劉曉娜,劉春蘭,張叢林,魏 鈺,黃寶榮,*

1 北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心, 北京 100037 2 中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院, 北京 100190

青藏高原是一個(gè)相對完整、極其獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng),國家代表性突出,全球生態(tài)安全功能顯著,在全人類社會發(fā)展和全球自然環(huán)境變化歷程中,保持著自然和人文生態(tài)系統(tǒng)的相對原真性[1]。在氣候變化和人類活動影響下,青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及重要物種的種群數(shù)量和結(jié)構(gòu)均發(fā)生了深刻的變化[2],特別是近年來高強(qiáng)度、不合理的生產(chǎn)生活活動過程給區(qū)域自然-人文生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性造成較大沖擊[3-6]。國家公園承載了包括自然生態(tài)系統(tǒng)及其依附的珍稀物種、棲息地和特殊景觀的保護(hù)價(jià)值[7],主要目標(biāo)是維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和原始狀態(tài),在此前提下提供科研環(huán)境教育和公眾游憩服務(wù)[8-9]。在第二次青藏高原科學(xué)考察研究啟動之初,國家公園群的概念被提出,并在建構(gòu)國家公園遴選指標(biāo)體系并初步評估的基礎(chǔ)上,確定青藏高原國家公園群初步方案。青藏高原國家公園群是依托青藏高原獨(dú)特的自然和人文景觀,結(jié)合高原邊緣地區(qū)一系列國家公園所組成的全球集中度最高、覆蓋地域最廣、品質(zhì)上乘、特色鮮明的公園群[1](圖1),具有重要、脆弱而又獨(dú)特的自然和人文生態(tài)系統(tǒng)特征,以及地域遼闊、高寒缺氧的自然地理環(huán)境。建立國家公園群,有助于優(yōu)化青藏高原生態(tài)安全屏障體系,協(xié)調(diào)生態(tài)脆弱區(qū)域的生態(tài)、生產(chǎn)和生活空間結(jié)構(gòu),減弱人類活動對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性破壞,支撐青藏高原綠色高質(zhì)量發(fā)展[1, 10]。

圖1 青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)空間分布Fig.1 Spatial distribution of the proposed area of the Qinghai-Tibet Plateau national park cluster

國家公園的概念和實(shí)踐均起源于美國,不同國家對國家公園的內(nèi)涵界定不盡相同,但出發(fā)點(diǎn)基本是保護(hù)景觀和發(fā)展生態(tài)旅游。世界自然聯(lián)盟將國家公園定義為大面積的自然或接近自然的區(qū)域,用以保護(hù)大尺度生態(tài)過程以及這一區(qū)域的物種和生態(tài)系統(tǒng)特征,同時(shí)提供與其環(huán)境和文化相融的精神的、科學(xué)的、教育的、休閑的機(jī)會。我國特色的國家公園建設(shè)主要目的是保護(hù)重要自然生態(tài)系統(tǒng)的完整性與原真性,同時(shí)兼具科研、教育、游憩等綜合功能。生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性對于我國國家公園而言是一個(gè)新的目標(biāo)要求,但國外學(xué)者及以美國和加拿大為代表的許多國家在這方面已經(jīng)開展了較多探索[11]?？茖W(xué)界定國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性的內(nèi)涵并建立評價(jià)指標(biāo)體系,是實(shí)現(xiàn)國家公園管理目標(biāo)的基礎(chǔ)與前提,對于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、生態(tài)系統(tǒng)健康和生物多樣性,以及保護(hù)敏感自然生態(tài)系統(tǒng)免受人類干擾影響具有重要意義[12]。目前,我國國家公園在生態(tài)完整性和原真性保護(hù)上依然存在自然生境的空間整合不夠、主要保護(hù)物種的棲息地覆蓋不夠、內(nèi)部生境斑塊之間連通性不佳、過度的人類活動干擾生態(tài)過程等問題[13],主要問題還在于沒有嚴(yán)格把控國家公園的遴選標(biāo)準(zhǔn)。盡管世界各國尚無嚴(yán)格統(tǒng)一的國家公園遴選和準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),而實(shí)際上世界自然聯(lián)盟、美國、加拿大、俄羅斯等國家或組織設(shè)立國家公園的參考指標(biāo)多為自然生態(tài)資源重要性、自然景觀、文化遺產(chǎn)等方面的原則性條件,并將生態(tài)系統(tǒng)完整性作為國家公園的重要遴選標(biāo)準(zhǔn)[14]。青藏高原國家公園群生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估框架構(gòu)建,遵循“內(nèi)涵界定-框架梳理-框架構(gòu)建”的研究思路(圖2),通過綜述國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展,科學(xué)界定國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性內(nèi)涵,梳理目前國家公園生態(tài)完整性評估的主要框架,包括基本生態(tài)系統(tǒng)特征評估框架(Essential Ecosystem Characteristics Assessment Framework, EECs)、生物完整性指數(shù)評估框架(Index of Biotic Integrity, IBI)、三層次評估框架(Three Level Approach, TLA)、生態(tài)系統(tǒng)完整性評估框架(Ecosystem Integrity Assessment Framework, EIAF)和加拿大國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評估框架(Parks Canada′s Framework for Assessing Ecological Integrity, PCFAEI)。在充分了解自然和人文生態(tài)資源稟賦的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)考慮該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)類型和物種資源的多樣性、自然地理特征的特殊性、生態(tài)環(huán)境的脆弱性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性、人類活動的代表性、人文景觀的豐富性等特征,建立青藏高原國家公園群生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性評估框架,以期為未來國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性保護(hù)、管理與監(jiān)測評估提供科學(xué)基礎(chǔ)。

