生态系统健康评价-方法与方向.pdf

第 2 1 卷第 1 2 期 2 0 0 1 年 1 2 月 生态学报ACTA E COL OGI CA SI NI C八v o l.2 1.No.1 2 lle e.2 0 门生态系统健康评价:方法与方向马克明.孔红梅。关文彬2，傅伯杰(1.中国科学院生态环缝研究中心，北京 1(J 0 0 8 5:2北京林业大学 化京 1 0 0 0 9 3)摘要:生态系统为人类提洪了自然资源和生存环(t 两个左面的多种服务功能。生态系统服务功能P,人类生存和发展的基础。同时 一个生态系统只有保持 了 结构和功能的完整什，井具有抵杭干扰和恢复能力，才能长期为人类社会银供服务丙此.生态系统健康是人类社会可持续发展的根本保证 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U时1司!具有维待其组织结构、自我调节和引胁迫的恢复能力。它可以通过活力、组织结构和恢复力等 3个特征进行定义 影响寸态系统毖康的原囚有很多 多为人类活动所致。例如，污染物排放 非点派污染 过度捕捞 围湖造用 水土流失、外来种入侵和水资S Y.不合理利用等是影响水生态系统健康的主要原因 评价生态系统健康需要基于功能过程来确定指标 特别是评价其受干扰后的恢复能力、包括其完垦性 适应竹和效未。生态系统健康评价方法尚处于实脸和发展阶段 有必要对现有成果进行及时总结，提出方向，以促进生态系统靛康研究的发展J 生态系统健康评价主要包括指不物种和指标体系两种方法在生态系统健康研究中，指示物种的选择应该谨慎，要综合考虑到它们的敏感竹和可a性，即要明确它们对生态系统健康指示作用的强弱。在水生态系统研究中.已被选择的指示物种有.浮游生物，底栖无脊椎动物、怕类和不同水平If物的综合。建立生态系统胜康评价指标体系人致可以从两方面选择指标，即生态系统内部抬标，包括生态毒理学、流行病学、生态系统医学等方il l 和不同尺度指标的综合 以及生态系统外部指标，比如社会经济指标。但是 其它指标可能也适J 一 进行生态系统1t康评价 如景观格局、上地利用变化。到目前为止，对儿乎所有的生态系统类型都进行过健康评价.但是 由于生态系统健康研究是一个新领域.有矢它的概念、评价的指示物种和指标体系等方面有在各种争论，牛态系统艇康评价正在不断的争论中走向成熟、其未来发展方向是结合经济学、社会学和健康科学的定量化什物学途径 生态系统健康评价的目的不是为 1.态系统诊断疾病 而是定义生态系统的一个期望状态.确定生态系统破I I I 的闷限 井在文化、适德、政策、法i v.法规的约束下，实施有效的生态系统管理。关健词二 片态系统;健康 评价E c o s y s t e m h e a l t h a s s e s s me n t:me t h o d s a n d d i r e c t i o n sMA K e-Mi n g ,K O N G H O n g Me i .G U A N Wc n-B i n .F U B o-I i c e 1.a e.:e.h 、n t，I a.e。E nn a a m e n t a l S u mo,.C h in e s e A c a d e n+y汀 S n e n _ B e i h n g 1 0 0 0 9 3.C h-:2.B e r)+n g F-x t r c(n c e r s g v,F.e+户 g1 0 0 0 8 3.C 8 i n,).A e t a E c o(a g i c a S i n i c a.2 0 0 1.2 1(1 2):2 1 0 6-2 1 1 6.A b s t r a c t:E c o s y s t e m s u p p li e s m a n y s e r v ic e s t o h u m a n b e i n g o n t w o a s p e c t s,t h e n a tur a l r e s o u r c e s a n dl i v i n g e n v i r o n m e n t.E c o s y s t e m s e r v i c e i s t h e b a s i s f o r t h e s u r v i v a l a n d d e v e l o p m e n t o f h u m a n s o:i e t y.Me a n w h i l e,a n e c o s y s t e m cou l d o n l y s u p p l y l o n g t e r n)s e r v i c e s w h e n i t k e p t t h e i n t e g r a l i t y o f s i r u rt u r ea n d f u n c ti o n.a n d h a d t h e a b i l i t y t o r e s i s t d;u r b a。