海洋生态系统服务的内涵与分类_王其翔

第29卷　第1期海洋环境科学V o l.29,N o.1 2010年2月M A R I N EE N V I R O N M E N T A L S C I E N C E F e b.2010

【海洋环境管理】

海洋生态系统服务的内涵与分类＊

王其翔,唐学玺

(中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003)

摘　要:回顾了已有的(海洋)生态系统服务概念和服务分类体系。针对海洋生态系统自身的特点,从服务对象、物质基础、产生过程和实现途径4个方面重新界定了海洋生态系统服务的内涵。将海洋生态系统提供的服务归为15项,对每一项服务给出了相对明确的定义性描述。按服务内容的相关性和作用的相似性,将海洋生态系统服务分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务。按服务的空间差异性将海洋生态系统服务分为近岸海洋生态系统服务和大洋生态系统服务。在具体案例中,应根据研究区特点和研究目的合理选择服务分类体系。

关键词:生态系统服务;海洋;内涵;分类

中图分类号:X171.1,X24 文献标识码:A 文章编号:1007-6336(2010)01-0131-08

C o n n o t a t i o n a n dc l a s s i f i c a t i o no f m a r i n e e c o s y s t e m s e r v i c e s

W A N GQ i-x i a n g,T A N GX u e-x i

(C o l l e g eo f M a r i n e L i f e S c i e n c e s,O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a,Q i n g d a o266003,C h i n a)

A b s t r a c t:T h i s p a p e r p r e s e n t s t h e p u b l i s h e dc o n c e p t s a n d c l a s s i f i c a t i o n s o f t h e m a r i n e e c o s y s t e ms e r v i c e s.

B a s e du p o n t h e c h a r a c t e r i s-

t i c s o f t h e m a r i n e e c o s y s t e m,t h e c o n n o t a t i o no nt h e m a r i n e e c o s y s t e ms e r v i c e s w a s i d e n t i f i e d f r o m4a s p e c t s.T h o s e a r e t h e s e r v i c e o b-j e c t,s u b s t a n c e f o u n d a t i o n,p r o d u c t i o n p r o c e s s e s a n d r e a l i z a t i o n a p p r o a c h e s.T h e s e r v i c e s p r o v i d e d b y t h e m a r i n e e c o s y s t e ma r e r e d u c e d t o15i t e m s.T h es p e c i f i c d e s c r i p t i o n s o f e a c h i t e ma r e a l s o p r e s e n t e d.A c c o r d i n gt o r e l a t i v i t yo f c o n t e n t s a n dc o m p a r a b i l i t y o f e f f e c t s,

s e r v i c e s a r e c l a s s i f i e d i n t o f o u r c a t e g o r i e s:p r o v i s i o n i n g s e r v i c e s,r e g u l a t i n g s e r v i c e s,c u l t u r a l s e r v i c e s a n ds u p p o r t i n g s e r v i c e s.T h e s e r v-

i c e s a l s o c a nb e c l a s s i f i e da s t h e c o a s t a l a n do p e n o c e a n e c o s y s t e ms e r v i c e s d u e t o t h e c o n s i d e r a t i o no f t h e i r s p a t i a l d i v e r s i t y.We s u g-

g e s t t h a t t h ea p p r o p r i a t e c l a s s i f i c a t i o n s y s t e ms h o u l d b e a d o p t e d d e p e n d o nt h e c h a r a c t e r i s t i c s i nt h e s t u d y a r e a a n d t h e p u r p o s e o f r e-

s e a r c h.

K e y w o r d s:e c o s y s t e m s e r v i c e s;m a r i n e;c o n n o t a t i o n;c l a s s i f i c a t i o n

生态系统服务从概念的提出到今天只有不到30a的历史。1981年,E h r l i c h PR和E h r l i c h AH在《灭绝:物种消失的原因和后果》(E x t i n c t i o n:t h ec a u s e sa n d c o n s e-q u e n c e s o f t h e d i s a p p e a r a n c eo f s p e c i e s)一书中首次提出了“生态系统服务”(E c o s y s t e m s e r v i c e)这一概念。在这之后,相关的研究活动不断增加。这个概念也逐渐为人们所接受。特别是1997年C o s t a n z a等[1]的研究结果在N a-t u r e发表,引发了全世界对生态系统服务的关注。联合国在2001年启动了千年生态系统评估项目(M i l l e n n i u m E-c o s y s t e mA s s e s s m e n t,M A),把生态系统服务研究推上了一个新的高度。

