全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿猿卷 第 圆圆期摇 摇 圆园员猿年 员员月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
利用分布有 辕无数据预测物种空间分布的研究方法综述 刘摇 芳袁李摇 晟袁李迪强 渊苑园源苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
景观服务研究进展 刘文平袁宇振荣 渊苑园缘愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤呼吸组分分离技术研究进展 陈敏鹏 袁夏摇 旭袁李银坤袁等 渊苑园远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
平茬高度对四合木生长及生理特性的影响 王摇 震袁张利文袁虞摇 毅袁等 渊苑园苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同水分梯度下珍稀植物四数木的光合特性及对变化光强的响应 邓摇 云袁陈摇 辉袁杨小飞袁等 渊苑园愿愿冤噎噎噎
水稻主茎节位分蘖及生产力补偿能力 隗摇 溟袁李冬霞 渊苑园怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于辐热积法模拟烤烟叶面积与烟叶干物质产量 张明达袁李摇 蒙袁胡雪琼袁等 渊苑员园愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响
田慎重袁王摇 瑜袁李摇 娜袁等 渊苑员员远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同光照强度下兴安落叶松对舞毒蛾幼虫生长发育及防御酶的影响 鲁艺芳袁严俊鑫袁李霜雯袁等 渊苑员圆缘冤噎噎
南方小花蝽在不同空间及笼罩条件下对西花蓟马的控制作用 莫利锋袁郅军锐袁田摇 甜 渊苑员猿圆冤噎噎噎噎噎噎
浮游植物对溶解态 粤造的清除作用实验研究 王召伟袁任景玲袁闫摇 丽袁等 渊苑员源园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
卧龙巴郎山川滇高山栎群落植物叶特性海拔梯度特征 刘兴良袁 何摇 飞袁 樊摇 华袁等 渊苑员源愿冤噎噎噎噎噎噎噎
春夏季闽江口和兴化湾虾类数量特征 徐兆礼袁孙摇 岳 渊苑员缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
啃食性端足类强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻的摄食选择性 郑新庆袁黄凌风袁李元超袁等 渊苑员远远冤噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
源种农业措施对三化螟种群动态的控制作用 张振飞袁黄炳超袁肖汉祥袁等 渊苑员苑猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原沟壑区森林带不同植物群落土壤氮素含量及其转化 邢肖毅袁黄懿梅袁安韶山袁等 渊苑员愿员冤噎噎噎噎噎
基于诊断学的生态系统健康评价 蔡摇 霞袁徐颂军袁陈善浩袁等 渊苑员怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
稻田生态系统中植硅体的产生与积累要要要以嘉兴稻田为例 李自民袁宋照亮袁姜培坤 渊苑员怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎
自由搜索算法的投影寻踪模型在湿地芦苇调查中的应用 李新虎袁赵成义 渊苑圆园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性 刘秉儒袁张秀珍袁胡天华袁等 渊苑圆员员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
内蒙古典型草原灌丛化对生物量和生物多样性的影响 彭海英袁李小雁袁童绍玉 渊苑圆圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土丘陵沟壑区 愿园种植物繁殖体形态特征及其物种分布 王东丽袁张小彦袁焦菊英袁等 渊苑圆猿园冤噎噎噎噎噎噎
基于 酝粤载耘晕栽模型的贺兰山岩羊生境适宜性评价 刘振生袁高摇 惠袁摇 滕丽微袁等 渊苑圆源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
太湖湖岸带浮游植物初级生产力特征及影响因素 蔡琳琳袁朱广伟袁李向阳 渊苑圆缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
艾比湖地区土壤呼吸对季节性冻土厚度变化的响应 秦摇 璐袁吕光辉袁何学敏袁等 渊苑圆缘怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
田间条件下黑垆土基础呼吸的季节和年际变化特征 张彦军袁郭胜利袁刘庆芳袁等 渊苑圆苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
光核桃遗传资源的经济价值评估与保护 张丽荣袁孟摇 锐袁路国彬 渊苑圆苑苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
棉花节水灌溉气象等级指标 肖晶晶袁霍治国袁姚益平袁等 渊苑圆愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
