可持續生態學

呂永龍,王一超,苑晶晶,賀桂珍

1 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 2 中國科學院大學,北京 100049

1960年代以來,人類社會經濟的快速發展造成了全球性生態環境問題日益突出。1962年《寂靜的春天》的問世,引發了社會各界關于人類發展與自然生態相協調的熱烈討論。1980年,世界自然保護聯盟(IUCN)、聯合國環境規劃署(UNEP)和世界自然基金會(WWF)在《World Conservation Strategy》一書中,從生態學的角度將可持續發展定義為“強調人類利用生物圈的管理,使生物圈既能滿足當代人的最大持續利益,又能保持其滿足后代人的需求與欲望的潛力”[1,2]。1987年,《我們共同的未來》將可持續發展定義為“在滿足當代人需要的同時,不損害人類后代滿足其自身需要的能力”。1992年,聯合國環境與發展會議在巴西里約熱內盧舉行,會議通過了《關于環境與發展的里約熱內盧宣言》和《21世紀議程》,使可持續發展的理念得到了普遍接受。2000年,聯合國《千年宣言》中提出了共同實施包括消除極端貧困與饑餓、普及小學教育、促進性別平等和增強婦女權能等八項千年發展目標(Millennium Development Goals, MDGs)。2015年,在千年發展目標時限到來之際,聯合國舉行的“2015后發展議程”中通過了2016-2030年全球可持續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs),包括經濟、社會和環境三個關鍵維度共17個目標和169個分目標,這意味著可持續發展將成為指導未來全球經濟社會發展的核心理念,繼續引導全球解決社會經濟與環境領域的突出問題。我國于1994年發布了《中國21世紀議程-中國21世紀人口、環境與發展白皮書》,在全球率先制定國家層面的《21世紀議程》,并將《中國21世紀議程》納入國民經濟發展計劃予以實施。1996年,我國政府將可持續發展上升為國家戰略并全面推進實施。2003年,提出了以人為本、全面協調可持續的科學發展觀。此后,又先后提出了資源節約型和環境友好型社會、創新型國家、綠色發展、生態文明等理念,并不斷開展制度建設和示范區創建實踐[3]。2011年,國務院學位委員會將生態學升級為一級學科,新的生態學一級學科下設7個二級學科方向,即動物生態學、植物生態學、微生物生態學、生態系統生態學、景觀生態學、修復生態學和可持續生態學,可持續生態學被正式列為一門新興的生態學學科。

從方興未艾的生態安全格局、生態補償、生態承載力、生態產業、生態城市規劃等研究領域[4-10],到近年來興起的生態文明建設、聯合國2030年可持續發展議程、全球氣候變化等研究議題[11-14],可持續生態學在不斷變化與拓展研究方向,但其研究重點始終聚焦在人類社會經濟與自然生態系統的協調可持續發展。可持續生態學是一門應用性很強的學科,科學研究的過程也是應用實踐的過程。為此,本文從宏觀尺度生態系統、生態城市和生態產業三個維度展開,系統評述可持續生態學熱點方向的研究進展,并提出可持續生態學未來需重點研究的方向,以期推動可持續生態學的理論創新和應用實踐。

1 可持續生態學的基礎理論與方法研究

工業革命以來,生物多樣性喪失、環境污染、氣候變化等在全球范圍發生或具有全球性影響的問題不斷加劇。20世紀70年代聯合國科教文組織(UNESCO)開展的人與生物圈計劃(MAB)把人類納入到生態系統和生物圈中,并使之成為具有重要影響的組成部分,這是生態學發展歷程中一次觀念上的重大革新,是生態學研究投身于解決社會經濟發展問題的一次重大進步[15]。可持續生態學正是在這樣的大背景下應運而生的,它是研究可持續發展中社會、經濟、環境三個維度之間相互關系的一門學科,它用生態學原理和方法解決自然與社會經濟協調發展問題,或者說它是生態學不斷將人類及其社會經濟活動納入研究范疇而形成的自然科學與社會科學的交叉學科。

在理論研究方面,馬世駿和王如松等學者在總結了以整體、協調、循環、再生為核心的生態控制論原理基礎上,創造性地提出了基于“時”、“空”、“量”、“構”、“序”的生態關聯以及生態整合的“社會-經濟-自然”復合生態系統理論[16]。它突破了單純的自然生態系統理念,將社會與經濟要素納入復合生態系統中,探討社會、經濟、自然之間的相互關系,進而提出社會進步、經濟增長與自然演化相協調的調控對策。隨后,呂永龍、牛文元、葉文虎等學者對于可持續發展進行了深度的理論思考。呂永龍認為“可持續發展”的最終目標是調節好生命系統及其支持環境之間的相互關系,使有限的環境在現在和未來都能支撐起生命系統的良好的運行。“可持續發展”必須遵循發展的公平性、區域分異規律、物質循環利用原則,資源再生與共生原則。分析與研究“可持續發展”,須用系統的觀點,定性與定量相結合的方法,把經濟、社會、文化和生態因子結合起來綜合分析。牛文元認為可持續發展理論的“外部響應”,是處理好“人與自然”之間的關系,這是可持續能力的“硬支撐”；可持續發展戰略的“內部響應”,是處理好“人與人”之間的關系,這是可持續能力的“軟支撐”。葉文虎等則認為可持續發展思想和模式的提出,是人類對進入工業文明時期以來所走過的發展道路進行反思的結果。這些反思為可持續發展理念在國內的生根發芽提供了有益的理論基礎[2,17-20]。近年來,國際上有關可持續性科學的研究有如下幾個關鍵視角。一種視角是有關可持續性科學(Sustainability Science)的內涵和主要影響因素,促進了可持續性科學的誕生[21-24]；一種視角是可持續發展經濟學 (Economics of Sustainable Development),通過將經濟學方法引入可持續發展領域,促成自然資本融入社會經濟核算體系[25],成為生態系統服務價值核算的重要方法論基礎[26]；還有一種視角是將人類為主的社會經濟系統和自然生態系統耦合,構建“人類-自然”耦合系統(CHANS)[27],這種思路與“社會-經濟-自然復合生態系統”理論有異曲同工之處。