在众多的生态系统服务研究中,内涵与分类问题都是最基本的、必须明确的问题。目前,国际上对“生态系统服务”有三个通常被引用且具有一定代表性的定义: D a i l y[2]将生态系统服务定义为:自然生态系统及其组成物种得以维持和满足人类生命的环境条件和过程。它们可以维持生物多样性和各种生态系统产品的生产。例如海产食品、草料、木材、生物燃料、天然纤维、以及许多医药用品和工业产品及其生产原料。C o s t a n z a[1]这样定义生态系统服务:生态系统的产品(例如食物)与服务(例如

＊收稿日期:2008-01-17,修订日期:2008-04-20

　基金项目:国家自然科学基金资助项目(30270258);新世纪优秀人才计划资助项目(N C E T-05-0597)

　作者简介:王其翔(1981-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要研究方向:海洋生态学,E-m a i l:w q x b x@163.c o m 通讯作者:唐学玺,E-m a i l:t a n g x x@o u c.e d u.c n

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同化废弃物)是指人类直接或间接地从生态系统的功能当中获得的各种惠益。他将生态系统的产品与服务统称为生态系统服务,并把自然生态系统和人工生态系统都作为生态系统服务的来源。第三个就是千年生态系统评估项目对生态系统服务的定义。在该项目中,C o s t a n z a及其同事关于生态系统服务的定义被继承下来,并被表述为“人类从生态系统获得的各种惠益”[3]。这三个定义从不同侧面描述生态系统服务,同时在内容上又有相重叠的地方。C o s t a n z a和M A的定义更倾向于社会科学和管理科学,而D a i l y的定义更多地从生态学角度来考虑,因而在生态学研究中被广泛采用和认可[4]。

海洋生态系统服务的研究相对滞后于陆地。M o b e r g 和F o l k e[5]识别了珊瑚礁生态系统提供的服务,并分析了各种服务如何产生。H o l m l u n d和H a m m e r[6]研究了鱼类所产生的25种生态服务。R?n n b?c k[7]分析了红树林所提供的多项产品和服务,并研究了红树林对渔业生产的支持作用。M o b e r g和R?n n b?c k[8]分析了3种热带海洋景观(红树林、海草床、珊瑚礁)所提供的服务。国内学者在海洋生态系统服务方面也做了许多工作,对红树林[9～11]、滨海盐沼湿地[12～14]、海湾[15]、海草床[16]和海洋自然保护区[17]等的生态系统服务进行了实例研究。对于海洋生态系统服务的概念,学术界还没有广泛接受的专门定义。国内学者从不同角度探讨了海洋生态系统服务的定义和内涵,比较有代表性的是:陈尚等[18]基于D a i l y关于生态系统服务的定义,将海洋生态系统服务阐述为:由海洋生态系统及其生态过程所提供的、人类赖以生存的自然环境条件及其效用。张朝晖等[4,19]通过服务产生的载体、实现的途径和对人类的效应3方面来界定海洋生态系统服务的内涵。即由海洋生态系统及其生物多样性所产生的、通过一定的生态过程实现的、对人类具有益处的各种效应集合。这些对生态系统服务概念的表述,虽然能反映生态系统服务的基本内涵,但大部分是一个开放性的表述,实际研究中对概念应用的范围把握起来比较困难。海洋生态系统服务概念的表述更是存在这个问题。

在海洋生态系统服务的分类方面,不同学者有不同的分类方法。有的按功能性组群分为调节、搬运者、栖息地、信息服务及生产等服务[20]。有的按组织性组群分类,例如与某些特定物种有关的服务,它们或者是调节某些外在的输入,或者是与生物实体的组织有关[21,22]。还有的将服务按描述性组群分为提供可更新的资源产品和不可更新的资源产品、物理结构服务、生物服务、生物地球化学服务、信息服务,以及社会与文化服务[5]。这些分类方法的结果可以反映出不同性质服务的状态、变化等。但是较难反映出海洋生态系统提供服务的关键区域,即提供服务的关键区域难以确定。这就难以为保护海洋生态系统提供准确信息。