a n d t h e r e s i l i e n c e.T h e r e f o r e.E c o s y s t e m)n e a p)c o u l d e n s u r e e c o s y s t e m-c o s,a n d i s t h e p r e r e 甲u s i t e f o r s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o f h u ma n s o c i e t y.E c o s y s t e m h e a l t h r e f e r s t o t h e s t a b i l i t y a n d s u s t a i n a b i l i t y o f a n e c o s v s t e m.T h a t i s,t h e a b i li t y o f a n基金项目:中国科学院知识创新项目(K L C X 2-4 0 5 1 和国家重点基础研究发展规划(6 2 0 0 0 0 4 6 8 0 7)项目收稿日期:2 0 0 0-1 2-?8修订日期 2 0 0 1-0 8-1 0作者简介 马克明(1 9 6 9-)，男.黑龙nV I人 博l,副研究员。主要从事景观生态学、保护生物学.生态系统胜康评价与管理、和非线性生态模型研究万方数据飞 2期马克明等:生态 系统健康评价 方法 与方向2I)了e c o-1 y s t e n,t o m a i n t a in i t s o r g a n i z a t i o n.s e l f a d j u s t m e n t,a n d r e s il i e n c e o n t i m e.I t c a n b e d e f i n e d a c c o r d in gt o v i g o r.o r g a n i z a t i o n,a n d res i l i e n c e.T h e m a n y r e s u l t s o f h u m a n a c t i v i t i e s a r e t h e m a i n i m p a c t s t o e cos y s t e m h e a t h.F o r e x a mp l e,s e w a g,e f f l u e n c e.n o n p o i n t s o u r c e p o l l u ti o n,o v e r f i s h e r y,w e tl a n d c u l ti v a t i o n,s o i l e r o s i o n.i t n.:s i v e s p e c i e s,i r r a t i o n a l wa t e r u s e a r e t h e ma in r e a s o n s m a q u a t i c e c o s y s t e ms.E c o s y s t e m h e a l t h a s s e s s m e n t n e e d s t o d e t e r mi n e i n d i c e s b a s e d o n i t s f u n c ti o n s a n d p r o c e s s e se s p e c ia l l y t h e r e s i l i e n c e a f te r d i s t u r b a n c e,w h i c h i n c l u d e s t h e i n t e g r i t y,a d a p t a b i l i t y a n d e f f i-ti c,H o w e v e r,e c o s y s t e