池源，石洪華*，郭振，丁德文

（1.國家海洋局第一海洋研究所，山東青島 266061）

海島生態(tài)脆弱性的內(nèi)涵、特征及成因探析

池源1，石洪華1*，郭振1，丁德文1

（1.國家海洋局第一海洋研究所，山東青島 266061）

海島生態(tài)系統(tǒng)擁有明顯且獨特的脆弱性，對海島的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟構(gòu)成威脅。準(zhǔn)確把握和有效控制海島生態(tài)脆弱性是維護海島生態(tài)系統(tǒng)、合理開發(fā)利用海島的根本前提，一套科學(xué)、統(tǒng)一且針對性強的概念體系是海島生態(tài)脆弱性研究的基礎(chǔ)。參考相關(guān)研究，以海島生態(tài)系統(tǒng)的特殊性為基點，以我國海島為側(cè)重點，通過梳理和分析大量海島典型案例，提出并探析海島生態(tài)脆弱性的內(nèi)涵、特征和成因。海島生態(tài)脆弱性是在獨特的自身條件和復(fù)雜的系統(tǒng)干擾下海島生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出的易受損性和難恢復(fù)性，具備長期性、分異性和可調(diào)控性的特征；特殊的地理位置、有限的規(guī)模大小和明顯的空間隔離使得海島生態(tài)系統(tǒng)具有明顯的海陸二相性、資源短缺性和獨立完整性，與不同類型、不同程度的自然擾動和人為干擾相互作用，形成并加劇海島生態(tài)脆弱性。概念體系的建立能夠為海島生態(tài)脆弱性的深入分析與合理調(diào)控提供切實依據(jù)。

海島生態(tài)系統(tǒng)；海島生態(tài)脆弱性；內(nèi)涵；成因；人為干擾

1 引言

海島是重要生態(tài)功能的貯存庫，是人類居住生活的載體，也是保護與利用海洋的支點。人類在認(rèn)識與開發(fā)海島的過程中，發(fā)現(xiàn)海島生態(tài)系統(tǒng)具有明顯的獨特性，對干擾響應(yīng)靈敏，一旦遭到破壞很難得到恢復(fù)，對海島的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅，海島生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性即海島生態(tài)脆弱性逐漸引起關(guān)注。人類很早就認(rèn)識到脆弱性（vulnerability）的含義及現(xiàn)象，但對其進行學(xué)術(shù)研究則于20世紀(jì)60年代開始在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域展開，國外的國際生物學(xué)計劃（IBP，20世紀(jì)60年代）、人與生物圈計劃（MAB，20世紀(jì)70年代）以及之后的地圈－生物圈計劃（IGBP，20世紀(jì)80年代開始）等都把生態(tài)脆弱性作為重要的研究課題，1988年在布達佩斯舉辦的第七屆SCOPE大會明確了Ecotone的含義，豐富了生態(tài)脆弱性的理論和實證研究［1—2］。國外研究前期多以自然生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，其中特別注重氣候變化和自然災(zāi)害下的生態(tài)脆弱性研究，20世紀(jì)90年代脆弱性開始應(yīng)用于社會經(jīng)濟領(lǐng)域，探討不同社會經(jīng)濟系統(tǒng)對內(nèi)外擾動的敏感性和應(yīng)對能力［3—5］。21世紀(jì)以來，自然－社會綜合系統(tǒng)脆弱性成為研究熱點，融合自然、社會、經(jīng)濟、人文和環(huán)境、組織和機構(gòu)等特征的人地耦合系統(tǒng)脆弱性概念被提出［6—9］，多因素、多維度耦合系統(tǒng)分析成為國外脆弱性研究的發(fā)展趨勢。國內(nèi)脆弱性研究相對較晚，最早始于牛文元1989年從Ecotone的角度識別生態(tài)脆弱區(qū)域［10］，20世紀(jì)90年代的國家“八五”重點科技攻關(guān)項目“生態(tài)環(huán)境綜合整治和恢復(fù)技術(shù)研究”，對脆弱性生態(tài)環(huán)境進行了較為系統(tǒng)的研究［11—12］。之后，眾多學(xué)者針對不同生態(tài)脆弱區(qū)進行了豐富的理論與實證研究，并嘗試在不同尺度上對人地耦合系統(tǒng)的脆弱性及適應(yīng)能力和策略展開探討［13］。但總體來看，我國脆弱性理論研究還相對落后，實證研究也缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且自然－經(jīng)濟－社會綜合系統(tǒng)的定量研究也有待進一步開展［13］。對于海島生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性研究，國外已經(jīng)開展了積極有效的工作，探討了在氣候變化、海平面上升背景下以及臺風(fēng)、海水入侵等自然災(zāi)害作用下海島生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性特征［14—16］，并關(guān)注海島國家經(jīng)濟脆弱性問題［17—19］。國外研究往往將脆弱性作為海島的固有特征，人類活動則作為海島生態(tài)脆弱性的調(diào)控因子［20］，較少考慮人類活動引起或加劇的海島生態(tài)脆弱性，這對海洋經(jīng)濟快速發(fā)展、海島開發(fā)利用方興未艾的我國而言具有一定的指導(dǎo)作用，但現(xiàn)實性和實踐性不強。我國近年來也開展了相關(guān)研究，對海島脆弱性的內(nèi)涵、驅(qū)動機制、評價方法和調(diào)控對策進行了探討和實證研究［21—28］，但在理論、方法和實踐上仍處于初步階段，尤其是缺乏科學(xué)統(tǒng)一的海島生態(tài)脆弱性概念體系，難以對海島脆弱性的深入研究和科學(xué)調(diào)控提供有力的支撐。

