張振冬,溫 泉,樊景鳳,梁 斌,蔡悅蔭,郭 皓

(國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

彈性思維在珊瑚礁資源管護(hù)中的應(yīng)用*

張振冬,溫 泉,樊景鳳,梁 斌,蔡悅蔭,郭 皓

(國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

文章從生態(tài)彈性理論出發(fā),分析了生態(tài)彈性的內(nèi)涵、特征和影響因素,闡釋了生態(tài)彈性對于維持社會—生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和生態(tài)服務(wù)功能的持續(xù)發(fā)揮具有重要意義。通過分析珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)歷多重干擾后發(fā)生態(tài)勢轉(zhuǎn)換,說明生態(tài)彈性對于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)性至關(guān)重要。而在諸多決定珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性的因素中,生物多樣性的喪失會導(dǎo)致系統(tǒng)更容易受到外界干擾的影響而不斷退化。在國內(nèi)外相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測能力,提出了一套針對我國珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的彈性評價指標(biāo)體系,為深入了解我國珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的彈性提供參考,建立以保障和提高珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性為宗旨的管理方式,將為解決珊瑚礁資源退化問題提供更多的選擇。

生態(tài)彈性;珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng);態(tài)勢轉(zhuǎn)換;生物多樣性

1 生態(tài)彈性與系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展

生態(tài)學(xué)的彈性思維是國際恢復(fù)聯(lián)盟(resilience alliance)在可持續(xù)發(fā)展背景下提出的新的資源管理思維方式,是近年來可持續(xù)發(fā)展研究中比較熱點(diǎn)的領(lǐng)域,并被許多學(xué)者認(rèn)為是可持續(xù)發(fā)展管理的理論基礎(chǔ)[1]。生態(tài)彈性(ecological resilience)是指生態(tài)系統(tǒng)受外界干擾和影響后,通過自身的重塑來調(diào)節(jié)、適應(yīng)這種壓力和擾動,依然保持其原有的結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能[2]。本研究談及的彈性并不是指系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)到以前狀態(tài)的速度,而是指系統(tǒng)受到干擾后仍然保持原有屬性的能力。包括人類在內(nèi)的任何個體或系統(tǒng),都必須保持有一定的彈性能力,來緩解各種壓力與干擾的影響而保持系統(tǒng)不崩潰。目前,生態(tài)彈性理論已成為可持續(xù)發(fā)展研究的新視角。

生態(tài)彈性是維持系統(tǒng)在遭受干擾后不發(fā)生態(tài)勢轉(zhuǎn)換的能力。這種特性已經(jīng)被越來越多的科學(xué)家認(rèn)為是系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的基石。一個具有彈性的社會—生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾時,避免發(fā)生態(tài)勢轉(zhuǎn)換的能力更強(qiáng),進(jìn)而為人類持續(xù)提供供給、調(diào)節(jié)和支撐的生態(tài)服務(wù)能力也就更強(qiáng)。此外,一個具有彈性的社會—生態(tài)系統(tǒng)除了保持自身的生態(tài)服務(wù)功能之外,能夠隨著整個世界的變化而變化,并能應(yīng)對由于管理失誤而引發(fā)的問題。在自然生態(tài)系統(tǒng)中,一場干旱可能會導(dǎo)致一片農(nóng)場嚴(yán)重退化,但對另一片農(nóng)場的影響并不大,那是因為后一個農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)的彈性比前一個更強(qiáng),能在遭受干旱的干擾后繼續(xù)保持其基本結(jié)構(gòu)和功能?？沙掷m(xù)發(fā)展需要創(chuàng)新的思維,運(yùn)用彈性思維管理我們賴以生存的社會-生態(tài)系統(tǒng),要求我們盡可能深入了解社會-生態(tài)系統(tǒng)作為一個整體的運(yùn)作方式和內(nèi)在機(jī)理,明確人類是與自然相互聯(lián)系的系統(tǒng)中的一分子,并將諸多問題置于一個具有彈性的生態(tài)系統(tǒng)中去思考,進(jìn)而制訂和實施旨在保持系統(tǒng)彈性的管理方式。

2 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性

珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)是大自然賜予人類寶貴的資源,這里的生物多樣性極為豐富,是天然的物種庫,被稱為海洋中的 “熱帶雨林”,為人類的生產(chǎn)和生活提供豐富的海產(chǎn)品、藥品和工業(yè)原材料,并在防浪護(hù)岸、生態(tài)旅游和科學(xué)研究等方面具有重要的生態(tài)服務(wù)價值。最新的研究結(jié)果表明,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)比其他海洋棲息地更容易產(chǎn)生新的物種,是物種進(jìn)化的搖籃[3]。同時,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)也是全球較為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一,對于海洋環(huán)境的變化和外界的干擾相對比較敏感。近幾十年來,全球大約20%的珊瑚礁已經(jīng)消失,還有20%的珊瑚礁正遭受人為和自然的多重威脅而處于嚴(yán)重的退化狀態(tài)[4]。近日召開的世界珊瑚礁大會的報告稱,亞洲珊瑚大三角(coral triangle)地區(qū)85%的珊瑚礁正直接受到沿岸開發(fā)、流域污染和過度捕撈等人類活動的威脅。