本文在前期研究的基础上对海洋生态系统服务的内涵做一个比较明确的界定,对海洋生态系统提供的服务进行归纳,并从服务的内容和作用、服务的空间差异性两个方面对海洋生态系统服务进行分类,为海洋生态系统服务的后续研究提供理论基础。

1　海洋生态系统服务的内涵

综合已有的对(海洋)生态系统服务概念及内涵的研究,本文从海洋生态系统服务的对象、物质基础、产生过程和实现途径4个方面来阐述海洋生态系统服务(图1)。

海洋生态系统服务的对象是人类。服务是对人类的服务,人类是服务的享用者。海洋生态系统提供的食品、原料、废弃物处理等各种服务最终是为人来服务的。在这里有的学者提出服务的效应有好坏之分,存在对人类有益的效应和对人类有害的效应。我们只把对人类有益的效应归为服务

。

图1　海洋生态系统服务的内涵

F i g.1C o n n o t a t i o no f m a r i n e e c o s y s t e m s e r v i c e s

图注:海洋生态系统服务是以人类作为服务对象,以海洋生态系统自身为服务产生的物质基础,由生物组分、系统本身、系统功能产生,通过海洋生态系统和海洋生态经济系统实现的人类所能获得的各种惠益。海洋生态系统服务包括人们已经获得的服务和系统潜在提供的服务。图中虚线箭头表示潜在服务的产生过程和实现途径。它们可能和已知的相同,也可能有其它未知的产生过程和实现途径。但是其物质基础和服务对象均未发生改变。

海洋生态系统是其服务产生的物质基础,包括各种海洋生物组分和非生物环境。海洋生物群落的组成和数量的变化、海洋非生物环境的改变都影响着海洋生态系统服务的种类和质量。例如,某一海区浮游植物由于营养盐的缺乏,导致群落的衰退,进而影响整个海区的初级生产和食物链(网)结构,导致各营养级生物种群的衰退。这对服务最直接的影响是降低了初级生产服务和食品供给服务,对其它服务也产生了不同的影响。

海洋生态系统的服务是由生物组分、系统本身和系统的各种功能产生的。海洋生态系统由生物组分和非生物环境构成,其中生物组分是构成系统的主体。各项服

第1期王其翔,等:海洋生态系统服务的内涵与分类133

　

务的产生过程也离不开生物组分的参与。没有生物组分参与的海洋过程所提供的“服务”不归为海洋生态系统的服务。例如,海洋对人类提供的航运服务,由于没有生物过程参与,不能称为海洋生态系统服务,但属于海洋的服务。此外,单纯由于海洋环境要素之间的相互作用产生的功能也不属于生态系统服务。例如,海水的热交换对气候产生的影响,由于没有和生物发生联系,故不能算作生态系统服务。

海洋生态系统服务是通过海洋生态系统和海洋生态经济系统来实现的。有一些服务例如调节气候服务和氧气生产服务,直接由海洋生态系统产生并发挥作用。它们的产生过程就是其实现过程。另外一些服务例如食品供给服务和教育科研服务,如果没有人类社会经济系统参与,这些服务将很难实现。这一类服务的实现途径就是海洋生态经济系统。

2　海洋生态系统服务的内容

海洋一直以来都是人类最重要的自然资源之一。海洋生态系统除了为人类提供食品、提供初级生产和次级生产资源,提供生物多样性资源这些传统的重要作用之外,海洋在全球物质循环和能量流动中的作用越来越被人们所重视[23]。国际地圈生物圈计划(I n t e r n a t i o n a l G e o-s p h e r e-B i o s p h e r e P r o g r a m m e,I G B P)初步揭示出海洋在大气气体和气候调节、水循环、营养元素循环、废气物处理中扮演重要的角色。参考M A和其它对生态系统服务的研究结果,结合海洋生态系统自身的特点,我们将海洋生态系统提供的服务归为15项,对每一项服务给出了相对明确的定义性描述。

2.1　食品生产

食品生产服务是指海洋生态系统为人类提供可食用产品的服务。海洋历来都是人类获取食物的重要来源。这一服务具体包括提供各种海产鱼类、贝类、蟹类、虾类、头足类、棘皮类、大型和微型藻类以及其它可食用的海产食品。这一服务最为我们所熟知,日常餐桌上的各种美味的海产品便是我们在享用海洋生态系统的这一服务。据统计,人类消费的动物性蛋白中约有16%是海洋渔业提供[24]。这相当于海洋初级生产的8%,而且侧重在上升流区和浅海陆架[25]。

