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1、五、生态系统服务五、生态系统服务（一）生态系统服务的概念和意义1 1 概念概念 生态系统服务生态系统服务（Ecosystem services）：对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务Holdren和Ehrlich 1974Costanza(1997)世界生态系统服务和自然资本的价值、生态系统服务：人类社会对自然生态系统的服务性2 2 意义意义 与生态过程紧密结合，为自然生态系统的属性 价值无限（二）生态系统服务的价值（二）生态系统服务的价值生态系统面积（百万hm2）价值（$/hm2.a）全球价值（$万亿/a）海洋332002528.4近海水域3102405212.612.6热带森林1
2、90020073.8其他森林29553020.9草地38982320.9湿地33014783147834.9湖泊河流20084981.7农田1400920.1全球总价值=33.3万亿美元Costanza提出的方法：n估计各种生态系统的单位面积服务价值n用各种生态系统在地球上的面积相乘，获得各种生态系统价值n彼此相加得到全球生态系统服务价值Bioscience 美国生物多样性经济价值初步估计n生物多样性的恢复和保育对每个国家都很重要n美国每年可获得3千亿美元（有机废物处理、土壤形成、生物固氮等）中国生物多样性国情研究报告（1998）我国生物多样性价值初步估计，直接使用价值2000亿美元/年，间接
3、使用价值达4万亿/年（三）生态系统服务内容（三）生态系统服务内容对于生态系统服务的认识对于生态系统服务的认识1.1.只要自然生态系统存在，各种生态过程在正常的运行着，不管人只要自然生态系统存在，各种生态过程在正常的运行着，不管人们是否认识其意义和估计了它的价值，它都给居住在地球上的人们是否认识其意义和估计了它的价值，它都给居住在地球上的人类，提供着无偿的、或有偿的服务。类，提供着无偿的、或有偿的服务。生态系统服务都是客观存在的，它是与生态过程紧密地结合在一生态系统服务都是客观存在的，它是与生态过程紧密地结合在一起：起：生态系统包括其中各种生物种群，在自然界的运转中，充满了各生态系统包括其中各种
4、生物种群，在自然界的运转中，充满了各种生态过程，同时也就产生了对人类的种种生态系统服务；种生态过程，同时也就产生了对人类的种种生态系统服务；由于生态系统服务在时间上是从不间断的、所以从某种意义上说，由于生态系统服务在时间上是从不间断的、所以从某种意义上说，其总价值是无限大的。全人类的生存和社会的持续发展，都要依其总价值是无限大的。全人类的生存和社会的持续发展，都要依赖于生态系统服务。赖于生态系统服务。2.2.最重要的生态系统服务价值多数是没有进入市场的间接价值，对最重要的生态系统服务价值多数是没有进入市场的间接价值，对环境和生命维持系统的许多重大调节功能环境和生命维持系统的许多重大调节功能 例
5、如：例如：COCO2 2和和O O2 2平衡，水土保持、土壤形成、净化环境等。这部分价值在以往被人平衡，水土保持、土壤形成、净化环境等。这部分价值在以往被人们认为是可以们认为是可以“免费免费”使用的、使用的、“公共的公共的”、“自然恩施自然恩施”，社会对此并没有任，社会对此并没有任何控制。何控制。并且其价值明显地大于可以作为买卖的直接价值。并且其价值明显地大于可以作为买卖的直接价值。要使公众和政府认识生物多样性保育的重大意义，其主要困难就要使公众和政府认识生物多样性保育的重大意义，其主要困难就在于人们如何把有价值的自然生态过程的种种机理都能认识和掌在于人们如何把有价值的自然生态过程的种种机理都
