生态系统服务研究现状及发展趋势课件.ppt

第三届现代生态学讲座,生态系统服务研究现状及发展趋势,谢高地 研究员 中国科学院地理科学与资源研究所 ,主要内容,引言：将生态系统看成自然资产 国外生态系统服务研究进展 国内生态系统服务研究进展 目前生态系统服务研究存在的问题及原因 未来生态系统服务研究展望 研究案例：农田生态系统服务与价值评估,第一部分 引言：将生态系统看成自然资产,瞥一眼太阳，看一眼月亮和星星，凝视大地上绿色的美丽现在，开始想 （HILDDEGARD VON BINGEN,1098-1179),,,,,,,,生态系统,,生态功能,,,自然资产,生态服务,,,自然资产价值,生态服务价值,,,资本价值 一次性交易价值,资本利润 每年提供的价值,,,,,,,,ECOSYSTEM SERVERCICES 的一个概念框架,第二部分 国外生态系统服务功能研究进展,生态系统服务功能概念诞生于20世纪60年代 King, 1966; Helliwell, 1969； 20世纪70和80年代起步阶段 Holdren et al., 1974; Ehrlich, 1977, 1981； 20世纪90年代发展阶段 Daily, 1997; Costanza et al., 1997; Pimentel et al., 1997； 进入21世纪以来，蓬勃发展阶段 Daily, 2000; Schneider, 2001; de Groot, 2002 ; Farber et al., 2002; MA, 2003; Turner et al., 2003。

概念提出 SCEP人类对全球环境的影响报告:提出了生态系统的服务功能，并列出了自然生态系统的“环境服务功能” , 如：害虫控制、昆虫授粉、气候调节和物质循环等 Holdren等（1974）: 拓展为“全球环境服务功能”并在环境服务功能清单上增加了生态系统对土壤肥力和基因库的维持功能 随后Ehrlich（1977）又提出了“全球生态系统公共服务功能”，后来逐渐演化出“自然服务功能”（Westman, 1977） 最后由Ehrlich等（1981）: 将其确定为“生态系统服务”现有概念 生态系统服务功能(EC)是指: 生态系统及其生态过程所形成与维持的人类赖以生存的环境条件与效用（Daily, 1997） Costanza等（1997），将生态系统的服务功能(EC) 定义为: 生态系统物品和服务，代表人类直接或者间接从生态系统功能中获得的利益 千年生态系统评估（MA）结合Costanza等和Daily的定义，将生态服务功能定义为:人们从生态系统中获得的利益（WGMEA, 2003）分类 功能分类，如调节、承载、栖息、生产和信息服务（Daily, 1997, 1999; de Groot et al., 2002），是目前主要的分类方法，也更加便于生态系统服务功能评价工作的开展； 组织分类，如与某些物种相关的服务，或者与生物实体的组织相关（Norberg, 1999）； 描述分类，如可更新资源物品、不可更新资源物品、物理结构服务、生物服务、生物地化服务、信息服务以及社会和文化服务（Moberg et al., 2003） 其他分类：一次服务，连续服务；有形服务，无形服务。

Daily, 1997 净化空气； 缓解干旱和洪水； 废物分解和解毒； 产生、更新土壤和土壤肥力； 植物授粉； 农业害虫控制； 稳定局部气候； 缓解气温骤变、风和海浪； 支持不同的人类文化传统； 提供美学和文化、娱乐分类（示例）,Costanza,1997 气体调节 气候调节 扰乱调节 水调节和水供应 侵蚀控制和沉积保存 土壤形成 营养循环 废物处理 授粉 生物控制 庇护 食物生产 原料、遗传资源、娱乐、文化等17种类型,MA（WGMEA, 2003） 供给 （食物、淡水、薪材 ） 调节 （气候管理、疾病控制 ） 文化 （精神、娱乐、美学） 支持 （土壤形成、养分循环）,形成和变化机制 生态系统是生态服务与功能形成和维持的物质基础在生态系统服务功能形成和维持过程中，生物多样性通过它在管理生态系统属性和过程中所起的作用与生态系统服务功能产生密切联系（Costanza et al.,1997; Daily, 1997; Naeem, 2001; Loreau et al., 2002） Colwell等（2000）和Gaston（2000）研究认为，影响生态系统服务功能变化的因素包括：外来的或内在的不同因素。

外来的非生命因素如气候和地理，决定生态系统属性和过程存在的边界 在边界以内生物因素如丰富度、分布、动态和物种间功能变异的程度；调节生态系统过程的数量和变异如生产或分解价值评价理论（Pearce, 1995; Mc Neely et al., 1990; Turner, 1991）：,价值评价的原因和目的 有人认为人类和环境之间的相互作用并没有被社会价值体系决定，而是被决定生态系统内部相互作用的法则所决定（Limburg et al., 2002） 科学地表述生态系统物品或服务的价值，改善福利衡量的基础，表现社会公平和生态可持续性（Howarth Ruijgrok, 2001; Len et al., 2002; Barton, 2002）评价实例（全球） Costanza , 1997 ： Costanza等(1997) 将全球生态系统根据土地覆盖区分为远洋，海湾，森林，草原，湿地，湖泊河流，农田等十五类生物群落，以生态服务供求曲线为一条垂直直线为假定条件，逐项估计了各种生态系统的各项生态系统服务价值评价实例（全球）1：Costanza et al., 1997,总价值:33万亿 营养循环: 51.7% 文化价值: 9.4% 废物处理: 6.9% 扰乱管理: 5.4% 水供应: 5.1% 食物生产: 4.2%,评价实例1（全球） Costanza et al., 1997：,评价实例1（全球） Costanza et al., 1997 ：,Global map of the value of ecosystem services,一个很有争议的评估,评价实例2（全球）Pimentel et al., 1997 ： Pimentel等（1997）根据相关研究结果及部分生态系统服务功能的单价评估了全球和美国生物多样性的经济价值，包括废物处理、土壤形成、氮固定、化学物质生物分解、作物繁殖、牲畜繁殖、生物技术、害虫生物控制等。