圖2 技術(shù)路線圖Fig.2 Research framework map

1 科學(xué)內(nèi)涵界定

生態(tài)系統(tǒng)完整性最早是指保護(hù)生物群落完整性、穩(wěn)定性和美感等[15],后來研究者普遍認(rèn)為是支持和保持一個(gè)平衡的、綜合的、適宜的生物系統(tǒng)的能力,而這個(gè)生物系統(tǒng)與所處自然生境一樣,具有物種構(gòu)成、多樣性和功能組織的特點(diǎn)?，F(xiàn)有研究主要從兩個(gè)角度來理解生態(tài)系統(tǒng)完整性,一是從生態(tài)系統(tǒng)組成要素的完整性來闡述,認(rèn)為它是生態(tài)系統(tǒng)在特定地理區(qū)域的最優(yōu)化狀態(tài)下,具備區(qū)域自然生境所應(yīng)包含的全部本土生物多樣性和生態(tài)學(xué)進(jìn)程,其結(jié)構(gòu)和功能沒有受到人類活動脅迫的損害,本地物種處在能夠持續(xù)繁衍的種群水平[16-17]；另一個(gè)是從生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)特性來闡述,認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康、抵抗力及恢復(fù)力以及自組織能力是主要體現(xiàn)方面[18],包含了生態(tài)系統(tǒng)健康、生物多樣性、穩(wěn)定性、可持續(xù)性、自然性和野生性以及美譽(yù)度,是物理的、化學(xué)的和生物的完整性的總和[19-20]。加拿大國家公園生態(tài)完整性小組(Panel on the Ecological Integrity of Canada′s National Parks)指出國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性是指種類組成、本地種以及生物群落的豐度、變化速率和支持過程在它所處的自然區(qū)域是典型的,它的結(jié)構(gòu)和功能沒有遭到人為引起的脅迫,生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和支持過程保持完好[21]。生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià)是資源管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的一個(gè)重要概念,常用來評價(jià)國家公園、自然保護(hù)區(qū)、森林公園、濕地、流域等敏感自然生態(tài)系統(tǒng)維持自然狀況程度和受人類活動干擾程度的大小,目前主要有指示物種法、狀態(tài)和壓力指標(biāo)法、結(jié)構(gòu)-功能-組成指標(biāo)法[19-20]。其中,指示物種法主要集中在對水生生態(tài)系統(tǒng)的評價(jià)上,早期主要采用魚類和底棲無脊椎動物作為指示指標(biāo),近年來主要采用植被、動物、鳥類和兩棲動物開展對陸生生態(tài)系統(tǒng)和半陸生生態(tài)系統(tǒng)的評價(jià)。狀態(tài)指標(biāo)一般用來直接測量一些重要的生物特征或者最終狀態(tài),反映了對環(huán)境擾動的生物響應(yīng),需選不同類群的指標(biāo)來評價(jià)；壓力指標(biāo)對于建立生物預(yù)期目標(biāo)以及診斷遭受破壞的生物狀況的可能原因具有重要意義,如土地利用、人口密度等。結(jié)構(gòu)-功能-組成指標(biāo)從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和演替過程等角度來衡量生態(tài)系統(tǒng)的完整性,如種群/物種、生態(tài)系統(tǒng)/群落等[19]。

