浅谈森林生态系统及相关问题

浅谈森林生态系统及其各方面的研究

摘要：森林是人类亲密的伙伴，是我们赖以存在和发展的重要资源。拓为我们提供木材，能源，固定空气中的二氧化碳，为人类提供赖以生存的氧气，同时为人类遮风挡雨，美化自然环境，固定水土，减少荒漠的迁移和泥石流的发生。森林生态系统是一个复杂的系统，具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等。我国对其各方面的研究一直没有停步，通过对生态系统研究的加深，相信我们会更好的保护森林，并让其更好的发挥功能。

关键词：森林生态系统 森林生态经营 森林生态系统管理 森林生态系统服务功能

一 森林生态系统及其相关概念

森林生态系统是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和微生物）及其非生物环境（光、热、水、气、土壤等）综合组成的生态系统。具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，是生物与环境、生物与生物之间进行物质交换、能量流动的自然生态科学。

地球上森林生态系统的主要类型有四种，即热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林。是陆地上生物总量最高的生态系统，对陆地生态环境有决定性的影响。

生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。

森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程与所要研究的中、大尺度

的格局与过程建立联系，实现不同时空尺度的信息推绎与转换。因此，进入20世纪90年代以来，生态学研究已从面向结构、功能和生物生产力转变到更加注重过程、格局和尺度相关性。

二 森林生态系统的优势和特点

在地球陆地上，森林生态系统是最大的生态系统。与陆地其他生态系统相比，森林生态系统有着最复杂的组成，最完整的结构，能量转换和物质循环最旺盛，因而生物生产力最高，生态效应最强。具体地说，它具有以下的一些特点和优势。

⑴森林占据空间大，林木寿命延续时间长。森林在占据空间方面的优势表现在3个方面，一是水平分布面积广，中国北起大兴安岭，南到南海诸岛，东起台湾省，西到喜马拉雅山，在广阔的国土上都有森林分布，森林占有广大的空间。二是森林垂直分布高度，一般可以达到终年积雪的下限，在低纬度地区分布可以高达4200～4300米。三是森林群落高度高于其它植物群落。生长稳定的森林，森林群落高度一般在30米左右，热带雨林和环境优越的针叶林，其高度可达70～80术。有些单株树木，高度甚至可以达100多米。而草原群落高度一般只有20～200厘米，农田群落高度多数在50～100厘米之间。相比之下可以看到，森林有最大的利用空间的能力。

⑵森林是物种宝库，生物生产量高。森林分布广，垂直上下4000多米。在这样广大的森林环境里，繁生着众多的森林植物种类和动物种类。有关资料说明，地球陆地植物有90%以上存在于森林中，或起源于森林；森林中的动物种类和数量，也远远大于其他陆地生态系统。而且森林植物种类越多，发育越充分，动物的种类和数量也就越多。

⑶森林是可以更新的资源，繁殖能力强。老龄林可以通过自然繁殖进行天然更新，或者通过人工造林进行人工更新。森林只要不受人为或自然灾害的破坏，在林下和林缘不断生长幼龄林木，形成下一代新林，并且能够世代延续演替下去，不断扩展。在合理采伐的森林迹地和宜林荒山荒地上，通过人工播种造林或植苗造林，可以使原有森林恢复，生长成新的森林。

三 国内外对其各方面的相关研究

1、森林生态系统服务价值研究

森林生态系统服务功能是指森林生态系统与生态过程所形成及所维持人类赖以生存的自然环境条件与效用. 从复合生态系统的角度来看, 它不仅包括该系统为人类提供食品、医药和其他工农业生产的原料, 更重要的是支撑与维持地球的生命支持系统, 维持生命物质的生物地化循环与水文循环, 维持生物物种与遗传多样性, 净化环境,

维持大气化学的平衡与稳定。

我国的森林生态系统服务功能评价工作源于20 世纪 80 年代初开始的森林资源价值核算研究工作。中国林学会在-1983 年开展了森林综合效益评价研究，-.1988 年国务院发展研究中心得到美国福特基金会的资助，开展了包括森林在内的资源价值核算工作20世纪90年代中后期开始，随着生态系统服务功能概念、内涵的进一步明确，森林生态系统服务功能评价的研究工作逐渐深化，欧阳志云等以海南岛为例深入开展了森林生态系统服务功能价值评价的研究工作，后又对中国陆地生态系统服务功能的价值进行了初步估算，之后的研究也不断取得进步。根据第五次全国森林资源清查数据，中国现有的森林面积约1.5×10^8hm^2,居世界第五位，但森林覆盖率(16.55%)远低于世界平均水平（29.6%），人均森林面积和单位面积蓄积量同样处于世界后列。研究森林生态系统的服务功能及其生态经济价值，对于保护森林具有重要的现实意义，我国的研究也要继续前进。

