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生态系统服务的概念早在19世纪后期的生态学及其分支学科中就被提出,20世纪70年代初,首次出现了生态系统服务的科学概念,Robert Costanza等于1997年在Nature上提出[1]用生态系统产品和服务表示人类从生态系统服务中直接或者间接获得的效益。进入21世纪后,联合国环境规划署、开发计划署、世界银行等机构以及《生物多样性公约》、《联合国防治荒漠化公约》、《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》等共同发起联合国《千年生态系统评估报告》(The Millennium Ecosystem Assessment, MA)。千年生态系统评估首次提出将生态系统服务分为四大类,包括供给服务、调节服务、支持服务和文化服务。此后,TEEB框架、CICES框架等均沿用其四大生态服务类型体系,在其基础上进行演变与优化。
这一部分对Costanza生态系统服务评估和生态系统服务级联框架进行介绍。
Robert Costanza等用生态系统产品和服务表示人类从生态系统服务中直接或者间接获得的效益,以便于基于供给、监管和文化服务的总价值估计进行比较[2],生态价值惠及所有生物体,包括动物和植物,而不仅仅是人类。人们越来越认识到到生态服务与产品对健康、社会、文化和经济需求的重要性。并将全球生态系统服务功能分为:气候调节、大气调节、扰动调节、水调节、水供给、控制侵蚀和保持沉积物、土壤形成、养分循环、废物处理、传粉、生物防治、避难所、食物生产、原材料、基因资源、休闲、文化等17个类型。具体评估指标内容见表1。
表1. Costanza生态系统服务评估指标表
生态系统服务 |
生态系统功能 |
例子 |
食物生产 |
初级生产总值中可作为食品提取的部分 |
通过狩猎、采集、自给农业或捕鱼生产鱼、野味、农作物、坚果、水果 |
原材料 |
可作为原材料提取的初级生产总值的部分 |
木材、燃料或饲料的生产 |
气体调节 |
大气成分调节 |
CO2、O2平衡,O3保护,SOx平衡 |
气候调节 |
在全球或地方水平上对全球温度、降水和其他生物介导的气候过程的调节 |
温室气体调节,DMS生产影响云的形成 |
干扰调节 |
电容、阻尼和生态系统响应的完整性 |
生境对环境变异性的响应主要受植被结构控制,包括防风、防洪、抗旱等方面 |
水调节 |
水文流量调节 |
为农业(如灌溉)或工业(如:加工或运输 |
水支持 |
水的储存和保留 |
蓄水:由集水区、水库和含水层提供的水 |
控制侵蚀和保持泥沙 |
土壤在生态系统中的保留作用 |
防止因风、径流或其他去除过程造成的土壤流失,在湖泊和湿地中储存泥沙 |
土壤形成 |
土壤形成过程 |
岩石的风化作用和有机物质的积累 |
废物处理 |
恢复流动的营养物质,去除或分解多余的或缺的营养物质和化合物 |
废物处理、污染控制、解毒 |
污染 |
花配子的运动 |
为植物种群的繁殖提供传粉者 |
生物防治 |
种群的营养动态规律 |
控制被捕食物种,减少顶端捕食者的食草性 |
避难所 |
常住人口和流动人口的栖息地 |
苗圃,迁徙物种的栖息地,本地收获物种的区域栖息地,或越冬地 |
养分循环 |
营养物质的储存、内部循环、加工和获取 |
固氮,氮,磷和其他元素或养分循环 |
遗传资源 |
独特生物材料和制品的来源 |
医药、材料科学产品、抗植物病原体和作物害虫基因、观赏物种(宠物和园艺植物品种) |
娱乐 |
提供娱乐活动的机会 |
生态旅游、体育钓鱼和其他户外娱乐活动 |
文化 |
提供非商业用途的机会 |
生态系统的美学、艺术、教育、精神和科学价值 |
生态系统服务级联框架(The Ecosystem Services Cascade,ESC)由Haines-Young等[3]于2010年首次提出,是一种连接景观结构过程与人类惠益的链式结构。生态系统服务的研究对象可通过级联框架来展现(见图1),框架的左端是生态系统的结构、过程和功能等自然科学方面的内容,包括生态系统固有的组分和结构,及它们之间相互作用形成的过程与功能,主要集中于土地利用、生境质量、大气调节、洪水调节、病虫害防治等,生态学家、地理学家等参与其中;中间由生态系统服务连接自然生态环境与人类社会系统;右端是生态系统服务因人类的使用而产生的社会福祉,包括健康、幸福和繁荣等元素,可以采用价值当量法、市场价值法、影子工程法、基于支付意愿的总和价值评估法来对其价值进行评估,经济学家、管理学家和社会学家等参与其中。
图1. 生态系统服务级联框架(ESC)
[1] Costanza R ,Arge, Groot R D ,et al.The value of the world's ecosystem services and natural capital[J].Nature, 1997, 387(15):253-260.DOI:10.1016/S0921-8009(98)00020-2.
[2] Costanza, R., 1989. What is ecological economics? Ecol. Econ. 1, 1–7.
[3] Haines-Young, R., & Potschin, M. (2010). The Links Between Biodiversity, Ecosystem Services and Human Well-Being. In: D. Raffaelli, & C. Frid (Eds.), Ecosystem Ecology: A New Synthesis (pp. 110-139), Cambridge
University Press