關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的原真性內(nèi)涵界定較為鮮見。原真性概念來源于文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域,原真性與完整性是遺產(chǎn)保護(hù)的兩個(gè)核心原則[22-24]。部分學(xué)者在恢復(fù)生態(tài)學(xué)中提出“自然原真性”與“歷史原真性”兩個(gè)概念[25],前者是指生態(tài)系統(tǒng)健康狀況,但不考慮生態(tài)系統(tǒng)是否精確地反映出它的歷史結(jié)構(gòu)和組成；后者是指生態(tài)恢復(fù)需要讓恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)與一個(gè)歷史參考狀態(tài)相匹配[26]。也有學(xué)者認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)原真性應(yīng)包括文化景觀的原真性,主要體現(xiàn)在景觀保留情況、景觀修復(fù)情況、歷史文化、歷史事件、所依托的自然山水、與環(huán)境的交融等方面[27-29]。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)的原真性是指保存原生態(tài)的自然區(qū)域,未經(jīng)受過明顯的人為干擾,擁有大面積高質(zhì)量荒野,生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)過程處于高質(zhì)量的自然狀態(tài)[30-33]。目前關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)原真性評估的研究較少,已有的研究大多將原真性評估與荒野度評價(jià)結(jié)合起來,主要是采用荒野度指數(shù)法、荒野度和自然度指標(biāo)法、人類足跡指數(shù)法等[30-32]?；囊岸扔苫囊拔词苋祟惪刂坪臀词苋祟愒O(shè)施干擾進(jìn)行評價(jià),主要選擇距離居民點(diǎn)和道路的遙遠(yuǎn)度、生物物理自然度以及外觀自然度等指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重疊加進(jìn)行評價(jià)[30,32],與人類足跡指數(shù)正好相反,人類足跡指數(shù)越小,表明自然生態(tài)越接近最自然原始狀態(tài),原真性程度越高[31]。

圖3 國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性概念模型 Fig.3 Conceptual model of ecosystem integrity and authenticity of national park

綜上所述,本研究認(rèn)為國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性是指國家公園內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的組成(物理組成、化學(xué)組成、生物組成)、生態(tài)學(xué)進(jìn)程(生態(tài)系統(tǒng)功能)完整性與自然文化遺產(chǎn)的原真性,呈現(xiàn)出未受人類干擾的自然狀態(tài)與原野狀態(tài),自然生態(tài)系統(tǒng)與人文景觀高度契合的一種原真狀態(tài),即物理完整性、化學(xué)完整性、生物完整性與人文景觀原真性的綜合(圖3)。生態(tài)系統(tǒng)的完整性與原真性是一個(gè)整體的概念,二者既各有特點(diǎn)又相互影響,其中完整性強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能的非缺失性,原真性強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)處于未受人類干擾的原始狀態(tài)。

2 生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估體系經(jīng)驗(yàn)梳理

自1872年設(shè)立世界上第一個(gè)國家公園以來,經(jīng)過近150年的研究和發(fā)展,國家公園已經(jīng)成為一項(xiàng)具有世界性和全人類性的自然文化保護(hù)運(yùn)動,并逐漸上升到國家象征物的地位。美國是國家公園理念的起源國,在1972年的“清潔水行動”中提出了生態(tài)系統(tǒng)完整性的理念并將其寫入法律條文,加拿大是第一個(gè)設(shè)立專門管理國家公園政府機(jī)構(gòu)的國家。以美國和加拿大為代表的北美國家公園在生態(tài)系統(tǒng)完整性保護(hù)方面的理念與我國提出的《建立國家公園體制總體方案》高度吻合,均將生態(tài)系統(tǒng)完整性作為國家公園管理目標(biāo),并已開展了大量國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià)研究[34-35]。由于生態(tài)系統(tǒng)原真性的內(nèi)涵和評價(jià)在國家公園監(jiān)測與評估中仍屬較新領(lǐng)域,且部分原真性評價(jià)指標(biāo)在完整性評價(jià)中已有所體現(xiàn),因此目前的評價(jià)體系仍以生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià)為主導(dǎo)。現(xiàn)有的國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評估框架主要有IBI[36]、TLA[37-38]、EIAF[39]、EECs[40]和PCFAEI,評價(jià)指標(biāo)主要從景觀條件、生物條件、理化性質(zhì)、生態(tài)過程、水文地貌、自然干擾6個(gè)方面選擇[11],涉及到物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域。

IBI評估框架最早是以魚類作為指示生物構(gòu)建的評估體系,廣泛應(yīng)用于河流、湖泊、沼澤、水庫等濕地的生態(tài)健康評價(jià)[41-42]。由生態(tài)系統(tǒng)健康直接影響到生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及過程的完整性,IBI評價(jià)體系被運(yùn)用于國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性的評價(jià),并且成為北美國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評估常用的方法之一[36]。該框架基于高強(qiáng)度的野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析,雖然花費(fèi)大、耗時(shí)長以及生物鑒定專業(yè)性要求較高,但評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,主要用于大尺度水生生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià),要求采樣范圍覆蓋整個(gè)流域,而國家公園邊界與流域邊界往往并不吻合,因此需對國家公園外流域范圍進(jìn)行采樣以提高評價(jià)準(zhǔn)確性[11]。