m h e a l t h a s s e s s m e n t i s s t i l l i n t h e p r o c e s s o f e x p e r i m e n t a n d d e v e l o p i n g.I t i s n e c e s s a r vt o r e v i e w t h e p r e s e n t r e s u l t s o n t i m e.a n d p u t f o r w a r d t h e f u t u r e d i r e c t i o n s m o r d e r t o p r o m o t e t h ed e v e l o p me n t o f e c o s y s t e m h e a l t h a s s e s s me n t.I n d i c a t o r t a x a a n d i n d i c e s a r e t h e t w o m e t h o d s o f e c o s y s t e m h e a l t h a s s e s s m e n t.H o w e v e r.i t s h ou l db e c a r e f u l i n s e l e c t i n g i n d i c a t o r t a x a.T h e s e n s i ti v i t y a n d r e l i a b i l i t y o f t n x a n e e d t o h e con s i d e r e ds i m u l t a n e o u s l y.w h i c h m e a n s w e s h o u l d k n o w h o w h i g h o r l o w t h e t a x a a r c i n i n d i c a t i n g t h e e c o s y s t e m.I n d ic a t o r t a x a.s e l e c t e d a t p r e s e n t m a i n l y i n c l u d e,p l a n k t o n,b e n t h i c in v e r t e b r a t e s.f i s h e s.a n d t h ei nte g r a t io n o f o r g a n i s m s o n d i f f e r e n t l e v e l,i n a q u a t i c e c o s y s t e ms.P a r a m e t e r s o n t w o a s p e c t s c a n h e c h o s e n i n e s t a b l i s h i n g t h e i n d i c e s f o r e c o s y s t e m h e a l t h a s s e s s m e n t.T h e i n n e r i n d i c e s o f e c o s y s t e m.i n c l u d i n g t h o s e i n e c o t o x i c o l o g y.e p i d e m i o l o g y,a n d e c o s y s t e m n t e c l ic i n e.a n d t h e i n t e g r a t i o n o f i n d i c a t o r s o n d i f f e r e n t s c a l e s.A n d t h e o u t e r i n d i c e s o f e c o s y s t e m.f o r e x a m p l e.t h ts o c i a l a n d e c o n o mic i n d i c e s.H o w e v e r.t h e o t h e r i n d i c e s a r e a l s o p o s s i b l y u s e f u l i n e c o s y s t e n,h e a lt ha s s e s s m e n t,f o r e x a m p l e.t h e l a n d s c a