生態系統服務與生態安全＊

王曉峰 呂一河 傅伯杰

①副教授，中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京100085；長安大學資源學院，西安710054；②副研究員，③中國科學院院士，中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京100085

＊國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目（2009CB421104）；國家自然科學基金項目（41040011）

生態系統服務與生態安全＊

王曉峰①呂一河②傅伯杰③

①副教授，中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京100085；長安大學資源學院，西安710054；②副研究員，③中國科學院院士，中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京100085

＊國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目（2009CB421104）；國家自然科學基金項目（41040011）

生態系統服務 生態安全 可持續發展 人類福祉 人類干擾

生態安全是可持續發展的保障，而生態系統服務是生態安全的表征。生態安全是在保持生態系統功能正常發展的基礎上保證人類福祉的狀態。隨著人口的迅速增長和社會經濟的快速發展，對生態系統服務的需求急劇增加，生態系統服務出現退化趨勢。目前，生態系統服務的退化已成為嚴重制約中國社會經濟可持續發展的重要因素。探討生態系統服務與生態安全的關系是當前一項十分迫切的研究任務。筆者系統地分析了生態安全的內涵，探討了生態系統服務與生態安全的關系及生態安全評價的核心問題。

1 引言

近年來，中國加大了生態建設的投入，通過退耕還林（草）和荒漠化治理等生態工程，使生態環境得到一定的改善，但生態環境的總體形勢依然嚴峻。同1999年第六次全國森林資源清查相比［1］，森林面積凈增2 054.30萬hm2，全國森林覆蓋率由18.21%提高到20.36%。2000—2004年荒漠化、沙化土地年均凈減少分別為7 585 km2和1 283 km2，2005—2009年年均凈減少分別為2 491 km2和1 717 km2。但是中國森林齡組結構不盡合理，中幼齡林在森林生態系統中占主導地位，其中人工造林面積占全球人工造林面積的73%，天然林和次生林面臨的退化壓力和威脅依然存在，并且營造林難度越來越大。現有宜林地質量好的僅占11%。草地生態系統退化，單位面積產肉量為世界平均水平的30%［2－3］。1978—2008年，沼澤濕地減少5 700 km2［4］，濕地面積在萎縮，功能持續 退 化［4－5］。 監 測 表 明［6］，2009 年 中 國 還 有 31 萬km2具有明顯沙化趨勢的土地，其中川西北、塔里木河下游等局部地區沙化土地仍在擴展。雖然中國北方荒漠化地區植被總體上處于初步恢復階段，但是自我調節能力仍較弱，穩定性較差，難以在短期內形成穩定的生態系統。脆弱的生態環境、有限的自然資源、低下的生態系統服務能力與不斷增長的經濟社會需求是中國生態環境與社會經濟之間的主要矛盾［7］。在水資源短缺、水土流失、荒漠化、生物多樣性減少等生態環境問題基礎上，由于巨大的人口壓力和資源開發擾動，生態系統服務已成為嚴重制約中國社會經濟可持續發展的重要因素［8］，其狀況與變化趨勢威脅著我們未來的生態安全和人類福祉。面對全球生態環境退化帶來的生態危機，一場尋求可持續發展的生態革命正在興起，旨在倡導一種和諧的人地關系，安全和持續的社會發展模式，而生態安全已成為國家安全的重要組成部分［9－10］。因此，加強生態系統管理，提升生態系統服務能力，構建國家生態屏障，以保障中國生態安全是當務之急。探討生態系統服務與人類福祉及生態安全的關系對促進社會經濟和生態可持續發展具有重要的現實意義。

2 生態安全的概念及內涵

中國生態環境脆弱，隨著經濟建設和發展步伐的加快，不合理的開發建設項目等經濟活動造成新的生態環境破壞，結果出現老問題尚未根治，新問題又接踵而至的局面［11］。究其根源，則是更多地強調人類需求而忽視自然保育，使外界擾動大于系統自組織能力的結果。生態安全已成為影響國家安全的重要因素，事關社會經濟的持續健康發展。重新審視人與自然的關系，構筑生態屏障，提高生態系統服務能力，就需要明確生態安全的理念、特點，以及生態安全與生態系統服務的關系。