TLA評估框架廣泛應(yīng)用于國家公園和野生動物保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià),在評價(jià)獨(dú)立且較為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)完整性時(shí)具有極大的靈活性,分為遠(yuǎn)程型、快速型和密集型3個(gè)評價(jià)級別,每個(gè)級別均中獨(dú)立完成[11, 43-44]。遠(yuǎn)程型評價(jià)屬于成本比較低廉且適用于所有自然生態(tài)系統(tǒng)一種評價(jià)方式,通常用于實(shí)地考察難度較大的保護(hù)地中,主要通過地理信息系統(tǒng)和遙感數(shù)據(jù)來獲取生態(tài)系統(tǒng)類型空間分布信息并評估大尺度區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)完整性[44-45],適用于青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性初評?？焖傩驮u價(jià)主要基于實(shí)地考察來獲取定量或半定量化評價(jià)指標(biāo),能夠很好的識別區(qū)域中的脆弱生態(tài)系統(tǒng)和敏感區(qū),是生態(tài)系統(tǒng)完整性主推的評價(jià)方法[11]。密集型評價(jià)對指標(biāo)精度要求極高,需要通過實(shí)地取樣獲取定量化指標(biāo),相較其他方法成本最高,但由于其準(zhǔn)確性較高適用于監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化情況[46]。

EECs評估框架的總體思路是體現(xiàn)時(shí)間和空間尺度特征、具有組織層級結(jié)構(gòu)、可反映不同生態(tài)系統(tǒng)類型特征,它提供了評估管理決策有效性的重要思路和方法,服務(wù)于提升生態(tài)系統(tǒng)完整性評估與管理水平。EECs評估框架自上而下由生態(tài)完整性的社會目標(biāo)所驅(qū)動,自下而上由生態(tài)系統(tǒng)基本特征的詳細(xì)科學(xué)測量所驅(qū)動[40](表1)。EECs評估框架提供了反映生態(tài)系統(tǒng)完整性基本特征指標(biāo),相較其他評估框架,評估指標(biāo)范圍更全面,更強(qiáng)調(diào)于生態(tài)系統(tǒng)的生物、物理、化學(xué)組分的完整性。

EIAF是以TLA評估框架為導(dǎo)向建立的指標(biāo)體系,是目前最為成熟的國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià)方法之一,廣泛應(yīng)用于國家公園和野生動植物保護(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)完整性監(jiān)測和評價(jià)。EIAF評估框架吸取了IBI和TLA評估框架的優(yōu)點(diǎn),在指標(biāo)選取方面不僅考慮了影響當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)完整性的指標(biāo),還考慮了影響未來生態(tài)系統(tǒng)完整性的指標(biāo)[11],利用生態(tài)系統(tǒng)完整性指標(biāo)計(jì)分矩陣優(yōu)化了生態(tài)系統(tǒng)完整性評價(jià)計(jì)分統(tǒng)計(jì)法,相比其他評估框架更為靈活,可通過調(diào)整指標(biāo)組合實(shí)現(xiàn)對不同生態(tài)系統(tǒng)的完整性評估。

加拿大國家公園管理局(Parks Canada Agency)高度重視國家公園的生態(tài)系統(tǒng)完整性,2008年全面實(shí)施“生態(tài)完整性監(jiān)測”項(xiàng)目,在參考EIAF和EECs評估框架的基礎(chǔ)上,建立了加拿大國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評估框架(PCFAEI)(表2),從保護(hù)生物多樣性(說明物種生存能力)、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)過程(評估生態(tài)系統(tǒng)的功能)、適應(yīng)并減輕壓力和威脅(監(jiān)測并減少負(fù)面影響)3個(gè)部分來評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)完整性[16]?？紤]到國家公園地域廣闊且往往位于偏遠(yuǎn)地區(qū),加拿大國家公園管理局建立了生態(tài)系統(tǒng)完整性遙感監(jiān)測體系,包括凈初級生產(chǎn)力、生態(tài)系統(tǒng)的演替與退化、本地物種的空間分布以及相鄰更大的公園生態(tài)系統(tǒng)的狀況[47-48]。

