文摘
人们普遍认为土地利用变化(LUC)与气候变化影响人类健康。本文进行了回顾相关研究吕克·对人类健康的影响通过专门改变生态系统提供的服务。第一,探索卢克对生态系统的影响提供服务进行了综述,包括研究的影响LUC农业生态系统服务和森林或草原生态系统服务。的定量识别卢克对生态系统的影响提供服务是评论。根据增强观察和估值方法,几种方法为评估生态系统服务和改进模型这些生态系统服务评估。主要指标用于发现卢克对人类健康的影响进行了综述,包括增加的输入和输出的减少生产和增强健康风险引发的不合理的土地利用。最后,本文研究发现差距并提出了若干研究方向来解决这些漏洞。
1。介绍
人类活动和生态系统之间的关系讨论多年,自然和社会科学家。卢克和气候变化及其对生态系统的影响已国际岩石圈生物圈计划(IGBP)的核心问题与国际人类维度计划对全球环境变化(IHDP)。作为两个相互作用的过程,卢克和气候变化相互影响。一方面,气候变化影响人类活动,间接地施加影响卢克,另一方面,LUC造成人类加速对气候变化的影响。与此同时,所有这些变化对生态系统产生影响。近年来,生态系统服务被认为是作为切入点的科学发现人类和自然共同进化过程。生态系统服务表示生物的好处来自生态系统维持地球的生命支持系统,强调人类在socioecological系统的作用,其中包括支持服务、规范服务、供应服务、文化服务(1]。随着全球人口的增长和消费模式的变化,将需要更多的土地和农业生产生活空间。然后全球社会面临的棘手的问题是如何满足人类对生活空间日益增长的需求,食物,燃料,和其他材料在维持生态系统服务和生物多样性在卢克和气候变化。众多研究表明,卢克和气候变化影响生态系统的结构和功能,然后影响生态系统服务的供给(2- - - - - -4]。吕克·可能增加某些服务的提供和价值但减少他人(5]。土地利用决策,打算最大化一个结果,如农业生产或木材生产可能会生成一个附带的下降提供其他服务(1]。
众所周知,生态系统提供必要的服务生计通过各种生态系统服务和人类福祉,它直接或间接地维持人类生活的质量。卢克和气候变化影响的各种生态系统服务空间和时间,这主要是通过农业生态系统和森林和/或提出草原生态系统。作为农业生态系统服务,它一定会被削弱如果耕地退化和气候变化加剧了值得注意的是,这将导致粮食产量的损失。它是相同的森林生态系统服务和草原生态系统服务。现在有相当大的不确定性生态系统服务的价值,重视被识别的(6,7]。
生态系统中扮演重要角色提供商品通过提供服务,这是最明显的生态系统服务与人类福祉之间的联系(8]。供应服务体现在商品人们从生态系统获取诸如食品和纤维、燃料的泥炭,木材或尚未木质化的生物量、和水从河流、湖泊和地下蓄水层。这些商品可能提供的严格管理生态系统,如农业生态系统和森林种植园。因此,供应服务是人类活动的重点。当人类从大自然获得过多的供应服务,它将对生态系统和人类处于危险之中。卢克和气候变化的影响可能会增加生态系统服务交付的变化(9]。随着气候变化对人类健康的影响,它会加重食品安全的情况通过增加作物歉收的风险,因为更高的气候极端事件的发生频率和进步的变化(10]。此外,一些生态系统服务下降,一些新的人类活动,如过度使用化肥和杀虫剂,有不良对生态系统的影响,并进一步对人类健康(11]。研究吕克·和气候变化对生态系统的影响提供服务和供应服务变化对人类健康的影响将为全球政策制定提供科学理论依据。
