（遗传学专业论文）未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究.pdf

祈江大学碾士学位论文 来确知 i 9 l 度模型在城市生态系统健康评价中的应再j 研究 中文摘要 工业文明以来，人类以前所未有的规模和强度影响环境，改变甚至破坏自然 生态系统，致使生态系统的健康受到越来越大的损害，引发了一系列的全球性环 境问题，由此危及到人类自身的生存，这促使人们认识到维护与保持生态系统健 康，促进生态系统良性循环的重要性，使生态系统健康成为当今学术界重点关注 的研究领域之一。目前生态系统健康作为一个新的学科，许多方面都处于探索和 发展阶段，尤其是城市生态系统健康研究刚刚开展，至今没有成熟的理论体系和 评价方法。本文在吸收国内外相关研究成果的基础上，围绕“城市生态系统健康 评价”的主题进行了理论、方法和实践的深入探讨与研究。 本研究论文的基本框架如下： ( 1 ) 介绍了生态系统健康概念提出的历史、社会背景以及积极意义，阐述 了国内外对生态系统健康的研究进展和现状，从生态系统健康内涵、研究内容和 相关领域对生态系统健康理论进行系统的介绍。 ( 2 ) 借鉴城市生态学理论及生态系统健康理论，在分析城市生态系统的结 构、功能和特征基础上，提出可操作性的、可有效实现生态系统管理目标的城市 生态系统健康概念，并据此建立了适用中国城市特征，符合中国城市实际情况的 包含经济一自然一社会三个亚系统的城市生态系统健康评价指标体系以及健康 等级标准。 ( 3 ) 鉴于目前没有公认的、可操作的生态系统健康评价的成熟方法，尤其 是城市生态系统健康评价方法更是如此，本文在城市生态系统健康评价理论指导 下，根据城市系统信息特性，将未确知数学理论引入到城市生态系统健康评价中， 最终形成完整的包含指标体系、指标权重、评价标准、评价模型的评价方法。 ( 4 ) 以浙江省9 个地级城市为例，对其生态系统健康状况进行评价，得出它 们健康等级和位次排序，依次为杭州、宁波、绍兴、台州、嘉兴、湖州、温州、 金华、丽水，其中杭州、宁波、绍兴为健康状态，其他六个城市为临界状态，结 果表明浙江省总体生态系统健康状况较好，但是自然亚系统健康状态欠佳，还有 待提高与完善。 渐氍大学硕士学位论文束确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 ( 5 ) 将未确知测度模型评价结果与国家统计局评价结果相比，基本相符， 而且与常用的模糊数学建立的模型相比，未确知模型克服模糊数学模型由于模糊 集“取大”、“取小”运算损失很多信息，常出现“分级”不清和评价不舍理 的情况，采用比较台理的置信度识别准则和排序评分准则，提高了评价结果的分 辩率，结果直观可靠，能够反映多因子共同作用于生态系统的综合效应，具有 定的推广和实用价值。 关键词：生态系统健康；城市生态系统；未测知测度模型；浙江省 2 堂兰奎堂璺主型奎 查堕塑型塞堡垒垄苎空皇查墨堕堡堕堡垒生塑皇旦婴塞 a b s t r a c t s i r i c ei n d u s t r i a lc i v i l i z a t i o n ，o u re n v i r o n m e n th a sb e e na f f e c t e d w i t h l a r g es c a l ea n dh i g hi n t e n s i t y ，a n dt h en a t u r a le c o s y s t e mh a sb e e nc h a n g e d o rd a m a g e d a sar e s u l t ，e c o s y s t e mh e a l t hi ss u f f e r i n gi n c r e a s i n gs t r e s s ， a n di tb r i n g sas e r i e so f g l o b a le n v i r o n m e n tp r o b l e m s ，t h a tm a k et h e d e v e l o p m e n to fh u m a nb e i n g sb e e ni nd a n g e r p e o p ler e c o g n iz e dt h a t m a i n t a i ne c o s y s t e mh e a l t ha n di t sw e l l c i r c u l a t i o ni si m p o r t a n t s os t u d y o fe c o s y s t e mh e a l t hb e c a m eai m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l d a san e ws u b j e c t ， m a n ya s p e c t so fe c o s y s t e mh e a l t ha r ei nt h es e e d t i m e e s p e c i a l l yf o ru r b a n e c o s y s t e mh e a l t h ，t h e r ea r e n tam a t u r es y s t e mi n f oa n de v a l u a t i