加拿大擁有森林、草原、凍原、沼澤等多種陸地生態(tài)系統(tǒng)類型,在國家公園報(bào)告中指出不同生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)完整性需要構(gòu)建不同的評估指標(biāo)[49](表3),根據(jù)評估結(jié)果將國家公園生態(tài)完整性劃分為好、中、差3個(gè)等級和變好、不變、變差3種變化趨勢,掌握基本情況并分析變化驅(qū)動因素為國家公園的動態(tài)管理與措施制定提供重要參考[50]。

3 生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估體系構(gòu)建

3.1 基本概述

青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評價(jià)指標(biāo)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域,指標(biāo)的選取需要從當(dāng)前實(shí)際出發(fā),對比過去并能預(yù)測未來,具備生態(tài)學(xué)意義并與重要的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及過程密切相關(guān)的指標(biāo)[51, 11]?；趯ΜF(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)完整性評估框架的梳理,結(jié)合考慮到青藏高原生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育的特性,國家公園群生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性指標(biāo)的選取著重考慮下述幾個(gè)特點(diǎn)[52-53]：

表2 加拿大國家公園生態(tài)完整性評估指標(biāo)體系

表3 加拿大國家公園不同生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)完整性評估指標(biāo)體系

(1)現(xiàn)勢性：能夠代表生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀特征,在生態(tài)系統(tǒng)里具有一定意義,并且與一些重要的環(huán)境過程和生態(tài)系統(tǒng)概念密切相關(guān)；

(2)預(yù)期性：對生態(tài)環(huán)境變化的響應(yīng)能提供早期的預(yù)警；

(3)典型性：著重考慮草地、森林、荒漠、濕地和冰川生態(tài)系統(tǒng)及其動態(tài)變化；

(4)可比性：能評估生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化和區(qū)域差異；

(5)可量化：盡可能獲得有生態(tài)模型研究基礎(chǔ)、定量關(guān)系明確的指標(biāo)；

(6)空間性：能覆蓋全部或部分區(qū)域,并具有空間分異的特點(diǎn)；

(7)可獲取性：在當(dāng)前的社會經(jīng)濟(jì)及科學(xué)發(fā)展水平下可以獲取,并能夠有效地節(jié)省成本；考慮到特殊的地理環(huán)境特征,盡量使用現(xiàn)代化技術(shù)如大數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測、RS、GIS等技術(shù)獲取的指標(biāo)。

此外,評估框架中的基本指標(biāo)主要是參考已有評估框架中共有的指標(biāo)類型,反映生態(tài)系統(tǒng)完整性的基本特征；特殊性指標(biāo)主要是在考慮上述7個(gè)原則的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域自身的自然-人文生態(tài)系統(tǒng)特征進(jìn)行篩選。

3.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,包括森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田、城鎮(zhèn)、荒漠和冰雪8種生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)類型以高寒高原為主,面積比例達(dá)到57.9%,其次是荒漠生態(tài)系統(tǒng)為21.3%,濕地為第三大生態(tài)系統(tǒng)類型,森林和灌叢生態(tài)系統(tǒng)面積比例和為9.7%,農(nóng)田、城鎮(zhèn)等生態(tài)系統(tǒng)類型面積比例總和不足1%(圖4)。青藏高原草地生態(tài)環(huán)境敏感而脆弱,高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的變化對整個(gè)青藏高原生物多樣性維持乃至生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有重大影響[54]。近年來隨著氣候變化、過度放牧、旅游發(fā)展等,草地生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重,植物種群發(fā)生變化,生物多樣性下降,優(yōu)良牧草數(shù)量減少,有毒、有害草種群數(shù)量增加,草地植物變矮、變劣、變稀等問題不斷顯現(xiàn)[55-56]?；哪鷳B(tài)系統(tǒng)主要分布在水上雅丹、海西鹽湖等國家公園潛在建設(shè)區(qū)內(nèi),在防風(fēng)固沙、水文調(diào)控、土壤保持及生物多樣性保育等方面提供著重要的生態(tài)服務(wù),同時(shí)在固碳和生物地球化學(xué)循環(huán)方面也發(fā)揮著不可替代的作用[57];受氣候變化,以及挖藥、樵采等不合理的人類活動影響,出現(xiàn)荒漠植被破壞嚴(yán)重、生物資源遭受破壞、生物多樣性急劇減少[58]。森林生態(tài)系統(tǒng)面積比例為5.3%,主要分布于青藏高原東南部以高山峽谷為主體的區(qū)域,其中雅魯藏布大峽谷具有世界最完整的山地生態(tài)系統(tǒng)垂直帶譜,是世界上山地生物多樣性最豐富的地區(qū)之一[59]。青藏高原被譽(yù)為“亞洲水塔”,對眾多江河的水源涵養(yǎng)、河流水文調(diào)節(jié)發(fā)揮著重要作用[60]。在近50年快速升溫的背景下,“亞洲水塔”表現(xiàn)為冰川加速退縮、湖泊顯著擴(kuò)張、冰川徑流增加、水循環(huán)加強(qiáng)等整體失衡的特征[61]。青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)中冰雪、濕地等的面積比例達(dá)到10.4%,主要集中分布在青海的三江源、西藏那曲以及西部邊境等區(qū)域的國家公園,未來“亞洲水塔”變化對國家公園建設(shè)的影響不可忽視。