全面理解和确认的主要研究进展对人类活动和生态系统之间的关系,通过改变生态系统服务对人类福祉的影响是对指导今后的进一步研究和政策制定具有重要意义。因此本文综合先前的研究进行回顾的卢克和气候变化对人类健康的影响通过改变生态系统提供服务(图1)。摘要部分2回顾了探索卢克和气候变化对生态系统的功能配置服务。气候变化与生态系统服务的变化可以表示温度、降水、热流和一些气候异常,等等。吕克·相关生态系统服务包括耕地复垦、植树造林和森林砍伐,草原退化,建设用地扩张。他们的变化会影响生态系统服务,包括规范服务、提供服务、支持服务和文化服务。此外,改变农业生态系统和森林的供应服务和/或草原生态系统探讨和评论。节3卢克的定量识别,综述了气候变化对生态系统服务的影响。增强的观察和评估方法评估生态系统服务的生态系统服务和改进模型说明。节4,主要的指标用于揭示生态系统服务变化对人类福祉的影响重新通过增加与减少输出输入生产和增强健康风险引发的不合理的土地利用。至于部分5一些研究发现差距;研究需要在进一步的研究和研究前景也雅致。
2。探索LUC生态系统提供服务的功能
生态系统可以提供各种直接和间接服务人类和其他生物体,这些服务可以受到气候变化和人类活动的影响,特别是人为LUC [12- - - - - -14]。一些研究表明,卢克和气候变化之间最大的人为活动所导致的全球环境压力,显著影响提供至关重要的生态系统服务,如碳封存,水流监管、食品和纤维生产,在不同的尺度(15]。在卢克和生态系统服务之间的关系的研究,分析影响的LUC在生态系统服务通常是进行土地利用方面的数量和结构的变化。一些研究表明,土地利用的多元化将有助于改善生态系统服务(16,17]。此外,卢克和气候的变化可能会改变生态系统服务,特别是食品供应和水产量的农业生态系统,森林和/或草原生态系统(18,19]。
2.1。卢克在农业生态系统服务的影响
作为一种特定的复杂manual-natural生态系统,农业生态系统不仅具有高效和直接生产函数,而且环境的功能服务,旅游服务,和审美服务(20.]。全球农业是土地管理的主要形式,和农业生态系统几乎覆盖了40%的地球陆地表面(11]。农业生态系统是全球变暖的背景下面临着严峻的挑战和密集的人为卢克。
目前越来越多的研究表明,吕克·尤其是快速城市化已经直接或间接地影响了农业生态系统的食物供应服务(21,22]。耕地的数量和质量的变化有可能影响农业生态系统提供的服务。然而,一些研究表明,农业土地利用已退化的土壤、水、NPP和农业生态系统的生物资产到了这样一种程度,恢复自然资本和康复所需的生态系统服务是通过改变土地利用和管理(23]。这种退化主要原因是农业大宗商品市场环境成本内在化的失败与土地利用和管理决策。
LUC特别是过度开垦农田和土地利用集约农业对农业生态系统的生物多样性保护产生潜在影响,这将影响农业生态系统的稳定供应服务。一些研究表明,行作物生产的快速扩张和强化了农业生态系统的栖息地的丧失和空间异质性,从而影响生态系统提供的服务(24]。从自然土地农田土地利用转换,牧场,和城市地区已经随着时间的增加,导致生物多样性减少或修改,修改功能流程和减少提供对社会生态系统货物和服务在全球范围内(25- - - - - -27]。一些研究还表明,集约农业发展可以改变土地利用,从而进一步影响区域生态系统服务(28]。
2.2。卢克的影响从森林或草原生态系统服务
森林和草原生态系统是陆地生态系统中不可或缺的组成部分,扮演了一个重要的角色在全球气候变化。气候变化影响森林的出水量和/或草原生态系统通过其直接影响大气降水和蒸发过程水文循环。LUC包括转换草原或灌木的土地种植,造林和再造林,获得了全球的关注,会改变许多生态系统过程,包括水产量的森林和草地生态系统(18,29日- - - - - -31日]。的变化范围和组成的森林、草原、湿地、生物物理条件和其他生态系统有很大的影响,进而影响生态系统服务的条款,保护生物多样性。LUC影响水生态系统通过改变产量蒸腾,拦截、和蒸发,这往往会增加当草原或灌木丛林地森林所取代。蒸腾速率影响生根的变化特征、叶面积、气孔反应,植物表面反照率,和动荡32,33]。