o n m e t h o d s t h i sp a p e ro nt h eb a s eo fc o r r e l a t i o nr e s e a r c hf i n d i n g s ，e x p l o r e u r b a ne c o s y s t e mh e a l t ha n a l y s i sd e e p l yt h o u g ht h et h e o r y ，m e t h o d o l o g ya n d p r a c t i c e s t h em a i nc o n t e n t so ft h es t u d ya sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ep a p e ri n t r o d u c e st h e s i g n i f i e a n c eo fe c o s y s t e mh e a l t h p r e s e n ts t a t u so fe c o s y s t e mh e a l t h h i s t o r i c a lb a c k g r o u n da n da c t i v e b ye x p a t i a t i n go nd e v e l o p m e n ta n d s t u d ie s ，t h ep a p e rh a sas y s t e m i c p r e s e n t a t i o no fe c o s y s t e mh e a l t ht h e o r yf o r mt h ec o n n o t a t i v em e a n i n g ，t h e r e s e a r c hc o n t e n ta n dt h ec o r r e l a t i o nf i e l d ( 2 ) a c c o r d i n gt ot h eu r b a ne c o l o g yt h e o r ya n de c o s y s t e mh e a l t ht h e o r y o nt h eb a s eo fa n a l y z i n st h es t r u c t u r e ，t h ef u n c t i o na n dt h ec h a r a c t e r o fu r b a ne c o s y s t e m ，t h ed e f i n i t i o no fu r b a ne c o s y s t e mh e a l t hi s g e n e r a l i z e dt h a t i se x e r c i s a b l ea n dg o o df o rt h eg o a lo fe c o s y s t e m m a n a g e m e n t a n db a s e do nt h i sd e f i n i t i o na n dc h i n e s eu r b a nc h a r a c t e r s ， t h ea u t h o rb u i l da ni n d i c a t o rs y s t e mf o ru r b a ne c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n t w h i c hc o n t a i n se c o n o m i c n a t u r a l s o c i a lt h r e es u b s y s t e m s b yt h es a m ew a y ， t h eh e a lt hg r a d es t a n d a r d sa r es e tu p 3 塑奎堂堡塑兰兰兰 查塑塑塑塞塑翌奎茎皇生查至笙堡壁堡堕! 塑皇璺笪窒 ( 3 ) t h e r ei s1 1 0g e n e r a l l ya e k n o w l e d g e da n de x e r c i s a b l em e t h o df o r e c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n t ，e s p e c i a l l yf o ru r b a ne c o s y s t e mh e a l t h a s s e s s m e n t b a s e do nu r b a ne c o s y s t e ma s s e s s m e n tt h e o r y ，a c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e ro fu r b a n e c o s y s t e mi n f o r m a t i o n ，u s i n gu n a s e e r t a i n e d m a t h e m a t i c st h e o r y ，f i n a l l yt h et h e m sf o r m st h ea p p r o a c hf o ra s s e s s i n g u r b