生態經濟學和社會生態學為可持續生態學提供了重要的分析工具和方法。生態經濟學由美國經濟學家Kenneth Boulding于1968年首次正式提出,主要研究生態破壞的經濟成本、生態系統服務的經濟效益、生態系統恢復的成本效益分析等[3]。1972年,英國生態學家Edward Goldsmith出版了生態經濟學著作《生存的藍圖》[28]。馬中等(2013)認為,從研究歷程上看,經濟學家Kenneth Boulding、Herman E Daly和生態學家H. T. Odum等學者是當代生態經濟學思想的奠基者和先行者,他們的觀點形成于20世紀六七十年代,主要分析當時西方發達國家生態退化引起的經濟價值變化,以及如何采取成本有效的措施恢復生態系統功能[3]。1980年代,國際生態經濟學會成立,此時生態經濟學的基礎理論開始建立。Costanza等創辦了《生態經濟學》國際期刊,深入研究生態與經濟社會的相互關系、經濟發展對自然生態系統的影響及其價值損益、生態系統退化對社會群體尤其是土著民生活的影響、生態系統服務功能及其價值核算、生態系統管理及其政策工具等[26,29,30]。中國學者也同步開展了生態經濟學研究。1984年中國生態經濟學會成立,許滌新在1987年主編出版了中國第一本《生態經濟學》專著,試圖在當時的計劃經濟為主的背景下探討生態經濟學的基本理論與方法[31]。其后,劉思華、徐中民、歐陽志云等學者在生態經濟學領域進行了較多探索,主要利用成本效益、價值核算的理論和方法分析中國的環境與發展問題[32-34],特別是利用價值損益方法對中國的生態系統服務功能進行了核算[35]。經濟增長的生態效應、生態退化或恢復的經濟學價值、物質-能量-信息流動的經濟分析、基于生態系統的管理政策等依然是當前生態經濟學的研究重點。對于在國際上已經興起的社會生態學研究,國內的相關研究較少,主要涉及社會價值問題,即自然生態系統退化可能引發的社會生活方式的變化、社會價值損益、社會范式的變革等內容,體現環境變化的社會效應及環境與社會發展的協調關系。

可持續生態學涉及七大核心科學問題,主要包括：(1)如何將自然與社會經濟之間的動態關系整合到“地球系統-人類發展-可持續性”的耦合模式和概念框架中？(2)環境與發展的長期變化趨勢是如何改變自然與經濟社會之間的相互關系,進而影響可持續發展的機制？(3)哪些因素決定著“社會-經濟-自然”復合生態系統的脆弱性和彈性？(4)如何科學界定能夠預警“社會-經濟-自然”系統退化的極限條件和閾值？(5)什么激勵體系能夠最有效地改善社會能力以引導自然和社會經濟相互作用關系朝著更可持續的方向發展？(6)如何整合并拓展現有的關于環境和社會經濟的監測系統,以更有效地指導可持續性研究？(7)如何將相對獨立的各種研究規劃、監測、評估和決策支持活動等整合為適應性管理和社會學習系統？[21-24]。越來越多的學者試圖對這些主要問題進行深入研究和詳細闡述,包括對七個核心科學問題的改進和補充。

定量評價方法在可持續生態學研究中占有重要地位。1992年巴西里約熱內盧舉辦的聯合國環境與發展會議提出了要構建可持續發展評估方法。Ness等(2007)依據“時間特征”、“研究焦點”和“整合程度”將可持續發展評估方法大致分為3類:(1)指標和指數；(2)基于產品的評估方法；(3)基于動態模型的綜合評估方法,模擬系統過程和功能,有助于理解、預測和調控人與環境耦合系統的行為[36]。可持續發展指標和指數評價方法主要包括單指標與多指標兩類評價方法。單指標法側重于可持續發展評價的某一方面,如聯合國開發計劃署在1990年《人類發展報告》中提出的人類發展指數偏重于社會經濟發展方面,而環境可持續發展指數則側重于環境類指標。多指標評價方法通過構建指標體系的方式評價區域發展的可持續性,通常能更全面反映區域的綜合性和協調性,但是在研究與實踐中,多目標評價法存在指標龐雜且不均衡,指標權重確定具有較大主觀性、指標難以量化導致操作性差等缺陷。中國科學院可持續發展戰略研究組牛文元等學者構建了適應中國國情的可持續發展評價指標體系,從生存、發展、環境、社會和智力等五個支持系統選擇了200多個基礎指標構建評價指標體系,并陸續發布了《中國可持續發展戰略報告》年度序列報告,對全國和各省的可持續發展能力進行了綜合評估[37]。