圖4 青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)空間分布Fig.4 Spatial distribution of ecosystems in the proposed area of the Qinghai-Tibet Plateau national park cluster

青藏高原具有海拔高、氣溫低、降水少、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力弱和易受全球環(huán)境變化影響的特點(diǎn),主要脆弱生態(tài)環(huán)境問題包括凍融侵蝕、水力侵蝕、土地沙漠化、鹽漬化、水資源匱乏、生物多樣性減少等[4,62-63]。青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱敏感,但在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、生物多樣性維護(hù)等方面發(fā)揮重要作用[64]。此外,生境質(zhì)量的能量流指標(biāo)主要體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能與生態(tài)系統(tǒng)的演替與退化過程,反映當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)或趨勢,表征生態(tài)系統(tǒng)活力與生物多樣性水平,包括凈初級生產(chǎn)力、植被覆蓋度、生物量等指標(biāo),主要是通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測與反演,從大尺度上評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況與完整性特征[65]。因此,針對不同的生態(tài)系統(tǒng)類型的特征、主要生態(tài)環(huán)境問題和主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型,結(jié)合5種國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評估框架相應(yīng)的指標(biāo),以及青藏高原的自然生態(tài)系統(tǒng)的特殊性,篩選反映青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)的生境質(zhì)量指標(biāo)。

青藏高原是全球生物多樣性最豐富的地區(qū)之一和珍稀野生動物的天然棲息地和高原物種基因庫。青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)中絕大多數(shù)與生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)以及國家級自然保護(hù)區(qū)相重疊,是青藏高原特有與珍稀瀕危的動植物的分布區(qū)。生物群落指標(biāo)中指示物種和本地物種的選擇,要充分考慮青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生物物種的代表性和特有性。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,可采用植被、哺乳動物、鳥類等來反映生態(tài)系統(tǒng)完整性。近幾年來青藏高原黑頸鶴、藏羚羊、普氏原羚、野牦牛、馬鹿、滇金絲猴等的個(gè)體數(shù)量正在穩(wěn)步增加[66],而珍稀瀕危物種種群的恢復(fù)與擴(kuò)大是生物多樣性保護(hù)成效的明顯標(biāo)志,其中頂級肉食動物的存在及變化情況是生態(tài)系統(tǒng)是否健康或完整的重要標(biāo)志[67]。在水生生態(tài)系統(tǒng)中,青藏高原裸鯉已經(jīng)形成適應(yīng)高原寒冷干旱生境的生存特征[68],是判斷“水-魚-鳥”生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的指示物種,其數(shù)量及其變化對生態(tài)系統(tǒng)完整性有良好的指示作用[69]。黑頸鶴在色林錯(cuò)-普若崗日和雅魯藏布大峽谷國家公園潛在建設(shè)區(qū)中均可作為濕地生態(tài)系統(tǒng)健康與否的重要的指示物種[66]。

人類活動擾動改變了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài),加劇了高原局部的和短期的變化,成為青藏高原生態(tài)退化的主要原因[70]。超載過牧是人類活動中引起草地退化的首要原因,礦產(chǎn)資源開采和生物、旅游資源開發(fā)等也給草原生態(tài)帶來嚴(yán)重的破壞,使得局部地區(qū)出現(xiàn)草地退化、濕地消失、土地沙化等現(xiàn)象[71]。人類活動干擾主要選擇影響生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性的主要壓力源。根據(jù)2017—2020年第二次青藏高原科學(xué)考察國家公園分隊(duì)實(shí)地考察,青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)主要人為干擾為放牧、旅游開發(fā)、路網(wǎng)建設(shè)、礦產(chǎn)開采、生活垃圾和污水排放等。因此,選擇道路密度(反映自然生境破碎化程度)、土地利用強(qiáng)度(反映生態(tài)系統(tǒng)的人為干擾強(qiáng)度)、自然資源利用強(qiáng)度(草地載畜量、水資源利用強(qiáng)度、水電開發(fā)強(qiáng)度、礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度等)、旅游強(qiáng)度(游客進(jìn)入頻度和旅游區(qū)賓館床位總數(shù)、自駕車進(jìn)入頻度)、垃圾產(chǎn)生與處理(垃圾無害化處理率)、捕獵(非法捕獵發(fā)生的次數(shù)與涉及動物數(shù)量)、生態(tài)環(huán)境污染與破壞(土壤壓實(shí)與車痕、各種生態(tài)環(huán)境破壞事件發(fā)生的頻次與強(qiáng)度)指標(biāo)反映人類活動干擾情況。