云南红豆杉人工林萌枝特性 苏摇 磊袁苏建荣袁刘万德袁等 渊苑猿园园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
赣中亚热带森林转换对土壤氮素矿化及有效性的影响 宋庆妮袁杨清培袁余定坤袁等 渊苑猿园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
圆园员猿年 耘怎则燥责藻葬灶 郧藻燥泽糟蚤藻灶糟藻泽 哉灶蚤燥灶国际会议述评 钟莉娜袁赵文武 渊苑猿员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员猿鄄员员
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 山坡岩羊图要要要岩羊属国家二级保护动物袁因喜攀登岩峰而得名袁又名石羊遥 贺兰山岩羊主要分布于海拔 员缘园园要
圆猿园园皂的山势陡峭地带袁羊群多以 圆要员园只小群为主遥 生境适宜区主要为贺兰山东坡渊宁夏贺兰山国家级自然保护
区冤的西南部袁而贺兰山西坡渊内蒙古贺兰山国家级自然保护区冤也有少量分布遥 贺兰山建立国家级自然保护区以
来袁随着保护区环境的不断改善袁这里岩羊的数量也开始急剧增长袁每平方公里的分布数量现居世界之首袁岩羊的活
动范围也相应扩大到低山 怨园园米处的河谷遥 贺兰山岩羊生境选择的主要影响因子为海拔尧坡度及植被遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 22 期
2013年 11月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.22
Nov.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41271060)
收稿日期:2012鄄07鄄25; 摇 摇 修订日期:2013鄄06鄄21
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: xusj@ scnu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201207241049
蔡霞,徐颂军,陈善浩,李志勇.基于诊断学的生态系统健康评价.生态学报,2013,33(22):7190鄄7196.
Cai X, Xu S J, Chen S H, Li Z Y.Ecosystem health assessment based on diagnosis.Acta Ecologica Sinica,2013,33(22):7190鄄7196.
基于诊断学的生态系统健康评价
蔡摇 霞1,2,徐颂军2,*,陈善浩2,李志勇1,2
(1. 广东海洋大学经管学院, 湛江摇 524088; 2. 华南师范大学地理科学学院,广州摇 510631)
摘要:现有的生态系统健康评价多数是运用以活力鄄组织鄄恢复力指标为基础的时间断点个案研究,导致现有跨越时间和空间的
研究成果难以进行对比与整合,与学科发展的系统化和全球化趋势不相符。 “活力鄄组织鄄恢复力冶评价指标加和会导致重要信
息损失,引入诊断学“问诊鄄体格检查鄄实验室检查鄄辅助检查冶的方法整合指标体系。 初步探讨利用系统的物质或能量折算为熵
流并设置相关辅助指标以计量系统健康水平,总结分析判别步骤,基本能判别各种生态系统属于活力型不健康、结构型不健康、
发育型健康和成熟型健康 4种状态。 借鉴相关水生生态系统能流的研究成果初步检验该方法的可行性,研究表明通过熵流及
辅助指标的计算,所引用 2个水生生态系统熵流值和系统太阳能利用率、消费和有序化潜力等特征,与生态系统健康现实情况
较为相符。 同时,利用诊断学方法也可以对生态系统研究中一些难以量化的描述性概念,比如入侵和适度干扰,进行的定量
分析。
关键词:生态系统健康;诊断学;活力鄄组织鄄恢复力;熵流
Ecosystem health assessment based on diagnosis
CAI Xia1,2, XU Songjun2,*, CHEN Shanhao2, LI Zhiyong1,2
1 College of Economics and Management, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China
2 Geography College, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
Abstract: Current ecosystem health assessments are mostly based on testing and analyzing the “ vitality鄄organization鄄
resilience冶 indexes of some breakpoint cases, which makes it hard to compare or integrate different research results across
time and space. These results have narrow range of applications and do not conform to the disciplinary development trends of
globalization and systematization. As the summation of the “vitality鄄organization鄄resilience冶 index system may ignore some