已经取得了许多进步了解LUC出水量的森林生态系统的影响在过去的世纪世界各地,通常的结果表明,吕克·都对水产生积极和消极的影响。例如,砍伐森林在美国可能导致年度水产量的增加(34,35]。植被恢复将对流域健康有积极的影响,减少土壤侵蚀和非点源污染,加强陆生、水生栖息地,并增加生态系统固碳(19]。一些研究还表明,植被的变化,尤其是那些涉及森林和草原之间的转换主要包括经常修改蒸发水损失由于plant-mediated水分访问和需求的变化。和大规模植树造林的天然草地还强差量化对水循环的影响(18]。自森林拥有发达的根系成本丰富的地下水和土壤水,它可以节省大量的水将森林转化为短期季节性农作物。植物丰富的牧草而不是森林集水区正在成为一种广泛使用的方法增加出水量。
3所示。定量识别卢克对生态系统服务的影响
许多生态学家和自然科学家研究生态系统过程来理解生态系统服务在不同景观通过量化生态系统服务(36]。的量化和评估服务,如果与支付或激励,可以增强适当奖励的政策和法规,决定产生公共效益。众所周知,生态系统对人类的存在有重要的意义,而生态系统服务价格通常不正确的值,因为缺乏市场生态系统货物和服务的价值和不足或不存在的信息产品和服务(37]。有许多研究吕克·在生态系统服务评估的影响在发达国家和发展中国家38,39]。总结定量研究到目前为止,我们发现有两种生态系统服务的价值的方法,即基于遥感和GIS技术的观测和建模方法。
3.1。加强观察和评估生态系统服务的方法
历史生态系统服务价值可能反映在遥感以及基于gis技术的模型(GEOMOD)由于LUC上大多数区域生态系统和有巨大的驱动力对生态系统服务价值的影响。遥感生态系统服务提供可靠的量化数据用以和映射在相对较低的成本和快速、频繁,连续观察监测。GEOMOD模型是一种方法和技术分配LUC空间并评估其对生态系统的影响简单而透明的。
指标的选择用于LUC的潜在影响的分析是获取遥感数据后面临的主要挑战。不同生态系统服务的价值和各自变化的时空监测可以提供有用的LUC指标的潜在影响。一般来说,每个土地利用的生态系统服务价值是不同的类别(40),Costanza et al。(1997)第一次试图评估生态系统服务价值系数(4),那么许多研究使用同样的方法来量化和地图的生态系统服务价值在全球或地区范围内41- - - - - -43]。尽管有许多潜在的概念和实证问题和局限性来评估生态系统服务价值(44,45),估计生态系统服务价值的大小卢克是实质性的变化。因此,它仍然是可能的画一般的推断的影响感知LUC估计生态系统服务价值。
3.2。评估生态系统服务的改进模型
越来越多的世界各地的生态系统服务价值评估模型在最近几十年,这似乎已经成为一种趋势,评估各种生态系统服务模型。为了避免常用评估模型的弱点之前,一些改进的方法或模型评估生态系统服务价值,形成包括千禧生态系统评估(MEA)的方法(46),生态系统服务评估和权衡(投资)44)模型,和英国国家生态系统评估47]。
千禧生态系统评估(MEA)成立于2000年,这是第一次提供一个全面的照片过去,现在,和未来可能的趋势在生态系统服务及其价值并提出相应措施。许多研究人员评估生态系统服务在全国范围内MEA的框架。农业生态系统服务价值,森林生态系统服务,草原生态系统服务在中国(48]。例如,17 18个类别的草地生态系统中生态系统服务在中国已经评估(49]。卢克和生态系统服务之间的探索研究,通过分析我们发现,大多数的研究分析了影响土地利用的数量和结构变化。人们普遍承认,提供生态系统服务取决于生物物理条件和由于人类活动导致的LUC随时间和空间变化而变化。卢克的空间模式可以与大区域和人类活动提供直接的措施50]。
