海洋生态系统完整性与功能维持的内涵剖析及应用探索

刘大海，马雪健,，姜伟，胡国斌，欧阳慧敏,3

(1.国家海洋局第一海洋研究所海洋政策研究中心 青岛 266061；2.中国海洋大学海洋生命学院 青岛 266003;3.中国海洋大学经济学院 青岛 266100)



海洋生态系统完整性与功能维持的内涵剖析及应用探索

刘大海1，马雪健1,2，姜伟1，胡国斌2，欧阳慧敏1,3

(1.国家海洋局第一海洋研究所海洋政策研究中心 青岛 266061；2.中国海洋大学海洋生命学院 青岛 266003;3.中国海洋大学经济学院 青岛 266100)

对于基于生态系统的海洋综合管理而言，明确海洋生态系统完整性与功能维持的科学内涵具有必要性且意义重大。文章在梳理归纳生态系统理论的基础上，明确海洋生态系统完整性与功能维持的具体概念，剖析其理论内涵及二者之间的关系，并针对海洋生态系统结构与功能特征深入探索生态系统完整性与功能维持在海洋空间布局管理上的应用，以期推动我国海洋经济稳步健康可持续发展。

海洋生态系统；海洋空间布局；生态功能；基于生态系统的海洋管理

1 引言

21世纪以来，我国沿海地区海洋经济迅猛发展，海洋开发强度不断加大，海洋生态系统受到越来越多的干扰甚至破坏。随着海洋生态环境的逐步恶化，社会各界越来越重视在保护生态系统的基础上开发利用海洋，基于生态系统的开发与管理逐渐成为海洋管理领域的研究重点[1]。

近年来，生态系统管理思想逐渐得到广泛认同，“生态系统”一词被频繁地应用于区域规划、空间管理等领域[2-3]。同时，基于生态系统的管理思想也越来越多地被应用于海洋空间管理领域，并受到国内外海洋管理部门的重视与支持[1]。其中，针对生态系统管理特征、生态系统方法等的应用性研究成为近期研究重点和热点，但由于海洋生态系统自身的特殊性、复杂性以及人们认知能力发展的局限性，如何基于现有的生态系统知识有效推进海洋空间管理这一疑问尚未得到充分解答。针对这一核心问题，本文深入解析海洋生态系统完整性与功能维持的概念内涵，并以海洋空间布局和管理作为应用探索的切入点，理顺海洋生态系统完整性与功能维持和海洋空间管理应用相结合的思路，尝试运用生态系统原理与方法构建海洋空间布局和管理的理论框架，为完善基于海洋生态系统的海洋空间布局与管理提供理论支撑。

2 内涵剖析

生态系统(ecosystem)是生态学领域的基本结构和功能单位，是由生物与环境构成的，能够相互制约、相互影响的统一整体。作为生态系统的一部分，人类的生产生活与其身处的自然环境息息相关。伴随着人类文明的进步，生态系统文明越来越成为人类生存发展道路上不可规避的重大课题。

回顾历史，早在20世纪已有学者致力于将生态系统的思想引入城乡规划、海洋管理等领域，并逐渐形成生态系统管理等学科方向。其中，大部分研究者将维持生态系统健康、保障生态系统结构与功能完整、保护生物多样性、确保环境资源可持续性等作为开展生态系统管理的最主要条件[4]。英国学者Sue Kidd等[1]依据前人研究，将生态系统管理的首要特征总结为“维持生态系统健康”，并指出维持健康的主要内容为“维持和保护生态系统的完整性和生态系统功能”；官方文件也释放着同样的信号。1995年美国环保局将生态系统管理定义为“恢复和维持生态系统的健康、可持续性和生物多样性，同时支撑可持续的经济和社会”[5]；2000年《生物多样性公约》缔约方大会决议将“为了维持生态系统服务，保护生态系统结构和功能应当成为生态系统方法的一个优先管理目标”作为生态系统方法的原则之一[6]。通过对相关文献的梳理，基于海洋管理的实际需要，可初步得出以下结论：海洋生态系统完整性与功能维持作为基于生态系统的海洋空间布局与管理研究的优先概念，有必要将其作为当前亟须突破的核心问题进行深入探讨。

