环境污染与生态环境

它们在某一时间过程的总和称干扰体（disturbance regime）
（1）干扰范围 干扰作用的空间范围的分布特点。 （2）频率和周期 同一空间范围内或同一组织水平内，单位时间某一干扰发生的次 数即干扰的频率。频率的倒数即周期。 （3）干扰强度 干扰发生时，所表现出的能力值。不同干扰的衡量单位不同，常 相对地区分为轻度、中度、和重度干扰等不同等级。 （4）时间尺度 干扰发生的具体时刻和持续的时间跨度。干扰发生的时间、时间 跨度对干扰效果的影响很大。 3．干扰的类型 按照干扰的动因：自然干扰、人为干扰。 按照干扰的来源划分：内源干扰、外源干扰。 按照干扰的性质：破坏性干扰、增益性干扰。
第五章 生态系统服务
第一节 定义与研究进展
一、定义 由自然生态系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所 产生的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能。 Ecosystem service 通常所指生态系统服务为生态系统的生命支持功能，不包括生态 系统功能和生态系统提供的产品。 生态系统功能是构建生物有机体生理功能的过程，是生态系统提 供产品和服务的基础。 产品在市场上可以货币的形式表现，而服务是无法买卖的，但是 具有重要价值。 有人主张把产品和服务统称为生态系统服务。 生态系统服务的项目包括： 气体调节 气候调节 干扰调节
在干扰的影响下，生态系统中的物种能承受较高的死亡率。
（3）调节系统内部的生态关系 干扰作用下，生态系统内部物种之间的生态关系会发生变化。
四、干扰生态学 研究各类干扰对生命系统作用规律的科学。
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任务：通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等特性的研究，
揭示不同干扰对生物个体、群体、群落和生态系统的作用方式、机制、 及其退化的影响和原因。 研究内容：
第二节 生态系统服务的主要内容（内涵）
一、生产 生态系统的初级生产和次级生产为人类提供了几乎全部食品、工 农业生产原料。 二、生物多样性维护 三、传粉和传播植物种子 四、生物防治 五、保护和改善环境质量 六、土壤形成及其改良 七、减缓干旱和洪涝灾害 八、净化空气和调节气候 九、休闲、娱乐 十、文化、艺术修养－生态美的感受
从生态因子的角度考虑，干扰的定义是：群落外部不连续存在的、 间断发生的因子的突然作用或连续存在的因子超过“正常”范围的波动， 这种作用或波动能引起有机体、种群、群落发生全部或部分明显变化，使 其结构和功能受到损害或发生变化。 2．干扰的特性
干扰的特性可以体现在干扰强度、作用频率、干扰范围、时间等方 面。
对于生态系统服务，是没有成本的，即pbqc均为纯租金。
供给 a 价 格 p
b
需求
纯租金 c
q
数 量
Costanza （1997）提出评估全球各类生态系统服务总价值的方法。
直接或间接地估计人类对生态系统的支付意愿。 包括，生态系统服务向产品支付一定价值，提供非市场性的美学价
值、存在价值和保护价值。
因此，可以按照以下方法来估计生态系统服务的价值：
可以采取的方法有：
(1) 市场价值法，以生态系统提供的商品价值为依据进行估算。 (2) 费用支出法：用于评价环境或生态系统的服务价值。用人为某 环境效益的支出费用表示该效益的经济价值。 (3) 总支出法：以游客的总支出费用来估算。 (4) 区内支出法：以游览区内的支出费用估算。 (5) 部分费用法：以旅游区的部分费用估算，一般采用交通费、门 票费、餐饮费、住宿费等四项费用计算。 2．替代花费法 生态系统的某项服务，用人工技术替代需要的费用来估算。
第二节 生态系统服务的价值评估
一种市场商品的供应－需求曲线： a 价 格 纯租金 c q 数 量 消费者盈余
供给
p b 需求
在经济学中的含义，商品计入国民生产总值（GNP）中的价值为
市场价格和商品数量的乘积。
即 价值＝p×q
为图中pbqc的面积。
图中，qbc为成本，pbc为纯租金，abp为消费者盈余。
形成原因：