2、森林生态系统经营

森林生态系统经营(forest ecosystem management) 作为一种新的资源管理模式，是指：在不同等级生态水平上巧妙、综合地应用生态知识，以生产期望的资源价值、产品、服务和状态，并维持生态系统的多样性和生命力，把国家森林和牧地建设为多样的、健康的、有生产力和可持续的生态系统，以协调人民的需要和环境价值。 总结国内外森林经营的历史演变(包括向森林生态系统经营的演变), 作为现代森林经营的指导思想:①不能离开特定的社会、经济、文化、政治及资源背景, 也不能背离世界林业发展的总趋势; ②森林满足人们的需要必须与森林生态系统的结构及功能的维持相平衡; ③森林经营要采用综合的、整体的方式或途径。只有这样, 我国的森林经营才会有坚实的社会经济基础, 有文化底蕴, 有生态合理性, 才能建立在可持续发展的基础上。

3、森林生态系统健康评估研究

森林生态系统健康评估是当前热门研究方向之一, 已成为国内外森林状况评估和森林资源管理的标准。森林生态系统健康是森林能够维持其复杂性同时又能满足人类需求的森林生态系统的一种状态。:森林生态系统健康评估是指采用完善的评估指标体系来诊断和评估现有森林生态系统的健康状况, 是对森林生态系统生产力水平、结构状态、抵抗外界干扰能力以及服务功能等多方面综合能力的一种评估。

目前, 国内外已有许多学者开展了森林生态系统健康评估的研究工作, 并根据不同的区域特征、关键影响因子、评估目的和目标制定了相应的评估指标体系。一般把森林生态系统健康特征简单概括为具有良好的稳定性、活力、组织结构、服务能力、对外界的抵抗力和恢复力。 因此, 评估森林生态系统是否健康可以从活力、组织结构、

恢复力、和生态服务功能4 个方面来定义。1992 年,Costanza 等提出系统健康公式HI =VOR(HI 表示系统健康指数;V 表示系统活力;O 是系统组织指数;R 是系统恢复力指数), 并要求使用权重因素去比较和综合系统中的不同组分。该定义反映了系统的综合性特征, 为生态系统健康评估提供了可行性框架。国内的评估系统也在不断发展，孔红梅选用了对森林生态系统健康程度影响较大的一些指示指标, 如乔木、灌木、草本、土壤动物等构成评估指标体系, 共有21个指标。该指标体系中土壤动物因素比例过大, 指标具有一定的片面性。由于森林生态系统健康评估途径不同, 其评估指标体系有较大差异。在总体而言, 目前还未有一套令人信服的森林生态系统健康评估指标体系。

四 关于森林生态系统的未来展望

森林生态系统存在广泛的时空异质性和尺度的复杂性，因此研究森林生态系统结构与功能的变化规律，需要借助多学科、交叉学科的研究方法。采用实验观测、虚拟现实、数值模拟和决策支持系统等手段，以及结合空间遥感、GPS 、GIS 和建模等手段，是实现森林植被格局－生态过程耦合－时空尺度转换有机结合的重要研究方法。采用多尺度（地面观测、实验室模拟测试、数值模拟、结合3S 技术的空间对地观测）实测分析和分布式数值模拟技术，实现森林生态过程耦合和尺度转换，也为解决未来全球面临的重大森林资源与环境问题展示了希望。

纵观世界森林生态学呈现出的蓬勃发展的态势，中国森林生态学研究的水平、基础设施和科研人才等方面与世界发达国家相比还处在相对落后的阶段，也面临森林生态学发展上的若干问题。中国森林生态系统定位研究台站数量少，科技投入较低，观测设备自动化与现代化水平也相对较低。随着中国经济社会总体发展水平的提高和实施的国家可持续发展战略与西部大开发战略，国家对生态环境保护与建设日益重视，林业六大生态工程建设项目的启动，将给森林生态学的发展提供了极好的契机。

参考文献：

[1]、黄俊臻, 韦新良, 森林生态系统经营研究, 【M 】, 安徽农业科学,2008-10

[2]、赵金龙，王泺鑫等, 森林生态系统服务功能价值评估研究进展与趋势, 【M 】, 生态学杂志 ,2013-08-15

[3]、王兵、郭浩等, 森林生态系统健康评估研究进展, 【M 】, 中国水土保持科学,2007