a ne c o s y s t e mh e a l t hi n c l u d i n gi n d e xs y s t e m ，i n d e xw e i g h t ，a s s e s s m e n t s t a n d a r da n da s s e s s m e n tm o d e l ( 4 ) 4 t a k i n gn i n ec i t i e si nz h e ji a n gp r o v i n c ea sac a s e ，t h er e s u l to f u r b a ne c o s y s t e mh e a lt ha s s e s s m e n ts h o w st h a tt h e s e q u e n c eo fu r b a n e c o s y s t e mh e a l t hf r o mh i g ht ol o wish a n g z h o u ，n i n g b o ，s h a o x i n g ，t a i z h o u ， j i a x i n g ，h u z h o u ，w e n z h o u ，7 i n h u s ，l i s h u i ，a n dh a n g z h o u ，n i n g b o ，s h a o x i n g l i ea th e a l t hs t a t ew h i l e h eo t h e rs i xc i t i e sl i ea tc r i t i c a ls t a t e t h e e c o s y s t e mh e a l t hs t a t eo fz h e j i a n gp r o v i n c ei sg o o da saw h o l ee x c e p t n a t u r a ls u b s y s t e m ，s oi tn e e d st ob ea d v a n c e d ( 5 ) c o m p a r i n gt h er e s u l t se d u c e df o r mu n a s c e r t a i n e dm o d e lw i t ht h e r e s u l t so fn a t i o n a lb u r e a uo fs t a t i s t i c so fc h i n a ，t h ec o n c l u s i o n sa r e a n a l o g o u s 。c o m p a r i n gt ot h em o d e lw h i c hs e tu pb yf u z z i n gm a t h e m a t i c s ， u n a s c e r t a i n e dm o d e l a d o p t sa p p r o p r i a t ed e g r e eo fc o n f i d e n c e a n d s e q u e n c i n gc r i t e r i o n ，e n h a n c et h er e s o l u t i o no fa s s e s s i n gr e s u l t ，a n dc a n r e f le c tt h ei n t e g r a t e de f f e c ta c t e do n e c o s y s t e mb y m u l t i - f a c t o r i n t e r a c t i o n i ti ss c i e n t i f i ca n de f f e c t i v ef o re c o s y s t e mh e a l t h a s s e s s m e n t k e y w o r d s ：e c o s y s t e mh e a l t h ；u r b a ne c o s y s t e m ；u n a s c e r t a i n e dm o d e l z h e j i a n gp r o v i n c e 4 浙江大学碗十学位论文 未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 1 1 研究背景 第一篇文献综述 第一章绪论 自然生态系统为人类生存提供了各种各样的生态系统服务，如食物、清洁空 气、饮用水、能源等，然而伴随着全球经济的高速增长和人口的迅猛增加，对自 然资源利用需求量不断的提高，各种工业活动排放的“三废”( 废液、废物、废气) 大量排入生态系统，超过了生态系统的自净能力，引发了一系列的全球性环境问 题，如臭氧层破坏、酸雨、土地荒漠化、水土流失、生物多样性丧失、有毒有害 物质的生物富集等，使生态系统为人类提供服务的能力持续减弱，呈现出明显的 脆弱、低效和衰退特征，不仅生态系统本身受到了严重破坏，对人类健康也构成 了极大的威胁。鉴于此，科学家们提出了生态系统健康( e c o s y s t e mh e a l l ：h ) 概 念“。1 ，针对过去只注重发展经济，忽视环境保护的发展观，提出把人类健康、自 然保护和经济发展问题整合研究，让生态系统健康研究在自然科学、社会科学和 健康科学之间架起了一座桥梁“3 ，把它作为分析生态系统的新方法和全球环境 管理的新目标嘲，在丰富环境生态学研究内容的同时为环境生态学的发展注入了 新的活力。 