从目前已有的研究来看，生态系统完整性与功能维持的定义并不是唯一的，其内涵也因研究视角的不同而呈现多样性[7]。本文将在前人研究基础上，针对海洋生态系统结构与功能特征，逐一剖析海洋生态系统完整性与功能维持的概念、内涵及其相互关系，从而完成对海洋空间布局与管理新思路的初步探讨。

2.1 海洋生态系统完整性的内涵

生态系统完整性通常被用作环境政策管理的一种评价工具，具体是利用生态系统某些要素的状态指标衡量该生态系统的健康程度。生态系统本身在物理、化学、生物及其各部分之间的相互作用十分复杂，从时间和空间、组分和整体、人类价值和自然生态等不同视角来衡量其完整性均存在其合理性。正因如此，前人在生态系统完整性的解释上有不同侧重。目前常用的生态系统完整性概念发源于Karr的“生物完整性”，强调各生态要素的内部作用关系，即“一个有生命的、活的、能发挥全部生态功能的系统，并且该系统能与其所生长的动态的生物地理环境发生物理和化学作用和交互影响”[8-9]；随后，“系统”思想的加入丰富了生态系统完整性的内涵，系统内部的联结作用更加凸显，Richard、傅伯杰等[10-11]将完整的生态系统解释为“一个区域所有植物、动物、土壤、水、气候、人和生命过程相互作用的整体”，Kay则将生态系统完整性细化为“保证生态系统的组织状态，包括系统结构的完整和功能的健康”[12]；在此基础上，黄宝荣等、燕乃玲等[9，13-14]总结人们普遍接受的对生态系统完整性的阐述，表达对生态系统完整性相似的理解，即生态系统的组成要素(系统组成)完整和系统特性(系统成分间的相互作用和过程)完整。

以上研究历程可以体现出不同学者对生态系统完整性理解的相近之处——侧重于生态系统自身要素的性质，如要素结构及功能的完整、要素之间相互作用的完整等。值得注意的是，这里提到的功能是“元功能”，即一个要素在孤立的状态下不依赖整体而具有的功能，它是系统构成要素的固有性质[15]，与生态系统整体发挥的功能作用是不同的。当然，由于国内外生态系统方法的应用需求侧重点不同，生态系统完整性研究在生态系统整体功能维持方面也有拓展，但其核心概念与应用基础仍然是系统内部构成要素的性质。

以现有的生态系统完整性研究为基础，对海洋生态系统完整性的定义应基于自然生态视角，重点讨论海洋内部构成要素的完整性，包括要素结构完整、各自功能完善等。因此，海洋生态系统完整性可以定义为海洋生态系统的构成要素及其性质的完整，这种完整能使整个海洋生态系统在正常情况下保持平衡、稳定的演进状态。如，生物有机体(如动物)是由细胞、组织和器官构成，社会是由群体、阶级和社会制度构成，其与生态系统一样都可以被视作一个整体；其中，动物生命的延续首先要使其细胞、组织、器官的活性和代谢基本需求得到满足，社会的运行则首先要有群体、阶级和社会制度的合理设置作为保障。同理，要维持海洋生态系统的持续演进状态，保证其自身成分的完整和成分之间基本作用状态的稳定是十分重要的[16-17]。

进一步归纳，海洋生态系统完整性的定义包括2层内涵：一是组成成分数量和各自功能完整，此二要素综合保障海洋生态系统结构稳定、有序；二是海洋生态系统各成分之间形成有效联系，自然状态下能良好地发挥各自的作用，这说明各要素性质基本完整，可以满足生态系统正常运作的基本需求。海洋生态系统是一个连续的整体，其构成要素包括自养生物(生产者)、异养生物(消费者)、分解者、有机碎屑物质、参加循环的无机物质、水文物理环境等6大类。简言之，海洋生态系统完整性即要求以上6类要素结构完整、功能健全。

