生态系统服务-人类环境持续性管理工具-基于芬兰拉普拉森林案例分析

摘要：生态系统服务（ESs）的观念是一套新科学相关方法，提供了一个尽量保护由人类活动带来的经济问题的可能性，去解决由于土地利用问题而逐渐上升的问题。自从生态系统服务在2005年 千年生态系统评估的被作为主要观念应用方法开展而来，这方面的趣味性也提升了起来。尽管对生态系统的方法的科学、经济、政治热情都建立了起来，但是迄今只发表了很少的案例研究。我们在文章中研究了芬兰北部的拉普拉森林的生态系统服务与景观规划之间的联系，提出了一种可以用于生态系统服务应用研究的方法以及各种数据库。我们对生态系统服务的研究区的生物类群所提供的生态系统服务进行分类，并考察不同土地利用形式对生态系统服务供应的影响。根据研究结果，我们建议在个案研究中可能使用到欧洲Corine土地覆盖数据库。

引言

1.1.生态系统服务与自然管理

所有人类环境系统的耦合是具有普遍复杂性的（Li, 2004; Loehe, 2004)这种系统曾经在各种文章中被研究过，包括生态经济学和景观生态学，最近还被冠以生态服务（ESs）的概念（MA,2005）。根据联合国所支持的潜能生态系统评估（2005），目前为止，世界上超过60%的生态系统服务被降级/退化了。生态系统服务方法结合不同的范式并且研究传统的社会、经济、环境科学。然而，用于景观生态学的方法，如集合种群模型和遥感，对于生态系统服务研究也是很重要的。生态系统管理传统的侧重于可持续地生产野味，鱼类和野生动物，特别是林产品。（Franklin，1997）对于生物多样性丧失以及生态环境破碎的担忧促进了可持续管理规则的制定。（CBD Secretariat, 2004; Hanski and Ovaskainen, 2003）。商业活动者，如森林工业经营者，已经制定了自己的可持续管理规则，一是为了保护资源可供应长期生产，也是为了应对非政府组织等利益相关者的压力。 (WWF-IUCN, 2004)。在过去的二十年里，自然资源的管理手段发生了重大的变化，特别是在林业方面，在芬兰或正如欧洲和北美洲的其他国家一样。 (Hall, 2001; Hickey andInnes, 2005; Metsauml;talouden kehittauml;miskeskus Tapio, 2006; Vihervaara and Kamppinen, 2009).

在本文中，我们有以下目标：

1. 介绍生态系统服务研究中所用的应用研究方法和各种数据库；
2. 对拉普拉森林研究区域的生物群落生态服务系统进行分类；

（3） 研究不同的土地利用对研究区域的生态系统服务的影响；

我们还讨论欧洲CORINE土地覆盖数据库在生态系统服务研究中的可能用途，以及其中所使用的方法中蕴含的机会或陷阱。

1.2当前生态系统服务研究的需求

人与环境的系统其特征值在度量、建模、量化方面仍然存在难度。（see Zurlini et al., 2006; Graymore et al., 2009)生态系统的保护研究的重点历来都是生物多样性和物种的保护。而最近的保护思想的成长包括人类福祉对健康的生态系统以及其产品和服务的依赖性，这似乎给可持续的生态系统管理和保护带来新的活力。

Naidoo et al. (2008)在文章中强调了确实需要进行生态系统调查的的中心问题：（1）全球生态系统服务评估必需生成更好的地图来表示生态系统服务产出的地点。（2）它必须对土地利用转换进行量化，还有对服务供应的可能存在的影响。（3）并且我们需要了解到利益对于邻近人口的价值和流动，我们假设除此之外，其他当前的挑战是（4）选择相关的指标和尺度来评估生态系统服务的变化，（5）确定不同生态环境和文化环境中的生态系统服务，以及将相关结果以对于决策者来说是可以理解的形式组合。

Naidoo et al. (2008)找到四个生态系统服务来代表全球地理分布：碳的固定，碳的贮存，草地牧畜业生产，还有水资源供应。他们得出的结论就是，需要做出重大的努力来量化和绘制最重要的生态系统服务的一小部分。就我们而言，在芬兰北部的区域是可以这样做到的。