城市是一个在稳定地域内的人口、资源、环境通过各种网络关系而建立起来 的人类聚居地，是迄今为止聚落发展的最高阶段。从生态角度看，由于城市是人 类通过劳动将地球表层的自然生态系统改变而成的，具有开发性、依赖性、脆弱 性、复合性等特点，使之极易受到人为的和自然环境条件变动的干扰”1 。随着城 市化进程的加快，当今占全球士地面积5 的城市面积、承载了2 0 的人口，同时 又是地球8 0 人为污染的排放源，联合国环境靓划署公布的一个材料指出“混乱 的城市化”是世界十大环境祸患之一，城市污染问题的严重性和危害性由此可想 而知。因而探讨城市生态系统产生不健康症状的机理提出维持城市生态系统健 康的管理对策，对城市生态系统可持续发展的研究有着特别重要的意义。 浙江大学硕士学位论文 未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 1 1 。1 现代工业文明发展体系的内在缺陷 生态系统健康受到胁迫是工业文明以来人们征服自然活动的非理性扩张和 膨胀的结果。一方面现代工业文明改变了生物圈的自然生态过程，打乱了地球表 层进化的秩序，科学技术成为首要的驱动力替代了自然进化的动力，成为决定社 会、生物圈乃至整个地球命运的主导力量”1 。但是科学技术并不是万能的，科学 技术在促进经济发展的同时也破坏了环境，工业化带来的污染远远超过了环境的 承载量，对生态系统健康造成的胁迫从蒸气机时代到电气时代皆未消除，最终形 成今天全球生态危机和困境，这是生态系统健康理论产生的主要原因。 另一方面现代工业文明滋生的以人为核心的观念，导致人类在处理人与自然 的关系上，完全无视自然的存在和价值。在现代工业文明的框架下，为了自身需 求，人类凭借现代高科技，不断向舀然攫取，征服自然的强度一次比一次大，影 响面次比一次广，野蛮的开发造成生态的退化。可以说，现代工业文明发展体 系的内在缺陷是产生生态系统健康理论的客观背景。 1 1 2 混乱的城市化带来的一系列问题 城市化促进了人类经济社会的繁荣，对人类物质文明和精神文明建设的推动 作用勿庸置疑，但没有节制的城市化也引发了资源耗竭、环境污染和生态破坏等 生态问题，在一定程度上直接威胁到人类自身的可持续发展，以至于“人创造了 城市，却失去了对城市的控制”。主要表现在： 1 1 2 1 城市人口爆炸式增长 城市强大的经济活动、丰富的物质文化条件和就业机会，对农村人口有强大 的吸引力，从而导致人口城市化加速发展，城市人口急剧增长。我国城市化虽然 起步较晚，但城市人口增长速度却十分惊人。据统计，1 9 8 0 年我国城市人i z l 总数 为1 3 亿，占全国总人口的1 3 4 ，1 9 9 0 年增加到3 亿，占全国人口的2 6 2 。城市 人口膨胀所带来的社会经济和生态环境问题，导致了城市自然环境受到人类强烈 干扰、改变和破坏，从而引起城市生态平衡失调，人与生态环境的矛盾目益尖锐。 6 浙江大学硕士学位论文 未确知铡度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 1 1 2 2 水资源短缺 水是城市居民生活和生产中不可缺少的基本物质之一，伴随着城市化进程的 加快，城市规模的扩大，城市人口的增加和工业迅速发展，城市用水呈现集中、 量大、增长快的特点。然而许多地区水资源不足，使城市供水目趋紧张，并导致 了水荒，全国3 0 0 多个城市缺水，其中近百个城市严重缺水。而且不少城市由于 建筑密度的增大和大规模排水系统的增加，在很大程度上阻止了雨水向土壤渗 透，再加上大量开采地下水，造成地下水减少、地面沉陷，诱发地震灾害，影响 经济和生活。 1 1 2 3 对自然生态及土地的破坏与污染 城市化一方面在用地面积扩大的过程中造成土地资源紧缺，使自然生态系统 占用的绝对面积减少，如9 0 年代以来开发区及工业园区的大量建设，占用大量土 地，致使耕地面积减少，以长江三角洲地区为例，1 9 9 2 年以来耕地年递减率超过 1 。一方面造成自然生态朝着强烈的人工生态方面发展，生物种群数量减少，结 构趋于单一，不可避免地在一定程度上影响了自然生态环境，而且城市绿地覆盖 率过低在很大区域内导致环境恶化，使之在很大区域内发生了质的变化，抑制了 绿色植物、动物和其他生物的生存，降低了生态环境的恢复功能。 同时城市内大量污染物未经处理直接排放，造成对自然生态的污染、破坏。 此外在城市化建设中不注意保护原有的优良自然生态或景观，而是“一刀切”， 将原来生机盎然的绿色世界变成片“白色”世界。 1 1 2 4 城市环境污染严重 城市的环境污染是城市“拥挤效应”的直接后果之一，突出表现在空气污染， 水质超标、垃圾堆集和噪音不绝这些方面，高密度的人口聚集和工业集中是导致 这些污染的根源。 空气污染的主要原因是城市工业生产、交通运输和居民生活排放出大最的 c o ：，s 0 。，c 0 等有害气体和烟尘，这些气体和烟尘笼罩在城市上空，给城市环境和 经济发展造成巨大的危害，同时也是造成光化学烟雾、城市热岛效应的主要原凼 浙江大学硕士学位论文未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 之一。 