目前常用的定量評價方法有[3,38]：

(1)單指標法

經濟類指標：人類發展指數,綠色GNP等；

環境類指標：環境可持續發展指數(ESI),環境績效指數 (EPI)等；

生態類指標：生態足跡[39,40]等；

能源類指標：能量分析、能值分析[41]、exergy分析[42]等；

物質流指標：物流分析(MA)等；

(2)多指標評價方法

框架類指標體系：壓力-狀態-相應(PSR)框架,基于主題的框架(theme-based framework) 、基于資本的框架(capital-based framework) 、綜合核算框架(integrated accounting framework) 以及包容性財富框架(inclusive wealth framework)、反映-行動-循環(reflection-action-cycle)框架等；

生命周期評價：生命周期成本評估、生命周期環境影響分析等；

“社會-經濟-環境”復合目標體系：聯合國千年發展目標指標體系(Millennium Development Goals,MDGs),聯合國2030年可持續發展目標指標體系(Sustainable Development Goals, SDGs)等。

國內典型的評價指標體系包括：王如松(2005)從發展狀態、發展動態和發展實力三個方面對揚州城市生態系統進行的評價[43]；《2012年中國可持續發展戰略報告》從生存支持系統、發展支持系統、環境支持系統、社會支持系統和智力支持系統5個方面選擇234個指標構建了指標體系,對全國1995—2009年可持續發展能力進行評估[44]。

基于動態模型的可持續發展綜合評估方法涉及研究系統的過程和動態機制,對“環境-經濟-社會”耦合系統有更深的認識,并且對將來可能發生的情況進行分析、模擬和預測,是近些年逐漸興起的研究方法[38]。例如,在捷克等國家的一些城市社區的可持續發展規劃研究中運用的SUNtool模型[45]。Threshold 21模型是突出政策分析的國家尺度可持續發展的系統動力學模型,該模型涉及整個國家可持續發展的經濟、社會和環境等多方面,已應用于20多個國家[46]。SCENE模型是具有4個等級層次的可持續發展概念模型框架,可用于指導建立可持續性指標體系和發展“環境-經濟-社會”耦合動態模型[47]。但這些評價方法各有優缺點,適用于不同的社會經濟或自然生態系統,尚無一種普適性的評價方法或模型,仍需進一步完善。

2 宏觀尺度生態系統的可持續發展

宏觀尺度生態系統的可持續發展,包括全球尺度、國家尺度和區域尺度生態系統的可持續發展。全球尺度可持續發展研究的一個熱點是全球氣候變化的生態效應,重點關注氣候變化引起的自然生態系統變化、生態系統韌性、生態系統適應與管理及其對人類社會可持續發展的影響,相應地,能源可持續利用和碳排放也成為了熱點研究方向。近年來,全球范圍可持續發展研究和實踐的一個熱點是如何推進落實《聯合國2030年可持續發展議程》,該議程通過設定17項目標指導全球各個國家在2016—2030年進行可持續發展實踐活動。生態文明建設是近年來我國推進可持續發展戰略的重要組成部分,通過一系列制度建設、科學研究和社會實踐,將生態文明建設融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設的各方面和全過程,以全面實現經濟社會與環境的可持續發展。區域生態安全格局的構建、優化和評估,對于完善國家和地區的主體功能區劃、生態功能區劃等空間利用規劃,將可持續發展戰略落實到時空尺度上至關重要,而跨域生態補償則是協調處理地區間生態與生產生活矛盾、構建與維持區域生態安全格局的重要手段。

2.1 全國尺度的生態文明建設

生態文明建設是十八大以來我國可持續發展領域的熱點話題。黨的十八大做出了“五位一體”總體布局,要求將生態文明建設融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設的各方面和全過程。十八屆三中全會通過的《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》明確指出,建設生態文明,必須建立系統完整的生態文明制度體系。十八屆五中全會首次將生態文明建設納入五年發展規劃。2015年,中共中央和國務院聯合發布了《關于加快推進生態文明建設的意見》和《生態文明體制改革總體方案》。《生態文明體制改革總體方案》明確提出,到2020年,構建起由自然資源資產產權制度、國土空間開發保護制度、空間規劃體系、資源總量管理和全面節約制度、資源有償使用和生態補償制度、環境治理體系、環境治理和生態保護市場體系、生態文明績效評價考核和責任追究制度等八項制度構成的產權清晰、多元參與、激勵約束并重、系統完整的生態文明制度體系。在《關于加快推進生態文明建設的意見》和《生態文明體制改革總體方案》的起草過程中,傅伯杰、方精云、呂永龍等多位生態學家參與了資深專家咨詢和文本審議。