2.1 生態安全概念

生態安全是一個宏觀的概念，國內外學者對其有不同的定義［9－16］。可以從不同的角度去理解，生態安全是指人的生活、健康、安樂、基本權利、生活保障來源、必要資源、社會秩序和人類適應環境變化的能力不受威脅［17］。一個區域的生態安全可由自然環境的穩定性、生態系統的健康、生態系統的持續性和人類社會的安全性構成。從國家角度，生態安全是國家安全的有機組成，是指一個國家生存和發展需要的生態環境處于不受或少受破壞和威脅的狀態［9］。可見，生態安全概念還處在發展之中，尚無統一的認識。筆者認為，生態安全是指一個區域人類生存和發展所需的生態系統服務能力處于不受或少受破壞與威脅的狀態，使生態環境保持既能滿足人類和生物群落持續生存與發展的需要，又能使生態環境自身的能力不受損害，并使其與經濟社會處于可持續發展的良好狀態。

2.2 生態安全內涵及特點

生態安全與自然生態系統和人類社會系統有著緊密關聯。自然系統的復雜性不僅決定著生態服務的多樣性，而且使以土地利用為標志的人類活動趨于多樣化，更為突出的表現是以各種生態和環境安全水平為特征的地表過程顯現出多樣化，這就從另一角度反映了自然生態系統對人類活動具有約束性，即人類活動沿著生態系統的時空尺度轉移，導致生態系統條件惡化或改善的空間范圍的擴大化［18］。科學理解生態安全就需要對自然單元的生態服務與社會單元的人類需求及人類活動影響進行綜合系統地探討。

生態安全的主體是人，目標是在保持生態系統功能正常發展的基礎上保證人類福祉，范圍是一定尺度內的自然與人文生態環境關系，生態安全是可持續發展概念的延伸和擴展。生態安全的科學內涵［12］：一是生態系統結構、功能和過程對外界干擾的穩定程度（剛性）；二是生境受破壞后恢復平衡的能力（彈性）；三是生態系統與外部環境協同進化的能力（進化性）；四是生態系統內部的自調節自組織能力（自組織性）。

生態安全是一種相對的安全，具有多尺度／層次性。生態安全可由不同尺度、不同層次的系統組成，并且不同尺度／層次的生態安全也是相互影響的，更多的是低層次的生態不安全導致高層次生態不安全。人類活動對生態安全是一把雙刃劍，積極的人類活動能夠保育生態系統，促進區域生態安全，反之人類活動將對生態安全構成威脅。生態破壞往往具有不可逆性，生態一旦遭到破壞，是很難恢復的，即使恢復也需要付出巨大代價，如土地荒漠化。貧困、生態環境問題及強烈的人類活動是脅迫生態安全的主要因素。消除貧困、治理生態環境問題、調整人類活動方式是維護生態安全的重要舉措。

3 生態系統服務與生態安全的關系

怎樣對生態安全測度是生態安全評價的難點和重點。目前大多是基于生態風險、生態脆弱性、貧窮、生態問題等方面進行生態安全評價，但這些評價指標多是負向指標。生態安全雖與這些方面有著緊密的關系，但并不等同上述概念，因為從生態安全定義可以看出生態安全與生態系統服務功能有著緊密的關聯，即生態系統服務是生態安全的正向測標。生態環境良好的地區生態系統服務越強，生態安全程度越高，反之則存在生態安全隱患。

3.1 生態安全是人與自然和諧及社會穩定的基礎

生態環境對人類發展具有一定的限制作用，這種限制作用不可忽視。基于這種理論觀點，生態安全一開始就將人類福祉和自然生態安全放在同等重要的位置上，要求在兩者之間找到均衡點，生態安全的最終目的是為了更好地實現人類福祉和自然環境的可持續發展。

人類福祉是一個多維的概念，包括維持高質量生活所需的基本物質條件、健康、良好的社會關系、安全以及選擇和行動的自由等要素［17］。生態系統服務是由生態系統的生境、物種、生物學狀態、性質和生態過程所產生的物質和維持良好生存環境對人類提供的直接福利［19］。生態系統不僅為人類提供各種產品，如水、原材料、能源、藥品和其他動植物以及微生物產品，而且通過氣候調節、維護氣候穩定、調節洪水、水土保持、涵養水源及其固碳釋氧等功能保證生態環境滿足人類需求。同時，生態系統具有使人愉悅生活、給人以靈感、娛樂休閑和心靈健康等方面的服務。由此可見，生態系統服務與人類福祉有著緊密的聯系，生態系統服務的變化可以直接或間接地影響人類福祉的所有組成要素，某些生態系統服務的變化可以提高人類福祉水平，而另一些生態系統服務的變化則對人類福祉造成嚴重損害；同時，人類福祉的變化直接或間接影響生態系統的變化［20］，進而影響生態安全的水平。