总价值2.931012 US$（全球）虽然该结果与Costanza等的评估结果存在较大差异，然而两个研究都清楚地强调自然生物区系和生物多样性对人类的巨大价值（Pimentel, 1998）评价实例2（全球） Pimentel et al., 1997 （生态服务更加具体和易于理解）：,评价实例3（全球） Boumans et al., 2002：,,,,,Lithosphere,Atmosphere,Hydrosphere,Biosphere,,Anthroposphere,全球生物圈统一元模型（Global Unified Metamodel of the Biosphere） （Boumans et al., 2002）,,,,,,,ocean,forest,grassland,....,,,,,ocean,forest,grassland,....,,,,,,,,Hydrosphere,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Antropho,-,sphere,Biome,Change,,Ecosystem,Services,,,,,,,,,,,,,,,ocean,forest,grassland,....,Biosphere,Lithosphere,Atmosphere,GUMBO模型结构 Boumans et al., 2002,评价实例3（全球）Boumans et al., 2002 ： GUMBO模型模拟了整个地球系统，评价了生态系统服务价值。

这个模型目前的版本包括234个状态变量、930个变量和1715个参数GUMBO模型模拟了碳、水和养分在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的流动最后评价得出，2000年全球生态系统服务功能价值是1801012 US$，为当年世界总产值（Gross World Product）的4.5倍（Boumans et al., 2002） 这一评价的特点是刻画了生态系统生态过程生态功能生态服务评价实例4（全球）能值评价（Brown, 1999 ）,1999年， Brown利用能值对生物圈的自然资本进行了分析 构建了一个由可更新资源、环境服务、缓慢可更新资源、不可更新资源、物质循环和人类能量与信息反馈所组成的生物圈系统图,Brown（1999）的计算结果表明： (1)全球自然资本的总能值大约6.851015 Em$ （2）自然资本的储存 最大储存是淡水，为2.771015 Em$， 土壤有机物质是第二大自然资本，其储存量为2.121015 Em$ 植物生物量大约为3.851014 Em$， 动物生物量大约为4.21013 Em$ 不可更新的能量储存大约为1.531015 Em$ （3）提供环境服务的环境资源储存量为流动量的600倍。

（4）不可更新能量的储存量大约是目前流动量的360倍 (这只是一个对自然资本的评估，而不是对生态服务的评估）,评价实例5（区域评估） ： Bjrklund等（1999）：研究了瑞典农田生态系统服务功能在20世纪50年代和90年代的变化，其生态系统服务的类型包括：直接生产、土壤肥力、水质量、生态因素以及对全球气体管理的贡献研究结果表明，从农业集约化程度较低的20世纪40年代到集约化程度较高的90年代，瑞典农业生态系统支持自然生态过程的能力已经下降 Loomis等（2000）：应用条件价值法估算了受损的Platte河流域5种生态系统服务功能恢复的经济价值（支付意愿），包括废水稀释、水的自然净化、侵蚀控制、鱼类和野生动植物栖息地以及娱乐研究结果显示：每个家庭将为额外的生态系统服务每年平均支付252 US$评价实例5（区域评估） ： Kreuter等（2001）：利用Costanza的生态系统服务单价系统计算德克萨斯州Bexar县生态系统服务价值的变化研究结果表明，1976年到1991年，虽然草地减少了65%、城市用地增加了29%，但是研究区年生态系统服务经济价值只减少了4%评价实例5（区域评估） ： Moberg和Folke（1999）：研究了珊瑚礁生态系统的服务，将其分为物理结构服务、生物服务、生物地化服务、信息服务和社会文化服务。

Rnnbck（1999）：研究了海岸附近红树林生态系统的生态服务，估算出每年由红树林支持捕鱼业的市场价值 Holmlund和Hammer（1999）：研究了鱼类种群的生态系统服务 Moberg和Rnnbck（2003）：探讨了海岸红树林、海草和珊瑚礁的生态系统服务，包括侵蚀控制、风暴和洪水防护、生物多样性和基因资源保护、海岸群落生活环境的维持等评价实例5（区域评估） ： Acharya（2000）：对尼日利亚的Hadejia-Nguru湿地在湿季洪水时期向地下蓄水层重新注水功能进行了研究 Kundhlande等（2000）估计了津巴布韦热带稀树草原生态系统提供的碳沉降服务的价值 Wood等（2000）：评估了1997年农业生态系统提供的物品和服务，包括食物生产的价值，提供人类消费的蛋白质、热量以及碳储存评价实例6（全球） MA（ Millennium Ecosystem Assessment ） 为了明智地使用自然资源，政府、企业和社区必须了解常常被隐藏的风险、机会和取舍方案 建立“千年生态系统评估”（MA）项目的目的是掌握关。