珊瑚礁生物減少,造礁珊瑚覆蓋率降低,導(dǎo)致珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性及其提供的生態(tài)服務(wù)能力也日益降低。生態(tài)彈性的降低,會導(dǎo)致系統(tǒng)在受到一定的干擾時發(fā)生態(tài)勢轉(zhuǎn)換,進(jìn)入到一種我們不希望的生產(chǎn)力和生態(tài)服務(wù)水平較低的態(tài)勢。如今的加勒比海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)歷一場颶風(fēng)的襲擊時將飽受摧殘,但在幾百年前,同樣級別的颶風(fēng)卻并不能對這里的珊瑚礁產(chǎn)生多大的破壞。正是由于加勒比海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)賴以為系的許多重要功能群生物在旅游開發(fā)、過度捕撈、陸源污染以及氣候變化的多重壓力下大量喪失,導(dǎo)致該系統(tǒng)的生態(tài)彈性大大降低[1]。

西沙珊瑚礁是我國現(xiàn)存珊瑚礁群落中最古老最原始的群落,也是我國近海海域保存相當(dāng)完好和珍貴的珊瑚礁區(qū)域。但是隨著全球變暖和人類活動的影響,西沙珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重。調(diào)查表明,西沙珊瑚礁生態(tài)監(jiān)控區(qū)內(nèi)的造礁珊瑚種類逐年下降,由2006年記錄的87種減少到了2011年的25種,造礁珊瑚的平均覆蓋度也呈現(xiàn)明顯的下降趨勢,從2005—2006年的70%左右下降到了2011年的2.3%。隨著造礁珊瑚種類和覆蓋度的下降,珊瑚礁魚類的種群密度呈現(xiàn)了明顯的下降趨勢,由2005年的310尾/100 m2下降到2009年的106尾/100 m2,下降了65.8%。由此可見,西沙珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵物種種群數(shù)量的下降,大大降低了系統(tǒng)的生態(tài)彈性,在我國南海海域夏季表層海水溫度升高的壓力下,該地區(qū)的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)面臨著發(fā)生態(tài)勢轉(zhuǎn)換的風(fēng)險。

3 生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)彈性的作用

研究表明,生物多樣性狀況對于維持系統(tǒng)的生態(tài)彈性是非常重要的[5-6]。加勒比海區(qū)曾有世界上最為壯麗的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)。由于多年來海岸帶開發(fā)活動和過度捕撈的影響,加之混亂的生態(tài)保護(hù)和管理,導(dǎo)致了該地區(qū)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性下降,最終引起了系統(tǒng)彈性的降低。在過去的30多年里,這里80%的珊瑚礁已經(jīng)消失,而現(xiàn)存的珊瑚礁處境也很危險。研究表明,由于過度捕撈導(dǎo)致了生活在加勒比海域的鯊魚、梭魚和其他大型魚類數(shù)量不斷下降,其中在珊瑚礁區(qū)以藻類為食的鸚嘴魚種群數(shù)量也在逐漸減少[7]。此外,再加上陸源污染物刺激了藻類的過度生長,使得該海區(qū)的藻類在和珊瑚的競爭中勝出,原來占優(yōu)勢的硬珊瑚逐漸被肉質(zhì)海藻所取代,生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了態(tài)勢轉(zhuǎn)換(regime shift)(圖1)。

圖1 球-盆體模型二維示意圖:珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的態(tài)勢轉(zhuǎn)換

即使作為全球保護(hù)最好的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)澳大利亞的大堡礁,在過去50年里也折損了50%,但并沒有出現(xiàn)像加勒比海珊瑚礁那樣災(zāi)難性的衰退。其中部分原因在于大堡礁沒有遭受相同強(qiáng)度的漁業(yè)捕撈壓力和陸源污染,而另外一個更為重要的原因在于大堡礁具有更高的物種多樣性,那里的珊瑚礁種類和魚類種群比加勒比海區(qū)豐富得多。澳大利亞的大堡礁有造礁珊瑚有350多種,海洋魚類有1 500～2 000種,軟體動物超過4 000種。加勒比海區(qū)的珊瑚礁種類僅占大堡礁的14%左右,魚類種群約為大堡礁珊瑚礁魚類的28%[1]。

由此可見,澳大利亞大堡礁由于豐富的生物多樣性和相對完善的生態(tài)保護(hù)管理,保證了那里的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的彈性能力,能更好地維持生態(tài)系統(tǒng)的功能并能有效地應(yīng)對外界干擾。因此,通過提高系統(tǒng)生物多樣性來恢復(fù)和增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的彈性能力,有利于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對人類活動和氣候變化的干擾。而在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)彈性能力的恢復(fù)和構(gòu)建過程中,關(guān)鍵的一點(diǎn)就是對生物多樣性的保護(hù)和恢復(fù)。