important information, this article introduces a four鄄step diagnostic method of “ interrogation鄄physical examination鄄laboratory
tests鄄auxiliary examinations冶 to integrate an index system for the assessment of ecosystems. The method tests the ecosystem
health using the entropy flow as measuring standard converted from substances or energy. It also analyzes related auxiliary
indexes in different steps. Using energy and weight to calculate energy flow of an ecosystem, the diagnostic method can be
divided into four main steps. First, unhealthy or important ecosystems are “ inquired冶 based on investigators忆 academic
sensitivity. Then the " physique" of ecosystems are characterized by the entropy value, followed by " laboratory" analyses of
biological information (茁i) and quality features (Ci). At last, “auxiliary examination冶 indexes are measured which provide
series information related to vitality鄄structure of the ecosystems. The study showed that, by calculating the entropy flow and
auxiliary indexes, various ecological systems can be distinguished into four dynamic states: unhealthy vitality type,
unhealthy structure type, developing healthy type and mature healthy type. The data from three cited aquatic ecosystems,
the South Lake, the Cedar Bog Lake and the Silver Spring, were used to analyze the strength of entropy flow, solar energy
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utilization rates, consumption and potential features of organization. The diagnostic results showed that the Silver Spring
scored the highest and the Cedar Bog lake scored the lowest in “physique冶 . Considering the environmental conditions and
ecological efficiency, the Cedar Bog lake had the lowest consumption and the highest ordering potential in the three
ecosystems. Both in the subtropical area, the South Lake忆s ordering potential equals only to that of the Silver Spring, a
spring water river, which indicated that the lake has structural problems, and the Silver Spring was adapted to the river
hydraulic state of high consumption and low potential. The results conformed with reality well. Some ecosystem concepts,
like invasion and moderate interference, are difficult to describe quantitatively. The diagnostic method can also serve as a
preliminary quantitative analysis in the subtle academic field. Measuring by ecological entropy flow, the phenomena of
disturbance, plant diseases, insect pests and the invasion have similar essence although they have different performances.