p e p a t t e r n,a n d l a n d u s e c h a n g e.A l m o s t a l l t h e t y p e s o f e c o s y s t e m s h a v e b e e n a s s e s s e d b y n o w.H o w e v e r.e c o s y s t e n,h e al t ha s s e s s m e n t i s s t i l l a n e w r e s e a r c h f i e l d t h a t d i s p u t e s e x i s t e d o n i t s c o n c e p t,i n d i c a t o r t a x a a n d i n d i c e s.w h i c h i s w h a t w e s h o u l d d o i n t h e f u t u r e t o p r o mo t e t h e a s s e s s m e n t.F u t u r e d i r e c t i o n o f e c o s y s t e m h e a l t ha s s e s s m e n tl a t o i n t e g r a t e e c o n o m ic s,s o c i a l s c ie n c e a n d h e a l t h s c ie n c e w it h q u a n t i t a t i v e b i o l o g ic a la p p r o a c h e s.T h e a i m o f e c o s y s te m h e a l t h a s s e s s m e n t i s n o t t o d i a g n o s e s i c k n e s s,b u t m d e f i n e a n e x p e c t e d s t a t e o ft h e e c o s y s t e m a n d t h e t h r e s h o l d t o d i s t u r b a n c e,a n d i mp l e m e n t e f f e c ti v e e c o s y s t e m m a n a g e m e n t u n d e r t i tc o n s t r a in s o f c u l t u r e,m o r a l.p o l i c i e s.T a w s a n d r e g u l a ti o n s.K e y w o r d s:a s s e s s m e n t;c r o s y s i c e n;h e a l t h文章编号 1 0 0 0-0 9 3 3(2 11 0 1)1 3-2 1 11 6-1 1 中图分类号:Q1 4 4文触标识A 9:A 地球上已经不存在未受人类堵响的生态系统rf。人类每天制造大量的垃圾和废物，已经危害到地球的每个角落 生态系统的作用不仅是人类的垃圾堆放场，它更重要的贡献在于能够为人类社会提供系列不可或缺的服务 生态系统为人类提供 了白然资源和生存环境两个方向的多种服务功能“。它不仅包括各类生态系统为人类所提供的食物.迭药及其他T.农业生产原料，更重要的是它维持了地球的生命支持系统，牛命物质的生物地球化学循环与水循环.生物物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定等，人们已经认识到，生态系统服务功能是人类生存与现代文明的基础 生态系统健康是保证生态系统眼务功能的前提.一个牛态系统只有保持了 结构和功能的完整性，并具响抵抗十扰和恢复能力，才能长期为人类社会提供服务，因此.生态系统健康是人类社会可持续发展的报本保证1 生态系统健康的概念 S c h a e f f e r 等首次探讨了生态系统健康的度量问题D 7.但是没有给出明确定义_R a p p o r t首次论述了牛万方数据卷一n一2 1 o 8生态学报态系 统便康的内涵1、:认为生态系 统健康(E c o s y _ te m h e a l t h)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 生态系统健康可以通过活力、组织结构和恢复力等3 个特征进行定义活力(V i g o r)表T牛态系统的功能，可根据新陈代谢或初级生产力等来测度 组织结构(U r g a m z a t io n)是根据系统组分间相互作用的多样性及数量来评价 恢复力(R e s i l i e n c e)也称抵抗力.