2.2　原料供给

原料供给服务是指海洋生态系统为人类提供工业生产性原料、医药用材料、装饰观赏材料等产品的服务。工业生产性原料包括非直接食用的可食性海产品、化工生产中的可食和不可食用的海产生物原料及其它工业原料。如人类以大型海藻为原料提取碘、琼脂等工业产品。医药用材料包括海洋天然药物,如中医中的传统药材海龙、海马等;具有提取特定药物成分的海产原料;及作为医药用添加剂的海产原料。如以甲壳类生物为原料提取几丁质,这是一种制造人造皮肤和手术缝合线的天然原料。装饰观赏材料包括各种贝壳装饰品、珊瑚装饰品、建筑装饰材料等。

2.3　提供基因资源

提供基因资源服务是指海洋动物、植物、微生物所蕴含的人们已利用的和具有开发利用潜力的遗传基因资

源。海水养殖中的杂交育种、种质改良就是这一服务的利用方式之一。由于现有科学技术水平的限制,人类还无法熟知海洋基因资源的全部利用价值。人们只能对未利用的基因资源加以保护。多样性基因资源的储备可以为人类提供应对环境变化、抵御疾病入侵和害虫侵犯的机会。该项服务不仅包括已被人类利用的海洋基因资源所带来的效用,更侧重于海洋生态系统为人类提供后备的具有开发利用潜力的遗传资源的能力。

2.4　气候调节

气候调节服务是指海洋生态系统通过一系列生物参与的生态过程来调节全球及地区温度、降水等气候的服务。这一服务主要体现在两个方面。一是通过海洋生物泵和初级生产者的光合作用吸收C O

2

等温室气体。另一

方面是海洋浮游植物通过释放二甲硫化物[(C H

3

)

2

S]来触发云的形成,增加太阳辐射的云反射,减少热量吸收。产生调节作用的具体生态过程可以发生在全球尺度,也可以只局限在某一特定区域。其调节作用的效果在全球尺度和区域尺度都有不同的体现。同时,这一服务对维持大气化学组成的稳定发挥作用。研究表明,海洋中可

溶性C O

2

(碳酸氢盐离子,碳酸盐离子及溶解的C O

2

)的总

量约3.8×103t,是大气C O

2

总量的50多倍[26,4]。这使得海洋生态系统在全球气候调节中起到十分重要的作用。

2.5　气体调节

气体调节服务是指海洋生态系统维持空气化学组分稳定、维护空气质量的服务。主要包括海洋初级生产者(如各种浮游微藻、大型海藻等)通过光合作用向大气中

释放O

2

;通过生物泵等作用吸收C O

2

;维持臭氧层;调节

S O

x

水平等内容。

2.6　废弃物处理

废弃物处理服务是指海洋生态系统对人类产生的各种排海污染物的降解、吸收和转化服务,即对人类的无害化处理功能。人类产生的各种排海污染物按其来源可分为两大类。一是陆源污染物,主要包括:生活污水及生活垃圾,工业废水,有害气体的大气沉降。另一类是非陆源的污染物,主要有:养殖废水,船舶产生的生活污水、垃圾,石油及其它有害化合物。之所以把有害气体的大气沉降归为陆源污染,是因为这些有害气体产生在陆地。据估计,欧洲海岸带水体40%的污染物来自于大气沉降,在开放的海洋这个比例可能更大一些[27～29]。

2.7　生物控制

生物控制服务是指通过生物种群的营养动力学机制,海洋生态系统所提供的控制有害生物,降低相关灾害损失的服务。孙军等[30]的研究发现在自然海区中,浮游

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动物的摄食不但控制或延缓了浮游植物水华或赤潮的发生,而且可以控制浮游植物群落的演替方向,从而控制赤潮的类型,进而影响整个赤潮的消长过程。

2.8　干扰调节

干扰调节服务是指海洋生态系统提供对人类生存环境波动的响应、调节服务。例如,红树林和珊瑚礁都能减轻风暴潮和台风对海岸的侵蚀等。

2.9　休闲娱乐

休闲娱乐服务是指海洋生态系统向人类提供旅游休闲资源的服务。海洋生态系统及其景观以其独有的特点向人类展示了大自然的另一种美,并向人类提供了旅游休闲和其它户外活动的另一种选择机会。已经被人类开发利用的服务包括各种海边(上)垂钓、观光、潜水、渔家乐及其它海洋生态旅游。