此外，完整性不是一个绝对概念，结构或组成成分本身也不存在时间、空间的边界，尤其是在人为干扰下，海洋生态系统的结构组分随时可能发生变化，这一变化若有悖于海洋健康发展要求，就会对海洋生态系统产生负面干扰。因此，完整性需求能为人类的海洋开发行为设置边界和规则，可将海洋生态系统完整性作为海洋开发管理的重要参考指标。如，不适宜的用海方式与不合理的用海规模均是海洋生态系统完整性的妨碍项，通过海洋生态系统完整性评估，首先能整体把控各海洋构成要素的状态，继而有针对性地调整优化海洋开发方式。

2.2 海洋生态系统功能维持的内涵

资源管理与可持续发展的最终目的是提高人类生活质量，实现人与环境和谐共存。因此，基于生态系统的海洋综合管理除要关注自然生态需求外，也要关注人类的需求和价值意愿。有别于对完整性自然生态属性的重点探求，关于海洋生态系统功能维持的探讨主要基于人类的用海需求。

要科学研究海洋生态系统功能维持的概念，首先要明确什么是生态系统功能。著名生态学家Odum将生态系统功能定义为“生态系统的不同生境、生物学及其系统性质或过程”[18]并获得国内外学界的广泛采纳，在此意义上，生态系统具有物质循环、能量流动和信息传递3大基本功能[19]；Boyd、Banzhaf等[20]同样基于自然生态视角对生态系统功能进行研究。技术的不断进步促使人类在生态系统中扮演越来越重要的角色，人的需求成为生态系统功能研究的新视角。Groot[21]从满足人类需要出发，认为生态系统功能是生态系统为人类直接或间接提供服务的能力，并将生态系统功能分为调节功能(regulation function)、生境功能(habitat function)、产出功能(production function)和信息功能(information function)4大类；Constanza[22]和联合国环境规划署[23]的工作等支持Groot的观点。时至今日，针对生态系统功能的探讨仍在继续，以上2种视角仍然具有普遍代表性，且同样适用于海洋生态系统功能研究领域。目前，对海洋生态系统功能的相关研究更加着重于海洋生态系统服务功能的保护和治理[24]。

本研究中海洋生态系统功能维持的“功能”特指海洋生态系统的整体性功能，视角是人类对开发与利用海洋的需求，功能维持就是采取一定措施保障系统功能。因此，将海洋生态系统功能维持定义为通过维持海洋生态系统各组分间的协调运作，使海洋生态系统整体上达到持续、稳定地为人类提供与其功能类型相匹配的生态服务的目的。海洋生态系统是一个有机整体，其功能的发挥有赖于构成系统的各个部分对整体发挥一定的作用。如，生物体和社会都可以看做一个有机整体，只有当生物体的各个部分协调发挥作用时，才能维持摄食、代谢和繁殖等生命活动；而社会系统需要各个部分协调发挥作用，才能维持社会正常运行。同理，海洋生态系统功能的维持也需要海洋生态系统各组分协调发挥作用。

因此，海洋生态系统功能维持的内涵为：首先，脱离人类需求的功能定义没有意义，在此基础上海洋生态系统功能的优劣主要基于人类价值取向，需维持的功能类型同样基于人的选择；其次，功能是系统整体作用的产物，是由海洋生态系统各组成成分之间协调作用产生的，要维持某种生态系统功能，必须要考虑各组分间的相互作用是否有利于整体功能的发挥；最后，功能维持是人类对现有海洋功能类型的保护，保护行为具有主观性，但系统的功能开发类型还受海域资源禀赋等条件制约。以人类需求为视角的海洋生态系统功能主要是生态服务功能，即供给功能、调节功能、文化服务功能、支持功能等类型[25]，类型的决定仍然要尊重并协调海域资源禀赋和社会需求的关系等。