基于此，本文參考生態(tài)脆弱性的相關(guān)研究，以海島生態(tài)系統(tǒng)的特殊性為基點，以我國海島為研究側(cè)重點，通過梳理和分析大量海島典型案例，闡釋海島生態(tài)脆弱性的內(nèi)涵和特征，進而剖析海島生態(tài)脆弱性的成因。本文旨在提供一套科學(xué)、統(tǒng)一且針對性強的海島生態(tài)脆弱性基本概念體系，為海島生態(tài)脆弱性的深入分析和有效調(diào)控提供切實依據(jù)。

2 海島生態(tài)系統(tǒng)與海島生態(tài)脆弱性的內(nèi)涵

2.1 海島生態(tài)系統(tǒng)

海島生態(tài)系統(tǒng)是一種獨特的生態(tài)系統(tǒng)類型，一方面，其位于海洋和陸地交錯地帶，生態(tài)屬性復(fù)雜，由島陸、島灘和環(huán)島近海構(gòu)成［21，28—29］，其中島陸是海島生態(tài)系統(tǒng)的核心和依托，島灘和環(huán)島近海是島陸的自然延伸，共同構(gòu)成綜合的海島生態(tài)系統(tǒng)；另一方面，海島作為自然地理實體，本身是一種自然生態(tài)系統(tǒng)，但隨著人類活動的全球普遍性［30］，海島生態(tài)系統(tǒng)的某些組分或區(qū)域不可避免地受到人為影響，獲得人工生態(tài)系統(tǒng)的屬性，從而使其同時擁有自然和人工生態(tài)系統(tǒng)的特征，即海島生態(tài)系統(tǒng)實質(zhì)上是一種自然－人文復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)［31］。綜上所述，海島生態(tài)系統(tǒng)是以島陸為核心、以島灘和環(huán)島近海為延伸的自然和人文因子相互聯(lián)系、相互作用形成的綜合－復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。其中，自然因子包括島陸、島灘、環(huán)島近海的氣象氣候、地質(zhì)地貌、水文水資源、土壤／沉積物和生物因子，人文因子主要為人口、政治、文化、交通、科技等社會經(jīng)濟因素及與之相對應(yīng)的開發(fā)利用活動。

2.2 海島生態(tài)脆弱性

2.2.1 生態(tài)脆弱性

生態(tài)脆弱性與生態(tài)敏感性的含義相近，二者均源于對生態(tài)交錯帶（Ecotone）的研究。生態(tài)交錯帶是指在生態(tài)系統(tǒng)中處于兩種或兩種以上的物質(zhì)體系、能量體系、結(jié)構(gòu)體系、功能體系之間所形成的界面，以及圍繞該界面向外延伸的“過渡帶”的空間域［10］；生態(tài)敏感性是指區(qū)域由于邊緣效應(yīng)，抗干擾能力低，或可能發(fā)生自然災(zāi)害，或受到自然變化與人類活動的干擾容易發(fā)生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能演變的性質(zhì)［32］。可以發(fā)現(xiàn)，生態(tài)交錯帶的概念強調(diào)界面性，即區(qū)域的特殊性；生態(tài)敏感性則注重系統(tǒng)本身容易受到干擾影響的性質(zhì)。生態(tài)脆弱性與二者相比擁有更為豐富的含義。《現(xiàn)代漢語詞典》將“脆弱”定義為“不堅強、不牢固”，《辭?！分小按嗳酢倍x為“易折和易碎”，表示在漢語中脆弱的含義包含“易受損害性”和“受到損害后很難恢復(fù)到原狀”。國內(nèi)外相關(guān)研究中關(guān)于脆弱性或生態(tài)脆弱性的定義很多，運用較為廣泛的包括IPCC第三次報告中針對氣候變化的定義“脆弱性為系統(tǒng)對氣候變化（包括氣候變異和極端氣候事件）導(dǎo)致負(fù)面影響的敏感程度和不能處理的程度”［33］，Timmerman在地質(zhì)領(lǐng)域提出的概念“脆弱性是一種度，即系統(tǒng)在災(zāi)害事件發(fā)生時產(chǎn)生不利響應(yīng)的程度，系統(tǒng)不利響應(yīng)的質(zhì)和量受控于系統(tǒng)的彈性，該彈性標(biāo)志著系統(tǒng)承受災(zāi)害事件并從中恢復(fù)的能力”［3］，Adger等的定義“脆弱性為系統(tǒng)暴露于環(huán)境或社會變化中，因缺乏適應(yīng)能力而對變化造成的損害敏感的一種狀態(tài)”［7］。國內(nèi)研究中，劉燕華等認(rèn)為生態(tài)脆弱性擁有三層含義：“①構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的群體因子和個體因子存在內(nèi)在的不穩(wěn)定性；②生態(tài)系統(tǒng)對外界的干擾和影響較敏感；③在外來干擾和外部環(huán)境變化的脅迫下，系統(tǒng)易遭受某種程度的損失或損害，并且難以復(fù)原”［34］。王小丹等認(rèn)為“生態(tài)脆弱性指生態(tài)環(huán)境受到外界干擾作用超出自身的調(diào)節(jié)范圍而表現(xiàn)出的對干擾的敏感程度”［35］。生態(tài)脆弱性的定義基本可以分為兩類，一類認(rèn)為脆弱性是系統(tǒng)本身的屬性和特質(zhì)，當(dāng)系統(tǒng)面臨干擾時，這種特質(zhì)便表現(xiàn)出來；另一類將脆弱性作為系統(tǒng)受到干擾時可能出現(xiàn)的后果，這種后果的嚴(yán)重程度取決于系統(tǒng)的暴露程度［36—37］。簡言之，就是把生態(tài)脆弱性作為“原因”還是“結(jié)果”看待的區(qū)別。事實上，脆弱性是一個長期變化的過程，將其一概而論地作為“原因”或“結(jié)果”均有失偏頗，任何時空尺度下的脆弱性都可以是相鄰時空脆弱性的原因或結(jié)果。另外，國內(nèi)外脆弱性研究的具體情況還有所不同，國外更多地研究自然災(zāi)害、氣候變化、海平面上升等人類不可控或難以控制的干擾引起的脆弱性，人類因子主要是調(diào)控因子，通過有意地開展生態(tài)保護和管理緩解生態(tài)脆弱性；國內(nèi)研究中，人類因子一方面是海島生態(tài)脆弱性的干擾或觸發(fā)因子，另一方面也可以成為脆弱性的調(diào)控因子，而人類調(diào)控除了生態(tài)保護和管理之外，還包括對開發(fā)利用活動進行管控、優(yōu)化以及影響減緩的各項措施，使得我國生態(tài)環(huán)境脆弱性的干擾和適應(yīng)因子更加復(fù)雜。