2.10　精神文化

精神文化服务是指海洋生态系统通过其外在的景观和内在组成部分给人类提供精神文化载体及资源的非商业性用途服务。这一服务可以分为两大部分。第一,海洋生态系统可以给人类在艺术、文学、标志(图腾、商标等)、建筑、广告等方面提供灵感及素材。第二,海洋生态系统能够使人们形成特有的生活习俗、文化传统、社会关系和宗教。传统的渔业文明与农耕文明对人们的生活习俗、文化传统和社会关系的影响有很大不同。以我国渔村为例,渔民有自己的风俗习惯,许多地区每年都有开渔节、祭海等。我国沿海盛行的妈祖文化也是靠海而生、依海而兴的。

2.11　教育科研

教育科研服务是指海洋生态系统为人类科学研究和教育提供素材、场所及其它资源的服务。人类通过对海洋生态系统及其过程、组分等的调查、研究、预测等,能够丰富自身的知识,为教育提供资源,更好的谋求自身福利。

2.12　初级生产

初级生产服务是指海洋生态系统固定外在能量(太阳能、化学能及其它能量),制造有机物,为系统的正常运转和功能的正常发挥提供初始能量来源和物质基础的服务。例如各种海洋植物(浮游微藻、大型海藻等)和微生物(热液口群落中氧化硫的细菌)固定太阳能或化学能生产有机化合物(脂肪、蛋白质等),启动海洋食物链和能量传递。

2.13　营养元素循环

营养元素循环服务是指海洋生态系统对营养元素的贮存、循环、转化和吸收服务。这一服务主要包括两个方面:一是指碳、氮、磷、硅等营养元素在海洋环境和生物体之间的循环,为海洋生态系统自身的正常运转和功能发挥提供服务。第二,海洋生态系统的营养元素循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,为生物圈的物质循环和能量流动提供服务。2.14　物种多样性维持

物种多样性维持服务是指海洋生态系统通过其组分与生态过程维持物种多样性水平的服务。这一服务主要包括海洋生态系统维持自身物种组成、数量的稳定,为系统内物质循环和能量流动提供生物载体,并对其它服务的供给提供支撑。

2.15　提供生境

提供生境服务是指海洋生态系统为定居和迁徙种群提供生境的服务,也包括为人类提供居所。例如盐沼、海藻(草)床、红树林、珊瑚礁等为其它海洋生物提供了丰富的异质性生存空间和多样化的庇护场所。例如,只占海洋面积0.2%的珊瑚礁为三分之一的海洋鱼类和其它大量生物提供了栖息地。D a v i d和O l o f[31]的研究表明在印度洋中一个单独的珊瑚礁体支持着400种左右的鱼类和100多种珊瑚虫。一些河口、海湾、上升流区等为游泳生物(各种鱼类、海洋哺乳类、海龟等)提供产卵场、育幼场和索饵场。某些面积较大、高出海面的珊瑚礁直接被人类作为定居场所,如印度洋岛国马尔代夫就是由1192个珊瑚礁岛组成的。我国南海的西沙、南沙群岛中的有人居住的岛屿也属于这一类型。

3　海洋生态系统服务的分类

3.1　按服务的内容和作用分类

根据海洋生态系统提供的服务在内容上的相关性和作用上的相似性,并参考M A的做法,我们可以将海洋生态系统提供的15项服务进一步归为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务四大类。图2显示了这一分类体系的具体框架

。

图2　按内容和作用划分的海洋生态系统服务分类体系

F i g.2C l a s s i f i c a t i o nf r a m e w o r ko f m a r i n e e c o s y s t e m s e r v i c e s

a c c o r d i n g t o r e l a t i v i t yo f c o n t e n t s a n dc o m p a r a

b i l i t yo f

e f f e c t s

供给服务(p r o v i s i o n i n g s e r v i c e s)是指人类从海洋生态系统中获取的各种产品。包括食品生产服务、原料供给服务和提供基因资源服务。

调节服务(r e g u l a t i n g s e r v i c e s)是指人类从发生在海洋生态系统内的各种生理生态过程和系统功能的调节作用中获取的各种惠益。包括了气候调节、气体调节、废弃物处理、生物控制和干扰调节等5项服务。