水质污染的起因是目前我国城市中8 0 以上的工业废水和生活污水未经处理 直接排入水体，使流经主要城市的7 0 河段受到不同程度的污染，近5 0 的重点城 市水源地不符合饮用水标准，降低了城市的供水能力。而水质污染进一步导致水 资源危机，南方城市因水污染导致缺水量占这些城市总缺水量的5 0 7 0 。 垃圾产量逐年增多是工业生产和居民生活水平的提高的结果，但由于对我国 绝大多数城市来说，垃圾的无害化处理只是处于刚刚起步阶段，工业固体废物的 综合利用率也很低，因而大量垃圾仍以简单坑埋、填充洼地、地面堆积等简易方 式处理。无法分解的无机垃圾长期堆积，影响了土壤的通透性，破坏土质，影响 植物生长，而且占用了大量的士地资源并影响地下水质。 另外我国城市噪声污染严重，大部分城市都处于中度至轻度污染水平。以 2 0 0 2 年为例，对3 2 5 个城市进行了道路交通噪声监测，其中4 9 的城市道路交通 声环境污染较重，1 7 2 的城市属中度污染，6 4 3 的城市属轻度污染。在3 1 9 个 监测区域环境噪声的城市中，其中3 4 的城市污染较重，9 2 8 的城市属轻度至 中度污染。 1 1 2 5 “城市病”蔓延 由于城市化对自然环境破坏引起了一系列生态环境的连续变化，如城市热 岛、雾岛、风岛效应等，这些变化对城市居民的健康和生活方式起着直接的影响， 其结果是许多“文明病”或“公害病”相继产生，如肥胖症、高血压、心血管病、 呼吸道疾病等。世界卫生组织1 9 9 6 年4 月4 日发表的公报指出：从目前看，世界大 城市的空气、水源和食品污染已对数亿居民的健康造成不良影响。 此外，在城市环境条件下，人类高度集中却相对隔离，传统关系被经济关系、 法律关系所取代，于是心理疾病就在城市产生，尤其是在大城市的生态环境下， 这种症状尤为突出。 1 1 3 城市发展的生态觉醒 城市作为人类经济、政治和社会活动的中心，给人类带来显而易见的物质财 富的同时，也作为人类消耗自然资源和能源最多的空间地域，给全球带来了严峻 浙江大学硕士学位论文 未确知钡q 度模型在城市生态系统健康评价中构应用研究 的环境资源问题。尤其是工业革命以来，伴随着社会生产力和科学技术的大力发 展，人类认识和改造自然的能力不断提高，人类把经济、社会和环境割裂开来， 只谋求自身的、局部的、暂时的经济性，对自然环境的改造强度不断加大，最终 导致“公害”的显现以及能源危机的冲击，而城市作为产生这系列问题的重要来 源，首当其冲受到影响。 针对于此，人们对原有的生存空间、生活方式和价值观念进行了反思。由霍 华德( h o w a r d ) 提出了建设城乡结合、环境优美的新型城市“田园城市”的基本 构想开始8 3 ，以g e d d e s ，p a r k 等人为代表的关于生态学原理在城市建设和社区发 展中的应用研究掀起了第一个城市生态研究的高潮；2 0 世纪6 0 年代以来，在以“寂 静的春天”、“生存的蓝图”、“增长的极限”为代表的国际社会对城市化、工 业化所引起的生态危机的普遍关注下，国际上又掀起了城市生态研究的第二个高 潮：之后城市生态研究一直进行的如火如荼，进入2 0 世纪9 0 年代以来，城市生态 的研究更成为可持续发展及制定2 1 世纪议程的科学基础，前国际生态学会主席 f b g o l l e y ( 1 9 9 0 ) 在第五届国际生态学大会上指出，未来国际生态学的三大任务 之一就是发展城市生态学。随着国际社会中环境保护思潮的不断涌现，揭开了人 类城市发展史上“生态觉醒”的一页。 1 2 研究意义 上述城市化带来的生态环境问题和人们对城市发展的生态觉醒，告诉我们 伴随着人类活动范围和强度的加大，城市生态系统遭受到越来越大的压力，城市 生态系统己显现不健康症状，这种发展趋势威胁到城市生态系统的良性循环和发 展，也威胁到人类本身的生存和发展，人们需要对过去的文明发展进程、城市化 过程出现的问题进行反思，因而针对于此提出对城市生态系统健康评价进行研 究，探讨城市生态系统产生不健康症状的机理，寻求城市生态系统调控对策，对 促使城市生态系统恢复健康状态，实现可持续发展，从理论上和实践上都具有深 远意义。7 ( 1 ) 生态系统健康研究是实现区域可持续发展的理论基础 生态系统健康是在可持续发展的总体框架下提出的，生态系统健康研究的 目的就是揭示生态系统持续性发展规律，揭示胁迫下生态系统的负荷能力和恢复 浙江大学硕士学位论文未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 能力与健康的关系，研究自然生态系统健康与人类健康、社会经济健康的耦合关 系，为可持续的环境管理及生态系统管理提供科学的方法及其实施途径。可持续 发展的目的是实现区域自然、社会、经济和人类之间的协调和谐”。，区域内不同 层次的生态系统健康是区域可持续发展的基础。 同时生态系统健康是以自然科学、社会经济科学和健康科学为理论基础而发 展起来的一门交叉、综合、系统的学科“3 ，是将理论与实践有机结合起来的系 统科学，是与可持续发展理念相结合的综合科学。生态系统健康研究的目的、技 术途径等均以可持续发展为条件。因此，生态系统健康研究是实现区域可持续发 展的理论基础，两者的关系如下图( 图1 1 ) 。 