2.2.2 海島生態(tài)脆弱性

參考相關(guān)研究，基于海島生態(tài)系統(tǒng)的特殊性，本文將海島生態(tài)脆弱性定義為“海島生態(tài)系統(tǒng)由于獨特的自身條件和復(fù)雜的系統(tǒng)干擾而長期形成的、時空分異的、可調(diào)控的易受損性和難恢復(fù)性”。

（1）易受損性

易受損性表現(xiàn)在海島生態(tài)系統(tǒng)更容易受到干擾，且面對干擾時其生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能更容易遭到損害。以山東長島縣為例，其人工林近年來深受松材線蟲（Bursaphelenchusxylophilus）病的干擾。松材線蟲生長繁殖最適宜溫度為25℃，在年平均氣溫高于14℃的地區(qū)普遍發(fā)生，年平均氣溫在10～l2℃地區(qū)能夠侵染寄主但不造成危害［38］；長島年平均氣溫約為12℃，理論上處于松材線蟲能夠發(fā)生但不致明顯危害區(qū)域，但卻成為山東乃至我國北方松材線蟲病的首個疫區(qū)。這正是由于海島位置特殊且規(guī)模有限，人工林樹種單一，干旱和大風(fēng)使得人工林生長環(huán)境惡劣，抵抗能力較差［39］，且干旱后樹木更容易受到病蟲害的危害［40］。在這樣的條件下，松材線蟲具有侵入途徑和傳播空間以及抵抗力較差的寄主植物，能夠?qū)θ斯ち旨昂u生態(tài)系統(tǒng)造成損害。案例中，位置特殊和規(guī)模有限是自身條件，干旱和大風(fēng)是系統(tǒng)干擾，共同造成海島人工林對病蟲害的易受損性；病蟲害對海島生態(tài)系統(tǒng)同樣是一種干擾，使得海島人工林死亡嚴(yán)重，生物量大量喪失，其防風(fēng)固土、涵養(yǎng)水源、維持生物多樣性等生態(tài)功能隨之受到損害，進而增加了海島生態(tài)系統(tǒng)對干旱和大風(fēng)的易受損性，導(dǎo)致海島土壤更加瘠薄，淡水更加缺乏，生物多樣性進一步降低。海島生態(tài)系統(tǒng)的易受損性由此產(chǎn)生并不斷加深。

（2）難恢復(fù)性

難恢復(fù)性表現(xiàn)在海島生態(tài)系統(tǒng)在受到損害后，難以通過系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力恢復(fù)至受損前的狀態(tài)或向良性的方向發(fā)展，這一方面是由于海島地域結(jié)構(gòu)簡單且具有明顯的獨立性，自我調(diào)節(jié)能力有限；另一方面，海島生態(tài)系統(tǒng)的干擾難以完全消除，即使一定時期內(nèi)主要干擾停止或基本停止，但由于其他干擾的作用，系統(tǒng)不能得到良好的恢復(fù)。同時，海島位置特殊且空間隔離，可達性差，自然災(zāi)害頻發(fā)，生態(tài)恢復(fù)過程中人工措施的實施難度較大，成本較高，這也是海島生態(tài)系統(tǒng)難恢復(fù)性的重要表現(xiàn)。同樣以山東省長島縣為例，20世紀(jì)90年代松材線蟲病侵入之后迅速蔓延，長島縣對松材線蟲病防治投入了大量的精力，在潛伏樹診斷、媒介昆蟲捕殺、病原樹清理等方面進行了一系列的工作［41—42］，一度使松材線蟲病得到控制，海島生態(tài)系統(tǒng)得到一定恢復(fù)；然而，近年來該病再次蔓延，系統(tǒng)恢復(fù)受到阻礙。案例中，病蟲害是海島人工林的主要干擾因子，干旱和大風(fēng)是其他干擾因子，海島較差的可達性和明顯的地勢起伏為人類調(diào)控構(gòu)成難度；病蟲害侵入后，僅僅依靠系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力無法實現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)和人工林健康，人類措施的實施使得主要干擾因子得到控制，生態(tài)系統(tǒng)也得到一定的恢復(fù)，但由于其他干擾因子的難控制性以及人類措施的高成本和高難度，生態(tài)恢復(fù)難以保持穩(wěn)定，一旦主要干擾因子脫離控制，生態(tài)系統(tǒng)便再次遭到重大損害，生態(tài)恢復(fù)工作又回到起點。