第1期王其翔,等:海洋生态系统服务的内涵与分类135

　

文化服务(c u l t u r a l s e r v i c e s)是指人类通过认识、开发、利用海洋生态系统,调整人与海洋关系的各种实践,改变自身的观念、思想、意识、心态,形成特有的生活方式、宗教文化、知识体系、艺术等形态。这一类包括休闲娱乐、精神文化、教育科研等3项服务。

支持服务(s u p p o r t i n gs e r v i c e s)是指生产其它生态系统服务所必须的基础服务。初级生产服务、营养元素循环服务、物种多样性维持服务和提供生境服务均是这类服务。较其它类服务,支持服务对人类的影响要么是通过间接方式,要么是发生在一个很长的时间[22]。

3.2　按服务的空间差异性分类

海洋环境的整个体积(大约1370×106k m3)为生命提供的空间,几乎是陆地和淡水加在一起所提供空间的300倍还要多[26]。如此庞大的海洋环境空间不是均一的,存在着巨大的空间差异。这就直接导致了不同空间、不同区域的海洋生态系统产生的服务存在巨大的空间差异性。根据海洋的空间特征、考虑不同服务的产生与实现过程,我们把海洋生态系统服务划分为近岸海洋生态系统服务和大洋生态系统服务两大类。

这两类服务都是海洋生态系统服务的有机组成部分,主要区别在服务产生和实现的空间不同。近岸海洋生态系统服务主要是产生和实现于上限为平均高潮线、下限为水深50m的近岸海域。在研究某些具体的近岸海洋生态系统时(例如滨海湿地、河口区域等),系统的边界可以扩展到受海洋生态系统影响的所有区域。大洋生态系统服务则主要产生和实现于水深50m以深的大洋海域。对海洋生态系统边界有许多种划分方法,为了便于分析和评估,根据需要解决的问题采用务实的观点来处理生态系统的边界是非常重要的[22]。

3.2.1　近岸海洋生态系统服务

近岸海域属于陆地与海洋的交汇过渡地带,在整个海洋生态系统中属于受陆源影响和人类活动干扰强度较大的区域,环境变化剧烈,系统结构复杂。生态系统边界的划分有具体的指导原则,概括起来即一个界定合理的生态系统应该是其内部组分之间具有强烈的相互作用,而于边界之外环境的相互作用相对较弱[9]。根据这一原则我们把近岸海洋生态系统分为海湾、河口、上升流区、盐沼、红树林、珊瑚礁、海藻/草床、海岛和其它海域9个子系统(表1)。每一个子系统都有其独特的海洋物理环境、生态系统结构。各个子系统所提供的生态系统服务在种类和重要性上都有所不同。表2列出了各个子系统所提供的服务。由于在现有的研究中没有对各系统的服务做完整的评估,同时也由于一些系统在不同的区域提供服务的侧重点不同,所以我们没有给出各个系统的每种服务在重要性上的差别。

养殖海域是近岸海洋生态系统中比较特殊的部分。养殖系统属于半人工的生态系统,主要分布在海湾、河口、盐沼和一些近岸海域。该系统所提供的服务是其所在区域生态系统服务的有机组成部分。例如在黄海的桑沟湾海域,养殖提供的海产品是该海湾食品生产服务的重要组成部分。2005年,荣成市由海水养殖提供的海产品产量达57×104t,占到当年渔业总产量的45.7%[32]。

同时,养殖也影响着所在区域的其它生态系统服务。还是以桑沟湾海域为例,养殖影响海湾的营养元素循环服务。大面积的贝类养殖所产生的生物沉降作用加速了该湾内水体的营养盐循环,将大量的悬浮物搬运到底层。通过实测数据估计,整个湾贝类年产粪便将近40000 t[33]。这一过程使得湾内养殖水体具备了营养物滞留机制,减少了养殖区内营养物质的外移。现场调查显示滞留机制使得该湾的营养盐在高密度养殖前后基本保持不变且略有增加,有些营养盐在贝类的代谢和生物沉降使营养盐加速释放的共同作用下,出现明显增加[20]。同时大面积的养殖筏架,降低了海湾的潮流速度。实测数据显示,养殖以后的潮流速度比养殖前减小了约35%～40%,从而减缓了海湾内外海水的交换,并加速了颗粒物的沉降。