自然因素：地质、地貌、生物群落、气候等较为特殊的地区可以 是脆弱生态系统容易形成的地区。
人为因素：人为垦殖、过度放牧、樵采采集、不合理灌溉、矿山
开发、工农业污染等。 中国脆弱生态系统的分布状况： 分布范围广、面积大。 1999年赵跃龙的统计，194万km2，超过国土面积的1/5。 在不同地区，脆弱生态系统的成因和特点不同。 北方半干旱－半湿润区，土壤风蚀沙化、盐渍化、水土流失、频 发的自然灾害是导致脆弱生态系统形成的主要因素。 西北干旱区，则主要由干旱缺水、风沙、土壤盐碱化。 华北平原区，冬春干旱、盐碱内涝、风沙、自然灾害。 南方丘陵区，水土流失。 西南石灰岩山地，土层薄、肥力低、保水性能差。 西南山地和青藏高原区，气候条件特殊。
量变和质变，系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向
相反的位移（displacement），称生态系统退化。 自然干扰和人为干扰是生态系统退化的两大动因。 人为干扰叠加在自然干扰之上，往往加速了生态系统的退化。 干扰的类型、强度和频度在很大程度上决定着生态系统退化的程 度和方向。
自然干扰总使生态系统返回到其早期状态。 人为干扰可以使生态系统演化的方向和过程发生变化。 二、退化生态系统的类型 余作岳的分法： 裸地、森林采伐迹地、弃耕地、采矿废弃地、垃圾堆放场、沙漠 化地。 根据生态系统层次和尺度分为： 局部退化生态系统、中尺度退化生态系统、全球退化生态系统。 常用的分法： 裸地、森林采伐迹地、弃耕地、沙漠及荒漠化土地、采矿废弃地、 垃圾堆放场、污染土域。 三、退化生态系统的特征 （1）物种组成发生变化。 （2）植物群落结构发生变化。 （3）系统生产力发生变化。 （4）土壤和小环境（特别是群落环境）发生变化。 （5）物种内、间的生态关系发生变化。
和补充性工作急待完成。如，荒漠生态系统、冻原、城市生态系统服务的
研究和价值的评估。
已有的许多研究成果实际大多是探索性的，存在很大的局限性。
如： （1）服务项目考虑是否全面；
（2）在评估中一般是带有主观性的，缺乏公正性和可持续性。
（3）由局部推断总体会带来较大误差。 （4）评估中选择的样本只是一个瞬时状态（快照，snap shot）,
二、人为干扰的主要形式 （1）砍伐和开垦 （2）污染 （3）采集 （4）樵采 （5）狩猎和捕捞 三、干扰的生态学意义 干扰无时不有，无处不在，对生命的每个层次都有重要影响。 干扰具有破坏性和增益性双重意义。 其积极的生态学意义表现在： （1）促进生态系统的演化 可以提高生态系统的空间异质性降低某种群的优势度，改变系统 的物种组成及结构，增加系统的多样性。 （2）有利于维持生态系统的稳定和平衡 干扰使生态系统处于一种明显的动态之中，动态变化中的生物群 落耐受环境变化的能力是较强的，受干扰影响后的恢复能力也强。
第二节 退化生态系统的类型及成因
一、定义 三个概念：健康生态系统 health ecosystem、退化生态系统
degraded ecosystem、受损或受害生态系统 damaged ecosystem。
在一定时空背景下，生态系统受自然和人为因素或两者的共同干 扰，使系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求的
四、中国生态系统退化现状（见教材）
五、中国的脆弱生态系统 自身稳定性差、对外界干扰的抵抗力弱是脆弱生态系统的重要特 点。 在干扰的作用下，脆弱生态系统极易成为退化生态系统。 脆弱生态系统的内涵： （1）正常功能一旦被打乱，系统常发生不可逆转的变化而失去恢 复能力。 （2）其变化常会影响一个地区近期和未来的生产结构和生活方式。 （3）退化后难以恢复。
自我设计：在时间充足时，退化生态系统将根据环境条件合理地 实现自我组织，并会最终改变其组分。
人为设计：
2．生态学理论 在生态恢复中，应用最多的是生态学理论。 如，限制因子理论、能量流动的热力学定律、种群的密度制约、 种群的分布格局、生态适应性等。
