正规半日潮海区，湾内大部分海区属于浅海半日潮类型。 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 杭州湾沿岸潮位的日不等现象比较明显。据统计半日潮与全日潮的相位差，澉浦、 乍浦和芦潮港，分别为3 4 5 。、3 4 2 。和3 4 3 。，出现高潮不等。镇海的相位差为2 9 7 。，出现 高潮、低潮不等。 ( 2 ) 潮流 杭州湾水浅，海底地势平坦，但呈喇叭型，地形的集能作用使湾内潮流速和超差 向湾顶递增，湾内曾观测到的最大流速达4 0 0 c m s 以上，基本属于强潮流区。潮流性质 方面，除了南汇咀有一小区域外，杭州湾皆属于半日潮流海区。杭州湾涨落潮时间有 湾口向湾顶逐渐推迟，不论涨落，湾口与湾顶皆有2 小时时间差。潮流以往复流为主。 ( 3 ) 余流 杭州湾的余流比较小。在湾内表层余流主要呈东北偏东向，与北岸走向平行，显 示了钱塘江径流的入海途径，湾口附近余流多呈东南或西南向。底层余流在湾内与表 层余流相仿，在湾口北部主要向北流动，与表层方向相反，在湾口南侧，则以由外海 入湾的海流为主，属补偿性质。 ( 4 ) 波浪 杭州湾内的波浪以风浪为主，其中乍蒲、滩浒附近海域的纯风浪频率高达9 5 以 上，碗口南岸受外海偏北风浪影响，涌浪比例较大，使镇海附近海域偏北向浪频率明 显大于其它方向。 杭州湾东部波浪大于西部，年平均波高和周期湾东部比西部大一倍左右。除湾口 外，湾内平均波高的季节变化不明显。台风和寒潮大风是杭州湾出现大波高的主要天 气现象。 1 3 4 地质地貌 杭州湾两侧以火山岩为主的低山丘陵区，大多为侏罗一白垩系地层组成。岩性系 为砂( 砾) 性土与粘性土交替出现，具有明显的韵律变化。早一中更新世以河湖相沉 积为主，晚更新世及全新世逐渐出现滨海一浅海相、泻湖相沉积。杭州湾地貌系统的 沉积形态类型包括陆地的侵蚀剥蚀丘陵、冲击平原、湖积平原、三角洲平原、海积平 原；潮间带的河口边滩和潮滩；水下的河口沙坎、潮流槽脊系、湾口浅滩等。 1 3 5 岸滩演变 杭州湾北岸侵蚀、南岸淤涨。1 9 8 8 2 0 0 4 杭州湾海岸线变迁见图1 1 图1 2 。 9 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性研究与生态系统健康评价 1 3 5 1 北岸岸线变迁 北岸岸线西起秦山核电站，向东经海盐、乍浦、上海石化总厂，直至金山嘴，全 长5 9 k m ；总体向北弯曲呈弧形。近5 0 a 来，侵蚀作用一直没有停止。 ( 1 ) 秦山一乍浦岸段。该段岸线长2 5 k m ，因与潮流主流线交角不同，形成侵蚀与 淤积程度的差别，又分为秦山一海盐，海盐一乍浦两段( 图1 3 ) 。前者走向南北，长9 k m 。 由于岸线长期由海堤代替，潮流大角度撞击海岸，岸滩不发育，因此是防洪的重点地 段。6 0 年代初，该段岸线位于海盐城南，8 0 年代因建造核电站生活区。岸线外移，面积 达0 4 5 k m 2 ；最大外移幅度3 5 0 m ，属强侵蚀岸段；后者岸线长1 6 k m ，走向由北东转为北 东东向，由于长期遭受侵蚀，6 0 年代初岸线紧逼海堤，1 9 8 7 1 9 9 8 年在乍浦镇南工业填 海，局部岸线外移9 0 0m ；填海面积1 0 6k m 2 ；属人工稳定侵蚀海岸。 ( 2 ) 乍浦一金山嘴岸段。该段岸线长3 4 k m ，西起乍浦，向东经壹山、独山、全塘、 金山卫( 上海石化总厂) 至金山嘴，向北西弯曲，全线除乍浦至壹山为8 k m 基岩稳定海 岸外，其余皆为淤泥质海岸。5 0 年代在老海堤外发育自然岸段1 3 k m ，9 0 年代因各个时 期围海造地岸线全部由海堤构成，岸线断续外移，其中独山段因1 9 9 8 年工业填海0 。3 8 k m 2 ， 岸线外移岸+ 2 5 0 m ；全塘段1 9 6 8 年围海造田3 8 8 k m 2 ，岸线外移+ 3 0 0 m ；上海石化厂自从 6 0 年代开始至9 0 年代陆续进行了3 期工业填海，面积分别为+ 3 2 5 k m 2 、+ 3 2 5 k m 2 、+ 1 1 3 k m 2 ， 合计7 6 3 k m 2 ，岸线外移幅度为+ 2 2 0 0 m ；年均速率+ 5 1 1 6 m a ，使厂区成为人工海岸岬角 ( 图1 4 ) ；而金山嘴段近5 0 a 海堤一直充当岸线作用，经受着潮流的冲刷侵蚀。 1 3 5 2 南岸岸线变化 杭州湾南岸指庵东平原的前缘地带，西起西三向东经庵东至海王山，全长5 6k m 。