生物沉降使养殖也影响了海湾的物种多样性维持服务。1989～1990年的调查数据显示,桑沟湾养殖后,底栖动物种类数为59种,比养殖前的215种少了156种。其中多毛类生物量的比例大幅上升,软体动物则大大下降[33]。

养殖也影响着海湾的初级生产服务。孙耀等[34]研究表明水产养殖状况的分布已成为桑沟湾初级生产力的制约因素。在养殖期间,该海域的扇贝养殖区初级生产力﹥扇贝海带混养区﹥湾外非养殖区﹥海带养殖区。同时,养殖的季节性也增大了湾内初级生产力的变化幅度。

3.2.2　大洋生态系统服务

大洋生态系统由于远离陆地,受陆源影响和人类活动的干扰小。相对近岸海域来说,大洋生态系统环境条件稳定,系统结构清晰。表2也列出了大洋生态系统能够为人类提供的服务。由于距离遥远,与近岸海域相比,人类对大洋的认知还很有限。特别是对深海的研究才刚刚起步。有很多的服务还不为我们所知。就目前人们所了解的知识来看,大洋生态系统在气候调节、氧气生产、初级生产、营养元素循环等方面为人类提供重要的服务。

T a k a h a s h i等[36]研究发现,南北半球纬度40°～60°的大洋海域是大气中C O

2

重要的汇,对全球气候有重要的调节作用。C o s t a n z a等[1]对部分大洋生态系统服务进行了价值评估。结果显示每年全球大洋为人类提供的服务总价值为83810亿美元。其中气体调节服务价值为12616亿美元,营养元素循环服务价值为39176亿美元,食品生产服务价值为4980亿美元,生物控制价值为1660亿美元,文化价值为25323亿美元。大洋的服务价值占全球生态系统服务价值的25.2%。

136

　海　洋　环　境　科　学第29卷

表1　海洋生态系统的分类

T a b.1C l a s s i f i c a t i o no f m a r i n e e c o s y s t e m

主要概念实际操作中的边界范围

近岸海洋生态系统海洋向陆地的交汇过渡地带上界为平均高潮线、下界为水深50m的近岸海域。研

究特定区域(盐沼,河口等)时,边界可扩展到受海洋

生态系统影响的所有区域

海湾被陆地环绕且面积不小于以口门宽度为直径的半圆

面积的海域与陆地的分界为平均高潮线、与外海的分界为湾口两个对应岬角的连线

河口河口是一种半封闭的海岸水体,向陆延伸至潮汐影响

的上界,有不止一种的方式与开阔的海洋或含盐的海

岸水体自由连通,并能有效地被陆地上的淡水冲淡,

而且能够维持生命周期的循环[35]

按已报道的河口区域边界

上升流区深层海水涌升到表层的区域,在近岸是由特定的风

场、海岸线、或海底地形等特殊条件所引起具体海区按具体的温度、溶解氧、营养盐含量、盐度和密度等环境特征确定

盐沼生活在温带纬度的潮间带上部,以大米草属(S p a r t i-

n a)和S a l i c o r n i a属占优势

按已报道的盐沼区域边界

红树林分布于热带和亚热带的潮间带上部按已报道的红树林区域边界

珊瑚礁整个是由属于腔肠动物门的某些珊瑚的生物学活动

而形成的,是富有多样性的海洋底栖群落

按已报道的珊瑚礁区域边界

海草/藻床大型海藻(褐藻居多)和海草形成的潮下带群落按已报道的海草/藻床区域边界

海岛大潮高潮时,周围被水域隔离的陆地以高潮线向外水深6m等深线以内的区域。根据研究

的目的和范围,可以高潮时的岛屿面积为尺度选取特

定的岛屿。此外,岛屿所处的位置不受近岸海洋生态

系统边界的约束,岛屿周围的海域属于近岸海洋生态

系统

其它海域除以上类型的其它近岸海域除以上类型的其它近岸海域

大洋生态系统远离大陆,受陆源影响和人类干扰弱,是海洋的主体水深50m以深的海域

表2　近岸海洋生态系统与大洋生态系统提供的服务

T a b.2　S e r v i c e s p r o v i d e d f r o m c o a s t a l a n do p e n o c e a ne c o s y s t e m

