摘要：近年來河流生態(tài)現(xiàn)狀評價成為研究的重點。很多新理論、新方法被應(yīng)用到研究中。河流生態(tài)學(xué)的研究應(yīng)在流域尺度上展開，結(jié)合河流健康及生態(tài)完整性進(jìn)行河流生態(tài)系統(tǒng)評價。本文綜述了國內(nèi)外的相關(guān)研究，著重從河流健康、河流生態(tài)完整性、河流生態(tài)系統(tǒng)管理以及流域生態(tài)學(xué)等幾個熱點方向作了詳細(xì)論述。
　　關(guān)鍵詞：河流生態(tài)；生態(tài)評價；生態(tài)健康；生態(tài)完整性
　　
　　傳統(tǒng)的河流生態(tài)評價是以物理、化學(xué)指標(biāo)為基礎(chǔ)，通過對各指標(biāo)的分析來反映河流系統(tǒng)所處的環(huán)境條件狀況，后來發(fā)現(xiàn)這種評價并不能有效地反映河流生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，因為它實質(zhì)上說明的是生態(tài)系統(tǒng)所面臨的環(huán)境壓力，而不是生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境條件變化的反應(yīng)及受到的影響。
　　從現(xiàn)今發(fā)展來看，采用生物指標(biāo)進(jìn)行河流生態(tài)評價，已成為了一種趨勢，生物指標(biāo)覆蓋了個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)等多個層次，涉及到浮游生物、底棲生物和魚類等物種。理想的生物指標(biāo)包括以下特征：易于測量，與河流健康有很強的相關(guān)性，能夠提前預(yù)警，或者診斷造成健康破壞的原因。Cairns等人認(rèn)為有三種類型的指示物：早期預(yù)警指示物，暗示河流健康狀態(tài)的衰退；依從指示物，顯示在允許的范圍內(nèi)背離自然狀況的情況[1]；診斷指示物，顯示造成背離自然狀況的原因。目前，盡管有許多可供選擇的生物指標(biāo)，使用最普遍的是大型底棲動物[2]，其次是魚類[3]和植物[4]。生物指標(biāo)被分為幾種[5]：物種豐富度、營養(yǎng)組成、魚類的豐富度和環(huán)境條件。
　　1美國河流生態(tài)評價的生物判別標(biāo)準(zhǔn)
　　1.1生物標(biāo)準(zhǔn)的作用
　　生物判別標(biāo)準(zhǔn)要求直接測量水生物群落的結(jié)構(gòu)和功能來測定生物的完好性和生態(tài)功能。它們是化學(xué)和毒理的方法的補充而不是替代。美國EPA的策略是生物調(diào)查方法要與毒理和化學(xué)的評價方法完全結(jié)成一體，用化學(xué)判別標(biāo)準(zhǔn)、排水總毒性和生物標(biāo)準(zhǔn)分別獨立地用于評價達(dá)不到用途要求的水體。生物標(biāo)準(zhǔn)提供生物資源受到化學(xué)和物理因素影響和危害的直接而有效工具。
　　1.2水生態(tài)生物標(biāo)準(zhǔn)的制定
　　生物標(biāo)準(zhǔn)可以用文字說明也可以是數(shù)值來描述用于支持水生物的水體水生物群落的生物完整性。這個指標(biāo)的制訂是假設(shè)人類活動對水體的影響也包括對水生物群的損害，影響越大損害越大，另一個假設(shè)是，地表水未受人類活動影響，其生物群未受損害。未受人類活動影響的水生物群體的結(jié)構(gòu)和功能計量測定指標(biāo)定義為生物完好性，并以此為生物完好性的判別指標(biāo)。
　　緬因州的法規(guī)只用最簡單的表達(dá)方式規(guī)定生物完整性，如“和天然狀況一樣”“不能有害于”。對取樣和數(shù)據(jù)分析及解釋的規(guī)定作為法規(guī)的支持文件[6]。
　　阿肯色州的規(guī)定是“河流應(yīng)支持天生的和引入的魚類和其他水生物群體。魚類群體的特征應(yīng)為有限比例的敏感物種。在標(biāo)準(zhǔn)中還把主要應(yīng)存在的魚種一一列出，作為判斷根據(jù)[6]。