3 海島生態(tài)脆弱性的特征

3.1 長期性

海島生態(tài)系統(tǒng)受到自然擾動和人為干擾的影響而受到損害或發(fā)生變化，同時，其自身條件孕育和促進了不同自然災(zāi)害的形成和發(fā)生，吸引了人類活動但又對人類活動的類型、范圍和強度構(gòu)成限制。海島生態(tài)脆弱性的形成和增強是其生態(tài)系統(tǒng)自身條件和系統(tǒng)干擾長期相互作用的結(jié)果；同樣的，海島脆弱性的減弱或消除也是一個長期的過程。

3.2 分異性

海島生態(tài)脆弱性的分異性包括時間分異性和空間分異性。時間分異性表明海島生態(tài)脆弱性不是靜態(tài)的，是隨著自身特征和系統(tǒng)干擾的相互作用而不斷變化的，也是生態(tài)脆弱性長期性的實際表現(xiàn)狀態(tài)。海島生態(tài)系統(tǒng)屬于典型的邊界系統(tǒng)，內(nèi)外和內(nèi)部能量流較高，狀態(tài)多變，具有多個穩(wěn)定態(tài)［32］。同時，由于物質(zhì)、能量、生物流動強度、規(guī)模、方式與類型的非均衡，海島生態(tài)脆弱性具有明顯的空間異質(zhì)性。一方面，不同海島物質(zhì)構(gòu)成、面積大小、自然環(huán)境、區(qū)域特征的差異，使得其自身條件和系統(tǒng)干擾存在明顯不同，從而帶來生態(tài)脆弱性的差異；另一方面，同一海島內(nèi)部不同位置的地表覆蓋、地形、土壤特征以及人類干擾程度的差異也會造成海島內(nèi)部生態(tài)脆弱性的空間分異。

3.3 可調(diào)控性

海島生態(tài)脆弱性是可以通過人為調(diào)控進行減弱或消除的。生態(tài)過程雖然不可逆，但允許在一定程度上采取外力調(diào)控系統(tǒng)的能量和物質(zhì)流動，促使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能趨向正效應(yīng)，達到最佳的動態(tài)平衡點，提升生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性［32，43］，這也是提出并研究海島生態(tài)脆弱性的前提和目的。人類活動調(diào)控海島生態(tài)脆弱性的途徑和方法有很多種，一方面是采取調(diào)控措施減少開發(fā)建設(shè)的負(fù)面影響，如城鎮(zhèn)污水和垃圾收集設(shè)施的興建能夠約束廢水和垃圾的無序排放，削減海島生態(tài)系統(tǒng)的污染來源；另一方面則是有意地進行生態(tài)保護和管理，增強生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如海島人工林建設(shè)、環(huán)島海堤修建和人工魚礁布設(shè)等。

海島生態(tài)脆弱性調(diào)控應(yīng)建立在對脆弱性清楚認(rèn)識和準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上，特別需要注意的是海島生態(tài)脆弱性的長期性和分異性特征。長期性表明海島生態(tài)脆弱性的調(diào)控并非一蹴而就，應(yīng)當(dāng)付出不懈的努力和持續(xù)的投入；分異性要求脆弱性的調(diào)控應(yīng)當(dāng)因島制宜、因地制宜，只有根據(jù)不同區(qū)域的實際情況制定針對性的調(diào)控措施，才能在減少不必要投入的同時，有效控制海島生態(tài)脆弱性。

4 海島生態(tài)脆弱性的成因探析

海島生態(tài)系統(tǒng)獨特的自身條件即固有脆弱性，體現(xiàn)了一般海島的共性；系統(tǒng)干擾則代表特殊脆弱性，不同海島由于不同的干擾類型和程度擁有著不同的特殊脆弱性。自身條件和系統(tǒng)干擾長期相互作用形成并加劇海島生態(tài)脆弱性。

4.1 自身條件

特殊的地理位置、有限的規(guī)模大小和明顯的空間隔離是海島生態(tài)系統(tǒng)最直觀的特點，也是最基本的自身條件［44］。

特殊的地理位置使得海島生態(tài)系統(tǒng)具有海陸二相性特征。島陸生態(tài)系統(tǒng)具有陸地生態(tài)系統(tǒng)的一般特征，其生物群落和生境與大陸基本相似［45—46］，環(huán)島近海擁有海洋生態(tài)系統(tǒng)的一般特征，島灘則為島陸和環(huán)島近海的過渡地帶，島陸－島灘－環(huán)島近海并非各自獨立，而是相互聯(lián)系、相互作用共同構(gòu)成綜合的海島生態(tài)系統(tǒng)。海島生態(tài)系統(tǒng)實際上是海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的一種典型類型，位于海洋－陸地－大氣－生物等圈層強烈交互作用的過渡帶，邊緣效應(yīng)明顯［47］，環(huán)境變化梯度大，自組織能力和自我恢復(fù)能力較弱［32］。

有限的規(guī)模大小造成海島生態(tài)系統(tǒng)的資源短缺性。區(qū)域范圍的狹小使得海島地域結(jié)構(gòu)簡單，土地和淡水資源缺乏，土壤貧瘠［44，48］。經(jīng)典的島嶼生物地理學(xué)理論表明，物種數(shù)量與面積大小呈正相關(guān)，海島有限的規(guī)模限制了物種多樣性［49—50］；同時有研究發(fā)現(xiàn)，海島面積限制是物種滅絕最主要的影響因子［51］。因此，海島生物多樣性偏低，生物資源短缺［52—54］。

