作者:Shaokang Fu et al. 来源:Sustainability 发布时间:2022/1/21 22:22:30
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EHA:生态系统的“福星”——生态系统健康评估 (EHA) 的发展及其应用方法 | MDPI Sustainability

论文标题:Development of Ecosystem Health Assessment (EHA) and Application Method: A Review(生态系统健康评价(EHA)的发展及其应用方法综述)

期刊:Sustainability

作者:Shaokang Fu et al.

发表时间:26 October 2021

DOI:10.3390/su132111838

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期刊链接:

https://www.mdpi.com/journal/sustainability

引言

工业文明的发展给自然环境带来了污染,生态环境也遭受破坏。对此,研究人员开发了几种方法评估各类型生态系统的健康状况。千年生态系统评估项目的评估结果表明,在20世纪后50年,人类活动已经显著改变了地球上一些生态系统。因此,生态系统的健康状况与可持续的人类发展密切相关。维持生态系统健康是实现可持续社会经济发展的首要因素。生态系统评估有助于我们了解生态系统遭受的迫害程度、识别流入生态系统的污染物,从而防止污染加重。污染物会影响生态系统中生物的生长、发育,并对接触它们的生物造成毒性影响。生态系统服务反映了人类与生态系统之间相互依赖的关系,这对生态系统健康至关重要。当生态系统恶化时,生态系统对人类的服务会减少,其表现的功能也会显著减弱。此外,生态系统健康评估为管理者改进管理提供了科学依据。因此,评估生态系统的整体健康状况具有重要意义。

研究方法

本文对生态系统健康 (EH) 的发展历史和现状进行了评估,并对EH的概念进行了总结。作者回顾了生态系统健康评估 (EHA) 方法,并分析了EHA方法的应用。EHA方法一般分为生物指标法和指标系统法。

本研究还总结了目前流行的关键词和著名学者在研究领域所做的研究。作者回顾了EH评估方法,并将其分为两种类型:前一种方法是生物指标法,主要利用选定的指标生物 (如硅藻、浮游生物和大型无脊椎动物) 的指标来表征生态系统的健康状况,本研究收集并分析了上述三种常用指标生物的指标;另一种方法是指标系统法,利用大规模经济、社会指标,结合其他指标来确定权重,从而形成一个综合指标来评估生态系统的健康状况。此外,本研究还对EHA方法的应用进行了回顾和分析。

主要研究结果

研究结果表明,营养硅藻指数 (TDI)、浮游生物完整性指数 (P-IBI)、星翅目、翅翅目和三翅目 (EPT) 是最常用的指标。该方法结合了多个生态系统指标,反映了生态系统的循环过程。压力状态响应 (PSR) 模型最常用的是指标系统法。对于EHA方法的应用,生物指标法主要应用于河流/溪流生态系统,指标系统法主要涉及城市生态系统。因此,本文综述提供的信息可能有助于EHA方法的改进。

将1750个检索结果在VosViewer中进行分析,作为作者的共同引用 (见图1)。在数据预处理中,将引文频率设置为25,筛选出54093位作者,其中共有165篇文章符合该条件。这些结果减少了阅读文献的盲目性,并为研究人员快速理解该领域的发展提供了基础。

图1. 书目分析结果。(a) 关键词共现分析:1是毒理学集群,2和5是生态集群,3和4是生物集群;(b) 作者共引文分析。

在研究的地区方面,硅藻指数具有全球性的应用,其中最重要的应用地区集中在欧洲。欧洲各国在EHA中使用了硅藻指数。中国和北美也是热门的研究地区。在指标方面,物种丰度是硅藻指数中最常用的指标,这说明参考点与损伤点之间的最大差异是物种丰度(见图2)。

图2. 最常用的索引、索引的指标以及它们最常用的地方。(a) 双原子指数:BDI (生物双原子指数),SPI (特定污染敏感性指数),TDI (营养双原子指数);(b) 浮游生物指数:PTI (浮游植物形态指数),IBI (生物完整性指数);(c) 大型无脊椎动物指数BMWP (生物监测工作组),HBI (希尔森霍夫生物指数),EPT (星翅目、翅翅目和三翅目)。

EHA法在亚洲、北美和南美的区域性应用是至关重要的,而在欧洲的应用范围小且分散。目前大多数研究在水生生态系统中进行 (见图3a),大约三分之一的研究在陆地生态系统中进行。水生生态系统重新划分为湖泊、水库、河流、溪流、海岸地区/海湾、河口/三角洲和湿地 (见图3b),而陆地生态系统重新划分为城市、森林、草原、陆地和沙漠 (见图3c)。由此可见,河流/溪流最令人担忧,其次是海岸地区/海湾。相比之下,城市、河流/溪流和海岸地区/海湾处于同一水平。

图3. 出现在系统综述中所评估的生态系统类型的总结。所有研究均按水生生态系统和陆地生态系统 (a) 进行分类,并对水生生态系统 (b) 和陆地生态系统 (c) 也进行了分类。

在采用生物指标法的研究中 (图4a),大部分研究适用于水生生态系统,占总量的95.2%。河流/溪流是生物指标法最常用的生态系统,其次是海岸区域/海湾。采用生物指标法的陆地生态系统占总量的4.8% (见图4b)。Wike和Bharti均以蚂蚁作为生物学指标,而Jenssen采用蛔虫来评估土壤特性。在应用指标系统法的研究中,大约61.5%是关于陆地生态系统的研究,水生生态系统占总量的38.5%。6项研究中有3项在湿地生态系统中应用了PSR模型。在采用指数系统方法的32项研究中,有24项是关于城市生态系统的,其他8项关于森林、草原、土地和沙漠地区 (见图5)。

图4. 采用生物指标法的评估生态系统综述。本研究按水生生态系统和陆地生态系统 (a) 进行分类,对水生生态系统 (b) 和陆地生态系统 (c) 也进行了分类。

图5. 采用指标系统法的评估生态系统综述。本研究按水生生态系统和陆地生态系统 (a) 进行分类,对水生生态系统 (b) 和陆地生态系统 (c) 也进行了分类。

此外,一些研究人员也试图在EHA方法上进行创新。通常评估的生态系统包括河流/溪流、海岸地区/海湾和城市地区。这些生态系统受到严重破坏,并与人为活动高度相关。生物指标法主要应用于水生生态系统。相比之下,指标系统法在各种生态系统中都得到了应用,而城市生态系统则更适合指标系统法。

 
 
 
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