摘要
热带沿海的“海景”通常包括红树林、海草床和珊瑚礁,这些珊瑚礁产生了各种自然资源和生态系统服务。通过研究替代和恢复生态系统服务(如人工珊瑚礁、红树林水产养殖、人工海堤)的有限尝试,我们解决了以下问题:(1)技术在多大程度上可以替代海景中的生态系统服务?(2)生态系统恢复如何不仅重建对人类有直接价值的功能,而且重建系统应对未来干扰的能力?替代品通常意味着用化石燃料驱动的、昂贵的、需要维护的人工替代品来取代太阳能、自我修复的弹性生态系统免费提供的功能。此外,恢复通常不侧重于大规模过程,如红树林、海草床和珊瑚礁之间的物理、生物和生物地球化学相互作用。尽管如此,当系统在相移后基本上被锁定在不期望的社区状态(稳定域)中时,恢复可能是唯一可行的管理替代方案。我们得出的结论是,如果没有对生态系统的动态、多功能性和相互联系的广泛了解,生态系统服务就不可能轻易被取代、恢复或维持。
1.简介
热带沿海“海景”通常包括红树林、海草床和珊瑚礁生态系统的马赛克[1],[2],[3],[4]。这片热带海景是海洋生物多样性最丰富的宝库之一,提供了许多对人类生存和福祉至关重要的自然资源和生态系统服务[5],[6],[7]。
人口增长、新技术和生活方式变化对沿海生态系统的压力在整个热带地区尤为明显[8]。世界上超过50%的红树林已经被清除[5],在亚洲和太平洋地区,估计面积损失至少为1%/年[9]。淡水流的改道、污染物和营养物质导致的水质恶化、薪材和木材的过度捕捞以及向农业、水产养殖、采矿、盐提取和基础设施等发展活动的转变,都导致了红树林生态系统的退化和砍伐[10],[11]。全世界的海草床已经大量减少。尽管自然事件,如严重风暴,可能是报告的海草损失的一部分原因,但沿海地区人为物质输入的增加似乎是全球海草数量下降的一个主要因素[12],[13]。有人认为,人类活动改变了珊瑚礁的自然扰动机制,并增加了许多以前珊瑚礁系统没有经历过的新扰动[8]。世界上近60%的珊瑚礁已被归类为受到过度捕捞、海岸开发和其他人类活动的威胁[14]。此外,-年期间,海面温度升高,可能与全球变暖和本世纪最强的厄尔尼诺现象之一有关,导致了有记录以来地理范围最广的珊瑚白化事件[15]。
人类在简化(退化和减少生物多样性)方面比重建生态系统更成功,而且通过技术替代来替代退化的生态系统功能的许多努力往往被证明是代价高昂的长期失败[16],[17],[18],[19]。这些类型的管理替代品通常意味着用需要修复和维护的化石能源、昂贵的人工替代品来替代由太阳能、自我修复和有弹性的生态系统免费提供的自然生态系统功能[20],[21]。这种替代永远无法取代以前多功能生态系统的全部服务[16],[17]。目前正在努力恢复退化的生态系统及其生态产品和服务的生产,但到目前为止,尚未对服务恢复到更大景观的过程中(例如,生态系统之间的相互作用是否已经重建)进行更大程度的分析[22],[23]。红树林、海草床和珊瑚礁生态系统不是独立的单元,而是通过生态和水动力过程相互联系的“海景”的组成部分[2],[3],[24],[25]。
本文采用景观/海景方法试图回答以下复杂问题:(1)人类技术在多大程度上、多大规模上可以替代热带沿海地区的生态系统服务?以及(2)生态系统恢复如何才能更有效地不仅从短期人类中心的角度恢复对人类有直接价值的功能(有时称为再生或恢复;[26]),而且恢复系统的生态系统弹性(senso-Holling[27],[28]),以缓冲未来的干扰?
首先,我们介绍了海景中的子系统提供的生态系统服务,以及这些系统之间的主要联系。其次,我们研究了一些替代和恢复海景生态系统服务的尝试。这些例子包括从单一服务更换到旨在恢复系统退化前的功能、结构和弹性的恢复工作。我们主要