　　俄亥俄州用數(shù)值規(guī)定生物指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)為在生態(tài)區(qū)內(nèi)的參照點的生物指數(shù)的第25百分比段。溫水棲息地定在參照點指數(shù)的第75百分段。俄亥俄州的法規(guī)在使用了生物標(biāo)準(zhǔn)對水體用途分類及水質(zhì)評價最廣泛的。使用生態(tài)區(qū)參照點的方法制定俄亥俄州的生物標(biāo)準(zhǔn)。在五個生態(tài)區(qū)里，每個區(qū)用三個生物指數(shù)（兩個魚群的和一個大型底棲動物）導(dǎo)出生物標(biāo)準(zhǔn)。成功地把生物標(biāo)準(zhǔn)用于證明水質(zhì)滿足水生物的生活要求和用在發(fā)現(xiàn)以前未發(fā)現(xiàn)或為肯定的不和要求的水體上。結(jié)合生物標(biāo)準(zhǔn)和化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)所發(fā)現(xiàn)的不合標(biāo)準(zhǔn)的水體的數(shù)量，是僅用化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)的兩倍[6]。
　　1.3生物監(jiān)測
　　生物標(biāo)準(zhǔn)的一個關(guān)鍵要素是反映地表水中的生物群體的特征。生物標(biāo)準(zhǔn)是通過生物調(diào)查來制定的，提供了直接的測量水生物群體的結(jié)構(gòu)和功能。
　　生物監(jiān)測調(diào)查有幾個重要步驟，根據(jù)水體狀況和調(diào)查目的選定代表性生物種群，選擇參照點和取樣點，進(jìn)行生物調(diào)查收集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。魚、大型底棲動物、藻類和浮游動物是最普通的用于生物評價的物種。種群的選擇并非一成不變，取決于要評價的水生態(tài)系統(tǒng)和受損害的類型。流動的淡水長選用大型無脊椎動物和魚。植物常用在濕地，藻類常用于湖泊和河口的富營養(yǎng)化評價中。在海水系統(tǒng)中，大型底棲動物和水下植物可作為重要種群。多組分，多物種的體系可靠性較為高。
　　生物評價是評價調(diào)查人類活動引起生物相異于自然狀態(tài)的變化。制定生物指數(shù)有很多不同方式。沒有一種指數(shù)可以通用而且又沒有偏差。在區(qū)別污染和生物完好性受到破壞的程度時，必需使用統(tǒng)計的方法。二十年來有兩種方法用于生物監(jiān)測，并已經(jīng)成為水質(zhì)監(jiān)測工具。
　　1.4河流生態(tài)評價體系—兩種指數(shù)
　　用于評價水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況的生物評價體系有很多種，在美國使用較多的有兩種。即無脊柱動物預(yù)測和分類系統(tǒng)RIVPACS（RiverInvertebratePredictionandClassificationSystem）[7]，生物完整性指數(shù)IBI（IndexofBiologicalIntegrity）。
　　雖然在概念上和分析細(xì)節(jié)上不同，二者有下述共同之處：1）以生物終端為重點來定義水質(zhì)狀況。2）用地區(qū)的有關(guān)參照條件作為對比根據(jù)。3）將相似環(huán)境特征分類。4）評價人類活動引起的變化和破壞。5）需要有標(biāo)準(zhǔn)化的取樣和、實驗和分析方法。6）用數(shù)值評分來反映取樣點的生物狀況。7）規(guī)定狀態(tài)的分類來代表水體的狀況。8）最終落實在提供管理決定所需信息。
　　2IBI(IndexofBiologicalIntegrity)評價研究現(xiàn)狀
　　IBI是一個衡量經(jīng)濟(jì)和人體健康的多面指數(shù)，綜合了多個指數(shù)對河流及整個流域的生態(tài)健康進(jìn)行測量及信息的表達(dá)[8]。生態(tài)系統(tǒng)完整性主要就是對生物完整性的關(guān)注[9]。人類活動對水資源生物完整性的干擾主要體現(xiàn)在5個方面：水質(zhì)、棲境質(zhì)量、水文、能量來源和生物之間的相互作用[10]。Karr認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康就是生態(tài)完整性好，并率先在河流的評價中建立和使用了生物完整性指數(shù)。
　　IBI是Karr在1981年提出的，最初是以魚類為研究對象建立的，IBI是分析魚群的常用方法，又稱F-IBI，共有十二個測量指標(biāo)[10]。六個用作種群和豐度的評價：魚種的數(shù)目；darter魚種的數(shù)目；sucker魚種的數(shù)目；sunfish魚種的數(shù)目；忍受性差的魚種的數(shù)目；greensunfish的比例。三種營養(yǎng)級組成的計測：雜食動物的比例；食蟲動物的比例；食魚動物的比例。三種概括魚數(shù)量和狀況的計量：樣品中個體的數(shù)量；雜種魚的比例；有病個體的比例。每個測量用1、3、5（壞、中、好）評分，取決于和參照點比較的情況。然后把12個分?jǐn)?shù)相加作為總的來說生物指數(shù)。