图卜1 生态系统健康和可持续发展( 郭颖杰筹，2 0 0 2 ) f i g u r e l - - e c o s y s t e mh e a l t ha n ds u s t a i n a b l e ( 2 ) 生态系统健康研究是揭示自然与人类健康关系的桥梁 生态系统健康研究的核心就是揭示自然生态系统健康与人类健康的关系= ：1 ， 它是将自然生态系统的理论、社会经济理论和健康理论有机地联系在一起的桥 梁，自然生态系统理论和健康理论是生态系统健康的理论基础c 生态系统健康研 究内容包括：活力研究与评价、组织研究与评价和恢复力研究与评价。活力研究 浙旺大学硕士学位论文 未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 就是生态系统内部的生理特性研究和生产能力研究，组织的研究就是生态系统组 分间和组分内结构与功能的研究，恢复力研究就是生态系统抗胁迫能力及受胁迫 后的恢复能力研究，这三方面均体现了自然生态系统的结构与功能及其与人类健 康的关系。 同时人类活动对生态系统的胁迫及胁迫后生态系统对人类健康的影响也是 生态系统健康研究的重点内容之，从这一角度出发，更能看出生态系统健康研 究是连接自然生态系统与人类健康的纽带。r a p p o r t “”就此提出了1 个框图( 图1 2 ) 展示了人类活动对生态系统变化及人类健康的影响。图l 一2 表明人类活动 会胁迫生态系统健康，导致生态系统结构发生变化，进而影响到生态系统的服务 功能，对人类健康产生影响，人类不得已又会关注生态系统健康。可以看出生态 系统健康与人类活动和社会需要密切相关。 人类对生态系统的胁 迫 收获 废弃物 物理重建 使极端事件恶化 外来物种引入 人类社会反应 改进环境管理 减少对环境生态系统的 压力 生态系统结构和功能 变化 物种多样性降低 恢复力下降 疾病增加 群落中r 对策物种增加 富营养化 生态系统服务功能下 降 洪水增加 水质下降 空气质量变差 野生物减少 旅游环境恶化 人类健康风险 图1 - - 2 人类活动与生态系统健康之间的关系( r a p p o r t ， 1 9 9 8 ) f i g u r e l 一2r e l a t i o n s h i po fh u m a na c t i n ga n de c o s y s t e mh e a l t h ( 3 ) 生态系统健康研究是环境管理的目标 生态系统健康作为个新兴的领域，是环境管理的一个新方法，为环境管理 提供了新的思路“4 1 “_ 3 。生态系统持续健康要求自然生态系统为社会生态系统和 经济生态系统提供最大限度的持续稳定的服务“，而环境管理要求自然与人类的 和谐，资源和社会经济的可持续发展，两者在目标追求上不谋而合，它们的关系 浙江大学硕士学位论文未确知攫4 度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 ( 图卜3 ) 具体可虬体现在如下几个方面：生态系统健康是环境管理的基础： 生态系统健康是环境管理的目的；生态系统健康理论为环境管理提供新的手 段、技术支持和管理方式：生态系统健康程度是环境管理中的主要生态问题； 优化的环境管理是生态系统健康的社会保障。总之，生态系统健康研究在自然 科学，社会科学和健康科学之间架起了一座桥梁，为环境问题的解决带来了希望。 生态 一 生态系统健康 卜 以柬巾u 佑 工程一 律 i l 生物 可持 i 生篡禁统 可持 管理 l 工程j 续发续发 展的展的 叫体系 l 硬技 软科 术 学 环境 - 一 环境管理4 - 一教育 工程 r 仳纂 l 、 图1 3 生态系统健康和环境管理关系( 孔红梅等，2 0 0 2 ) f i g u r e l 一3r e l a t i o n s m po fe c o s y s t e i ih e a l t ha n de n v i r o n m e n tm a n a g e m e n t 1 3 生态系统健康研究进展 1 3 1 国外生态系统健康研究的进展 1 3 1 1 生态系统健康的产生和发展 1 7 8 8 年苏格兰生态学家j a m e sh u t - - t o n 在给爱丁堡皇家协会的一篇论文中 提到地球是一个大的具有自我维持能力的超有机体，最早提出“自然健康”的概 念；1 9 4 1 年美国生态学家、土地伦理学家a l d o l e o p o l d 定义了土地健康“”( l a n d h e a k h ) ，但当h , j 并未引起足够的重视；7 0 年代，生态学得到迅速发展，w o o d w e l l 年i b a r r e t t 提出胁迫生态学“”；o d u m 提出生态系统是一个具有自我调解和反馈 功能的有机体( 生物) ，在一定胁迫下可以自我恢复的理论：进入8 0 年代，r a p p o r t 新江大学硕士学位论文 未确知铡度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 等。“研究了生态系统在胁迫状态下的行为，认为它在逆境下的反应不具有自主 性；c o s t a n z a 并l ：i r a p p o r t 等。2 2 1 科学家认为，现在世界上的生态系统在胁迫下发生 问题，不能像过去一样为人类服务，他们认为生态系统健康的概念可引起公众对 环境退化问题的关注；1 9 8 8 年s c h a e f f e r 等1 首次提出了有关生态系统健康度量 的问题，但没有明确定义生态系统健康；1 9 8 9 年，r a p p o r t ”论述了生态系统健 康的内涵，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。 