近年來,圍繞《生態文明體制改革總體方案》提出的生態文明制度“四梁八柱”,國家陸續出臺了《開展領導干部自然資源資產離任審計試點方案》、《黨政領導干部生態環境損害責任追究辦法(試行)》、《編制自然資源資產負債表試點方案》、《生態環境損害賠償制度改革試點方案》、《自然資源統一確權登記辦法(試行)》、《關于劃定并嚴守生態保護紅線的若干意見》、《關于全面推行河長制的意見》、《關于加快建立流域上下游橫向生態保護補償機制的指導意見》、《關于構建綠色金融體系的指導意見》、《重點生態功能區產業準入負面清單編制實施辦法》等生態文明建設相關文件。有關自然資產核算、生態環境損害鑒定方法、自然資源資產負債表編制方法、生態保護紅線劃定方法與技術指南、自然資源確權與審計方法、生態補償機制等的研究成果不斷涌現,為國家和區域生態文明建設提供了重要的科技支撐。

2.2 實施聯合國2030年可持續發展議程

2015年,聯合國倡導的“千年發展目標”的15年時間期限已到。“千年發展目標”為全球尤其是欠發達國家的可持續發展發揮了重要推動作用,尤其是在減貧、教育、醫療、改善飲用水源等方面。但是,“千年發展目標”主要針對解決欠發達國家的貧困、糧食安全、水、健康等基本需求問題,而對發達國家存在的問題卻沒有關注。此外,貧困、醫療、青少年尤其是女性教育、飲用水、能源、衛生、生態保護等領域問題依然嚴峻。2015年9月,聯合國大會通過了2016—2030年全球可持續發展目標(SDGs),設立了17個大目標和169項分目標,來指導各個地區包括發達國家和發展中國家在未來15年(2016—2030)的可持續發展。

在聯合國正式發布“2016—2030年全球可持續發展目標”之前,聯合國委托國際科聯(ICSU)邀請40位國際科學家對17個SDGs進行科學評估,時任國際科聯科學計劃與評估委員會(CSPR)委員的呂永龍教授參與了這次科學評估,據此國際科聯發表了《可持續發展目標評估-科學視角》的報告[48]。近年來,國際上不同國家和組織也對聯合國提出的17項目標開展了現狀評估工作。例如,聯合國可持續發展解決方案網絡(SDSN)與德國貝塔斯曼基金會(Bertelsmann Foundation)自2016年起,連續發布了三版的 《全球可持續發展目標指數與指示板報告,Global SDG Index and Dashboards Report》,推出在國家層面對于 SDGs 的測量標準——可持續發展目標指數(SDG Index)和通過顏色編碼體現 17 項 SDGs 整體實施情況的可持續發展目標指示板(SDG Dashboards),評估對象涵蓋聯合國的絕大部分國家[49]。經濟合作與發展組織(OECD)在《衡量與 SDG 指標的差距—評估 OECD國家所處的水平》中提出了OECD國家實現2030聯合國可持續發展議程的主要行動計劃綱要：包含在OECD的發展戰略和政策工具中應用SDG,利用OECD的數據幫助追蹤可持續發展目標的實施情況,升級OECD對國家層面的綜合規劃和政策制定的支持,并為各國政府提供分享可持續發展目標管理經驗的平臺,反思SDG的實施對OECD國家外部關系的影響等四項行動計劃[50]。

2016年9月,我國發布《中國落實2030年可持續發展議程國別方案》,對聯合國的后發展議程落實工作進行了全面部署。為推動落實聯合國2030年可持續發展議程,充分發揮科技創新對可持續發展的支撐引領作用,國務院于2016年12月3日頒布了《中國落實2030年可持續發展議程創新示范區建設方案》,正式啟動國家可持續發展議程創新示范區建設,以打造一批可復制、可推廣的可持續發展現實范例。呂永龍等從基本原則、推進方法和政策保障三個方面,闡述有關推進實施可持續發展創新示范區的基本思路,即以“問題導向、創新引領,明確目標、精準定位,政府主導、多元參與,綠色發展、和諧共生,開放共享、發展共贏”為基本原則,按照“統籌規劃,分區推進,各有側重,相互關聯”的基本程序,實行地區差異化的可持續發展推進戰略[20]。

2.3 區域生態安全格局構建

國際應用系統分析研究所(IIASA)在1989 年首次提出了生態安全的概念,生態安全是指人類在生活、健康、安樂、生活保障來源、基本權利、社會秩序、必要資源和適應環境變化的能力等方面不受到威脅的狀態[51]。生態安全評估是生態安全各項研究的基礎,聯合國經濟合作開發署等國際組織分別制定了一些比較常用的生態安全評價模型,例如：壓力—狀態—響應(PSR)；驅動力—壓力—狀態—影響—響應(DPSIR)；驅動力—狀態—響應(DSR)等[52]。俞孔堅在最小耗費距離模型基礎上進行修正并將之運用于生態安全格局優化,之后該模型逐漸被應用到生態用地保護及景觀安全格局優化,相比傳統的模型其優點是能更好地表達景觀格局和生態過程的相互關系[53]。生態系統健康診斷和生態安全監測預警等是生態安全的重要研究方向。例如,傅伯杰等從區域生態環境預警的角度,提出了生態安全預警原理[54]。肖篤寧等提出生態成熟度和生態價位的概念,通過生物量的大小劃分生態成熟度,并對應相應的生態價位等級,以此來評估生態系統的健康狀況[55]。