　　Karr的基本思想一直為后來的研究者所普遍接受，逐漸被應(yīng)用于大型底棲動物、藻類、浮游生物，濕地、溪流和河口地區(qū)的高等維管束植物。此后，在研究生態(tài)完整性在水資源管理中的重要性時，認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)完整性是一種生態(tài)質(zhì)量，處于完整的和很少需要外部支撐的沒有遭受分割的狀態(tài)。
　　IBI自提出至今，經(jīng)過了20余年的應(yīng)用、驗證和改進(jìn)，現(xiàn)已成為美國聯(lián)邦政府開展生物監(jiān)測的基礎(chǔ)。在全球各大洲，魚類生物完整性指數(shù)(F-IBI，F(xiàn)ish-IBI)已廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)科學(xué)研究、資源管理、環(huán)境工程評價、政策和法律的制訂，也被許多環(huán)保自愿者組織所采用。而底棲動物完整性指數(shù)(B-IBI，Benthic-IBI)也已在全球得到廣泛使用。IBI可以反應(yīng)化學(xué)污染物的生物效應(yīng)及人類活動對流域或景觀的影響，可以作為水資源調(diào)查過程中生物資源調(diào)查的工作框架。在巴西，SILVEIRA利用Shannon指數(shù)、BWMP記分系統(tǒng)、EPT%、EPT的相對豐度組成B-IBI指數(shù)評價巴西東南部河流健康狀況[11]。在法國，IBI被用來評價SeineRiver流域受渠道化、農(nóng)業(yè)排放和城鎮(zhèn)化后的累積影響，以及蛙魚養(yǎng)殖業(yè)對溪流生態(tài)系統(tǒng)的影響。在印度，用F-IBI指數(shù)來評價受到重金屬和有機污染的Khan和Kshipro河流的健康[12]。在干旱的墨西哥中西部，IBI被用來評價土地的不同使用方式對溪流生態(tài)系統(tǒng)的影響。在日本，已利用魚類和無脊椎動物建立IBI-J(indexofbiologicalintegrityforJapanesestreams)指標(biāo)體系用于評價大阪溪流生態(tài)系統(tǒng)的健康。韓國在90年代初期已開始采用底棲動物類群的耐污值和生物指數(shù)評價水質(zhì)[13]。在美國，所有的州都開始使用多度量法進(jìn)行水質(zhì)生物評價，用底棲動物進(jìn)行評價的有48個州，用漁類進(jìn)行評價的29個州，用藻類進(jìn)行評價的4個州，使用1個以上生物類群進(jìn)行水質(zhì)評價的有26個州[14]。已建立的多度量指數(shù)有：佛羅里達(dá)州建立的SCI指數(shù)（StreamConditionIndex）[15]，沿大西洋中部海岸平原（Mid-AtlanticCostalPlain）的CPMI指數(shù)（CostalPlainMacroinvertebrateIndex）[16]等。美國的馬里蘭州建立了SS-IBI（streamsalamanderindexofbioticintegrity）評價水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況[17]。目前，美國EPA對生物評價的重心已開始轉(zhuǎn)向?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)的健康評價上來，IBI評價法已成為其水體生物監(jiān)測的基礎(chǔ)。
　　綜上所述，開展河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)研究是流域生態(tài)學(xué)研究的重要基礎(chǔ)。如包括魚在內(nèi)的水生生物不僅能凈化水質(zhì)，而且其生物多樣性還隨流域內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)的土地利用狀況而變化，是流域環(huán)境質(zhì)量的指示生物。因此只有在充分了解河流生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)因子間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)一步了解流域內(nèi)水陸系統(tǒng)間的關(guān)系，從而在流域的高度上展開河流生態(tài)系統(tǒng)管理的綜合研究。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]CairnsJ.,McCormick.V,Developinganecosystembasedcapabilityforecologicalriskassessments,TheEnvironmentProfessional,1992,14,186-196.