The diagnostics provided a preliminary quantitative analysis for ecosystem health in combination with its background and the
changing factors.
Key Words: ecosystem health; diagnostics; vitality鄄organization鄄resilience; entropy flow
伴随着全球经济迅速发展出现了一系列生态问题,生态系统健康成为现代生态学研究的热点问题[1]。
朱建刚等学者提出在生态学中应以“健康冶指代生态系统管理的终极目标[2],现有的生态系统健康研究对指
标的设置[3]、评价[4]、预测[5]等方面取得了较多成果,并对生态管理实践产生重要的推动作用。 生态系统处
于远离平衡的非线性区[6],变量多且联动性强,所以定量化的方法不能完全取代定性研究。 同时,现有生态
系统健康评价研究在解释一些敏感问题时可能陷入两个困境:或者无法避免以人类为中心的生态功利论,如
病虫害、入侵是否一定为系统不健康因素;或者难以实现定量化,如,中度干扰有益于生态系统健康的“中度冶
该如何界定。 要解开这些难题必须从更深广的生态背景中去理解和分析。
1摇 生态系统健康整体性研究
虽然目前仍然有不少人认为生态系统整体研究代价昂贵,重复性差,难以执行,不如小尺度研究那样容易
获得令人满意的统计学结论,但是,生态系统整体研究并未就此中止[7]。 如美国俄亥俄州立大学的 W. Mitsch
教授 1994年至今进行的人工湿地整体研究,国内也有陆丽珍等[8]从土地利用格局角度分析区域生态系统健
康的尝试。
1.1摇 整体研究的必要性
全球生态系统是一个整体,短期来看局部性的生态不健康,其中超出生态承载力甚至生态安全的部分不
会立即产生倾覆之变,但从长远来衡量,随着环境负面影响的加剧和累积,全球生态系统破坏甚至崩溃的威胁
是巨大的。 健康的生态系统是一种物质、能量和熵流的高效聚合体,处于整个生态系统发展的目标中心。 如
果不能准确定义时鄄空观中的生态系统健康,分散的研究难以汇总实现整体性成果,在实践中也有可能出现舍
本逐末的失误。
1.2摇 基于诊断学建立时鄄空整体性评价
Rapport[9]曾强调生态健康与人类医学的相似性,并运用了以下术语:自然号脉、检测自然疾病、临床生态
学等。 医学诊断具有对状态评价的时间关联性和空间扩展性,其步骤依次为:首先医生检查并确定症状;检测
症状的主要指标;做出初步诊断,进行进一步检测;根据以上检测报告综合判断;开处方提出治疗方案[10]。 针
对众多生态系统健康研究中指标设置的个性化、综合指标对单项指标信息的损失等问题,诊断可以为生态系
统健康评价结果把握方向,尝试克服生态系统健康研究中的时鄄空阻隔现象。
2摇 以熵流诊断生态系统的过程
评判一个生态系统是否健康,以物质或能量为标准是有效的,但还不够全面。 Erwin Shrodinger 提出生物
是以负熵为食物的,还指出新陈代谢的实质就是使有机体成功地消除当它活着时所产生的全部的熵[6]。 一
个远离平衡态的开放系统通过与外界交流物质和能量平衡熵增,所以普利高津说“非平衡是有序之源冶 [11],
1917摇 22期 摇 摇 摇 蔡霞摇 等:基于诊断学的生态系统健康评价 摇
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熵流揭示出生态系统结构和功能的内在本质。 本研究借鉴医学基本理论诊断学的概念,以熵流为主要指标,
把对人体系统行之有效的“问诊鄄体格检查鄄实验室检查鄄辅助检查冶 [12]的工作方法引入生态系统健康研究中,
通过“问诊、体格检查冶两个步骤,基本确定所研究的生态系统的体格素质;进一步的“实验室检查冶则用以诊
断生态系统健康问题的症结,各种“辅助检查冶进一步探讨生态系统健康整体性、系统性及结果的跨时鄄空应
用。 由于本文研究重点是能否建立统一的评价标准而非对策,所以对“处方治疗冶暂不讨论。
2.1摇 初步检查:问诊
近年来活力鄄结构鄄恢复力(O鄄V鄄R) [13鄄14]评价指标体系得到了广泛认可和运用。 问诊的客观表象是活力、
结构、恢复力中的一项或多项出现下降。 会进入研究者视野的对象或存在健康问题,或者是重要性、珍稀性等
显著,即学者们依据学术敏感内化进行的第一个步骤“问诊冶。
2.2摇 具体诊断:体格检查与实验室检查
J覬rgensen近期关注熵流对生态系统平衡[15]、生态服务[16]等方面的量化反映。 利用相关成果进行诊断包
括两个步骤:首先通过“体格检查冶获取所研究生态系统的具体参数;尔后进行“实验室检查冶,选取公式、确定
常数,并以生态系统物质或能量折算熵流。
2.2.1摇 生态系统的熵流计算
生产者、消费者和分解者、无机环境通过非线性相互作用产生协同作用和相干效应,形成生态系统耗散结
构,并且使系统由无序变为有序,由低有序进化为高有序[17]。 根据研究需要,选取初级生产力、总输出物质 /
能量或者能质等来折算熵流。 生态能质被认为是具有广泛应用前景的生态完整性指标[18],本文选择以能质
进行核算。
生态系统存在的前提是生产,生产者捕获营养元素和能量的能力,是整个生态系统的基础。 采用
J覬rgensen[19]的熵流表达式:
Ex = T移茁i 伊 Ci (1)
式中,T为绝对温标;Ci表示成分在生态系统中的浓度;茁i是大致表示生物量中所包含信息量的因素(权
重)。 以熵流值作为生态系统健康状况的得分。
2.2.2摇 具体分析
健康的生态系统是各方面均衡发展的,为防止数据中存在的极端不均衡状况,还需进一步诊断分析各个