明顯的空間隔離使得海島生態(tài)系統(tǒng)具有獨立完整性。海島生態(tài)系統(tǒng)與大陸隔離，物種交流受到限制，形成了獨立的生態(tài)小單元［55—56］，具有明顯的獨立性，進而降低了新物種遷入的幾率，加劇了物種滅絕的可能；此外，空間隔離也造成了海島對外交通不便，對海島的開發(fā)利用和生態(tài)脆弱性調(diào)控構(gòu)成制約。海島生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，擁有生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)具備的各類生物和非生物組分。同時，海島周邊海域由于島陸的物理阻隔，相比開闊海域破碎化程度高，部分海域水交換能力相對較差。

4.2 系統(tǒng)干擾

4.2.1 自然擾動

海島生態(tài)系統(tǒng)是島陸－島灘－環(huán)島近海綜合生態(tài)系統(tǒng)，位于海陸交互地帶，受到各種自然因子的干擾，這種干擾往往以自然災(zāi)害的形式出現(xiàn)。氣候變化和海平面上升是海島生態(tài)系統(tǒng)面臨的重要自然背景和趨勢，不但可能直接導(dǎo)致海島消失和面積萎縮，更多的是通過引發(fā)或加劇其他自然災(zāi)害作用于海島生態(tài)系統(tǒng)，如氣候變化帶來極端天氣現(xiàn)象的增多，海平面上升可能帶來海水入侵程度的加深和風(fēng)暴潮頻率的增加［57］。另外，海島開發(fā)利用活動的日益頻繁也使得自然災(zāi)害的發(fā)生頻率和強度不斷增大［58］。自然災(zāi)害不僅是海島生態(tài)脆弱性的重要驅(qū)動因子，也是系統(tǒng)受損的表征；海島生態(tài)系統(tǒng)一方面可能為自然災(zāi)害提供孕災(zāi)環(huán)境，另一方面也是自然災(zāi)害的承災(zāi)體。

（1）氣象災(zāi)害

大風(fēng)和干旱是我國海島普遍的自然擾動因子。由于我國的季風(fēng)性氣候、頻繁的氣旋天氣系統(tǒng)、海陸熱力性質(zhì)差異和海上風(fēng)力阻隔小等因素，海島大風(fēng)天氣頻繁。山東長島地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)為59～110 d，江蘇連云港前三島島群年均大風(fēng)日數(shù)約134 d，福建東山島年均大風(fēng)日數(shù)達122 d［59—61］。雖然我國海島所在區(qū)域降雨量并不小，但降水季節(jié)變化明顯，且海島匯水區(qū)域有限，蓄水能力較差，可利用的淡水資源較缺乏，干旱或季節(jié)性干旱成為我國海島典型的自然特征。山東長島1953－1983年間發(fā)生干旱災(zāi)害的年份占近60%；廣西廉州灣內(nèi)的七星島、漁江島等冬旱發(fā)生頻率達100%，春旱的頻率也達66%［59，62］。大風(fēng)和干旱不僅對海島社會經(jīng)濟活動帶來制約，也對海島自然實體造成影響，主要表現(xiàn)為對島陸地形地貌的塑造和對島陸植物的脅迫。島陸特別是以基巖為物質(zhì)構(gòu)成的島陸，在大風(fēng)的作用下，往往形成以剝蝕丘陵為主的地貌類型，再加上長期缺水，海島土層較薄，土壤貧瘠；島陸原生植被也受到大風(fēng)和干旱的影響而發(fā)育不良，植被的缺失又造成海島防風(fēng)和蓄水能力減弱，進而加劇了大風(fēng)和干旱對海島的影響。

在部分海島上，寒潮、暴雨、濃霧等氣象災(zāi)害也對海島生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。1993年遼寧長?？h廣鹿鄉(xiāng)遭寒潮襲擊，通信設(shè)施受到嚴(yán)重破壞，共損失廣播線桿38根，廣播線9 300 m［63］；1980－2008年，江蘇連云港東西連島所在區(qū)域共發(fā)生災(zāi)害性暴雨16次，對海島島體和設(shè)施均造成了嚴(yán)重的損害［60］。

（2）海洋災(zāi)害

風(fēng)暴潮和災(zāi)害性海浪是我國海島最主要的海洋災(zāi)害，其直接作用于海島岸線和陸地，淹沒沿岸農(nóng)田，破壞植被和港口、海堤、房屋等設(shè)施，危及人類生命安全，還能引發(fā)海岸侵蝕和海水入侵等其他災(zāi)害。1983年浙江臺州海域由臺風(fēng)引起的風(fēng)暴潮和災(zāi)害性海浪，直接沖毀大陳島海堤90 m，造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失［64］；2007年3月，遼寧長?？h各島遭遇特大風(fēng)暴潮，全縣農(nóng)漁業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和基礎(chǔ)設(shè)施遭到嚴(yán)重影響［63］。在地質(zhì)活動不穩(wěn)定地區(qū)，海島周邊海域海底地震、火山爆發(fā)以及大規(guī)模滑坡引起的海嘯會對海島生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大沖擊。此外，上述的海洋災(zāi)害和氣象災(zāi)害也會影響海島的對外交通和交流，使得海島停航現(xiàn)象普遍，一些海島可能完全喪失對外交通能力，甚至與外界失去聯(lián)系，加劇了海島的隔離性和獨立性。