3．生态恢复理论 （1）生态恢复的原则 地域性原则，生态恢复要考虑当地的气候、地貌、水温等条件。 生态学与系统学原则 最小风险与效益最大原则 （2）生态恢复的机理 退化生态系统恢复与重建的本质在于依据生态学原理： 通过生物、生态、工程技术手段改变或消除引起退化的主导因子 或过程。 调整、配置和优化系统内部及其与外界物质、能量、信息的流动 过程、时空秩序。 使生态系统结构、功能和生态学潜力或功能恢复或提高。 （3）生态恢复的标准 生态恢复和重建是否成功的判断，是恢复生态学中重要的理论和 实践问题。
（1）估算消费者盈余之和（或称生产盈余）。 （2）估算纯租金（或称生产者盈余）。
（3）价值乘以数量，得到生态系统服务的单价。
（4）单价乘以每类生态系统的面积，得到该类生态系统的价值。 （5）求各类生态系统价值的总和，算出全球生态系统服务的总价
值。
按照1994年的价格，全球生态系统服务的总价值为33万亿美元。 其他评估方法： 1．市场价格法 对一些可以进行市场贸易的生态系统服务的评估。如，野生动物、 植物产品和生境区旅游服务等。
中国七五和八五期间开始做了大量的有关研究工作。
建立北方草地主要类型优化生态模式研究、内蒙古草原草地退化 原因、过程、防治途径及优化模式、沙漠化机理研究是其中较大的课 题。
生态系统的恢复与重建是一个远没有解决的问题。在理论和应用
技术上极不成熟，其中，重要的难点在于： （1）生态系统恢复的不可确定性。 （2）生态系统恢复要求综合考虑生态、经济和社会因素，但对时 间、空间上存在异质性的生态系统，很难恢复到理想状态，有持续干 扰时更是如此。 （3）由于生态系统的复杂性，对生态系统退化程度和干扰因子很 难概括出一些容易测定、又能反映实质的具体指标。 （4）生态系统恢复和群落的自然演替是一个动态过程，在研究实 践中，对两者的区分常常是很困难的。
水调节
水供应 控制侵蚀和保持沉积物 土壤形成
养分循环
废物处理 传粉
生物防治
避难所 食物生产 原材料 基因资源 休闲娱乐 文化 等
生态系统服务是1974年由Holdren和Ehrlich提出的。以Daily主
编的《生态系统服务：人类社会对自然生态系统的依赖性》为标志， 近年来兴起了一个生态系统服务研究的热潮。 二、自然生态系统服务的基本原则 （1）服务性能是客观存在的。不依赖于评价的主体。 （2）服务性能和生态过程密切结合。 （3）自然是生产服务性功益的源泉，自然在进化中产生了许多功 益性能，并维护它的这种性能。 （4）自然生态系统是多种性能的转换器。自然生态系统中生命的 消亡形式是其中物质和能量转入其他生物体内或进入土壤，正是由于 这样的来回转运使地球成为一个整体，生态系统是其中的转换器。
但生态系统的有些服务是无法用人工替代的。
第四节 生态系统服务估价的意义
一、生态系统服务的内容很多，许多服务是无法替代的。如果这些服 务失去，需要利用很大的精力去处理，许多方面是现代技术无法办到的。 二、评估反映了生态系统自然资本的价值，将有利于为一个国家、地 区的决策者们在政策、法规等的制定中提供背景值。 三、在建设项目的评估中有意义。建设项目的公益性要和形成的生态 系统服务价值的损失进行比较。 关于生态系统服务的研究是一个正在探索中的问题，有许多基础工作
（5）生态系统恢复的时间需要多长，需要可重复的、长期试验及
观测，短时间的研究不能回答这样的问题。 （6）生态系统恢复的机理还不清楚，尤其是重新引进当地消失的
物种的作用还很难判断。
与恢复生态学有关的几个重要概念：
生态恢复、重建、改良、改进、修补、更新、再植。 二、恢复生态学的基本理论
1．自我与人为设计理论
以其代表一个动态的系统显然是不够准确的。
第六章 人类对自然生态系统的 干扰与生态恢复
第一节 干扰与干扰生态学
一、干扰及其定义 1．定义
关于干扰（disturbance）的定义很多，原因在于难于把干扰从正常 的环境变化中区分出来，难于把原因和结果相对地区分。
此外，许多词与干扰在词义上是相近的，如扰动（perturbation）、 胁迫（stress）。
第三节 恢复生态学及其基本理论
一、恢复生态学（restoration ecology） （一）概念 受损生态系统的恢复与重建，称恢复生态学。 （二）研究进展 恢复生态学是在由于人为活动导致大规模自然生态系统受损或破 坏的背景下兴起的。 最早的工作是20世纪20年代关于采矿和地下水开采造成的受损环 境的生态恢复。之后，许多重要的国际组织和计划将恢复生态学列为 其重要或中心的研究课题。