生態安全格局研究經歷了從早期的定性規劃、定量格局分析,到近年逐步發展起來的空間數據演算、靜態格局優化、動態格局模擬以及狀態趨勢分析等,相關研究方法主要包括生態適宜性/敏感性分析、景觀格局指數、情景分析、綜合指標體系等[56]。俞孔堅等學者提出了可持續發展的生態安全格局和“反規劃”理論與方法,生態安全格局思想在城市規劃方面得到體現,“反規劃”理論也廣泛應用于城市與區域規劃中,對國務院頒布實施的《全國主體功能區規劃》產生了積極影響[57]。生態安全格局研究已為國土空間規劃提供了重要的決策支持,例如,近年來的國家主體功能區劃、生態保護紅線劃定、生態功能區劃等均包含利用土地生態功能評估結果來指導土地空間管制和區域可持續發展。

2.4 區域生態風險與生態補償機制

對于生態風險的理解分為兩種,一種從環境風險的角度,將環境風險分為健康風險和生態風險兩類,側重從污染物的生態效應角度理解生態風險；另一種認為生態風險是景觀破碎化、水土流失等關于景觀格局和生態過程的風險。這兩種主要的生態風險評估分別開展,并且形成了比較成熟的評估體系。景觀生態風險研究通過耦合景觀格局與生態過程,將景觀作為風險綜合體,通過評價景觀格局指數等開展研究[58]。污染物的生態風險具有多風險因子、多風險受體、多評價終點等特點,評價污染物對生物生理、種群、群落和生態系統等不同尺度受體的生態影響[59]。隨著城市化和工業化進程的不斷加速,國土空間的景觀格局不斷發生變化,污染物向不同環境介質中的排放量也不斷增加,生態風險逐漸成為學界的研究熱點。近年來,區域生態風險評估相關研究豐富,涉及不同環境介質、不同類型污染物、不同區域等研究客體[60-62]。

當存在區域環境損害的生態風險時,尤其是一方對另一方施加的風險或跨域產生的生態風險,如何對潛在的受害方進行生態補償是研究熱點之一。生態補償是以保護和可持續利用生態系統服務為目的,以經濟手段為主,調節利益相關者關系的制度安排。在中國,生態補償的理論和實踐經歷了自發摸索、理論研究和理論與實踐相結合三個階段,建立生態補償機制基本成為社會各界的共識,學術界在生態補償理論和方法方面也開展了諸多研究工作,為生態補償機制建立和政策設計提供了一定的理論依據和實踐經驗[3]。

國際上與生態補償含義接近的概念包含生態/環境服務付費(payment for ecological / environmental services, PES)、生態/環境服務市場(market for ecological/environmental services)和生態/環境服務補償(compensation for ecological /environmental services)等。生態補償在全球范圍內有諸多實踐。例如,2003年墨西哥實施了水文環境服務付費項目(payment for hydrological environmental services, PSAH),通過收取水資源使用稅,為具有重要水文價值的森林生態系統保護付費[63]。流域生態補償領域是我國生態補償實踐中開展較多,成果也較為顯著的[64,65]。例如,從2003年開始,福建省政府主導在九龍江流域、閩江流域和晉江流域開展了下游受益方對上游保護方的經濟補償試點工作。發源于江西省贛州市的東江是珠三角和香港地區重要的飲用水源,然而東江源地區是我國重要的稀土礦產區,長年開發稀土導致自然植被破壞、水土流失和環境污染嚴重。2003年江西省開始對東江源自然保護區開展生態補償,2014年制定了《江西東江源生態保護補償規劃(2013—2020年)》,設定了一系列關于經濟發展、生態保護、環境治理和能力建設的約束目標,設計了生態環境功能分區,提出了基于重點生態功能區的生態補償方案,如果東江源區生態環境質量評估結果合格,由中央和廣東對東江源進行補償；如果評估結果低于上一年,則不進行補償。2017年初,江西-廣東東江流域跨地區橫向生態保護補償試點正式啟動。

2.5 全球氣候變化的生態適應

20 世紀70 年代以來,隨著全球增暖問題日益突出,氣候變化研究得到迅速發展,成為當前國內外學術界乃至社會各界關注的熱點。氣候變化方面的研究大致可以歸為三類：一方面,全球氣候變化特征、機理、現狀、趨勢；第二方面,氣候變化對各種類型生態系統和人類社會經濟發展的影響；第三方面,如何應對氣候變化,如約束碳排放的各種公約,替代能源、低碳經濟、循環經濟等可持續生產與消費模式。