3.2 生態系統服務是生態安全的前提和保障

生物圈2號實驗證明，科學技術無法全部代替生態系統服務，生態系統服務是人類賴以生存和發展的基礎［21－22］。當生態系統服務出現異常時，表明該系統的生態安全受到了威脅，處于“生態不安全”狀態。生態系統服務與生態安全是密切相關的，生態安全的顯性特征之一是生態系統服務的狀態。因此，“生態安全”包含著兩重含義［23］：其一是生態系統自身是否安全，即其自身結構是否受到破壞；其二是生態系統對于人類是否安全，即生態系統服務是否能提供足以維持人類生存和發展的可靠生態保障。由此可見，生態安全的前提是保證生態系統服務正常發揮，或者在一定的彈性范圍內正常發揮。生態安全評價的核心正是對生態系統與人類福祉之間的脅迫、響應、服務、建設關系的評價［12］，包括人為生態脅迫和自然生態響應的負面威脅，以及自然生態服務和人為生態建設的正面發展。

3.3 人類干擾是生態系統服務退化的主要因素

作為一個獨立運轉的開放系統，生態系統具有保持或恢復自身結構和功能相對穩定的能力，并且具有一定的服務功能，該功能對人類社會具有重要作用。但由于人類干擾對生態系統產生前所未有的破壞，人類活動深刻影響生態系統的運轉。據千年生態系統評估報告，目前地球上24個生態系統中的15個正在持續惡化。大約60%的人類賴以生存的生態系統服務持續下降，并且這種退化趨勢在21世紀上半葉可能會更加嚴重［24］。另一方面，高強度的資源利用與持續增加的食物、纖維、能量、材料需求正在導致對地球表層有限自然資源的消耗強度日益增長。當前人類對生態系統的利用強度是50年前的3.5倍，超過承載能力的20%［25］。就中國而言，人口眾多，到2008年底人口總數13.25億［26］，自然環境復雜，自然資源相對缺乏。在全球變化的背景下，快速的經濟社會發展和巨大的資源消費需求使得中國主要生態系統已經不堪重負，表現出結構失衡、功能退化的趨勢［27］，見圖1。

圖1 中國人均食物消費結構、食物消費水、能量攝入和水資源產能變化［27］

4 生態安全研究的關鍵環節

基于生態系統服務理念，實現生態安全將涉及到生態系統服務的分類、生態安全評價指標體系和標準等環節。

4.1 生態系統服務分類

生態系統服務的分類是生態系統服務定量評估的基礎［28］，因此，如何合理地對其功能進行分類受到了科學家的廣泛關注。生態系統服務功能可以劃分為兩類：一類是以生態系統為起點的，依據生態系統的組分、結構以及生態過程的生態屬性分類［19，29］，目前比較公認的有千年生態系統評估的生態系統服務分類，包括支持服務、調解服務、文化服務和供給服務［24］；另一類是以人類需求為代表的生態系統服務分類［30］，認為生態系統服務應該包括豐富充足的物質產品、健康安全的生態環境和獨特別致的景觀文化。雖然前者分類體系較全面地概括了生態系統提供的生態產品或功能，為生態系統服務及其價值評估建立了框架，有助于開展針對不同生態系統服務的專項研究；但通常情況下一種生態組分或過程對應多種生態系統服務，或者一種生態系統服務對應多個生態組分或過程，因此劃分起來相當復雜，容易造成某些生態系統服務的重復計算［30］。后者雖然將生態系統服務與人類需求有效結合起來，但更多地是以人為中心，同時該分類指標的全面性、準確性以及實際應用中的可操作性等方面存在一定問題。由于生態系統的復雜性和我們有限的理解，任何分類都可能存在或多或少的不合理性［31］，生態系統服務需要重組和微調［32］，仍在不斷地討論和深化發展之中。