青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)自然景觀和文化遺產(chǎn)豐富,是不同于其他國家高度聚焦自然生態(tài)系統(tǒng)完整性的特殊特征。青藏高原孕育了稀有的人文景觀資源,生動有趣的各種社會民俗,古老的信仰習(xí)慣以及涵蓋舞蹈、音樂、繪畫、曲藝等多種形式的藝術(shù)活動,此外還有大量的歷史文物遺跡,如象雄王國遺址、古老而神圣的宗教文化[72]。札達(dá)土林不僅具有世界上最典型、分布面積最大的第三系地層風(fēng)化形成的土林自然景觀,又有最為著名的古格王國都城遺址,具有極高的自然和人文遺產(chǎn)保護(hù)價(jià)值?！吧裆绞ズ遍L期以來是西藏阿里地區(qū)旅游形象的代表,主要原因在于岡仁波齊和瑪旁雍錯(cuò)在多個(gè)教派中都擁有極高的宗教地位,宗教文化信仰和宗教建筑藝術(shù)等人文遺產(chǎn)價(jià)值極大。色林錯(cuò)-普若崗日國家公園潛在建設(shè)區(qū)典型的高寒高原特征及典型的高原人地關(guān)系決定了該區(qū)域人文生態(tài)在青藏高原上的代表性,不僅最具西藏象雄文化代表性,也在高寒區(qū)游牧文化方面具有代表性。因此,文化景觀指標(biāo)的選取需從景觀審美與文化遺產(chǎn)兩個(gè)角度[22, 28],充分考慮本地的文化遺產(chǎn)資源現(xiàn)狀以及與自然景觀的匹配程度。景觀審美主要從建筑特色(建筑色彩、建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料)[73]、景觀環(huán)境原真性(所依托的自然山水、與環(huán)境的融匯)[27]兩個(gè)方面來評價(jià)。文化遺產(chǎn)主要從遺產(chǎn)的分布范圍、保護(hù)級別以及保護(hù)強(qiáng)度三個(gè)指標(biāo)來評價(jià),其中文化遺產(chǎn)的保護(hù)強(qiáng)度是指單位遺產(chǎn)地面積內(nèi)開展某一項(xiàng)目的投資額度[74]。

基于對國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性內(nèi)涵的理解,在借鑒PCFAEI、EIAF、TLA、IBI、EECs評估框架基礎(chǔ)上,結(jié)合研究區(qū)域自然生態(tài)和社會人文系統(tǒng)特征,從生境質(zhì)量、生物群落、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、自然條件與災(zāi)害、人類活動、人文景觀6個(gè)方面構(gòu)建青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估框架(表4)。此外,不同類型的國家公園可根據(jù)保護(hù)對象的不同,在評價(jià)指標(biāo)選擇上各有側(cè)重。以生態(tài)系統(tǒng)為主要保護(hù)對象的,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)類型適當(dāng)增加相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)；以物種為主要保護(hù)對象的,適當(dāng)增加對保護(hù)物種、食物鏈和棲息地的評價(jià)指標(biāo)。如主要保護(hù)對象涉及多個(gè)方面,可考慮在相關(guān)方面分別增加評價(jià)指標(biāo)。此外,青藏高原國家公園群作為一個(gè)整體,這與單個(gè)國家公園具有明顯差異,在開展生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估時(shí),需充分考慮“群”的概念,在評價(jià)指標(biāo)選擇更多的考慮不同國家公園間的連通性、系統(tǒng)性、整體性,在指標(biāo)權(quán)重設(shè)定時(shí)有所側(cè)重,從單個(gè)國家公園對“群”整體的貢獻(xiàn)、各自的獨(dú)特性以及相互作用形成的整體性的角度。

4 問題與討論

青藏高原國家公園群具有全球獨(dú)特的自然生態(tài)和人文生態(tài)系統(tǒng),整體性保護(hù)重要生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性是建設(shè)國家公園群的主要目標(biāo)。本研究在界定國家公園的生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性內(nèi)涵基礎(chǔ)上,借鑒已有的國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性評估框架和指標(biāo)體系,在對國家公園潛在建設(shè)區(qū)自然生態(tài)和社會人文系統(tǒng)綜合科學(xué)考察的基礎(chǔ)上,從生境質(zhì)量、生物群落、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、自然條件與災(zāi)害、人類活動、人文景觀6個(gè)方面構(gòu)建了青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估指標(biāo)體系,以期為未來國家公園群生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估、監(jiān)測和管理提供支撐。