6、能认识和掌握，并加以定量，把非财政利益翻译为财政利益。但是，传统的握，并加以定量，把非财政利益翻译为财政利益。但是，传统的经济学并没有估计这类生态系统服务的间接价值，因此，很多学经济学并没有估计这类生态系统服务的间接价值，因此，很多学者认为，发展生态经济学是当前重要的任务。者认为，发展生态经济学是当前重要的任务。从这个意义上说，生态系统服务的价值，就是现在所称为的自然从这个意义上说，生态系统服务的价值，就是现在所称为的自然资本，生态经济学的迫切职责，就是要把它估计出来。资本，生态经济学的迫切职责，就是要把它估计出来。3.3.生态系统服务中，有不少是跨地区、超越国界的。例如，热带森生态系统服务中
7、，有不少是跨地区、超越国界的。例如，热带森林对于保护良好气候和减少温室气体上具有重要的作用。不少属林对于保护良好气候和减少温室气体上具有重要的作用。不少属于这一类生物多样性的生存价值（于这一类生物多样性的生存价值（existence valueexistence value），其价值），其价值不能从本地生物资源直接获得，而依附于别的国家的、遥远的生不能从本地生物资源直接获得，而依附于别的国家的、遥远的生态系统。态系统。因为世界发展中国家多数为富有生物多样性的，而发达国家由于因为世界发展中国家多数为富有生物多样性的，而发达国家由于其发达的企业，许多环境污染物（如燃料消费和化学物生产）的其发达的企
8、业，许多环境污染物（如燃料消费和化学物生产）的产生往往大部分来源于它们。国际保护署曾为此偿还发展中国家产生往往大部分来源于它们。国际保护署曾为此偿还发展中国家某些债务，以交换其为生物多样性的保护所做出的贡献，即所谓某些债务，以交换其为生物多样性的保护所做出的贡献，即所谓以货易货的自然债务以货易货的自然债务的原则。同样，我国东部人民也依赖与的原则。同样，我国东部人民也依赖与西部公众的生物多样性的保护。广东、浙江也有比较贫困的山区西部公众的生物多样性的保护。广东、浙江也有比较贫困的山区和沿海发达地区的区别，发达地区同样应该支持欠发达的山区。和沿海发达地区的区别，发达地区同样应该支持欠发达的山区。4
9、.Costanza4.Costanza还提出，社会应彻底检查和修改其环境和经济政策，例还提出，社会应彻底检查和修改其环境和经济政策，例如对湿地丧失收取税收。当然，也有学者说，每个生态系统是不如对湿地丧失收取税收。当然，也有学者说，每个生态系统是不同的，通用的环境税可能会导致某一些地区的过保护，和另一些同的，通用的环境税可能会导致某一些地区的过保护，和另一些地区的低保护。不过，后者显然是可以通过试行和在实践中的修地区的低保护。不过，后者显然是可以通过试行和在实践中的修正而解决的。正而解决的。过保护和低保护的提法，表明了他们既反对只就发展经济而忽视过保护和低保护的提法，表明了他们既反对只就发展经济
10、而忽视自然保护、又反对只要保护不能开发的两种极端片的观点。自然保护、又反对只要保护不能开发的两种极端片的观点。CostanzaCostanza等在估计生态系统服务价值时划分出等在估计生态系统服务价值时划分出1717种项目种项目n产品产品n水供应、土壤肥力形成和水土保持水供应、土壤肥力形成和水土保持n抗干扰和调节抗干扰和调节n传粉、传播种子和生物防治传粉、传播种子和生物防治n休闲、娱乐和文化休闲、娱乐和文化(四四)各类生态系统服务的价值比较各类生态系统服务的价值比较生物多样性价值的比较生物多样性价值的比较n63%来自海洋，主要来自近海n37%来自陆地 主要来自湿地，森林，河流湖泊，森林和草地和农