自1990年聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)發布《IPCC First Assessment Report 1990 (FAR)》以來,IPCC已經發布了五次全球氣候變化評估報告。近年來,觀測證據表明全球氣候變暖是毋庸置疑的事實。2012 年之前的3 個連續10 年的全球地表平均氣溫,都比1850 年以來任何一個10 年更高,且可能是過去1400 年以來最熱的30 年。1971 年以來,全球幾乎所有冰川、格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的冰量都在損失。20 世紀80 年代初以來,大多數地區的多年凍土溫度升高[66]。IPCC第五次評估報告還預估了氣候變化對水資源、生態系統、糧食生產和糧食安全、海岸系統和低洼地區、人體健康、經濟部門、城市和農村的影響與風險[67]。近年來,我國陸續發布了三次氣候變化國家評估報告,評估了氣候變化對我國生態系統的影響。《第三次氣候變化國家報告》顯示,上世紀70年代至本世紀初,中國冰川面積退縮約10.1%,凍土面積減少約18.6%。評估報告包含了我國氣候變化研究的最新成果,以及應對氣候變化典型案例、中國二氧化碳利用技術評估報告等[68]。

學術界關于氣候變化以及碳循環方面的研究非常豐富,有利地促進了政府及社會各界對氣候變化的認識。為了應對氣候變化,積極落實巴黎氣候變化協定,我國采取了一系列措施。我國政府部門編制并實施了《中國應對氣候變化國家方案》、《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》、《國家適應氣候變化戰略》和《國家應對氣候變化規劃(2014—2020)》等,提出了加快推進產業結構和能源結構調整,大力開展節能減碳和生態建設,積極推動低碳試點示范等措施。吳紹洪等(2017)編制了未來中國氣候變化綜合風險區劃,在國土空間上劃分不同風險區域,識別風險大小,有利于政府與社會各界制定應對氣候變化的措施[69]。方精云等(2018)在美國科學院院刊(PNAS)上發表系列文章,研究指出中國陸地生態系統在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。例如,2001—2010年期間整個陸地生態系統年均固碳約2億噸碳單位,相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%；我國的重大生態工程(如天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程等)和秸稈還田等農田管理措施的實施,對中國陸地生態系統碳吸收做出了重要貢獻,分別貢獻了全國總碳匯的36.8%和9.9%。研究證實了加快植被恢復、實施生態工程可以有效增加碳匯應對氣候變化[70,71]。

3 生態城市與可持續發展

1970年代,聯合國科教文組織發起的“人與生物圈(MAB)”計劃中提出的“生態城市”,一般是指社會-經濟-自然協調發展,物質、能量、信息高效利用,基礎設施完善,布局合理,生態良性循環的人類聚居地[15]。生態城市是人們對按生態學規律(包括自然生態、經濟生態和人類生態)規劃、建設和管理的一個行政單元(例如省、市、縣)的簡稱,其三個支撐點是生態安全、循環經濟、和諧社會[72]。城市生態系統的特征是以人為核心,對外部具有強烈依賴性,城市系統需求的大部分能量和物質都需要從其它生態系統輸入,產生的大量廢物也必須輸送到其它生態系統中。城市生態系統的物質流特征以及城市與周邊地區的關系說明了城市屬于低生態服務價值、高生態足跡地區,高密度的人類活動下如何協調人類與自然生態系統的關系成為城市可持續發展研究的重點。城市尺度的可持續發展首先面臨著如何量化評估城市的生態承載力,以約束人類社會經濟活動的容量。在認識了城市的生態承載力后,如何規劃設計城市人居環境是另一個重要的研究領域。為了促進城市與區域的可持續發展,我國陸續推進了生態省、生態市、生態縣等創建活動,以及可持續發展實驗區和可持續發展議程創新示范區的建設。

3.1 城市生態系統承載力評估

上世紀末,生態系統服務價值評估相關研究開始興起,人類漸漸開始全面量化評估生態系統對社會經濟的價值[25,26]。2001—2005年,聯合國組織開展了全球的千年生態系統評估(Millennium Ecosystem Assessment,MA),目的是評估生態系統為滿足人類福祉而改變的后果,同時還為加強生態系統保護和可持續利用、以及生態系統對人類福祉的貢獻所需采取的行動建立科學基礎。千年生態系統評估涉及所有生態系統,并將生態系統服務歸納為四大類：(1)提供基本生活資料的服務,如糧食、木柴等；(2)調節服務,如氣候、水質調節等；(3)文化服務,如提供娛樂和精神方面的享受等；(4)支持服務,如土壤形成、光合作用等[73]。近年來,關于城市生態系統評估的研究日益增加,探究城市化過程與生態環境的關系,評估城市生態系統健康狀態是認識城市生態系統結構與特征的重要方式。城市生態系統評估主要包括城市生態系統服務、城市生態承載力、城市生態系統健康、城市與生態環境耦合關系等的評估。例如,方創琳等認為城市化過程與生態環境之間存在著復雜的交互脅迫關系。根據耗散結構理論和生態需要定律,城市化與生態環境之間存在著一種開放的、非平衡的、非線性相互作用和具有自組織能力的交互脅迫關系,兩者結合形成城市化與生態環境交互耦合系統[74]。楊志峰等利用能值分析等方法,選取城市生態系統評價指標體系,結合模糊數學等知識形成評價方法,識別城市生態系統面臨的主要健康問題并提出管理建議[75]。