是指系统在胁迫 卜 维持其结构和功能的能力 生态系统健康概念虽然只有 1 1.年的历史 却受到 f I 泛关注.多次举办过有关的国际会议 成.L 了多个专门的学会组织，并且出现 了两个专门以生态系统健康命名的国际杂志 下。到日前为止，对几乎所有的水生态系统类7 0-海洋、海岸、湿地、河流、河口和湖泊，以及部分陆地牛态系统类V.-森林、0.原等.进行了研究 加拿大在牛态系统健康研究为面走在了世界前列，环境部、卫生部和海洋渔业部合作 在 6 a(1 9 9 4-2 0 0 0)时间内花费 1.5 亿加兀在北美大湖区开展退化生境恢复、污染防治、保护人和生态系统健康 美国也正在开展全国 性的生态系 统键康状况评价。我国这方而研究很缺乏，刚刚起步 目前.生态系统健康评价还处于实验和摸索阶段，尚未形成一套成熟的方法。很有必要及时进行总结，指出未来发展趋势，以利其今后发展本文以生态系统健康研究最为丰富的水生态系统为例进行介绍2 影响生态系统健康的原因 各种形式的人类活动是影响生态系统健康的主要原因。如，森林砍伐、过度放牧等。就水生态系统而言，主要包括以 卜 儿个方面:污染物排放:r业废水和生活污水中含有多种有毒污染物和过量养分，它们对生态系统健康产生不同程度的形响 Mu n a w a r 等在研究排污对加拿大多伦多滨水区 安大略湖)牛态系统健康的影响时发现，系列非本地的浮游植物对复杂营养和污染物状况都具有生理响应和生产力变化，背养物质和有毒污染物之间具有复杂的相互作用，最终决定生物健康i ce,E v a n、探讨了多种有毒污染物对加拿大大湖区牛物的牛态毒理作用和对生态系统健康的影响:。;非点源污染:现代农业中农药和化肥的大量施用，导致地表径流含有多种污染物和过量养分，经常引起水体污染和富营养化，使水生态系统的结构和功能发生改变。这方面的研究实例很多 已经成为国际研究热点。我国近年来也在此方面大力开展研究和管理 过度捕捞 人类对角类资源的需求激增，过度捕捞造成种群数量减少 破坏 了 牛态系统原有的结构，致使其功能发生变化。因为鱼类是水生态系统中营养顶级的物种，t o 类种群数量的降低，直接影响到它的下一营养级种群的存活状态，比如，可能导致些鱼类食用的浮游生物和水草增加.甚至湖泊的富营养化 另 一 方面，也会影响到以鱼类为食的水鸟的牛存。总之 十态系统中一个重要组分的变化，将会带来系列不良影响。围湖造田;围湖造田一方面缩小了 湖泊面积，导致湿润生境丧失，引起水生植物的局域灭绝和干旱植物的入侵;另一方面，截断了湖群之间的物质、能量和物种交流，破坏 了 水生态系统的完整性，严重威胁水生态系统的存续。这种行为的生态影响是毁灭性的 水土流失:水土流失所产生的泥沙会影响到水体的物理性质，如浊度、透明度以及水的动力学性质等，破坏水牛牛物群落的组成、结构和功能，导致水生态系统健康状况的恶化。我国在水土流失的产生、危害及控制方面的研究工作相当丰富，但是在泥沙对水生态系统影响方肉的研究相对薄弱 外来种入浸:外来种人侵后，通过竟争、捕食和改变生境.使得原有的生态系统结构和功能破坏。L e a c h对北美大湖生态系 统的 研究证 实了 这一点n.。但是，总体卜 这方面的 研究目 前还比较欠缺，但己经引起全球(包括我国 生态学家的重视巴 水资源不合理利用:Q u i b e l l 和We s s o n研究流域水资源利用的增加对湖泊生态的影响时发现，湖泊的盐分含量与淡水供给密切相关 ,j 它在干季的盐分含量可达海水的好几倍，该系统可以忍受高r h 分，井在此之后能够恢复。更重要的是 该湖泊存在几种盐分状态，每个状态对应于一种生态系统功能 不同状态之间的快速转换使系统一直处于不稳定的状态 导致生态系统整体的生物量较低、生命力减退万方数据1 2期马克明等:生态系统健康评价:方法与方向21 0 9 总体上，水生态系统的生态毒理学研究已经比较+富，但是 象过度捕捞、围湖造田、水土流失，外来种入侵和流域水资W,利用这类人类活动导致的生态系统健康下降，以往研究中考虑得不多.现在正在zA视。