之后一系列围绕“生态系统健康”的会议团体也纷纷涌现。1 9 8 9 年国际“水 生生态系统健康与管理学会”在加拿大成立，这是国际上首次成立的有关生态系 统健康的学术团体，其宗旨是促进与发展整体的、系统的和综合的方法保护与管 理全球水生资源；1 9 9 0 年l o 月，学术界、政府、商业和私人组织等各界代表在美 国召开了关于生态系统健康定义专题讨论会：1 9 9 1 年2 月，在美国科学促进联合 年会上，国际环境伦理学会召开了“从科学、经济学和伦理学定义生态系统健康” 讨论会；1 9 9 4 年，3 1 个国家的9 0 0 名科学家聚集在加拿大渥太华，召开了“国际 生态系统健康与医学研讨会”，会议集中在生态系统健康评价、人与生态系统相 互作用的检验、基于生态系统健康的政策3 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，同时宣告“国际生态系统健康 学会( i s e h ) ”成立：1 9 9 6 年，i s e h 召开了“第二届国际生态系统健康学研讨 会”，本次大会与“9 6 生态最高级会议”联合在丹麦哥本哈根召开，明确了要 解决复杂的全球性的生态环境问题，需要综合自然科学和社会科学；1 9 9 9 年8 月，“国际生态系统健康大会生态系统健康的管理”在美国加州召开，它的 3 个主题是“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”以及“案例研究与生态系统管理对策”。 迄今为止，生态系统健康已经从一个最初源自医学的概念，演变为一个将生 态社会经济人类健康三个领域整合在一起的综合性定义4 ”。r a p p o r z 等 在1 9 9 9 年将生态系统健康的概念总结为：“以符合适宜的目标为标准来定义的一 个生态系统的状态、条件或表现”。即生态系统健康应该包含两方面内涵：满足 人类社会合理要求的能力和生态系统本身自我维持与更新的能力。1 。 浙江大学硕士学位论文 未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 1 3 1 。2 生态系统健康研究内容 作为一门新出现的综合性交叉学科，生态系统健康学在处理2 1 世纪复杂环 境问题的挑战中是最充满希望的。生态系统健康研究的内容不仅包括生态系统自 身，而且包括复杂的人类价值取向及生物、物理、伦理、艺术、哲学和经济学等 方面，与很多学科交叉相关( 如图1 - 4 ) 。 图1 4 生态系统健康与相关学科关系( 任海等，2 0 0 0 ) f i g u r e l - - 4r e l a t i o n s h i po fe c o s y s t e mh e a l t ha n dc o r r e l a t i o ns u b j e c t s 生态系统健康的主要研究内容包括：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。目前研究重点为生态系统健康的评价方法探讨和指标体系的建立，此外对 生态系统内部及自然生态系统、社会经济系统和入类系统间的健康作用机制研究 也是一个热点。 国外对生态系统健康的综合评价般从四个方面入手：生物学范畴、社会经 济范畴、人类健康范畴、社会公共政策范畴。这四方面应综合在一起构成一个完 整的体系。 1 4 浙江大学硕士学位论文 未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用“仆究 ( 1 ) 生物学范畴 从生物学角度评价生态系统健康涉及物质循环、能量流动、生物多样性、有 毒物质的循环与隔离、生物栖息地的多样性等方面。此项研究中很有意义的是生 态系统失调症状的研究。“( e c o s y s t e md i s t r e s ss y m p t o m ，简称e d s ) ，如初级生 产力下降、生物多样性减少、短命的生物种群增多及疾病爆发率上升等。 ( 2 ) 社会经济范畴 生态系统的健康直接关系经济发展，直接或间接影响人类社会的福利，且部 分体现了全球的经济价值，而社会经济指标集中反映了生态系统要满足人类生存 与社会经济可持续发展对环境质量的要求。”。这一领域最近公布了些研究成 果，如估算了1 6 类群落的1 7 项服务功能的经济价值，并依此估算整个生物圈的 经济价值( 每年约1 6 万亿5 4 万亿美元，平均价值为3 3 万亿美元年) 。 ( 3 ) 人类健康范畴 健康的生态系统能够维持人类的健康，可以为人类提供清洁的空气、分解吸 收废弃物等。没有个健康的环境就不可能有真正的人类健康。近年由于环境 恶化，人类健康已经受到威胁。 ( 4 ) 社会公共政策范畴 公共政策是处理自然系统与人类关系的中介，健康的生态系统需要一套能 够有效协调人类与自然关系的政策体系，由于生态系统的服务功能不能完全市场 化，因此在制定政策时，往往不能得到足够的重视。现在，许多国家和地区已经 意识到生态系统健康的重要，在制定一系列环境政策时，已考虑如何体现对生态 系统健康的保护与管理。 国外通行对生态系统健康评价一般是用特殊物种或成分指数来测量，由于这 些指数涉及范围不广，不足以反映整个生态系统的健康程度。