赤潮同時是海島生態(tài)脆弱性的驅(qū)動因子和表征因子，一般是自然因素和人類活動相互作用的結(jié)果，不僅破壞海洋生態(tài)平衡，還對海洋漁業(yè)和水產(chǎn)資源構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2007年2月廣東南澳島附近海域發(fā)生赤潮，面積達308 km2，直接導(dǎo)致?lián)p失貝類20 t，龍須藻5 t［65］。

（3）地質(zhì)災(zāi)害

由于海島的物質(zhì)構(gòu)成和地形地貌特征、強烈的海陸交互作用、大區(qū)域的地質(zhì)活動活躍性以及日益頻繁的人類活動，我國海島容易遭到地質(zhì)災(zāi)害的干擾［66—67］。海島地質(zhì)災(zāi)害可分為突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害和漸變性地質(zhì)災(zāi)害兩大類。

突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡、泥石流等，這在占我國海島數(shù)量中絕大部分的基巖島上較常發(fā)生，這類海島往往地勢起伏明顯，巖石堅硬，提供了崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境，如海南萬寧大洲島由于長期的地質(zhì)構(gòu)造和外力作用，島體布滿滾石，約4 km2的海島上存在13處崩塌危險區(qū)［58］。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害直接破壞海島地形地貌、植被覆蓋以及各類設(shè)施，短時間內(nèi)造成強烈的危害。同時，我國部分海島處于火山、地震頻發(fā)區(qū)，火山爆發(fā)、地震本身也是一種突發(fā)性自然災(zāi)害。1918年2月，廣東南澳島東北約10 km海域發(fā)生7.3級地震，南澳島絕大部分房屋倒塌，部分山體崩塌，植被遭到極大破壞［65］。

漸變性地質(zhì)災(zāi)害包括海岸侵蝕、海水入侵、地面沉降等，這在泥沙島和部分基巖島較為常見。泥沙島物質(zhì)構(gòu)成以沖積物為主，地勢低平，為海水入侵等漸變性地質(zhì)災(zāi)害提供孕災(zāi)環(huán)境，如上海崇明島，其北部墾區(qū)和東部墾區(qū)潛水層氯度值達1 000 mg／L以上［60］。部分基巖島也存在漸變性地質(zhì)災(zāi)害，主要是砂質(zhì)岸線的侵蝕，如福建東山島東部21.5 km長的岸線從1990年到2010年間平均后退了54.5 m［68］。漸變性自然災(zāi)害長期且緩慢地影響著海島生態(tài)系統(tǒng)，造成海島岸線后退、淡水水質(zhì)惡化、土壤鹽漬化等后果。部分災(zāi)害如海水入侵、地面沉降等一方面是海島生態(tài)脆弱性的重要驅(qū)動因子，同時也是地下水開采、海岸工程興建等人類活動作用的結(jié)果［69］。

（4）其他自然擾動

除了上述自然災(zāi)害外，還有眾多自然擾動因子對海島生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成影響。其中，影響較大的有外來生物入侵、森林火災(zāi)等。外來生物通過自然傳入和人類傳入（有意或無意）的方式進入海島生態(tài)系統(tǒng)，由于海島原生物種結(jié)構(gòu)簡單且空間資源有限，外來生物對原生物種的生長發(fā)育構(gòu)成嚴(yán)重制約，破壞海島生物多樣性。病蟲害作為生物入侵的特殊形式，與森林火災(zāi)同為海島森林的重要威脅。我國北方海島森林多為20世紀(jì)50年代以來持續(xù)種植的人工林，具有重要的生態(tài)功能，但樹種較為單一且生長條件惡劣，一旦發(fā)生病蟲害或火災(zāi)，會對海島生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成重大影響。

4.2.2 人類干擾

海島生態(tài)系統(tǒng)是自然－人文復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，隨著人類活動類型的增加、范圍的增大和強度的增強，海島生態(tài)系統(tǒng)受到的人類干擾日漸增多，進而加劇海島生態(tài)脆弱性。

（1）城鄉(xiāng)建設(shè)

海島城鄉(xiāng)建設(shè)是指以島陸為基底進行的城鄉(xiāng)住宅、交通、市政、商業(yè)、工業(yè)、倉儲以及其他各類設(shè)施的建設(shè)，在全部有居民海島和部分無居民海島具有普遍性。城鄉(xiāng)建設(shè)直接改變海島地表形態(tài)，侵占原生生物棲息地，造成生物量和生產(chǎn)力的損失，割裂自然景觀。浙江嵊泗縣東端的嵊山島，距離大陸最近距離達81.1 km，第二次國土資源調(diào)查資料顯示其建設(shè)用地達109.52×104m2，占島陸總面積25%以上［70］；上海崇明島2013年建設(shè)用地占全島面積不到13%，但在海島各區(qū)域以居民點和道路的形式普遍分布，使得海島景觀破碎化強烈，生物多樣性遭到損害［71］。同時，城鄉(xiāng)建設(shè)間接帶來不同類型和程度的污染物排放，可能會對大氣環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境、土壤環(huán)境等造成影響，如上海崇明島陳海和北沿公路兩側(cè)土壤重金屬含量明顯較高，Cd污染嚴(yán)重，道路交通是其土壤重金屬的主要來源［72］。