服务

海洋生态系统

近岸海洋生态系统

海湾河口上升流区盐沼红树林珊瑚礁海草/藻床海岛其它海域

大洋生态

系统

食品生产◆□◆□□□□◆□□

原料供给◆□◆◆□□□◆□□

提供基因资源◆◆◆□◆◆□◆◆◆

气候调节◆◆◆□□◆□-◆◆

气体调节◆◆◆□□◆□◆◆□

废弃物处理◆□◆□□□□◆◆◆

生物控制◆□◆◆□□◆◆□□

干扰调节◆□-□□□□-◆◆

休闲娱乐◆□-□□□-◆□-

精神文化◆□-◆◆□◆◆□□

教育科研◆□◆□□□□◆□□

初级生产◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆

营养元素循环◆□◆□□◆□◆□□

物种多样性维持◆◆◆◆◆◆□◆◆◆

提供生境◆□◆□□□◆◆◆◆

注释:◆生态系统可以提供的服务;□在经济价值评估文献中已经实际评估过的服务;-表示该生态系统没有提供相关服务,或不是其主要提供的服务。

第1期王其翔,等:海洋生态系统服务的内涵与分类137

　

4　结论与讨论

根据本文的分析,海洋生态系统服务是以人类作为服务对象,以海洋生态系统自身为服务产生的物质基础,由生物组分、系统本身、系统功能产生,通过海洋生态系统和海洋生态经济系统实现的人类所能获得的各种惠益。同时我们应该注意到,这些惠益包括人们已经获得的和海洋生态系统潜在提供的两部分。潜在提供的服务,其产生过程和实现途径可能是我们已知的,也可能是目前我们所未知的。但是其物质基础仍然是海洋生态系统自身,服务对象依然是我们人类。

海洋生态系统为人类提供了食品生产、原料供给、提供基因资源等供给服务;气体调节、气候调节、废弃物处理、生物控制、干扰调节等调节服务;休闲娱乐、精神文化、教育科研等文化服务和初级生产、营养元素循环、物种多样性维持、提供生境等支持服务。这是从内容和作用的相似性对15项服务的划分。我们也可以从海洋生态系统服务的空间差异性上将其划分为近岸海洋生态系统服务和大洋生态系统服务。

这两种不同的分类体系以及其它的分类方法不是互相矛盾的,它们是从不同角度对海洋生态系统提供的服务进行梳理的结果。按内容和作用进行分类在管理上便于实际操作,千年生态系统评估项目就采用了这一分类体系。按服务产生和实现的空间差异性分类,有助于我们了解海洋生态系统提供服务的关键区域。这对合理开发利用海洋生态系统,保持其服务的可持续提供有重要意义。在对具体的海洋生态系统服务进行分析时,这两种分类体系可以结合使用。但是我们必须承认,这些服务之间还可能存在重叠和交叉的地方。海洋生态系统本身是一个高度复杂、密切联系的整体,其产生的各种生态服务必然存在着千丝万缕的联系。完全、绝对地把各项服务彻底分开是不切实际的,也是没有必要的,更是不合理的。根据服务的时间差异性,也可以对其进行分类。但实际操作中有很大困难。各项服务产生和实现的时间很难定量。即便我们了解某一服务的产生和实现时间,在实际研究中也很难准确测量。而且,这一时间在不同的研究区域中也千差万别,故本文没有将其列入分类体系。

目前,人们对海洋的认识还很有限,很多的海洋现象与各种生理生态过程依然困扰着海洋科学家们。海洋生态系统的研究是其服务研究的基础。人类的科技水平和海洋研究水平是影响人们享用海洋生态系统服务的重要因素。海洋生态系统能够为人类提供的服务种类也会随着人类科技的进步、海洋研究的深入而不断变化。最明显的例子是人们对海洋基因资源的利用。在人类了解、认识基因之前,人们不知道海洋是基因资源的宝库,提供基因资源也不会出现在海洋生态系统服务的列表中。随着基因工程技术的发展,对基因结构、功能研究的深入,大量的海洋基因工程产物被应用于医药、食品等行业。

人们对海洋的利用很多是对海洋生态系统服务的利用,对海洋的管理很多也是对海洋生态系统服务的管理。对海洋生态系统服务的研究是构建和谐人海关系、维持海洋可持续管理、开发的重要手段和工具。

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