影响其他类型生态系统健康的因素与此不尽相同，需要依据特定的资源利用方式确定3 生态系统健康评价方法 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 g r i t y)、适应性(E d a p t a h i li i y)和效率(E f f ic ie n c y)o.,.S c h a e f f e r 等首 次探讨了生态系 统健康的度量117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.从景观尺度进行环境质量监测也是必不可少的步骤。将遥感、地理信息系统和景观生态学原理等宏观技术手段 与 地而研究紧密配合，通过景观结构变化了 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用变化评估环境质量变化 t o 以水生态系统为例。根据水生态系统健康研究的现状，可以总结出两种评价方式:即指示物种法和指标体系方法实际 F.，生态系统健康评价的最佳途径是微观与宏观相结合的综合性研究3.1 指示物种 鉴于生态系 统的复杂性.人们经常霜要采用一些指示类群(I n d ic a t o r t n x a)来监测生态系 统健康 13 常用的水生态系统健康评价的指示类群包括:3.1.1 浮游生物 水表层的小生物群落，包括病毒、细菌、白 养浮游牛物(P i r o p l a n k t o n,n a n o p la n k t o n)等亚5微结构是水生态系 统的重要组分，可以用于监测水生态系 统健康 弓 纤毛原生生物也可以 用作水生态系统健康的指示物”。具体方法有2 个 群落评价和毒理实验。群落评价一般通过取样种群特征和占居率 与原始系统进行比较。因为纤毛原生生物的丰富度、多样性和牛物量与牛态系统营养状况相关毒理实验的设计采用了一系列生态系统健康指标，包括呼吸率、生长率和趋药性(C h e m o t a c t ic)反应 微生物环(M ic ro o r g a n is m l o o p)是一 个敏感、快速和可以早期预警人类压力的生物指标 s 1 是湖泊1:态系 统健康评价和恢复中非常缺乏的生态技术平 采用这些小尺度、敏感、实用、廉价和自 动化的生物技术监测生态系统健康已经取得了明显进展 但是比较适宜的指示十物是接合体(G a m e t e s),胚胎(E m b r y o s)和其它生命的初级阶段31.2 底柄无脊椎动物 生态系统观点是理解和探究自 然系统中干扰效应的基础，确定底栖群落的结构和动态是理解水生态系统状态和演变过程的关键。R e i c e 和Wo h l e n h e r g 探讨了采用底栖大型无脊椎动物进行生态系统健康评价 的 优 点1-从采用底栖无脊椎动物指不生态系统健康的研究中可以总结出3 个普适性的方法 戈 l)有机污染程度方法:需要详细了解生物种类，对污水排放的影响研究最合适 2)多样性指标:不需要洋细了解物种，但是忽略了重要物种的信息 3)生物指标:以上两者相结合:应用多元分析技术及与关键环境因子 相关的底栖群落结构的研究已经取得了明显进展.应用这些技术可以确定一系列环境状态的参照群落，预测一个新地点出现的底栖群落及其与预期群落类型的差异。生物指标可以替代传统的化学方法作为环境标准和管理的目 标口 但是.采用底栖无脊推动物的功能特征进行生态系统健康测定还处于初级阶段将来，牛态系统健康的功能测定.比如长期的毒理和胁迫效应，应该在评价过程中加强应用313 营养顶级的鱼类 营养顶级的负类反映了整个水生态系统的环境状况 囚为，它们一方面对化学污染比其它种群更加敏感:另一方曲。由于处于食物链的顶级，综合反映了其它生物的变化 因此是生态系统健康监测的很好的指万方数据21 1 0生态学报2 1卷不种 最简便的方法是跟踪鱼类种群对环境退化的响L L e重要指标包括:平均年龄、产卵能力和条件因素即;捕捞、补充、多种压力、食物限制和生境变化 三 。此类研究由 来己久。S o n s t e g a r d 和L e a t h e r l a n d 就指出银大马哈鱼可以指T.北美大湖区的生态系统健康乙 E d w a r d.,等采用蛀鱼为指T种来监测湖泊贫营养化(U l ig o t r.P lu r)口前.采用鱼类监测水质和水生态系统健康已经成为一种常用方法3 L 4 不同组织水平生物的综合运用 综合运用不同的生物组织水平，亚细胞、细胞、生物个体、种群、群落和生态系统的相关信息 进行水生态系统健康评价是比较全面的方法，也是一个很有前途的研究方向。