11、田系统各种生态系统服务的价值全球全球8 8种生态系统各种服务项目价值种生态系统各种服务项目价值了解生态系统服务的意义n湿地在养分循环、抗干扰和调节、服务处理上具有特别重要的意义n湖泊河流对水调节和水供应、休闲旅游具有重要作用n热带森林的提供项目较多，从养分循环，到防腐蚀，气候调节和休闲旅游，基因资源等n近海水域对于养分循环、食品生产和抗干扰调节也具有重要贡献(五五)生态系统服务价值估计的重要意义生态系统服务价值估计的重要意义n生态系统服务估价较好的反映了自然资本的价值n生态系统的许多服务项目，是人类几乎无法用其他方式替代的n各种生态系统服务项目在各类生态系统上的相对价值，有助于说明其对于人类社
12、会持续发展的相对重要性，从而为各级政府有关部门在制定具体方案和采取措施中提供背景值，也有利于解释生物多样性为什么正在损失六、生态系统管理六、生态系统管理（一）生态系统管理的定义生态系统管理生态系统管理（ecosystem management）：具有明确和可适应的目标，通过政策、决议和实践活动而实施的对生态系统的管理。SCIENCESCIENCE编辑部编辑部在1997/7/25出版的第277（5325）期组织了一批（包括6篇文章和三个新闻）文章，总标题为“人类统治的生态系统”，其目的是鸟瞰“人类对地球影响”的研究进展。文章题目是文章题目是：1 1、地球生态系统的人类统治现象。、地球生态系统的人
13、类统治现象。2 2、生物防治与生态系统功能。、生物防治与生态系统功能。3 3、农业集约化与生态系统特征。、农业集约化与生态系统特征。4 4、渔业管理与海洋生态系统。、渔业管理与海洋生态系统。5 5、对将来的希望：恢复生态学与保护生物学、对将来的希望：恢复生态学与保护生物学 6 6、森林作为人类统治的生态系统、森林作为人类统治的生态系统。n生态学家传统地研究原始的生态系统，但现在地球上人类的种种影响已经达到各个角落，地球上几乎已难找到一个不受人类影响的地方；n现在科学家相信，地球上所有生态系统最后都要受人类不同程度的管理，管理者必然需要合理的科学建议。1 1 生态系统管理的内涵生态系统管理的内涵
14、n生态系统管理必须有明确的目标，它是由决策者最后确定的，但同时又具有可适应性，即可以根据实际情况进行修改n生态系统管理是通过制定政策，签定种种协议和具体的实践活动而实施的2 2 进行生态系统管理的原因进行生态系统管理的原因n人口的增长速度是前100年的5倍n人类对自然资源的过度利用n对环境的破坏 管理必须要有科学的依据和良好的管理制度和措施，并在管理过程中逐步完善。3 3 生态系统管理的目标生态系统管理的目标n管理必须使生态系统得以持续；n要使生态系统同样能对我们的后代提供产品和服务n生态系统健康：组织、活力、弹性4 4 生态系统管理与人类地位的双重性生态系统管理与人类地位的双重性n人对其他对
15、象的管理n人接受管理5 5 可持续发展战略与持续力可持续发展战略与持续力1972年，斯德哥尔摩的人类环境会议宣言：为了当代和后代，保卫和改善人类环境已成为人类的紧迫目标1983年，联合国大会建立“世界环境与发展委员会”我们共同的未来（1983）可持续发展：即满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。需求和发展保护地球：持续生存的战略n世界自然保护同盟（IUCN）n联合国环境规划署（UNEP）n世界野生生物基金会（WWF）可持续发展的定义：在生存与不超过维持生态系统承受力的情况下，改善人类的生活质量，发展不应以其他集团或后代为代价，也不应危及其他物种的生存。生态系统持续力（s
