2.6 河流生态系统服务功能
2.6.1 河流生态系统的概念
生态系统是包括特定的地段中的全部生物和物理环境的统一体(E.P.Odum,1971)。生态系统大小是不确定的,最大的生态系统是地球生物圈。全国科学技术名词审定委员会将河流生态系统定义为:河流生物群落与大气、河水及底质之间连续进行物质交换和能量传递,形成结构、功能统一的流水生态单元。河流生态系统包括河流生物群落及其环境,即由生物成分与非生物成分组成。
河流生态系统的非生物成分包括水、土、光、二氧化碳、矿物质、营养元素等,提供了生物活动的空间和生理代谢的各种要素。非生物成分是生态系统的物质和能量的来源。
河流生态系统的生物成分包括细菌、浮游生物、水草、鱼类、水鸟等生命体,分为生产者、消费者和生产者。生产者是指能够将简单的无机物合成有机物的自养生物,如水生植物、藻类、化能细菌等。消费者指靠自养生物或者其他生物为食从而获得生存能量的异养生物,如鱼类、水鸟等各种动物。分解者指可将动植物残体、排泄物等分解成简单的无机物的细菌、真菌、蚯蚓等生物。
2.6.2 河流生态系统服务功能
河流生态系统服务功能指生态系统所具有的人类赖以生存的自然环境条件和效用。生态系统服务功能的货币化表示称为生态系统服务价值。
根据2001年的联合国《千年生态系统评估》(The Millennium Ecosystem Assessment)报告,河流生态系统的服务功能划分为供给功能、调节功能、文化功能和生命支持功能四大类(图2.6-1)。
图2.6-1 河流生态系统服务功能
2.6.2.1 供给功能
供给功能是指河流生态系统提供给人类产品,以供人们生活和生产。这些生态系统产品包括淡水、食品、燃料、天然药品及其原料、基因资源、观赏资源、水力发电、内河航运等。
药品包括可直接入药的天然动物和植物,也包括能从中提取药品主要成分的生物原料。
基因资源是指可用于动植物繁育和生物技术的基因及其遗传信息。
观赏资源包括具有观赏价值的树木、花卉、鱼类等动物和植物产品,也包括河流形成的特殊的自然景观,如瀑布、湿地等。
2.6.2.2 调节功能
河流生态系统的调节功能主要包括水文调节、搬运、侵蚀控制、水质净化、空气净化、气候调节等。
水文调节指通过植被、洪泛区、湿地、连通湖泊等影响河川径流量及其过程,例如削减洪峰、滞后洪水过程、滞蓄淡水资源、非汛期补给河道基流等。
搬运指河流具有输沙与淤积、输送矿物质与营养物质、输送植物种子等功能。
侵蚀控制指河流系统中植被可以保持土壤、防止滑坡、减少水土流失。
水质净化指河流具有自净能力,提供了良好的污染物质物理、化学和生物代谢环境,实现了入河污染物的分解、吸收或者固定作用。
空气净化指水体通过水面蒸发和植物蒸腾作用可以增加区域空气湿度,有利于空气中污染物质的去除,使空气得到净化。例如,湿度增加能够大大缩短二氧化硫在空气中的存留时间,能够加速空气中颗粒物的沉降过程,促进空气中多种污染物的分解转化等[28]。
气候调节指对局地和全球气候的影响。例如,能够提高空气湿度,诱发降雨,调节局部空气温度;通过植物的光合作用消减温室气体排放量等。
2.6.2.3 文化功能
河流文化功能主要包括文化多样性、精神价值、教育价值、灵感启发、美学价值、文化遗产价值、娱乐和生态旅游价值等。
文化多样性指不同地域、不同气候下,河流类型、环境与形态的多样性导致的文化形态和类型的多样性。
精神价值指河流及其组分可能成为人们精神崇拜和精神寄托的对象,例如,古代对河神的祭祀,对龙、龟的崇拜,“故乡”水土情结,中国人称黄河为“母亲河”等。
教育价值包括河流生态系统自然知识和依附的精神,可以提供教育的素材。
灵感启发指河流生态系统可以为艺术、科学研究、建筑、广告、演讲、教育等提供丰富的灵感和启迪。
河流生态系统孕育着多种类型的自然美,具有美学价值。滨水环境因为绿色而为人们喜爱。中国人还从风水的角度认为前水后山是绝佳的住宅布局。
有些河流,如京杭大运河、南京秦淮河等,是重要的文化遗产。2014年,中国大运河项目成功入选世界文化遗产名录。
河流具有的娱乐和生态旅游价值,体现在人们喜爱在景色优美的水边区域度过休闲时光。
2.6.2.4 生命支持功能
生命支持功能是指维持自然生态过程与区域生态环境条件的功能,是上述服务功能产生的基础,与其他服务功能类型不同的是,他们对人类的影响是间接的并且需要经过很长时间才能显现出来。例如,土壤形成与保持、光合产氧、氮循环、水循环、初级生产力和提供生境等。以提供生境为例,湿地以其高景观异质性为各种水生生物提供生境,是野生动物栖息、繁衍、迁徙和越冬的基地,一些水体是珍稀濒危水禽的中转停歇站,还有一些水体养育了许多珍稀的两栖类和鱼类特有种[28]。
2.6.3 河流功能与生态服务功能的异同
赵银军等[25]基于欧阳志云等对水生态系统的分类[28],从概念内涵、研究视角、研究对象、功能分类、研究主体、研究意义等方面,对河流功能和河流生态系统服务功能进行了详细对比,并指出:从为人类提供服务和功能分类来看,河流功能与河流生态系统服务功能具有一定的相似性,二者均能为人类提供产品和服务。然而,河流功能是河流属性效用和河流系统发挥作用的体现,属于地理学范畴;河流生态系统服务功能是河流生态系统为人类提供的各类服务功能的总称,属于生态学范畴。二者属于不同的学科范畴,具有明显的差别,不可混淆。这种差别主要是由于从不同学科角度研究同一现象所造成的,但其实质具有一定的一致性(如仅从功能最终产生的效用来看,二者就具一致性)。
这个分析结论是中肯的。如果限定相同的物理边界,河流系统与河流生态系统实质上是等价的。河流系统突出了地理学特征,河流生物相对处于视角的从属地位,河流生态系统则以生物学特征为核心,地理环境处于视角的从属地位。但就其功能而言,最终的研究结果虽各有侧重,但本质会殊途同归。当服务对象确定为人以后,其服务价值无疑是一致的。