在生态毒理研究中，生物化学反应与 种群和群落变化的相关性还不清楚，需要研究化学污染物与个休、种群、生态系统响应的关系，应该对生物个体对化学污染的初级和次级响应进行侧定灿 通过底泥毒性化学分析、组织化学分析、病理分析、和群落结构的综合研究，可以提供不同生物组织水平，亚细胞、细胞、生物个休、种群、群落和生态系统的相关信息.通过与对照地点比较，并结合经验判断得到了毒理效应的临界值，能够对生态系统健康做出客观而全面的评价 刀 3L 5 存在的问题 虽然采用生物类群指示生态系统健康的研究取得的很大进展，成为生态系统健康研究的常用的基本方法.但是仍然存在看一些问题。比如 指示物种的筛选标准不明确，有些采用了不合适的类群 I 1 i 晦和M e r e n l e n d e:在研究了目 前文献中 提出的筛选标准之后认为，这些标准并 不一致沁 而月 _，生物保护文献中提出的作为生态系统健康指示的1 0 0 种脊椎动物和3 2 种无脊椎动物.很少有哪个脊椎功物能够符合多个标准因为它们，卜 的很多物种都具有很强的移动能力，对胁迫的耐受程度比较低.与生怎 系统变化的相关性比较弱。大多数无脊推动物也同样缺乏 与生态系统变化的相关性 但是满足其它的选择标准。然而，用于指示生态系统健康的无脊推动物经常是分类等级比较高，且包括了 很多物种，因此难于测定每个物种的作用 同时这些物种中有些可能不是必需的 有些甚至可能是不合适的。针对这些问题.他们提出了个逐步的筛选过程。另外 一些监测参数的选择不恰当 例如、光合作用参数 Ma k e r e w i c z 对3 3 个湖泊学指标.包括光合作用参数(P m a x 和A l p h a)，在安大略湖岸带观侧了2.e。结果发现，温度对光 合作用参数的影响很大，达到2 5 1o并且 由于大量的参数相关或对光合作用的影响不确定 营养状况不同的湖泊也出现了相似的光合作用因此.光合作用参数不适于作为生态系统健康指标。可见.在生态系统健康研究中，指不物种和指标的选择应该谨慎.要综合考虑到它们的敏感性和可靠性 即要明确它们对生态系统健康指示作用的强弱3.2 指标体系 前面介绍的生态系统健康评价的指不类群方法虽然简便易行 但存在一些问题，比较明显的起码有网点 1)应该选择不同组织水平的类群;2)应该考虑到不同的尺度 因此，必须建立指标体系对大量的复杂信息进行综合比较早的完整的生态系统健康指标体系是由U.N.E n v i r o n m e n t a l P r o g,a m(U N E P)召集.1 9 9 2 年在日内瓦建立的海洋生态系统健康指标体系 1 1 生态系统往康的评价技术需要结合物理 化学、和生物的方法，应该借鉴一些常规的化学、湖沼学、生理学、生态学和毒理学手段 同时，必须超越传统途径 发展创新性的、敏感的、自 动化程度比较高的和节省费用的方法.包括采用计算机辅助技术 归纳起来，目前建立水生态系统健康评价的指标体系主要有以下3种方法;3.2.1 生态毒理学方法人们认识到.采用化学指标监测污染物对生物的影响存在不确定性，进而转向强调环境的物理和化学指标与生物健康指标相结合.因为生物群落是反映整个环境条件的准确指标曰”基于毒理学流行病学、简化论、因果论、以及生物标记方法，和生态学生物和环境关系的研究方 法可以对水牛态系统健康进行综合评价t o、这样的分层次综合评价不但能够完善野外调查和研究方案设计，万方数据1 2期1 4 克明等 生态系统健康评价 方法与方向1 1 l并且对数据的解释更加介理 依据生态毒理学建介评价指标体系，首先需要考虑一些污染物的特征指标，然后需要考察牛物对污染物的反应指标 最后将两者相结合筛选出具有代表性和综合性的指标建成指标体系 污染物醉别:辨别污染物来源口 i 以采用瞬时的(摄取和呼吸 和长期测定(繁梢和存活)相结合的力法进行 瞬时实验应该结合重要物种 如水蚤和其它物种，估计污染物对浮游动物群落的影响 通过物质平衡分析 将群落的生物测定进行组合以近似代表对生态系统的测定 然后，通过几种生物测定方法.检测高浓度棍合物的毒性对生物生理过程的刺激。最终 保存详细的物种、棍合毒物和生理反应资料 使用它们去简化对生物测定的解释，如水蚤类浮游动物生活史特征(早期繁殖、高净繁殖率)的变化通过这种长期测定、可以检验群落的生态毒理学反应。病态诊 断:生物对污染物的响应开 始于个 体，进而影响种群过程和群落的结构和功能l j 污染物影响首先表现为对分子及其生物化学特性的损伤。