分量的特征与意义。
(1)如果系统获得熵流,系统将利用熵流远离热力学平衡。 如果有多条途径可供选择,那么能够拥有最
多熵流(如拥有最有序的结构)的路径将被选择[7]。 Ex增大生态系统更健康:
Ex生产者逸Ex消费者+Ex分解者 (2)
不满足(2)式的生态系统,至少说明在该阶段同化作用小于异化作用,系统能量吸收不足,物质结构有趋
于瓦解的潜在威胁。
(2)Ci代表某生态组分中的物质,成熟生态系统中物质循环是封闭的,因此长时期有
Ci生产者 =Ci消费者+Ci分解者 (3)
此等式成立则系统物质流层面是健康的;不成立,则评价自动进入下一分析步骤。
(3)权重值的生态学意义
非平衡状态的生态系统中,Ci和 Ex都处于较大的变动中,此时 茁 不仅仅是一个算子,而是具有生态意义
的特征值。 一般情况下,在生态系统的发生、发展、演变中,系统将选择对系统的熵流贡献最大的那种组织程
度[20]。 发展中的生态系统熵流不稳定,但 茁i之和增大,则其健康要满足 i时期比上一阶段有:
驻茁i逸0 (4)
满足(4)意味着物种增加,有序性提高;降低则说明系统受胁迫后结构出现退化。
2917 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33卷摇
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2.3摇 辅助检查
根据具体研究需要设置辅助指标对不同地域、不同类型的生态系统本质特征的探讨,可提高生态系统健
康评价结果的实用性,更深入地反映生态系统整体性方面存在的问题。
2.4摇 生态系统健康诊断流程
图 2表示体格检查和实验室检查的具体诊断过程,方框表诊断过程,箭头表判别,椭圆表生态系统健康
状态。
图 1摇 生态系统健康诊断流程
Fig.1摇 Diagnosis process of ecosystem health
3摇 算法略举
3.1摇 相关研究成果选择
本文令生态系统各组分蕴含的能量为 Ci,权重取 Marques 等[22]研究结果的平均值,引用房岩等[21]的研
究成果折算熵流(表 1)。
表 1摇 南湖、Cedar Bog湖和银泉的能流比较(kJ·m-2·a-1)
Table 1摇 Energy flow comparement in Nanhu Lake, Ceder Bog Lake and Silver Spring
项目 Project 南湖 Cedar Bog湖Cedar Bog Lake
银泉
Silver Spring
权重
Weight[22]
太阳辐射 Solar radiationS 4969635.4 4973604.5 7112800.0
生产者 Producer 总生产量 Total productionGP1 30244 4657 87069 3.4
呼吸 Respiratory R1 14290 979 50112
净生产量 Net productionNP1 15954 3678 36957
被分解或未利用 Decomposition or unused DU1 13563 3056 22876
植食动物 总生产量 Total production GP2 2391 622 14081 216
Herbivorous animal 呼吸 Respiratory R2 1467 184 7908
净生产量 Net productionNP2 924 438 6173
被分解或未利用 Decomposition or unusedDU2 479 305 4488
肉食动物 总生产量 Total productionGP3 445 133 1685 344
Carnivorous animal 呼吸 RespiratoryR3 270 75 1376
净生产量 Net productionNP3 175 58 309
被分解或未利用 Decomposition or unusedDU3 175 58 309
呼吸的总消耗量 Total consumption of respiration移R 16027 1238 59396
被分解或未利用的总量 Total amount of decomposition or unused移DU 14217 3419 27673 1
摇 摇 引自[21] ,有删略
3917摇 22期 摇 摇 摇 蔡霞摇 等:基于诊断学的生态系统健康评价 摇
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3.2摇 演算
取各河湖所在地区 7月平均气温值:南湖 20益,Cedar Bog湖 14益,银泉 27益 [23],计算分析各生态系统夏
季的健康情况(K·kJ·m-2·a-1)。
把总生产量数据带入式(1)进行计算:
淤南湖 Ex1 = 226303120.8
于Cedar Bog湖 Ex2 = 56234148.6
盂银泉 Ex3 = 1175151180
以净生产量数据计算的 Ex忆是生态系统满足自身需求外对整体生态环境贡献的负熵:
淤南湖 Ex忆1 = 92010086.8
于Cedar Bog湖 Ex忆2 = 36467712.4
盂银泉 Ex忆3 = 469595340摇 摇
3.3摇 分析
首先,选取数据的 3个河湖,夏季净生产量皆为正,有移DU>0;因此满足不等式(2),未出现活力不足,即
没有出现生产衰退或消费过度。
其次,三处湿地的未利用物质与能量有结余,属于不成熟生态系统。 演替研究中湿地皆属于成熟与不成
熟生态系统之间,湿地生态系统发育特征是否应该修订标准,值得商榷。
最后,相关研究中未具体列出物种发展变化特征,无法讨论 驻茁i。 驻茁i 对富营养化是有很强的反映能力