1.3生态系统服务的生态基础

在生态系统服务所描述的人与环境的关系的初期，有着生态系统的过程和功能，例如土壤的形成、自养植物的光和作用或者能量、物质和水的循环。在当代，这些称为支持生态系统服务，（MA,2005）实际上，它们不仅支持其他形式的生态系统服务，而且还是实际上性能的先决条件。从不同的支持服务来看，它们的运行需要明显的生态系统结构和功能。（图1）

图1生态系统完整性对提供其他生态系统的相关性服务和人类福祉。

能量、物质和水的循环、关键物种的特定多样性以及适宜的非生物条件是描述生态系统功能的关键组成部分。(Muller, 2005)这些因素包括在生态系统完整性和生态系统健康的概念中，这些概念的目的是保持系统的适应性（抗干扰能力）和可持续提供生态系统服务所必需的结构和功能(Burkhardet al., 2008)。支持服务为提供供应、调节和文化生态系统商品和服务提供了必要的材料和功能。这些又是人类福祉不可或缺的先决条件。(Muller andBurkhard, 2007)

包括供应可供人们直接消费或使用的产品（如食品，水，纤维，燃料或建筑材料）的供应服务，这些支持服务是显而易见的。调节服务包括水和空气的净化、气候调节和疾病控制在一方面，人类可以直接利用，另一方面，它们还包括生态系统进程和功能的重要组成部分。因此，这些与人类福祉和提供、文化与支持服务有相互关系。因此，生态系统服务的概念为连接自然系统与人类社会提供了一个有用的工具。在拉普拉森林，林业、驯鹿饲养、淘金或旅游等生计来源严重依赖自然资源和完整的生态系统，这些联系甚至比中欧地区的工业化地区更加明显。(Burkhard and Muller,2008).

1.4.案例介绍：拉普拉森林土地利用的森林冲突以及其他挑战

在北极地区，生态过程如树木的繁殖、光合作用都很缓慢(CAFF,2001;Wielgolaski, 1997; Stark, 2002)，因此当人为因素突然影响时，生态系统非常脆弱。与南半球相比，北极的生物多样性并不是很高，这使得北极成为一个研究生态系统服务的有趣的平台。当地的动植物群已经进化并且适应了严酷的环境条件，但是没有适应现代土地利用变化的高速率和影响，例如林业造成的变化。例如，在森林拉普兰收获的树干通常有200-300年的历史((Sihvo et al., 2006; Wallenius, 2007)，相比之下，欧洲其他大多数地区的树龄为50-100年(甚至更少)。(Kankaanpaaet al., 2002;Sippola, 2002;Rounsevell et al., 2006).

关于拉普拉森林的土地利用的争议一直持续着(Hallikainen et al., 2006; Sihvo et al., 2006;Heikkinen, 2007; Raitio, 2008; Liimatainen et al., 2006; Harkki,2002)。这一个复杂问题的主要参与者是林业人员、驯鹿牧民、自然保护机构和活动分子、旅游业人士和矿工。最难以解决的冲突是林业人员和驯鹿牧民以及自然资源保护者联盟之间的冲突。旅游业在就业和收入方面的重要性已经大大提高（表1） (Fotiou et al., 2003; Kauppila and Saarinen, 2008);拉普拉的旅游业目前雇佣的人数超过其他任何行业 (Saarinen, 2002; Keskimouml;louml; and Pirkonen, 2006).吸引游客的主要因素是该地区的“清洁”的自然环境、野生动植物和自然保护区。(Eagles and McCool,2002).

与此同时，林业一直面临着根本性的变化，例如，芬兰在Kemija rvi的最北端的纸浆工厂关闭，在那里砍伐的部分木材在拉普拉森林进行了加工。在土地利用的冲突背后一个根本原因在于拉普拉的土著萨米人和芬兰政府之间的土地所有权问题尚未解决。在进行一些尝试之后，依然没有得到一致。(e.g. Heikkuri et al., 2000; Sihvoet al., 2006; Raitio, 2008).