城市生態承載力主要考慮兩個方面的因素,一個是自然界的供給,即自然生態系統提供的資源與服務；另一方面是人類社會經濟發展需求。通過建立包含資源、環境、經濟社會等方面的指標體系,來評估城市的生態承載力狀態[3]。早期的生態承載力概念,主要從種群生態學的角度,認為在食物、棲息地、競爭等因素共同作用下,生態系統中任何種群的數量均存在一個閾值[76]。近年來,一種普遍認可的生態承載力的定義是：在生態系統結構和功能不受破壞的前提下,生態系統對外界干擾特別是人類活動的承受能力[77]。城市生態承載力受社會系統建設能力、經濟系統發展能力、人工智能管理能力及文化因素的影響[78]。城市生態承載力的評估方法主要有凈初級生產力(Net Primary Productivity, NPP)評估法、生態足跡法、供需平衡法、綜合指標評價法和系統模型法等,但是現階段生態承載力的研究尚存在一些不足,例如缺乏科學完整的研究體系、承載力閾值的生態學指示意義不明確、動態演化與預測研究不夠深入、空間尺度與格局分異研究涉足較少等[79]。

3.2 生態城市設計與規劃

早在20世紀初,國外便涌現了一批將生態學理念融入城市規劃的學者。P. Geddes在《演化中的城市》(Cities in Evolution)一書中將生態學原理應用于城市的環境、市政和衛生等綜合規劃研究中,強調城市規劃過程需充分認識自然環境條件,制定與自然和諧的規劃方案[80]。Sarrinen 的“有機疏散理論”和芝加哥人類生態學派關于城市景觀、功能、綠地系統方面的生態規劃理論都為后來城市生態規劃的發展奠定了基礎[81]。進入20世紀60年代之后,隨著景觀生態學和地理學等領域研究人員的介入,城市生態規劃得到了進一步發展。1969年,I. L. McHarg在《Design With Nature》中提出了城市與區域土地利用生態規劃方法的基本思路,并通過案例研究對生態規劃的工作流程及應用方法作了較全面的探討[82]。I. L. McHarg的生態規劃框架深刻地影響了后來的城市生態規劃研究與實踐。近年來,隨著地理信息系統、遙感等技術的廣泛應用,城市生態規劃向著空間量化、綜合分析方向發展。

國內關于生態城市規劃的研究起源于1980年代中后期。自馬世駿、王如松于1984年提出社會-經濟-自然復合生態系統理論后,1988年王如松出版了《高效 和諧—城市生態系統調控方法》,這是國內第一本關于城市生態學的專著,為城市生態設計與規劃提供了重要理論和方法基礎。1988年至1995年間,由聯合國教科文組織(UNESCO)人與生物圈(MAB)計劃支持、中科院生態環境研究中心開展的“天津城市發展的生態對策研究”和“天津城市土地利用的生態規劃”,開啟了中國城市可持續發展和城市生態規劃的理論、方法和應用實踐研究[15]。王如松認為生態城市規劃包括生態概念規劃、生態工程規劃和生態管理規劃,生態城市規劃不同于城市生態環境規劃,而是一種綜合性的可持續發展規劃,規劃內容包含了生態環境、生態產業和生態文化三者相互關系的戰略發展規劃[72]。生態城市規劃的實踐和理論基礎主要包括：構建科學的評價指標體系和目標、城市與區域規劃結合、產業規劃與生態功能區劃匹配、分層次規劃與復合生態規劃結合、與社會經濟規劃結合考慮以及管理機制研究等內容[81]。我國城市生態規劃起步雖較晚,但是與城市生態系統評估聯系緊密,在政府部門的各項城市發展規劃中也得到較好的應用,部分成果為國務院頒布實施的《全國主體功能區規劃》、《生態功能區劃》和生態保護紅線劃定等專項規劃提供了重要的科技支撐作用。

3.3 生態文明和可持續發展示范區建設

生態城市創建是我國為推進城市可持續發展而開展的重要實踐。從2006年開始,截止到2016年6月底,生態環境部已分8批命名了144個國家級生態縣市區,其中地級市有9個,縣級行政區有135個。為貫徹落實黨中央、國務院關于加快推進生態文明建設的決策部署,指導和推動各地以市、縣為重點全面推進生態文明建設,生態環境部將原有的國家級生態市縣創建工作改為國家級生態文明建設示范區創新工作。生態環境部于2016年1月22日印發《國家生態文明建設示范區管理規程(試行)》、《國家生態文明建設示范縣、市指標(試行)》,對國家生態文明建設示范縣、市的申報與管理在制度上予以明確。對于創建工作在全國生態文明建設中發揮示范引領作用、達到相應建設標準并通過考核驗收的市、縣、鄉鎮,生態環境部按程序授予相應的國家生態文明建設示范區稱號。2017年9月7日,生態環境部公布了第一批國家生態文明建設示范市縣初步名單：北京市延慶區,山西省右玉縣,遼寧省盤錦市大洼區等48個縣市入選。國家生態文明建設示范縣、市是國家生態縣、市的“升級版”,是推進區域生態文明建設的有效載體。遵循創新、協調、綠色、開放、共享等五項發展理念,圍繞優化國土空間開發格局、全面促進資源節約、加大自然生態系統和環境保護力度、加強生態文明制度建設等重點任務,以促進形成綠色發展方式和綠色生活方式、改善生態環境質量為導向,從生態空間、生態經濟、生態環境、生態生活、生態制度、生態文化六個方面設置指標體系作為示范區創建工作評價內容。