　　[2]ReshV.H,JacksonJ.K,Rapidassessmentapproachestobiomonitoringusingbenthicmacroinvertebrates,FreshwaterBiomonitoringandBenthicMacroinvertebrates(EdsD.M.RosenbergandV.H.Resh),Chapman&Hall,NewYork,1993,195-233.
　　[3]HarrisJ.H.,Theuseoffishinecologicalassessments,AustralianJournalofEcology,1995,20,65-80.
　　[4]WhittonB.A.,KellyM.G.,Useofalgaeandotherplantsformonitoringrivers,AustralianJournalofEcology,1995,20,45-56.
　　[5]CranstonP.S.,FairweatherP.,Biologicalindicatorsofwaterquality.IndicatorsofCatchmentHealth,ATechnicalPerspective(EdsJ.WalkerandD.J.Reuter),CSIROPublishing,Melbourne,1996,143-154.
　　[6]www.epa.com
　　[7]王備新，楊蓮芳：“大型底棲無脊椎動物水質(zhì)快速生物評價的研究進(jìn)展”，《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報》，2001，24(4)，107-111。
　　[8]RyanS.King,CurtisJ.Richardson,IntegratingBioassessmentandEcologicalRiskAssessment,AnApproachtoDevelopingNumericalWater-QualityCriteria.EnvironmentalManagement,2003,31,795-809.
　　[9]ReynoldsonTB,NorrisRH,ReshVH,Thereferencecondition:acomparisonofmultimetricandmultivariateapproachestoassesswater-qualityimpairmentusingbenthicmacroinvertebrates,JNAmBentholSoc,1997,16(4),833-852.
　　[10]KarrJR,EWChu,Sustaininglivingrivers,Hydrobiologia,2000,422/423,1-14.[10]KarrJR,Assessmentofbioticintegrityusingfishcommunities,Fisheries,1981,6(6),21-27.
　　[11]M.P.Silveira,Applicationofbiologialmeasuresforstreamintegrityassessmentinsouth-eastBrazil.EnvironmentalMonitoringandAssessment,2005,101,117-128.
　　[12]GanasanV,HughesRM,Applicationofanindexofbiologicalintegrity(IBI)tofishassemblagesoftheriversKhanandKshipra(MadhyaPradesh),India,FreshwaterBiology,1998,40,367-383.
　　[13]YoonIB,KongDS,RyuJK,Studiesonthebiologicalevaluationofwaterqualitybybenthicmacroinvertebrates-Saprobicvalencyandindicativevalue,KoreanJEnvironBiol,1992,10(1),24-39.
　　[14]KarrJR,EWChu,Sustaininglivingrivers,Hydrobiologia,2000,422/423,1-14.
　　[15]BarbourMT,GerritsenJ,GriffithGE,AframeworkforbiologicalcriteriaforFloridastreamsusingbenthicmacroinvertebrates,JNAmBentholSoc,1996,15(2),185-211.
　　[16]MaxtedJR,BarbourMT,GerritsenJ,Assessmentframeworkformid-Atlanticcoastalplainstreamsusingbenthicmacroinvertebrates,JNAmBentholSoc,2000,19(1),128-144.
　　[17]MarkTSoutherland,RobinEJung,DavidPBaxter,StreamsalamandersasindicatorsofstreamqualityinMaryland,USA.AppliedHerpetology,2004,2,23-46.