表1：拉普拉森林土地利用收入与员工价值（Keskimolo and Pirkonen，2006）

图2 芬兰拉普拉森林研究区域CORINE2000土地利用分类，来源：CLC000土地覆盖数据（25m）

材料与方法

2.1.研究区域

研究区位于芬兰的拉普拉，可分为两个不同的因素：(1)该地区的生物和景观生态；(2)地区的行政边界。行政边界与根据城市统计数据和人类福祉的环境管理评估有关。

2.1.1.生物和地理环境

研究区位于北极冻原和北方森林生物群落之间的边界地带。这一植被地带被称为“拉普拉森林”(芬兰语中的“Metsa-Lappi”)。森林以欧洲赤松（樟子松）为主，从云杉树（挪威云杉）线到松林。山地桦树(白桦(Betula pubescens ssp.czerepanovii)在松树之后，其生长上限在150-200米以上。作为典型的生态带或过渡地带，森林冻土带充当北方森林和开放苔原之间的缓冲地带(Caff，2001)。此区域还包括河流、湖泊、池塘和泥炭地。

该研究覆盖面积9880平方公里，与南部的洛卡和波蒂帕塔人工湖以及北部的伊纳里湖接壤。这些人工湖建于20世纪60年代与70年代之间，作为用于发电的水库。拉普拉森林的植被生长期为100至140天；热总和为600至750度一日(D.D.)(1971至2000年)，而芬兰北部其他商业使用的森林的植被生长周期为750至1000度一日(Metsauacute;talouden kehittaegrave;miskeskus Tapio，2006)。年降水量从320毫米到420毫米不等。该地区大多数森林少于750 度一日.是所谓的防护林，在这些森林中伐木和重新造林必须特别小心。 (Hyppouml;nen et al., 2003; ForestAct, 1996)

2.1.2 行政区

研究区域位于拉普拉省的北拉普拉，覆盖到两个城市的区域， inari的南部和sodakyla的北部。北拉普拉的县域土地利用计划最近被芬兰政府所接受(Valtioneuvoston pauml;auml;touml; s YM2/5222/2006)芬兰北部被分成56个驯鹿放牧区，在其中我们关注三个，Lappi，Hammastunturi和Ivalo（图2）三个地区都有悠久的驯鹿传统。 其他土地使用形式在各个地区以不同方式发展。 Hammastunturi地区林业和旅游业的利率相对较低。 在Lappi地区，由于林业和两座大型水库的作用以及一个有旅游业的大型国家公园，土地利用方面更加紧张。自20世纪40年代以来，Ivalo地区一直是主要的林业领域。

2.2 自然保护区的作用

对自然保护区的比例进行研究是为了估计其对生态系统服务的生产的意义。研究区内有各种类型的保护区，Urho Kekonen国家公园、Hammastunturi和Sarmitunturi荒野地区、Sompio自然公园、受保护的沼泽和沼泽地，以及属于欧盟Natura 2000网络的地点(Lindqwitz和Posio，2005年)。这些保护区对生物多样性和人类福祉都很重要，因为它们提供了娱乐机会和获得自然遗产的机会。

2.3 生态系统服务以及科林土地覆盖系统

对欧洲CORINE 2000年的土地覆盖数据库（CLC2000）进行了测试用以确定其是否适合于在2000年基准年评估研究地区的生态系统服务生产情况。芬兰的土地覆盖被绘制为欧洲CORINE 2000土地覆盖项目的一部分(CLC 2000芬兰，2005年)：它包括一个卫星图像地图和一个25m*25m分辨率的覆盖整个芬兰的栅格土地覆盖数据库。这一数据库已作了推广，以便与欧洲土地覆盖图相适应，最低测绘单位为25公顷。CLC 2000包括44个土地覆盖分类，其中34个位于拉普拉森林。此外，我们还调查了其他可能对区域专家系统评估有用的数据库(图)。3；见第2.5节)。

CLC2000的不同分类（CORINE生态环境）产生了生态系统服务的数据是通过大量的文献检索、专家访谈和

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