海洋生态功能与价值的变化

海洋生态功能与价值的变化

 

0引言   海洋生态系统服务指以海洋生态系统及其生物多样性为载体,通过系统内一定生态过程来实现的对人类有益的所有效应集合[1].随着人口和食物需求增加,海洋生态系统承载着越来越大的压力[1~5],海洋生态系统资源衰退、环境污染、食品安全等问题日益凸显.国外对于海洋生态系统服务功能与价值的研究起步比较早,Costanza等[4,5]对海洋生态系统的功能进行了分类,阐述了海洋对自然、生态、人类经济和社会的重要性;近年来我国学者针对海洋生态系统服务功能和价值的定义、典型海洋生态系统服务功能和价值的估算等方面也进行了相关研究[1,6~8].   生态系统服务功能和价值评价可向决策者展示和证明生态系统的重要作用及保护生态系统对人类社会发展的重要性[9],可纠正政策制定中对生态系统服务的忽视[10].利用生态系统的服务功能和价值分析,能以可持续的方式提升人们的福利,使人们的生活在环境和社会中产生双赢[11].作者[12]利用海洋生态系统服务功能与价值的方法评估了人工鱼礁构建对海洋生态系统的修复作用,证明该方法对于提高海洋生态系统管理水平有重要意义.   本研究采用基于生态系统服务功能框架的海洋生态系统综合效益研究方法,以深圳市周边海域为例,研究了特定海域近20年来生态系统服务功能与价值的变迁,对于保护海洋生态系统重要功能,提高海洋生态系统保护意识,加强海洋生态系统管理水平具有重要意义.   1研究方法   1.1研究区域概况   深圳市位于北回归线以南,113°46′E至114°37′E,22°27′N至22°52′N(图1).近年来,深圳市的经济发展迅速,深圳全市GDP由1979年的1.96亿元增长至2010年的8210.91亿元,在全国大中城市中排第4位,仅次于上海、北京和广州.深圳有1145km2海域面积和近260km的海岸线,拥有大鹏湾、大亚湾、深圳湾、珠江出海口等“三湾一口”,滨海资源丰富.目前,深圳已基本形成以海上交通运输、滨海旅游、海洋油气、海洋渔业和临海工业等为代表的海洋产业发展新格局,2010年深圳市海洋经济总值已达1048亿元,占全市GDP的11%.深圳沿岸海域一直以来是中国最具经济价值的生物资源栖息地之一[13],有海洋生物400多种,海洋渔业资源50多种.从20世纪90年代开始,深圳海域污染越来越严重.据海洋环境监测部门调查,深圳海域从2003年前开始已基本处于中度污染程度[14],海域的污染源主要包括陆上和海上.   1.2计算方法   海洋生态系统总服务包括食品供给、原材料供给、基因资源等服务功能,可以归纳为供给服务、调节服务、文化服务以及支持前三种服务的支持服务等4种类型[5,6,8,11,15~17].深圳周边海域生态系统服务功能计算主要综合考虑数据的可获取性、深圳周边海域实际提供的生态服务功能以及数据的可评价性等,主要选择其中的食品供给、原材料供给、气候调节、空气质量调节、水质净化调节、有害生物与疾病的生物调节与控制、知识扩展服务、旅游娱乐服务等方面进行价值评估.   1990~2009年深圳市附近海域的渔业产量、大型藻类产量及旅游收入等数据来自广东省统计年鉴和深圳市统计年鉴[18~34];深圳市浅海及湿地知识拓展服务参照Costanza计算的全球平均值[15];深圳市周边海域初级生产力、底栖生物量的变化主要参照广东近岸海域渔业资源动态研究与养护策略研究报告[35],其余数据参考杜飞雁等[36]、丘耀文等[37]、王友绍等[38]、吴振斌等[39]的相关文献.   (1)食品供给   深圳市附近海域食品供给服务主要包括捕捞的渔业产品和水产养殖产品.计算时,应扣除人类将此项服务带到市场的成本,如增殖放流成本、养殖成本等,剩余的价值才是自然生态系统所产生的服务价值.其具体计算方法如下:FV=∑(YFi×PFi)-∑CF-∑MR式中:FV(万元)为食品供给服务的价值;YFi(kg)为海洋生态系统捕捞或养殖的第i类海产品数量;PFi(万元/kg)为第i类海产品的市场价格;CF(万元)为捕捞成本;MR(万元)为深圳市附近海域增殖放流成本或养殖成本.   (2)原材料供给   原材料的供给服务价值指深圳市附近海域所能提供的化工原料、医药原料和装饰观赏材料等,需扣除将此项服务带到市场上成本,采用市场价值法进行计算,其具体计算方法如下:MV=∑(Qi×Pi)-∑(Qi×Ci)式中:MV(万元)为原材料供给服务的价值;Qi(kg)为深圳附近海域内的第i类海产原材料数量;Pi(万元/kg)为第i类原材料的市场价格;Ci(万元/kg)为将单位数量原材料i带到市场的成本.   (3)水质净化调节   污染物质通过海洋生态系统的一系列生态过程转化为无毒无害的物质,其作用的性质与污水处理工厂功能相似.所以,采用影子工程法[5]来间接计算深圳附近海域的水质净化调节服务的价值,其具体计算方法如下:WV=∑(QWi×CWi)式中:WV(万元)为水质净化调节的服务价值;QWi(kg)为深圳市海域净化的第i类污染物质数量;CWi(万元/kg)为第i类污染物质的处理成本.   (4)气候调节   对气候的调节服务来源于海洋生态系统作为碳库对温室气体的吸收和固定,通过人工造林费用或碳税率可以确定此项服务的价值,具体计算方法如下:CV=∑(PPi×Di)式中:CV(万元)为气候调节服务的价值;PPi(kg)为深圳附近海域固定第i类温室气体的数量;Di(万元/kg)为固定单位数量i类温室气体的费用.#p#分页标题#e#   (5)空气质量调节   空气质量调节服务主要包括海洋生态系统对有益气体的释放及有害气体的吸收,其计量指标可采用O2,O3等有益气体的释放量计费以及有害气体(如H2S,SO2,CO)的吸收量计费等,采用影子工程法进行计算:AV=∑(QEi×Ei)+∑(QAj×Ej)式中:AV(万元)为空气质量调节服务的价值;QEi(kg)为深圳附近海域释放的i类有益气体数量;Ei(万元)为生产单位数量i类气体的费用;QAj(kg)为深圳附近海域吸收的j类有害气体数量;Ej(万元/kg)为处理单位数量j类气体的费用.   (6)有害生物与疾病的生物调节与控制   有害生物与疾病的生物调节与控制指海洋生态系统通过生物间的相互作用而减少的灾害损失.深圳市海域的这部分服务采用机会成本法[5]进行计算:HV=∑(DAi-DLi)+∑HYi式中:HV(万元)为有害生物与疾病的生物调节与控制的服务价值;DAi(万元)为第i类灾害损失的平均值;DLi(万元)为深圳附近海域第i类灾害损失值;HYi(万元)为台风等灾害天气对沿岸造成损失值.   (7)科学研究服务   科学研究服务价值指的是海洋生态系统所产生和吸引的科学研究以及对人类知识的补充等贡献,通过全球浅海及沿海湿地文化科研价值基准值进行计算.VOK=VS×A+VW×A式中:VS(万元)为单位面积浅海的文化科研价值基准价;VW(万元/km2)为单位面积湿地的文化科研价值基准价;A(km2)为海域面积.   (8)旅游服务   深圳市附近海域的旅游服务价值采用旅行费用法[8],根据海洋旅游及娱乐的人数及费用支出来计量:TV=TTV+∑TT+∑DT式中:TV(万元)为旅游娱乐服务的价值;TTV(万元)为深圳市的旅游产值;TT(万元)为深圳市附近海域游钓所产生的价值;DT(万元)为深圳市附近海域由于潜水旅游等所产生的价值.   2结果   2.11990年来深圳市附近海域海洋经济中供给服务的变化   海洋生态系统的供给服务指海洋生态系统为人类直接提供的鱼虾贝藻等各种海洋食品和间接为人类提供的食物、日常用品等生产性的原材料等.深圳市附近海域供给服务所提供价值和食品供给服务在总生态系统服务价值中的比例见表1.1990~2004年深圳市附近海域食品供给服务所能提供的价值呈上升趋势,从24028万元上升至85422万元,但其所占比例所占比例从30.09%下降至14.90%,呈显著下降趋势;2005~2009年食品供给服务的价值和所占比例均呈下降趋势;整个研究过程中深圳市附近海域的食品供给所占比例下降明显.1990~1995年原材料供给服务的价值及所占比例均呈上升趋势;1998~2009年原材料供给服务价值呈上升趋势,但所占比例变化不大.   2.21990年以来深圳市周边海域生态系统总服务价值变化   除2003年和2004年因非典导致旅游业衰退,使其价值有所下降外,1990年以来深圳市周边海域生态系统服务价值变化呈直线上升趋势.