同时，功能是有正负性的，对整体的整合、内聚与稳定有贡献的是正功能，导致整体溃裂的是负功能；对结构复杂的生态系统而言，并非所有结构都能发挥正功能。对于有人类活动的海洋生态系统而言，人为因素也是海洋生态系统的重要结构组分，根据资源实际情况适当地控制人类开发活动十分必要。针对已经明确功能类型的海洋生态系统，应遵循经济性原则，按照其规划设想与目标定位，重点突出地保护其某一种或某几种功能，如旅游用海的文化服务功能、养殖用海的供给功能等。具体开发利用海洋生态系统功能或采取功能维持措施时，需要同时把握局部与整体、单一要素与全局，最大限度地使人类活动促进海洋生态系统正功能的发挥，实现人海和谐。

2.3 海洋生态系统完整性与功能维持的关系

海洋生态系统完整性与功能维持的概念内核同质。海洋生态系统完整性与功能维持的共同前提为，海洋生态系统是一个由不同组分构成的有机整体，构成整体的各部分均对整体发挥一定的功能，通过系统结构内各部分的不断分化与整合，维持海洋整体的动态均衡秩序。对于系统而言，结构是功能的基础，如结构遭到破坏则功能自然受损。广义地讲，生态系统的结构也是其功能的一部分，生态系统存在的必要条件往往存在于这些结构和功能中。因此，海洋生态系统完整性与功能维持均以海洋生态系统的构成组分为概念内核且内涵互通，分别以保持构成组分的结构和功能完整、系统组分之间的协调作用为概念成立的前提。

海洋生态系统完整性是功能维持的重要基础，也是实现功能维持的有效手段，其基于海洋自然生态需求，保障海洋生态系统的稳定运行。海洋生态系统功能维持则基于人类用海需求，体现人类的主观能动性和价值意愿，但其维持行为受生态系统完整性的制约。要实现海洋功能维持目的，必须归依于海洋生态系统完整性评估。在人与自然和谐共存的命题中，二者必须紧密联系，协同发挥各自的规范性和导向性作用，才能达成既满足人类需求又不损害海洋环境的最终目的。

3 应用探索

在海洋开发过程中，合理的布局与有效的管理至关重要。实际操作中，人类用海活动影响生态系统，同时也受生态系统的制约。因此，海洋空间布局与管理需综合考量海洋生态系统的自然特点与人类生产生活的需求，综合运用生态系统完整性与功能维持的理论与方法，充分考虑生态系统构成要素的数量、性质和要素间的相互作用以制定海洋空间布局与管理措施，尽量减弱人类空间资源开发对生态系统的负面干扰，实现海洋生态系统的可持续利用。

海洋空间布局与管理首先要保障生态系统的完整性，即生态系统的构成要素及其性质完整，然后通过生态系统各组分的协调运作实现生态系统的功能维持。

就要素数量而言，应将海洋生态系统6类要素的数量及相应比例控制在合理范围内，以维持海洋生态系统功能持续演进为基本需求，以促进海洋生态系统功能优化为最高目标。

就生物组成要素而言，应实施总量控制制度，维持海洋生物多样性：针对以经济鱼类为代表的海洋消费者这一环节，海洋捕捞、养殖等活动可能对其种群数量、种群结构、丰度等造成严重影响，因此严格控制捕捞量、规范捕捞用具等措施十分具有必要性；针对以藻类、细菌等为代表的生产者和分解者这一环节，污水、温排水排放等行为造成的水体富营养化大幅改变其种群分布与群落结构，因此控制陆源污染物和海上倾废、实施污水达标排放等措施势在必行。

就环境组成要素而言，光照、水、大气等成分为生命生存发展提供基础，有机碎屑物质与无机物质的交替完成生物地球化学循环，而海洋作为碳循环的重要载体发挥着巨大价值，因此严格控制碳排放量、强化海洋碳汇功能是海洋开发过程中必不可少的要求。