16、ustainability）应包括价值、内容和规模（尺度）三方面。n依赖于受管理面积的大小，一般来说，受管理面积较小的区域，它与周围景观的相互作用就相对更强，因此要求有更强程度的管理。n依赖于要求持续的过程的变化速率6 6 生态系统管理的科学基础生态系统管理的科学基础-生态学生态学n生态系统管理的基础是人类对于生态系统中各成分间的相互作用和各种生态过程的最好的理解-只有充分地了解生态系统的结构和功能，包括种种生态过程，并根据这些规律性和社会情况来制定政策法令和选定各种措施，才能把生态系统管理好。n人类在实践上已经具有一定的生态系统管理经验，例如农田就是一种管理程度相当高的生态系统，还有河口的水
17、产养殖系统、栽培的森林。但是，其目标一般只是为了获得或利用产品，而忽视了这些高度管理生态系统服务及其持续能力，并且这些也是密切依赖于包围在其周围的、很少受到管理的生态系统的。面临的问题：n对环境的生物多样性方面的信息相当贫乏；n对生态系统的的功能和动态普遍存在着知识不足n对于超出管理界限外的生态系统的开放性和系统间相互连接认识不足，从而在管理者的思想上获取经济效益和社会效益上的要求压倒了受损生态系统带来的未来风险。强调的问题：n空间和时间尺度是极其重要的，生态系统的功能包括物质和能量的流动，输入和输出，生物有机体之间的相互作用。对一个过程的管理和研究所确定时空界限往往不适用于另一过程的研究，因
18、此生态系统的管理要求有更宽广的视野。n生态系统的功能的目的依赖于它的结构、生物多样性和整体统一性，生态系统管理探求生物多样性持续维持生态系统的目的是因为它能加强生态系统的抗干扰能力。因此，生态系统管理承认，任何一地生态系统的功能和复杂性是受周围系统的重要影响的。n生态系统在时空上都是有变动的，是动态的。7 7 可适应的生态系统管理可适应的生态系统管理 可适应的生态系统管理可适应的生态系统管理（adaptive ecosystem management，AEM）：现有生态系统的知识是十分不完全的，而对任何一次管理活动都应该视为是一种试验。AEM是一个反复的过程，把每次管理方案的实施活动视为试验过
19、程，并对其后果进行评估，比较，然后再设计，再进行新的实施试验，螺旋式上升。六、生物资源管理六、生物资源管理n有益生物种群的产量n有害生物的防治与管理（一）收获理论（一）收获理论1 1 最大持续产量（最大持续产量（maximum suatainable yieldmaximum suatainable yield）一种理论上预测最大持续产量的简单方法MSY法。中心问题：收获后应保留多大种群和什么个体，以使种群的长期持续中心问题：收获后应保留多大种群和什么个体，以使种群的长期持续产量最大。产量最大。n最大持续产量原理：dN/dt=rN(K-N)K 当NK2时，dN/dt 最大，d(K/2)/dt=
20、rK/4n要使种群维持最大的产量（MSY），就应该使资源种群保持在N K2的水平。即 MSY MSY rK/4rK/4 n蓝鳁鲸环境容纳量为蓝鳁鲸环境容纳量为150000，种群增长率为，种群增长率为0.053头头/头头/年年NMSY=150000/2=75000头头MSY=rK/4=0.053150000/4 2000头头/年年最大持续产量受到的限制最大持续产量受到的限制n假设一个恒定不变的环境和一条不变的补充量曲线假设一个恒定不变的环境和一条不变的补充量曲线n忽略种群的的年龄结构，不考虑存活率和繁殖力随年忽略种群的的年龄结构，不考虑存活率和繁殖力随年龄的变化龄的变化n用于估测补充量曲线的种群
21、数据通常不理想，在生产用于估测补充量曲线的种群数据通常不理想，在生产实践中，很难做出可靠的优势模型实践中，很难做出可靠的优势模型 MSYMSY仍然是渔业生产中的优势模型。仍然是渔业生产中的优势模型。2 配额限制与努力限制 配额配额（quota）限制：控制在一定时期内收获对象个体的数量或生物量，允许收获者在每一季节或每年收获一定数量的猎物种。努力努力(effort)限制：控制在一定时期内对猎物种的收获努力。如出多少次船，撒多少网等等。最大经济产量3 3 环境波动与种群结构环境波动与种群结构动态库模型预测：动态库模型预测：考虑不同年龄组的出生率、生长率和死亡率来改善模型性能（二）有害生物防治（二）