投资模型已广泛应用于评估生态系统服务价值(45,48,51]。模型使用地图和表格数据的土地利用和土地管理与环境信息,如土壤、地形、气候、生成空间明确的预测生态系统服务。投资模型估计下生态系统服务的提供和价值替代土地使用场景。经济生态系统服务需求信息可以结合生物物理供应生成预测服务使用的地图和值(6,45]。投资模型还分析了影响土地利用和土地管理提供物种栖息地和质量。因此,该模型提供了一个强大的工具,量化和评估多个生态系统服务和评估LUC的影响。通过改变土地用途或土地管理和评估相应的输出与投资,我们可以提供有用的信息管理者和决策者权衡权衡在生态系统服务,生物多样性保护和其他土地利用的目标。
英国英国国家生态系统评估(NEA)是第一个分析英国自然环境而言,它所提供的利益对社会和国家的持续繁荣。多方参与,它是一个广泛的跨学科的过程,旨在提供一个全面的照片过去,现在,和未来可能的趋势在生态系统服务及其价值;最好的支撑,现有证据和最新的概念思维和分析工具,它可以应用于评估生态系统服务价值旨在描述关键因素的变化影响英国的生态系统,包括土地利用和气候变化。英国NEA区分中间生态系统服务和生态系统过程和最后的生态系统服务,直接提供福利收益和/或损失。这种区别是重要的,以避免重复计算生态系统服务的价值52]。继续研究,英国恩颐投资将有广阔的应用前景评估人类活动对生态系统服务的影响。
无论如何,生态系统服务发挥重要作用在维护全球生态系统的平衡和改善人类的生活环境。量化和映射这些生态系统服务有必要定期决定响应全球变化的生态系统服务,如卢克和气候变化。这些方法和模型,虽然被广泛用来量化和周围的生态系统服务价值世界地图,还有可能改善为了得到更准确的评估结果。此外,到目前为止仍然没有批准的评估体系和方法,常见的研究人员。因此,它仍然是一个热点问题,研究生态系统服务价值的评估澄清卢克和生态系统服务之间的关系。
4所示。主要指标用于揭示生态系统提供服务对人类健康的影响
生态系统服务对人类福祉的维护至关重要的生态系统服务与人类福祉之间的联系是复杂的,多样的,复杂的评估适当的考虑不同空间和时间尺度(53]。健康的生态系统提供的服务是人类健康的基础,包括提供基本的生存资源,如干净的空气,水,和遗传资源的药品,以及提供的原材料工业和农业(54]。因此,生态系统服务功能的退化和损失对人类健康有负面影响。一方面,生态系统提供服务的退化和损失将增加输入生产恢复减少输出的生态系统。另一方面,提供生态系统服务功能的退化和损失将提高人类健康风险。
4.1。在生产中增加与减少输入输出
生态系统改变了卢克和气候变化,所有这些可能会减少或增加生态系统服务的供给暂时或永久。一些证据表明,气候变化和人类活动特别是LUC改变了农业和自然生态系统更迅速而广泛地在过去的50年1]。马报道,15岁的24生态系统服务都在减少,这已经影响了人类的健康和威胁到其他物种的生存。地球的能力下降的系统来满足不断增长的人口的需要和维持地球的生命支持系统是一个非常紧迫而严重的问题。由于气候变化的影响和卢克在农业生态系统服务,获得的输出人类农业生产将减少,包括水和粮食生产产量。因此,人类将输入更多的生产要素如化肥和农药在粮食生产和增加投资的过程中寻找更多的水资源生态系统维持持续的提供人类健康。