就性质特征而言，一方面，海洋生态系统的构成要素在结构上存在稳定性和有序性，各组成部分的构成相对稳定，各部分相互作用的过程亦遵循一定的规律和顺序，如食物链、食物网等形式，同时系统表现出较强的包容性；另一方面，海洋本身具有流动性和连续性，系统内部的交流更是频繁而特殊，污染物的控制与受损修复难度大。因此，开发活动要尊重海洋生态系统的存在形式和发展规律，保证各个组成要素的完整性与比例控制的合理性，降低干扰、减少破坏，以保障生态系统功能的实现。此外，对于已被破坏的生态系统，应及时开展治理与修复工作，降低海洋污染或受损比率，帮助其恢复至自然健康状态或建立新的生存模式。

就海洋生态系统功能而言，其主要指能够为人类提供的供给功能、调节功能、文化服务功能、支持功能等服务功能。在进行海洋空间布局与管理的过程中，要充分依据生态系统功能维持的概念，加强对生态系统服务功能的保护和治理。首先，明确用海目的，划定开发范围。生态系统功能的优劣以人类价值取向为标准，但不代表人类可以无限制地消费生态系统；在开发利用过程中应明确开发目标，对有价值区域应合理利用，对无关区域应保护其不受干扰，维持其自然状态。其次，严格规范秩序，节约利用资源。资源利用是目前生态系统的主要开发形式，当地资源禀赋和社会需求等共同决定生态系统的功能类型，因此应严格规范资源的开发利用秩序，遵循适度、经济原则，有针对性地采取保护措施，提高资源利用效率，增强持续利用性。

在海洋空间布局与管理实践中，要长期维持海洋生态系统的服务功能，首先需明确该海域生态系统结构与功能的完整性，确保生态系统各要素组成数量与比例的合理性，在明确开发利用目的、规范开发秩序、尊重资源差异的基础上，实现各生态系统的稳定有序开发。对已破坏区域应开展具有针对性的诊断修复工作，恢复各组分间的协调作用和提供相应服务功能的能力。

4 结语

生态系统是开发利用海洋的重要载体，人类在发挥主观能动性改造生态系统的过程中势必会对其产生不同程度的影响，若对导致海洋生态系统产生负功能的人类行为长期不加以节制，必将阻碍海洋开发利用进程。因此，有必要从生态系统完整性与功能维持的角度出发，合理布局海洋空间，科学运用生态系统知识来认识海洋、开发海洋，实施有效管控措施，维持海洋生态系统各要素及其性质的完整，使生态系统在整体上达到持续、稳定地为人类提供与其功能类型相匹配的生态服务的目的，维护海洋生态系统健康，为实现我国海洋经济持续健康发展提供支撑。

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Connotation Analysis and Application Research of Marine Ecosystem Integrity and Functional Maintenance

LIU Dahai1，MA Xuejian1,2，JIANG Wei1，HU Guobin2，OUYANG Huimin1,3

(1.Marine Policy Research Center，The First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061，China；2.College of Marine Life Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266003，China；3.College of Economics，Ocean University of China，Qingdao 266100，China)

For Marine Ecosystem-based Management (MEBM)，it’s necessary and significant to make clear the scientific connotation of marine ecosystem integrity and functional maintenance.On the basis of summarized theory of ecological system，the concept of marine ecosystem integrity and functional maintenance was defined in the paper，the theoretical connotation and relationship were analyzed，and the application of ecosystem integrity and function maintenance in marine space layout management were deeply explored，to promote the steady and healthy development of the marine economy in China.

Marine ecosystem，Marine spatial distribution，Ecological function，Marine Ecosystem-based Management

2016-02-02；

2017-03-07

海洋公益性行业科研专项经费项目“基于生态系统的海洋功能区划关键技术研究与应用”(201505001)、“近岸海域空间整治效果与开发存量评估关键技术研究应用”(201405025)、“海洋生态文明区建设的评估指标体系构建与示范应用”(201305023)；国家海洋局海域使用管理业务专项“海洋功能区划基本养殖区选划技术研究”(2200204).

刘大海，助理研究员，博士，研究方向为海洋经济规划与管理，电子信箱：liudahai@fio.org.cn

马雪健，博士研究生，研究方向为基于生态系统的海域资源管理，电子信箱：madilda@163.com

X321；P74

A

1005-9857(2017)04-0026-06