后来又提出了一些 指标，查b h a n n o n 提出的生态系统总量( g e p ) ；r a p p o r t 等考察了一些压力和它 们的症状，并且给了生态系统压力的5 个指标：营养池，初级生产力，尺度分布， 物种多样性和系统恢复力；k a r r 等汹3 提出的生物完整性指数( i n d e xo fb i o t i o i n t e g r i t y ，i b i ) ；u l a n o w i c z b 0 1 提出的网络优势指数( i n d e xo fn e t w o r k a s c e n d e n c y ) ；c o s t a n z a “”提出的健康指数h i = vxoxr 等。 然而由于生态系统的复杂性，很难建立统一的指标体系来评价所有的生态系 1 5 主壁墅里兰堕圭兰堕笙：l 。 查塑塑! ! 壅竖型垄塑主竺查墨竺丝壁堡堡主塑壁里塑茎 统e 不同的生态系统所处的自然、社会、经济状态不同，且同一生态系统发展的 不同阶段所具有的特点也不同，需要由不同的指标来监测。不同系统、同一系统 不同的时问段上要求使用的指标也不一样，这就使得一致性的指标体系更加难以 确定。但是经过多年的探索，基本形成一个共识，认为一般生态系统健康评价指 标设计应包括以下几个方面的内容( 如图卜5 ) ( 1 ) 生态学指标 如r a p p o r t 等提出以生态系统失调症状( e c o s y s t e md is t r e s ss y n d r o m e ，e d s ) 作为生态系统非健康状态的指标，包括系统营养库、初级生产力、生物体形分布、 物种多样性等方面： o r g e n s e n ”等提出使用活化能( e x e r g y ) 、结构活化能 ( s t r u c t u r a le n e r g y ) 和生态缓冲量( e c o l o g c a lb u f f e rc a p a c it y ) 来评价生态 系统健康：c o s t a n z a l “”从系统可持续性能力的角度提出了描述系统状态的指标 包含活力、组织和恢复力及其综台评价；c a i r n s 等。”总结了依赖指示种个体及其 种群的评价指标，如细胞或亚细胞水平的生化效应、个体的生产率、种群出生率 和死亡率、种群年龄结构、种群体形结构等。 ( 2 ) 社会经济指标 生态系统健康评价的社会经济指标集中反映了生态系统要满足人类生存与 社会经济可持续发展对环境质量的要求，它必须满足保持人类的健康；保证 对资源的合理利用；提供适宜的生存环境质量。它们从生态和社会方面综合反 映生态系统的健康状况，主要包括重大流行疾病发生率、社会稳定性、工资收入、 物价指数等方面o “。 ( 3 ) 物理化学指标 物化指标是对生态系统的非生物环境进行检测的指标。非生物环境的因素可 能是导致或影响生态过程变化的原因。主要是包括生态系统的环境指标，如水质、 大气质量、土壤的物理和化学性质。 浙江大学硕士学位论文 束确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 生态系统健 康评价指标 体系 图l 一5 生态系统健康评价体系( 张宏锋等，2 0 0 3 ) f i g u r e l 一5e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fe c o s y s t e mh e a l t h 浙江大学硕士学位论文 未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究 1 3 2 国内生态系统健康研究的进展 近年来国内对生态系统健康的研究不断升温，生态系统健康问题已经引起很 多学者关注。但应当承认国内研究除了在模型设计方面基于国外科学家的理论孝 所突破以外，在基础理论方面成功甚微，基本上还处于对国外研究的综述及理论 或概念的探讨。 目前国内对生态系统健康的研究主要集中于生态系统健康评价体系的建立 上。5 ，其显著特点就是具有整合性，将生态系统看作是自然经济社会的复合体， 将生态指标，经济指标和社会指标整合起来评价生态系统健康。如任海等”对子 c o n s t a n z a 提出的生态系统健康度量的三个标准进行了扩充，使之成为活力、协： 复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输人减少、对邻近生态 系统的影响及人类健康影响等8 个方面，从而将只适用于简单的自然生态系统自j 标准扩展为可以运用于研究生物物理，经济社会，人类健康等多重方面复合体毂 复杂生态系统，但任海也承认，c o n s t a n z a 提出活力、恢复力、组织，依旧是鱼i 态系统健康衡量标准中最主要的三个方面。李瑞改等”1 根据生态系统健康特征筛 选结构、功能、动态三方面的指标评价生态系统的健康，其中结构指标选取生奄 系统物种成分和组织水平两项指标，决定生态系统的恢复力和稳定程度；服务功 能指标选择消化有毒化学物质、净化水、减少水土流失等指标，提供人类各种服 务功能；动态变化的指标选取干扰指标、恢复力、外部输入和稳定性。李瑾等o j 把生态系统健康评价指标分为生态指标、物理化学指标、人类健康与社会经济指 标3 大类。生态指标是反映生态系统特征和状态的生物指标，物理化学指标是检 测生态系统的非生物环境的指标，人类健康与社会经济指标着眼于生态系统对人 类生存与社会