的,且富营养化水体不满足等式(3),水体缺氧、水质恶化。
3.4摇 辅助指标的设置
因 Ex3>Ex1>Ex2,Ex忆3>Ex忆1>Ex忆2仅从 Ex分析处于亚热带的银泉要优于寒温带的南湖,季风气候的南湖
又比纬度略高、大陆性气候的 Cedar Bog 湖健康,仍造成空间比较结果缺乏意义。 因此,须结合环境提供的可
能性、生态系统的效率等相对指标构建辅助指标体系。
3.4.1摇 指标设置
本研究中主要设置如下几个相对指标,计算结果如表 2。
令 Es=Ex / S,反映系统捕获外界能量并在系统中流转使用的能力;
Ec=移R /移DU,反映系统自身消费与积累的关系;
Ep=Ex忆 / Ex,负熵对耗散结构意义重大,反映出系统有序化的潜力。
表 2摇 相对指标反映出的南湖、Cedar Bog湖、银泉系统特征
Table 2摇 System characteristics reflecting by relative index in Nanhu Lake, Cedar Bog Lake and Silver Spring
南湖 Cedar Bog湖 银泉
特征 Features 富营养化潜水湖,温带 沼泽水湖,温带 清泉水河,亚热带
太阳能利用 Solar energy utilization ES 45.54,高 11.31,低 35,中
消费 ConsumptioEc 1.13,中 0.36,低 2.15,高
有序化潜力 Ordering potential Ep 0.41,中 0.65,高 0.40,低
3.4.2摇 辅助指标的意义
分析辅助指标,总量无法反映的一些问题浮现出来:
南湖 Es最高,但它可能是判别式(4)条件下的 D状态,处于退化的不健康状态;Cedar Bog 湖太阳能利用
情况次于银泉,符合一般认为的亚热带环境条件更为优越。 如无其他症状,银泉属高产高耗、低积累的“纤细
型冶健康生态系统,而 Cedar Bog湖为低产低耗、高积累的“粗壮型冶健康生态系统。
虽然银泉移GP和 Ec占绝对优势,但河流水力状况决定了其复杂性和有序化潜力 Ep不如湿地和湖泊;同
时富营养化的南湖比 Cedar Bog湖 Ep值低,显示发展潜力降低,属高产中耗的“滞胀型冶症状。
4917 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33卷摇
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4摇 对开篇疑问的解释
一般认为,适度干扰有益于生态系统健康。 既然称其“干扰冶,从微观角度看必然对部分物种产生负面影
响,但整体结果是系统进化。 由此,按图 1诊断的 A—D系统健康等级,不同健康状况下的生态系统,其“适度
干扰冶也情况各异,见表 3。 病虫害或入侵都是生态系统中某组分的迅速增加。 这种增加如未影响到整个生
态系统的存在和发展,可被视为生物组分形成的轻度干扰;干扰程度很大则有可能成为生态系统健康的破坏
因素。 因此,利用熵流进行评判时这两种现象可并入对生态系统干扰的讨论。
表 3摇 不同健康状态生态系统对适度干扰的要求
Table 3摇 demands for middle infrence in eco鄄systems for different condition
Health level A B C D
症状 Symptom 健康成熟系统 健康发育系统 活力降低系统 结构退化系统
适度干扰 Moderate disturbance 干扰不破坏系统的稳定结构
干扰过程促进系统物
质的保持
干扰有利于系统生产
力的提高
干扰促进系统组织程度
的提高
诊断特征 Diagnostic featuer 各指标同步提高 讦驻Ci讦降低 Ci生产者提高 移茁i增加
示例 Example 保护区中对人类活动的严格限制 抛荒地的生态恢复 城市绿化建设
农业生态系统中益虫益
鸟再引入
摇 摇 A,B,C,D见图 1
5摇 结论与展望
本文主要从理论角度探讨了人体系统诊断学方法在生态系统健康评价的可能性,并以相关研究成果加以
论证。 重点是把生态系统健康研究放置于其时鄄空格局之中分析判别,在每个具体时间点上计算出的熵流大
小可比,与自身的历史情况、与周边生态系统进行比较亦无难度,甚至在进行数学运算后也是有意义的。 诊断
学方法能克服一般生态系统健康研究结果时间上不可推演、空间上无法比较的缺点,具有一定现实意义。 这
种思路能从解释学角度对生态健康问题进行定性分析,避免定量化数学方法完美性背后的陷阱,在区域和全
球生态问题的分析上提供了一种可比性视角。 运用熵流来诊断时鄄空格局下的生态系统健康在水生生态系统
以外的适用性有待深入,其步骤和参数设置也需要完善。
致谢:感谢华南师范大学李海航教授对本研究的帮助。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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标准刊号院陨杂杂晕 员园园园鄄园怨猿猿摇 摇 悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝
全国各地邮局均可订阅袁也可直接与编辑部联系购买遥 欢迎广大科技工作者尧科研单位尧高等院校尧图书
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本期责任副主编摇 杨志峰摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
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