由于國家公園涉及的生態(tài)系統(tǒng)本身的復(fù)雜性,加之生態(tài)系統(tǒng)完整性和原真性內(nèi)涵的不斷豐富,使得國家公園生態(tài)完整性和原真性體系無論是在理論上還是方法上都需要進(jìn)一步研究。生態(tài)系統(tǒng)原真性與完整性本是相互統(tǒng)一的整體的概念,完整性較之原真性在生態(tài)學(xué)中得到更為廣泛討論?，F(xiàn)有的評估框架更多考慮生態(tài)系統(tǒng)完整性,對生態(tài)系統(tǒng)原真性考慮不足,未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性一體化評估框架的研究。國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評價(jià)可以把原始的、未受人類干擾的或者少受人類干擾的生態(tài)系統(tǒng)作為參考標(biāo)準(zhǔn),通過測量生態(tài)系統(tǒng)偏離這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的程度來判斷其變化情況[52],一般設(shè)定原始狀態(tài)(沒有人文活動的狀態(tài))和自然狀態(tài)(如在一個(gè)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中最接近自然生境的狀態(tài))兩種基準(zhǔn)。目前發(fā)展環(huán)境下未受到人類干擾的生態(tài)系統(tǒng)很少,因而往往以偏離參照系的程度來衡量[75]。確定合理的參考狀態(tài)是關(guān)鍵,干擾程度最小系統(tǒng)法和極少干擾系統(tǒng)法是參考狀態(tài)確定的常用方法[76]。青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)人為干擾相對較少,因此在選定參考模型進(jìn)行評估時(shí)主要以歷史調(diào)查數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)確定物理完整性參數(shù)和大部分化學(xué)、生物完整性參數(shù)的期望值,再結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)方法綜合確定其他參數(shù)的期望值。

本研究將國家公園視為“生物-物理-化學(xué)-人文”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),將人文景觀因子納入評估框架,不同于其他國家國家公園聚焦自然生態(tài)系統(tǒng),從“原真性”來源與自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合角度,強(qiáng)調(diào)人文景觀與自然景觀的契合度與貢獻(xiàn)度。本研究僅構(gòu)建了青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估框架,而在未來開展具體評估應(yīng)用時(shí),如何根據(jù)不同國家公園類型組合評價(jià)指標(biāo)及確定權(quán)重,如何將定量化指標(biāo)與定性

表4 青藏高原國家公園群潛在建設(shè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評估框架

指標(biāo)相融合,如何滿足評價(jià)精度要求又不過度依賴實(shí)地調(diào)查結(jié)果,如何將人文景觀因子更好的定量化空間化表達(dá),如何根據(jù)不同管理需求獲取評價(jià)結(jié)果并應(yīng)用于國家公園的常態(tài)化管理,均成為主要的研究焦點(diǎn)。青藏高原國家公園群不同于單個(gè)國家公園,在開展綜合生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性評價(jià)時(shí),需要突出“群”的整體性,在反映單個(gè)國家公園獨(dú)特性的同時(shí)也要體現(xiàn)其對“群”的貢獻(xiàn)性。此外，國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性的評估,依賴于評估指標(biāo)的獲取精度和強(qiáng)度,需要系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),是切實(shí)能應(yīng)用于日常管理的重要技術(shù)手段?！督夜珗@體制總體方案》中明確要求“完善監(jiān)測指標(biāo)體系和技術(shù)體系,定期對國家公園開展監(jiān)測”。目前,我國已經(jīng)建立了較為完備的青藏高原的生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測體系,包括中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)、高寒區(qū)地表過程與環(huán)境監(jiān)測研究網(wǎng)絡(luò),以及環(huán)境質(zhì)量、自然資源、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、氣象等專業(yè)觀測網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)已基本形成了天地空一體化的監(jiān)測體系。而在國家公園群內(nèi)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系尚未建立,已有研究地面監(jiān)測站點(diǎn)嚴(yán)重不足,特別是對于人類活動、生物多樣性、氣候變化、環(huán)境質(zhì)量等監(jiān)測能力亟待提升。因此,未來需在建立的評估框架基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域內(nèi)已有的監(jiān)測體系,建立國家公園群生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性監(jiān)測體系,從而更全面服務(wù)于青藏高原國家公園群生態(tài)系統(tǒng)完整性與原真性保護(hù)與管理。