南 岸潮滩范围宽广，坡度平缓，和岸线一样，向北弯曲呈扇形，由于潮流主流线偏北岸运行， 远离主流线的南岸成了隐蔽的落淤地带，长期来淤涨北推，为庵东平原的形成与发展作 出重大“贡献”，是典型的淤积海岸。( 见图1 5 1 7 ) 1 0 匝刿制崭世蟾艘车蟮苫。叫嚣西l_ll【=_ g掣女*、jf_#tn嚣“t*i 基蔷l师嚣籀吲匣轻世嶷靛i蜷争霉=e6i_?匝 *均*g毒荦t*霉目枯*# “g_g掣壮k目h翻赛 * “遗海洋t ；什r | ，态系统健”价f r 圈1 3 杭州湾历史演变图( 始陈吉余。1 9 8 9 ) 图1 4 杭州湾北岸金山卫段海岸演变圈 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性与生态系统健康评价研究 图1 5 杭州湾南岸近代变迁过程( 1 9 7 7 年前) 图1 击杭州湾南岸近代变迁过程( 1 9 甜年后) 1 4 吸 r r 卜 r 匦 错被 廿noonv葚愀骺毂世怔艟衰蟮 浙江工业大学工程硕士论文 杭州湾海洋生物多样性与生态系统健康评价研究 1 4 主要研究内容 因此，本项目需解决的问题主要有： ( 1 ) 对杭州湾区域的浮游植物、浮游动物、底栖生物、潮间带生物、鱼卵仔鱼等 生物种类进行采样分析和鉴定； ( 2 ) 基于2 0 0 6 年4 月和8 月现场调查资料以及2 0 0 4 年和2 0 0 5 年收集到的杭州湾4 个航 次调查资料( 数据) ，采用香农一韦弗( s h a n n o n v v e a v e r ) 多样性指数、p i e i o u 均匀度 ( j ) 、优势度( y ) 、多样性阈值( d v ) 等指数，对杭州湾进行生物多样性分析； ( 3 ) 利用近岸海洋生态健康评价指南( h y 厂r 8 7 2 0 0 5 ) 和海湾生态监测技术 规程( h y 爪；4 2 0 0 5 ) 中的评价方法，对杭州湾生态系统健康程度进行评价； ( 4 ) 针对目前杭州湾生物生态系统中存在的主要问题，提出相关建议。 1 6 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样性与生态系统健康评价研究 2 材料与方法 2 1 资料收集 2 0 0 4 年和2 0 0 5 年，对杭州湾区域的生物开展过4 个航次的调查，对这些资料进行 了收集整理，以用于本课题的比较分析。 2 0 0 4 年在杭州湾布设1 2 个大面站位，2 0 0 5 年设置了1 8 个大面测站( 图2 1 2 2 ) 。 嘉兴 金咿j o 俪os 1 8 s 2 io ) ，一 审 海宁海匆 潞 s 1 2s 2 0 c b 日 ，菇r p 。一 、 吵、jn 比匍q 3 0 2 慈溪 8 2 2 心太9 岛 s 、。厂o ) l 、矿 峭毒融 宁波划 夕 北仑万 3 1 0 。 3 0 5 。 3 0 0 。 2 9 7 。 图2 1 1 加0 4 年5 、8 月杭州湾浮游植物调查站位图 金山 j 嘉兴 “1 0 s 1 8 s 2 1i s 3 6酗 一 】 海宁海 s 1 1 r s 0 5 s 1 2 s 2 0s 3o c bq，一 、 s 1 3 1 吵弋 s 2 1 垆3z 厂1 ? 睨步习 慈溪 s 2 2 &l 疹 。 色 s o 、。0 1、， l 毒融 宁波l 、q ： 三零北仑万 1 2 0 5 。1 2 1 0 。1 2 1 5 。 1 2 2 0 。1 2 2 5 0 图2 22 5 年3 、8 月杭州湾浮游植物调查站位图 1 7 浙江工业大学工程硕士论文杭州湾海洋生物多样住与生态系统健康评价研究 为了说明钱塘江淡水对杭州湾浮游植物的影响，在杭州湾顶部布设s 0 1 s 0 6 站； 布设s 2 9 s 3 6 站是为了说明外海高盐水对浮游植物的影响；s 1 0 s 2 2 站布设在杭州湾 中部，是淡水向海水的过度站位，s 1 0 位于金山石化附近，s 2 2 位于宁波甬江口附近。 2 2 样品的采集与处理 2 0 0 6 年4 月和8 月，对杭州湾区域的浮游生物、底栖生物和潮间带生物进行了采样 监测，共布设大面站1 8 个，监测浮游生物和底栖生物，布设潮间带断面6 条。( 见表2 1 ) 表2 - 1 加0 6 年杭州湾浮游生物和底栖生物监测站位表 站位东经北纬备注 s 0 512 0 0 5 7 1 4 6 3 0 0 2 3 。10 。 浮游植物、浮游动物、底栖生物 s 0 612 0 0 5 8 0 2 。3 0 。1 5 0 0 浮游植物、浮游动物、底栖生物 s 1 01 2 1 。16 1 2 9 。3 0 。4 0 1 3 5 。 浮游植物、浮游动物、底