4 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性評價指標(biāo)體系

生態(tài)彈性對于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要的意義,是系統(tǒng)可持續(xù)性的基石,因此,分析評價一個系統(tǒng)的彈性大小對于我們運(yùn)用彈性思維深入了解和管理社會—生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要。目前有關(guān)生態(tài)彈性評價的研究已經(jīng)逐漸吸引了國內(nèi)外學(xué)者的目光。Cabell[8]將社會—生態(tài)系統(tǒng)的彈性理論應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中,提出了13個指標(biāo)用于對復(fù)雜農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的彈性進(jìn)行評價。高江波等[6]為了分析青藏鐵路穿越區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的彈性,選擇物種多樣性、植被覆蓋度、群落生物量作為彈性評價指標(biāo),利用基于GIS的均方差決策法對青藏鐵路穿越區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的彈性能力進(jìn)行了定量評估,并認(rèn)為通過對生態(tài)系統(tǒng)彈性能力的評價研究,可找出生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾的薄弱環(huán)節(jié),并確定從哪些方面入手進(jìn)行恢復(fù)更有效,以盡量減少人為和自然干擾對生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響。在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性評價方面,世界自然保護(hù)聯(lián)盟的報告稱珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況主要是由其承受外界干擾并保持其原有結(jié)構(gòu)和功能的彈性能力所決定的,并建立了一套用于珊瑚礁生態(tài)彈性評價的指標(biāo)體系[9]。本研究在參考世界自然保護(hù)聯(lián)盟的珊瑚礁生態(tài)彈性評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國目前在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測與評價方面的工作基礎(chǔ),提出了一套適用于我國珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性評價的指標(biāo)體系(表1)。

表1 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性評價指標(biāo)體系

指標(biāo)體系主要包括底棲覆蓋度、珊瑚礁群落、珊瑚礁生物、環(huán)境狀況和人類活動影響等五大方面。底棲覆蓋度方面選擇了硬珊瑚、軟珊瑚和大型藻類蓋度等3個指標(biāo)來反映珊瑚礁和藻類之間的平衡狀況,是表征珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康程度最基本的指標(biāo);珊瑚礁群落方面選擇了造礁珊瑚種類、硬珊瑚補(bǔ)充量、珊瑚礁白化和珊瑚礁病害情況來具體反映珊瑚礁的群落結(jié)構(gòu)和健康水平;在珊瑚礁生物方面選擇了草食性魚類種群、小熱帶魚種群以及敵害生物狀況來反映珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)食物鏈上關(guān)鍵物種的群落結(jié)構(gòu),這些生活在珊瑚礁區(qū)關(guān)鍵物種的種群數(shù)量對于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)保持彈性和活力至關(guān)重要;在環(huán)境狀況方面選擇了溫度、p H、海水可見度以及底質(zhì)類型來反映珊瑚礁生長繁殖的環(huán)境適宜程度;人類活動方面主要選擇了目前對于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)威脅較大的過度捕撈和污染物排放兩個指標(biāo),來反映人類活動對于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的壓力。

我國的珊瑚礁資源較為豐富,珊瑚礁總面積達(dá)到了7 300 km2,占全球珊瑚礁總面積的2.57%,位居世界第八位。富有彈性的淺海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)是構(gòu)成強(qiáng)健的海洋生態(tài)系統(tǒng)和保障沿海社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。但隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)承受了前所未有的壓力,在陸源污染、過度捕撈、旅游開發(fā)和敵害生物爆發(fā)等多重干擾的影響下,我國的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)了嚴(yán)重的退化趨勢,其生產(chǎn)力水平和生態(tài)服務(wù)功能顯著下降,承受各種壓力與干擾的能力也越發(fā)薄弱。旨在保持系統(tǒng)彈性的管理方式,提倡將諸多問題置于一個具有彈性的生態(tài)系統(tǒng)中去思考,并將人類視同系統(tǒng)中的一分子,通過深入分析影響系統(tǒng)彈性的要素特征確定系統(tǒng)所處的態(tài)勢和彈性的大小。在這一過程中可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對外界干擾的薄弱環(huán)節(jié),通過制訂和實施相應(yīng)的恢復(fù)措施,鞏固和提高系統(tǒng)的彈性能力,從而保障系統(tǒng)的可持續(xù)性。

國家海洋局已對我國多個珊瑚礁重點(diǎn)區(qū)域開展了連續(xù)多年的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測與評價工作,在此基礎(chǔ)上于2011年開展了我國典型珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性狀況及變化趨勢的監(jiān)測工作。珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性狀況與系統(tǒng)的彈性密切相關(guān),特別是不同功能群的物種多樣性直接影響系統(tǒng)的彈性。因此,在科學(xué)發(fā)展觀的統(tǒng)領(lǐng)下,我們應(yīng)認(rèn)真開展珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性監(jiān)測與評價工作,制訂和實施提高我國珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)彈性的方法措施,從而實現(xiàn)我國珊瑚礁資源的可持續(xù)利用。

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海洋行業(yè)公益項目(200905005)、(200905011)和(201305030);國家海洋局全國近岸生態(tài)監(jiān)控區(qū)監(jiān)測專項.