细胞水平的技术能够帮助说明毒理效应，而在更高组织水平的综合可以了解生物生长能力。因此，通过实验室检验与就地研究相结合，在监测生理破坏的基础上 能够预侧种群水平的效应.甚至更高组织水平-一群落水平的生态效应 这样 在水生态系统吐康研究中，监测生态系统的食物网参数非常必要,特别是微生物食物网。微生物在指示水生态系统的多种营养方式、动态和整体景象研究中具有重要意义和价值“，、X u)l 用营养状态指标(T r o p h ie s t a t e i n d e x),多样性指数(D i v e r s i t y in d e x),烟(E x e r g y),结构拥(S t r u c t u r a l e x e r g y),和浮游值物缓冲能力(P h y t o p l a n k t o n b u f f e r c a p a c it y),评价了 富营养化对巢湖生态系统健康的损害，发现这F G 指标的季节变化可以分别指不生态系统的健康变化阳 X t等评价了 淡水生态系统在四个化学污染物(酸化，铜、油和杀虫剂)I f,染 的结构、功能和系统症状 基于溯、结构姗和浮动物缓冲能力提出了 一 组全面的用于评价化学压力 影响淡水生态系统健康的生态指标体系 并成功用于评价湖泊生态系统健康r 均进 一 步，、。等提出了两个描述巢湖生态系统磷的食物网动态模型u 一 个考虑了 大型植物，另有考虑。两个模型中采用了牛态系统健康的指标体系.包括拥 结构规、浮游动物和植物生物量比例个 没、以 及S e e c h i D i,深度的透明度。结果揭示出，巢湖生态系统的大型植物恢复会降低浮游植物的生物量.增加烟、结构1,透明度、R、。，和 L 类生物wI 说明大T9植物的恢复可以调节湖泊的牛物组成结构，提高湖泊生态系统健康 微生物时间序列分析方法也可以用于 河流健康的早 期预警和诊断.。综上所述 采用多种方法而不仅仅是某一种测量的指标体系进行生态系统病态的探测和诊断才是明智的选择一 现巴该指标体系应该满足3 个标准:(”能够诊断生态系统的病理变化;(2)能够用来预警生态系统崩溃:(3)能够反映生态系统完整性。这样，结合干扰输人变化与 症状时空变化将有助于理解生态系统的崩溃和复原巴322 流行病学方法生态系统健康是与人体健康的类比，因此人类流行病学和动物流行病学是最早用于 环境健康研究的方法川 最近引入的兽医学方法评价河流健康更加具有可 操作性弧。因为、河流与 动物相似 具有多 种形式、并且不能对生病进行抱怨。人类对河流的于扰也会因为我们所期望的河流用途和关汁其健康的原因的变化而变化.把大量的河流特征用来进行河流健康综合评价还存在很多问题，但是 基于关键生态过程进行评价可能1f 加准确 在澳大利亚悉尼附近的河日和淤泥生境对红树林进行的案例研究证实了 这一点“，以重要生态过程，如分解、补充、捕食者 一 食关系等为基础 如红树叶的采食率和分解率、藻类对气根的占据.以及立地价值的枯计 能够很好地评价生态过程的速率 由于不同的测度方法会得到不同的结果，如何综合这些指标去解释1司 题 尚需探讨.但是这些测度方法在环境监测和管理上具有潜在的应用价值。3.2.3 生态系统医学当前我们主要关注的是严重受损环境的症状，但是还没有提出很好的指标体系进行早期的顶警和诊断万方数据卷一况一报-学一生一?1 1 2 一个全新概念生态系统医学(E c o s y s t e m m e d ic i n e)可 用于生态系统健康评价 钱 它是医学与环 境研究的个类比。可以从医学概念中获得综合认识受胁迫生态系统行为的途径，比如(I)受胁迫生态系统的症状:(2)$态系统健康诊断;(3)治疗草案;(4)预防性的生态系统药物。其实，在生态系统健康研究过程中，特别是在治疗草案设计和风险评价过程中.有很多方面可以向医学学习。3.2.4 经济学指标与 生态指标相结合人类活动、人与 环境的关系是生态系统健康评价的基础 因此，生态系统健康，除了可以采用系统本身的生态毒理学指标进行评价，还可以选择区域的社会、经济、文化方面的指标进行评价。这种外部指标较之生态毒理学指标更加宏观全面，可直接用于实际的生态系统管理 经济学指标与 生态指标相结合:研究表明，生物地球化学和社会经济两类指标在环境退化条件 卜 相互影响 环境健康指标体系的特性随管理措施的变化而变化 o 在评价环境适宜性、动态变化趋势、环境退化预警、或者诊断病因时，需要基十不同的指标体系和