区域生态系统健康演化模型及应用.docVIP

 区域生态系统健康演化模型及应用# 赵帅，柴立和** （天津大学环境科学与工程学院，天津 300072） 5 10 15 20 摘要：本文以最大流原理为基础，构建了描述系统的信息动力学方程，并结合自组织特征映 射神经网络建立生态系统健康的评价模型。鉴于区域生态系统的生命特征，引入广义生命体 概念，分别针对活力、组织结构、恢复力来综合反映区域生态系统健康状况。由ξ值可以反 应生态系统健康的总体状况。以山东垦利县为例，定量化研究了 1997-2003 年区域生态系统 健康状况，得到了 7 年间该区域健康状况变化趋势，并分析影响变化制约性因素，为提高区 域生态系统健康提供一定的依据。 关键词：最大流原理；生态系统健康；ξ值 中图分类号：X171 Evolution of regional ecosystem health model and its application Zhao Shuai, Chai Lihe (School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072) Abstract: Basing on the maximum flux principle, a new dynamical equation for ecosystem is derived, and then combined with self-organizing feature map neural network; a model for evaluation of ecosystem health is obtained. In light of characteristics of ecosystem，the concept of vital organism is introduced, comprehensively reflect the regional ecosystem health by vigor, organizational structure and resilience. The higher ξ value is, the better the ecosystem health is. Take Ken li County for example, trend of the ecological system health was judged from 25 1997-2003, analysis the constraints that impact the changes, to provide some basis no improve regional ecosystems health. Key words: maximum flux principle; ecosystem health; ξ 0 引言 value 30 35 40 生态系统为人类提供自然资源和生存环境，是人类生存和发展的基础。人类的诸多行为 导致了全球性和区域性的环境问题，威胁到人类的生存和发展。综合自然、社会、经济和文 化各方面因素进行生态系统健康评价研究是必不可少的，因此生态系统健康的研究正成为一 个热点问题[1]，也是当今生态学最具活力的一个前沿。Schaeffer等[2]首次探讨了有关生态系 统健康度量的问题，但还没有明确定义生态系统健康。直到1999年Rapport等将生态系统健 康的概念总结为：“以符合适宜的目标为标准来定义的一个生态系统的状态、条件或表现”。 即生态系统健康应该包含两方面内涵：满足人类社会合理要求的能力和生态系统本身自我维 持与更新的能力[3, 4]。虽然仍有学者认为生态系统健康的概念需要进一步修改和完善[5, 6]，但 生态系统健康的概念所涵盖的研究问题和领域的价值是无可置疑的，在生态系统管理实践中 是无法回避的。 尺度问题是当前生态学研究的核心问题之一[7]，格局、功能与过程研究都必须考虑尺度效 应。具有宏观生态学意义的主要包括生态系统、区域／景观和全球三大层次。生态系统健康 基金项目：*国家自然科学基金(No. 作者简介：赵帅（1988-），男，硕士研究生，环境复杂系统 通信联系人：柴立和（1972），男，副教授，复杂系统. E-mail: lhchai@tju.edu.cn -1-  研究重点也应考虑尺度问题，特别是时空尺度问题，区域作为生态系统健康研究的核心尺度[8]， 目前主要的评价方法有指示物种法[9]，结构功能指示法，生态系统失调综合症诊断[10]，生态 评估，抵抗力和恢复力评价模型等[11]。随着区域