（2）海洋和海岸工程

以島灘和環(huán)島近海為基底開展的海洋和海岸工程包括港口碼頭建設(shè)、海岸防護工程、填海造陸、跨海橋梁、海底隧道等，開發(fā)利用程度較高的海島往往涉及該類工程。海洋和海岸工程直接改變海島岸線和海底地形，占用生物棲息地，顯著影響環(huán)島近海的水動力和泥沙沖淤環(huán)境，并可能帶來生態(tài)服務(wù)價值的喪失。浙江洞頭縣海島2004－2010年圍填海面積約10 km2，造成環(huán)島近海海洋生態(tài)服務(wù)價值損失達1.36億元／a［73］。某些項目如倉儲碼頭在運營期由于污染物排放或泄露還會產(chǎn)生持續(xù)的影響。不過，部分海洋和海岸工程的興建對鞏固生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要作用，如泥沙島環(huán)島海堤能夠有效提升海島防災(zāi)減災(zāi)能力，減少海岸侵蝕；人工魚礁能夠顯著提升環(huán)島近海的生物多樣性等。

海島與大陸之間跨海橋梁或海底隧道的興建直接改變了海島生態(tài)系統(tǒng)空間隔離性的典型特征，顯著提升了海島對外物質(zhì)、能量和信息流通能力，同時也影響環(huán)島近海的水動力條件、海水水質(zhì)和生物資源［23］。

（3）農(nóng)田開墾

農(nóng)田開墾是我國海島重要的島陸空間利用類型，在有居民海島和部分無居民海島上或多或少均有農(nóng)田開墾或其痕跡，在特定海島上，農(nóng)田占有重要地位。上海崇明島作為中國最大的泥沙島，地勢平坦，農(nóng)田面積約840 km2，占海島總面積的60%［71］；山東長島縣的北長山島為基巖島，地勢較為起伏，仍有20%以上的島陸開墾為農(nóng)田［44］。農(nóng)田開墾直接改變海島地表形態(tài)和生物棲息地，影響海島生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性，也可能間接導(dǎo)致水土流失，引發(fā)農(nóng)業(yè)污染，對島陸土壤及環(huán)島近海造成影響。上海崇明島農(nóng)田土壤重金屬含量總體高于上海市背景值，且菜地的污染最為嚴(yán)重，這與農(nóng)藥使用密切相關(guān)［74］。

（4）旅游

海島獨特的自然風(fēng)光和人文氣息成為全球重要的旅游地。海島旅游涉及島陸、島灘和環(huán)島近海各部分，在推動海島社會經(jīng)濟發(fā)展的同時也對海島生態(tài)系統(tǒng)帶來影響。首先，游客在旅游過程中可能通過破壞生境、排放廢棄物等行為對環(huán)境產(chǎn)生影響［75］。此外，海島各類旅游設(shè)施的興建直接改變海島地表形態(tài)，侵占生物棲息地。旅游與城鎮(zhèn)化之間是相互促進和相互協(xié)調(diào)的［76］，海島旅游的快速發(fā)展能夠推動城鄉(xiāng)建設(shè)、海洋和海岸工程興建等。山東長島縣為打造我國北方生態(tài)旅游度假島，于南長山島西海岸填海造地約68×104m2建設(shè)西海岸休閑文化廣場，在北長山島月牙灣西側(cè)建立約7.8×104m2的地產(chǎn)項目“長島國際度假村”。同時，旅游業(yè)帶來的外來人口進入、旅游設(shè)施的建設(shè)以及海島產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化也會對海島社會文化帶來沖擊，海島居民價值觀受到影響，傳統(tǒng)文化特色變味或喪失，人居環(huán)境趨于復(fù)雜。

（5）養(yǎng)殖與捕撈

海島養(yǎng)殖以島灘和環(huán)島近海為基底開展，是海島最主要的開發(fā)利用活動之一。根據(jù)方式、種類、規(guī)模和強度的不同，養(yǎng)殖的環(huán)境影響也具有差異［77］。圍海養(yǎng)殖直接改變海島岸線和海底地形，占用生物棲息地并排放污染物，影響海洋水動力環(huán)境和泥沙沖淤環(huán)境。一些距離大陸較近的海島，如山東海陽丁字灣北側(cè)的麻姑島，海島周邊大規(guī)模的養(yǎng)殖池將其直接與大陸相連，對海島生態(tài)屬性帶來了深刻的影響。開放式養(yǎng)殖的環(huán)境影響主要表現(xiàn)在改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)和排放部分污染物，影響與圍海養(yǎng)殖相比較小，如山東長島的大欽島，環(huán)島近海開展了大規(guī)模的海帶開放式養(yǎng)殖，但其環(huán)境影響總體不大。

海洋捕撈同樣是海島漁民的重要收入來源，其直接改變環(huán)島近海群落結(jié)構(gòu)，減少海洋生物量。過度的捕撈是破壞海洋生態(tài)平衡、損害海洋資源的重要因子。我國最大的漁場——舟山漁場，位于舟山群島附近，由于長期過度捕撈使得漁獲率大大降低，漁業(yè)資源不斷衰退，魚類群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化［78］。