深圳市周边海域生态系统总服务价值由8亿元上升到2009年的71.7亿元,单位面积(每km2)服务价值由70万元上升至627万元,20年间深圳市周边海域生态系统总服务价值上升了近9倍.   2.31990年以来深圳市周边海域海洋生态系统服务价值结构变化   深圳市周边海域海洋生态系统服务价值及其各部分所占比例,见表1~3.1990年以来深圳市海洋生态系统服务功能各部分提供的价值变化比较大.食品供给服务和调节服务所占比例呈持续下降趋势,食品供给所占比例从1990年的30.09%下降为3.99%,调节服务由1990年的45.64%下降为2009年的4.66%;而海洋为深圳市提供的文化服务所占比例呈直线上升趋势,从1990年的24.25%上升至2009年的91.26%.   3讨论   3.1城市化是导致海洋供给服务降低的主要因素   近年来由于捕捞强度不断增大,海洋中寿命长、营养级高的肉食性鱼类生物量明显下降,寿命短、小型鱼类占优势;优质鱼的生物量下降,经济价值较低的小杂鱼占优势,造成我国沿海渔业捕捞产量下降、产值降低,渔业资源可持续利用水平下降[40,41].同时,由于海洋交通业和滨海工业的发展占用了大量的海域面积,影响到深圳市附近海域海水养殖业的进一步发展[42].以上因素是影响深圳市海洋生态系统服务供给功能价值降低的主要因素,另外,由于城市的扩建占用了大量的池塘养殖用地也是影响海洋生态系统供给服务功能降低的一个因素.   3.2滨海旅游业的快速发展是海洋生态系统文化   服务功能增加的内在驱动力深圳市海洋沿岸旅游资源较为丰富[42],滨临港澳更可吸引大量的港澳游客,同时作为特区,特区优惠的政策吸引了来自全球各地的投资商,商务游促进了当地旅游业的发展.1990~1995年深圳市旅游业收入上升幅度较大,这可能与特区政策和居民收入的快速增加有关.2003年深圳市生态系统服务价值较2002年有大幅的下降,主要是因为2003年爆发的非典对旅游经济的毁灭性打击所致.这些表明深圳市已经由一个边陲小村发展成为了一个国际化的旅游城市.   3.3经济的快速发展促进了海洋生态系统服务功能价值结构的变迁   经济及城市化发展也促进了深圳市海洋生态系统服务功能的变化,沿海成为人口密集区[43],深圳市人口由1990年的167万人上升值2010年的1035.79万人,深圳市海洋生态系统的主要功能由1990年的供给功能转变为文化服务功能.近年来深圳附近海域调节功能价值波动较大(表1~3),这可能是由于近年来工业的发展,大量的工业和生活污水排放进深圳附近海域,导致深圳近岸海域富营养化水平发生变化,而海域的调节功能主要包含水质调节、空气质量调节、气候调节和有害生物调节等,这些参数均与水体中的初级生产力水平有关,但相对与快速发展的旅游经济,其所占比例呈显著下降趋势.#p#分页标题#e#   4结论   利用海洋生态系统服务功能与价值分析方法对海洋生态系统及进行评估可以更好的开发利用和保护海洋生态系统.效率性、公平性和可持续性是生态系统服务管理的3个重要目标[44].通过对海洋生态系统服务功能与价值的分析,可以根据海域管理目标,综合维持和保护海洋生态系统的各项功能,从而提高海洋生态系统对人类的贡献[45].因2010年深圳市渔业统计数据尚未公布,本研究数据基于2009年以前的统计数据.   合理地利用海洋资源是保护海洋环境和保证海洋生态系统可持续发展的重要手段.人类活动的加剧导致了全球范围内海岸带输送的氮磷总量增加[10],同时过度的捕捞导致渔业资源衰退,影响了海洋生态系统服务功能.通过对深圳市1990~2009年周边海域生态系统服务功能与价值的长时间序列分析可以看出,其海洋生态系统价值呈显著上升趋势,其价值结构变化明显,由于捕捞强度的增加和城市化的发展,导致深圳市周边海域的供给功能呈显著下降趋势,但文化服务功能显著提高.因此,保护和修复近海海洋环境、养护近海渔业资源,对于保护海洋环境、促进海洋生态系统的可持续发展具有重要意义.开发与保护并举,在促进滨海旅游业的发展的同时海洋生态系统的可持续性.深圳市近年来大力开发旅游资源,开展伏季休渔,促进了海洋生态系统的合理利用,但是生产和生活用水对海洋的污染依然比较严重,因此,在开发海洋旅游资源的同时更要加大对生态环境的保护力度,合理评估由于海洋生态系统服务功能变化所造成部分海洋生态系统服务功能下降的原因,应用补偿机制,以保持海洋生态系统的可持续性.