小说化学品和新技术的发展在过去的世纪支持现代农业革命,导致粮食产量的增加和收获率(55]。一些研究表明,肥料的应用(如氮应用程序)和农药在一些地区迅速增加满足要求更大的粮食生产需要(56,57]。这些化学物质使用的不断增加和技术约束的养分限制作物生长,以及竞争力的害虫和杂草,导致增加输出。然而,另一方面,这些增加了输出减少生态系统服务的成本,特别是供应服务。因此,人类的幸福就会被削弱。生态系统服务的变化,政府提供补贴和津贴调整个人和商业行为。
4.2。不合理的土地使用增强引起的健康风险
生态系统服务可以支持人类健康的基本需要以各种方式。生态系统服务的变化将直接或间接地把人类健康风险提供食物和淡水不足,无机化学和持久性有机化学污染物在食物和水,和传染病引起的生态系统服务的损失(58]。此外,间接造成的健康风险是不合理的土地利用。
不足对粮食生产的生态系统提供服务的访问和出水量尤其重要的因素导致的健康风险在人类健康。一些研究表明,一个缺乏食物导致的生态系统提供的服务远远超过身体上的伤害,它可以把成千上万的数以百万计的人在精神和身体潜在的风险减少智能和体格生长,在某些情况下,从人类观念的时刻59]。营养不良最近被评为全球每年死亡的根本原因,这在撒哈拉以南非洲地区和南亚地区尤为常见,尤其是在印度(60]。特别是草地和森林植被对水的拦截很重要。一些研究表明,大约10亿人受到土地退化引起的水土流失、洪涝灾害、盐度灌溉的土地。
人类也面临风险由于无机化学和持久性有机化学污染物在食物和水和传染病引起的生态系统服务的损失(58]。一些研究表明,人类活动,例如,将有毒化学物质释放到环境或使用农药和化肥,将污染的水和食物,可以有负面影响在不同器官系统(61年]。一些证据表明,一些化学农药和化学肥料增加了饮用水的微生物污染,导致传染病占全球约占所有死亡人数的6% (58]。变化的模式和程度在特定传染病的几率取决于特定生态系统受到影响,如类型的卢克。一些研究表明,气候变化和卢克,如砍伐森林,可能会改变传染病模式(62年,63年]。已经有大量的研究调查的影响收入的增加和人类福祉的健康风险,这将有助于深刻理解的影响机制和程度的退化生态系统服务对人类福祉。
5。结束语
根据目前研究吕克·的影响和气候变化对生态系统服务,我们主要关注生态系统配置服务和供应服务的变化对人类健康的影响。首先,我们探讨了研究识别和量化的LUC对生态系统服务价值的影响,后来检查对生态系统的影响提供服务如何影响人类健康通过分析增加的输入和输出的农业生产和人类的健康风险增强。
到目前为止,仍有一些研究发现做卢克和气候变化对人类健康的影响,通过生态系统提供的服务。首先,当前研究的重点是生态系统服务价值,但卢克的机制和气候变化影响生态系统服务仍不清楚。然而,这是对人类健康的可持续发展具有重要意义。其次,会有不确定性涉及遥感数据被用来量化和生态系统服务的映射。因此,验证结果的可靠性用遥感定量和生态系统服务的映射需要做进一步研究。对生态系统服务变化对人类健康的影响,更多的研究需要完成这些影响的量化研究更全面。
它已被证明的研究实践,评估生态系统服务是有用的战略和政策的制定,与人类活动可能产生深远影响。因此,进一步的研究需要关注以下三个问题。首先,需要制定一套全面和规范的方法来评估生态系统服务价值和提高评估结果的准确性。其次,深入分析基于流程的人类活动和生态系统服务功能之间的关系是必要的。第三,目前迫切需要促进生态系统服务价值的应用程序在生产的各个方面,生活,和政府决策,最终为人类的健康服务。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项研究受到了中国国家自然科学基金杰出青年学者(批准号71225005),在中国发展基础科学国家重点项目(批准号2012 cb955700),在国家科技重点项目支柱项目(批准号2013 bac03b03)。