22、有害生物防治有害生物：和人类竟争食物或遮蔽所、传播病原体、以各种方式威胁人类健康、舒适或安宁的生物类群。1 有害生物防治的目标与技术类型 防治目标：降低有害生物到经济损害水平（EIL)。EIL：作物价值最大地超过花费时的有害生物的密度，代表着最佳有害生物防治对策。2 2 技术类型技术类型 农业防治：农业防治：以农业技术防治农业病、虫、杂草和鼠害。如田间混合种植不同物种的作物，优化撒种或收获次数，进行抗病、抗虫育种等。生生物物防防治治：利用有害生物天敌来调节、控制有害生物种群。如利用有益昆虫、微生物来致死害虫和杂草。化化学学防防治治：使用自然的或合成的化学药剂控制有害生物。特点是见效快，效率高、
23、受区域限制较小。特别对大面积，突发性病虫草害可短期迅速控制。但也会产生一系列负的作用。物物理理防防治治：采用物理措施防治有害生物。如机械铲除杂草，对害虫进行灯光诱杀等等。遗遗传传防防治治：通过遗传操纵释放不育性雄性以毁灭有害生物自身，或筛选有抗性的植物品种来对抗害虫。化学防治公元前2500年，苏美尔人使用硫化物防治害虫1000年后，我国使用植物杀虫剂1867年，美国使用巴黎绿抑制马铃薯甲虫1882年，法国人使用波尔多溶液杀真菌化学防治的问题化学防治的问题n化学毒性和生物放大作用n目标害虫再起和次生害虫爆发 天敌没有害虫恢复的快n抗性进化抗性管理对策：抗性管理对策：n降低杀虫剂使用的频率，减少处
24、理种群的范围n所有杀虫剂的浓度，要足以杀死仅带抗性基因一个拷贝的个体n公元340年左右，晋代嵇含南方草木状，黄琼蚁防治柑橘害虫n蒲蛰龙害虫防治的原理和方法：赤眼蜂防治稻纵卷叶螟、松毛虫、玉米螟、棉铃虫；平腹小蜂防治荔枝蝽 金小蜂防治棉红铃虫 生物防治生物防治生物防治类型生物防治类型n从一个地区引进天敌，这个区域通常是有害生物的发源地，经典的生物防治n接种（inoculation），与输入相似，但要定期释放，因为它不能持续一年n增补（augmentation），释放当地的天敌以增补现有的天敌数量n大量释放（inundation）天敌以及时杀死当时存在的有害生物用于生物防治种类用于生物防治种类n昆
25、虫 澳大利亚瓢虫、拟寄生隐毛虫吹棉蚧 智利小钝绥螨红蜘蛛；丽蚜小蜂白粉虱科n苏云金芽孢杆菌n病毒n真菌昆虫、杂草n线虫纲动物：与病原体的联合遗传防治遗传防治通过辐射造成雄性不育，在与雌性交配后产出未受精的卵，以达到杀死害虫是遗传防治的途径之一。防治家畜害虫旋丽蝇有害生物的综合管理有害生物的综合管理是一种结合了物理、农业、生物、化学防治，以及运用抗性品种的综合防治对策。以生态学为基础，依赖于死亡因子，包括天敌和气候，期望防治有害生物的目标在EIL以下，建立在对有害生物和天敌丰富度进行监测的基础上。研究和制定综合防治和综合管理方案应注意：研究和制定综合防治和综合管理方案应注意：n种群生态学的深入研究是综合防治的基础。种群生态学的深入研究是综合防治的基础。n综合防治的一个重要原则是：允许有害生物在综合防治的一个重要原则是：允许有害生物在可允许密度的水平下继续存在可允许密度的水平下继续存在 把综合防治提高到以生态把综合防治提高到以生态系统为单位进行综合管理系统为单位进行综合管理作物管理作物管理播种期播种期 收获期收获期品种轮作品种轮作 田园卫生田园卫生非生物环境管理非生物环境管理灌溉灌溉 施肥施肥有害生物管理有害生物管理杀虫剂杀虫剂 中耕中耕激素激素 绝育绝育有益生物的管理有益生物的管理外来种的引进外来种的引进重复释放或利用重复释放或利用本章完本章完