4.2 基于生態系統服務的生態安全評價指標體系

生態安全評價是生態安全研究的重點，目前關于生態安全評價指標體系已有大量的研究，例如，針對環境污染和毒理危害為內容的風險評價和微觀生態系統質量與健康的評價，基于單因子建立起表征系統安全水平的關鍵生物因子或環境因子［33］評價等。生態安全研究的對象“地球系統”是一個多層次的動態開放系統，具有復雜和非線性特征，面向社會 經濟和自然復合生態系統的生態安全評價指標體系也應運而生［33－34］。基于生態系統服務的生態安全評價要考慮生態系統功能的正常發揮和可持續發展的需要，該研究尚處于探索階段。可從水源涵養、防風固沙、水土保持、食物生產、原材料供給、生物多樣性維持，以及休閑和文化等方面構建生態安全評價指標，在確保生態功能的基礎上保障生產功能、生活功能和文化功能的完整性。生態安全評價是一種空間生態過程和格局關系的研究，是生態系統服務多樣性之間的權衡，以保證生態安全的多層次目標。

4.3 生態安全評價標準與閾值

生態是否安全，需要一定的判斷準則。生態安全的標準是什么，是學術界廣泛爭論的一個主要問題［18］，目前生態安全尚無統一的級別劃分標準。生態安全狀況是借助相關生態環境評價來判斷的，如高寒生態系統、荒漠生態系統和森林生態系統的安全性，從對外界的抗干擾能力來看，前者的抗干擾能力較弱，即脆弱度和生態安全有某種關聯，這種評價有很大的偏差，因為在一定程度上，它們之間不存在可比性。因此，生態環境的系統閾值和生態安全的評價標準有待于進一步研究。生態安全可根據生態系統服務的持續性、多樣性等方面來判斷。同時，由于人類活動是生態安全的最大擾動因素，確定人類活動強度和方式與生態安全的關系是未來研究的重點。需要注意的是，生態安全是一個相對的概念，在數量上生態安全的閾值是一個范圍，而不是一個常數。在不同的階段有著不同的要求，即使在同一時段，不同生態系統和地域的判斷準則也不一致。

5 結語

近幾十年來，隨著全球人地矛盾的日趨尖銳，生態狀況總體上呈惡化趨勢，人們對生態環境保護的意識日益增強，對生態安全的關注程度倍增，國際上已把生態安全納入國家安全體系。中國改革開放以來，制定了9部環境保護法律、15部自然資源法律、50多項環保行政法規［11］，實施了多項生態建設措施和工程來改善環境、保護生態；但由于生態環境復雜，人類活動強烈，生態安全態勢依然嚴峻。重新審視人與自然關系，重視自然約束性，提升生態系統服務能力，降低人類干擾，提高生態保護和恢復的有效性是保障中國生態安全的主要舉措。

（2012年8月28日收到）

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（編輯：溫文）

Ecosystem Services and Ecological Security

WANG Xiao－feng①，LüYi－he②，FU Bo－jie③
①Associate Professor，State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，Research Center for Eco－Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China；The College of Earth and Resources，Changan University，Xi’an710054，China；②Associate Professor，③CAS member，State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，Research Center for Eco－Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China

Ecological security means not only the survival stability but also development sustainability，not only the safety of environmental structure but also the harmony of ecological relationship.Ecosystem services are the conditions and processing through which natural ecosystems，and the species that make them up，sustain and fulfill human life.They not only supply to human with the production of ecosystem goods，such as food，forage，timber，biomass fuels，natural fiber，and pharmaceuticals.Ecosystems also perform fundamental life－support services，which include the purification of air and water，detoxification and decomposition of wastes，regulation of climate，regeneration of soil fertility，and production and maintenance of biodiversity，mitigation of floods，droughts，the erosive forces of wind and rain.Ecological security is the extension and expansion of sustainable development.Ecological security is the method of protection of ecosystem services and ecosystem services is the index of ecological security.The purpose of ecological security is maintaining the normal development of the ecosystem functions to ensure human well－being.With the rapid growth of global population and rapid social and economic development，the sharp increase in demand for ecosystem services，ecosystem services are degraded.It becomes an important factor of the serious constraints of sustainable socioeconomic development.Explore the ecosystem services and ecological security becomes a very urgent task.This paper analyzed ecological security，and explored the core issues of ecosystem services and human well－being and ecological security.

ecological security，ecosystem service，sustainable development，human well－being，human disturbance

10.3969／j.issn.0253－9608.2012.05.004