（6）其他人類干擾

影響海島生態(tài)脆弱性的其他人類干擾主要包括航運、礦產(chǎn)與能源開發(fā)等。航運是海島與外界溝通的重要方式，航運過程中產(chǎn)生的污染物如不加以適當(dāng)處理會帶來負(fù)面影響，同時航運也是外來生物入侵的主要途徑之一。海島礦產(chǎn)與能源開發(fā)包括島陸、島灘和環(huán)島近海范圍內(nèi)的金屬礦、非金屬礦、可燃有機物等各類礦產(chǎn)以及太陽能、風(fēng)能、海洋能等新能源的開發(fā)。其中，礦產(chǎn)開發(fā)不僅占用空間資源，直接破壞生境，還可能排放污染物對周邊環(huán)境帶來影響。礦產(chǎn)開發(fā)和運輸過程中的突發(fā)事故（如溢油）會對海島生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。2006－2008年，山東長島縣海域連接發(fā)生4起溢油污染事件，嚴(yán)重影響了海洋環(huán)境質(zhì)量和漁業(yè)資源［59］。我國海島風(fēng)能資源豐富，近年來風(fēng)電在我國海島得到了廣泛建設(shè)，山東長島、上海崇明島，浙江玉環(huán)島、大陳島、洞頭島和舟山各島、福建平潭島和東山島，以及廣東南澳島和上、下川島等海島上均建有較大規(guī)模風(fēng)電場，在其他眾多海島上也建有各類風(fēng)力發(fā)電設(shè)施［79］。風(fēng)電被譽為綠色能源，但有研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電運行過程中產(chǎn)生的噪聲、光影閃動和空間阻隔實際上具有一定環(huán)境影響，特別是對鳥類的棲息、覓食、遷移、存活和繁殖可能帶來干擾［80—81］，我國海島大都位于重要的鳥類遷徙通道，因此海島風(fēng)電的生態(tài)影響不容忽視。

海島周邊大陸地區(qū)社會經(jīng)濟活動也會對海島生態(tài)系統(tǒng)造成壓力。由于海水的流動性和連通性，大陸地區(qū)的圍填海、污染物排放等行為可能影響到海島生態(tài)系統(tǒng)的水動力條件和環(huán)境質(zhì)量，大陸濱海旅游的蓬勃也能帶動海島旅游事業(yè)的發(fā)展，若旅游開發(fā)強度過大會對海島生態(tài)系統(tǒng)帶來不可逆的改變。

海島生態(tài)系統(tǒng)干擾的分類及其主要影響見表1。

表1 海島生態(tài)系統(tǒng)干擾的分類及其主要影響Tab.1 Classification and main effects of disturbances to island ecosystem

續(xù)表1

5 結(jié)論與展望

圖1 海島生態(tài)脆弱性概念體系Fig.1 Conceptual system of island ecological vulnerability（IEV）

海島生態(tài)系統(tǒng)自身條件特殊，面臨著復(fù)雜的自然擾動和人為干擾，擁有著明顯的脆弱性，主要表現(xiàn)為長期形成的、時空分異的、可調(diào)控的易受損性和難恢復(fù)性。本文能夠提供一套科學(xué)、統(tǒng)一且針對性強的海島生態(tài)脆弱性概念體系（圖1），為海島生態(tài)脆弱性的深入研究提奠定理論基礎(chǔ)，也為海島的合理開發(fā)、科學(xué)保護和有效調(diào)控提供依據(jù)。下一步的研究工作應(yīng)重點從以下幾個方面開展：（1）基于海島的共性和個性特征，建立兼具科學(xué)性和可操作性的海島生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系和評估方法，定量評估海島生態(tài)脆弱性的現(xiàn)狀及歷史變化特征；（2）通過不同手段和方法，構(gòu)建海島生態(tài)脆弱性的監(jiān)測、預(yù)警和調(diào)控技術(shù)體系；（3）根據(jù)海島自身特點、區(qū)域特征和人類干擾的差異選擇典型海島，開展典型海島生態(tài)脆弱性評估、預(yù)警和調(diào)控應(yīng)用示范。

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Connotation，features and causes of island ecological vulnerability

Chi Yuan1，Shi Honghua1，Guo Zhen1，Ding Dewen1

（1.The First Institute of Oceanography，State Oceanic Administration，Qingdao 266061，China）

The evident and distinctive vulnerability is the characteristics of island ecosystem，and poses a threat to ecological environment and social-economic development on island.It is the fundamental premise for maintaining island ecosystem and wise island utilization to accurately grasp and effectively control the island ecological vulnerability（IEV），and a set of scientific，unified and targeted conceptual systemis the basis of IEV research.In view of the particularity of island ecosystem，related researched were based on，Chinese islands were paid more emphasis on，and a large number of typical cases of islands were analyzed to establish the conceptual system composed of connotation，features and causes.The connotation of IEV was proposed to be the vulnerability to damage and difficulty of restoration of island ecosystem under the unique conditions and various disturbances，and long-term，heterogeneity and controllability were the typical features of IEV.The special location，limited area and isolated space of island ecosystem made itself have both oceanic and terrestrial property，as well as resource-scarcity，independence and completeness，which were interacted with different kinds and degrees of natural and human disturbances and leaded to the occurrence and aggravation of IEV.The conceptual system can provide a practical foundation for deep analysis and rational control of IEV.

island ecosystem；island ecological vulnerability（IEV）；connotation；causes；human disturbance

10.3969／j.issn.0253-4193.2015.12.010

X826

A

0253-4193（2015）12-0093-13

2015-06-12；

2015-09-24。

海洋公益性行業(yè)科研專項項目（201505012）；中國工程院咨詢項目（2015-06-XY-004）；國家海洋局第一海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目（2015G13）。

池源（1988—），男，河南省南陽市人，主要從事海島生態(tài)系統(tǒng)分析與評估研究。E-mail：chiyuan＠fio.org.cn

*通信作者：石洪華（1978—），男，山東省濟寧市人，副研究員，主要從事海洋生態(tài)動力學(xué)和生態(tài)評估研究。E-mail：shihonghua＠fio.org.cn

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Chi Yuan，Shi Honghua，Guo Zhen，et al.Connotation，features and causes of island ecological vulnerability［J］.Haiyang Xuebao，2015，37（12）：93—105，doi：10.3969／j.issn.0253-4193.2015.12.010