由科技部主導的可持續發展實驗區、可持續發展議程創新示范區的創建工作也是我國可持續發展的重要實踐內容。國家可持續發展實驗區誕生于1986 年,是我國針對改革開放后經濟快速發展但社會建設相對滯后、生態環境惡化等問題發起的一項地方試點工作,旨在依靠制度創新和科技推廣應用,促進經濟發展與社會進步、環境保護相協調。1997年,在1986年啟動實施的“社會發展綜合實驗區”基礎上創建“可持續發展實驗區”。截止2016年底,已建立國家可持續發展實驗區189個,遍布除港澳臺外的31 個省(區、市),實驗主題覆蓋經濟轉型、社會治理、環境保護等可持續發展各領域[83]。30年來,國家可持續發展實驗區的建設取得了顯著的成就,促進了可持續發展理念在國內的普及、探索出了一批具有示范推廣意義的地域可持續發展模式以及發揮了向世界展示中國可持續發展成就的窗口作用等三個方面。實驗區科技創新能力顯著提升,城鄉協調發展狀況明顯好于全國平均水平,探索形成了城市生活垃圾處理的“廣漢模式”,資源開發與保護并重的吉林“白山模式”,以“豬—沼—果”生態農業為特色的“恭城模式”等。近年來,為推動落實《聯合國2030年可持續發展議程》,充分發揮科技創新對可持續發展的支撐引領作用,國務院于2016年12月3日頒布了《中國落實2030年可持續發展議程創新示范區建設方案》,正式啟動國家可持續發展議程創新示范區建設,以打造一批可復制、可推廣的可持續發展現實范例。截至2017年底,國務院已批準創建“以特大城市綜合社會治理為主題”的深圳市、“以資源型城市轉型為主題”的太原市、“以景觀資源的可持續利用為主題”的桂林市等3個可持續發展議程創新示范區。

4 生態產業與可持續發展

生態產業是一類按循環經濟規律組織起來的基于生態系統承載能力, 具有完整的生命周期、高效的代謝過程及和諧的生態功能的網絡型、進化型、復合型產業,是實現社會經濟可持續發展的重要途徑[84]。其中,循環經濟與清潔生產是生態產業研究和實踐的重要理論基礎和方法體系。在應用實踐環節,生態產業涵蓋了生態工業、生態農業、生態旅游業等各種產業,研究熱點集中于以生態產業園為重點的生態工業和生態農業。

4.1 生態工業

生態工業的基礎是循環經濟,它是按生態學原理和系統工程方法運行的具有整體、協調、循環、再生功能的復合生態經濟,與傳統經濟“資源-產品-廢棄物”的單向線性流程不同,循環經濟要求把經濟活動組成為一個“資源-產品-再生資源”的反饋式循環流程,其特征是減少原料(reduce)、再利用(reuse)、回收(recycle)為代表的3R原則。諸大建和錢斌華(2006)針對我國循環經濟的發展理想模式提出了“C模式”,即適合我國國情的循環經濟發展模式(China模式),該模式又稱1.5—2.0倍數發展戰略,通過給予我國GDP增長一個20年左右的緩沖階段,并希望經過20年的經濟增長方式調整,最終達到一種相對的減物質化階段[85]。循環經濟涉及四個方面的創新：(1)改進生產工藝,提高生態效率；(2)設計更合理的產品,最大限度滿足市場要求,達到生態效用(eco-effectiveness)的創新；(3)企業經營目標從產品導向變成服務導向,實現生態服務的創新；(4)企業生態文化的創新[72]。

清潔生產是生態工業的另一個關鍵概念。1996年,聯合國環境規劃署(UNEP)完善了清潔生產的定義：清潔生產是一種新的創造性思想,該思想將整體預防的環境戰略持續地應用于生產過程、產品和服務中,以增加生態效率和減少人類和環境的風險。核心內容包括：(1)生產過程要求節約原材料和能源,淘汰有毒原材料,減小所有廢物的數量和毒性；(2)對于產品,要求減少從原材料提煉到產品最終處置的全生命周期的不利影響；(3)對于服務,要求將環境因素納入設計和所提供的服務中[3]。

國內外對于生態工業的研究重點包含兩個方面：一方面是產業代謝與物質流分析。其重點是構建物質平衡表、測算物質流動、轉化路線和動力學機制。如國際應用系統分析研究所(IIASA)對萊茵河流域重金屬物質代謝的研究[86],國內對砷、汞、鉛、氯、氮等元素以及一些持久性有機污染物(POPs)開展的相關研究[87-89]；另一方面是生態工業園區建設。生態工業研究主要集中在鋼鐵業、電子業、生物質轉化產業等,生態工業園區研究多見于法國、荷蘭、日本等國家,研究內容涉及產業園設計、評估、案例研究等[90]。

生態工業園的概念最早于1992年由美國Indigo發展研究所提出,該研究所將生態工業園(eco-industrial parks)定義為：一個由制造業和服務業組成的企業生態群落,通過調節與優化管理能源、水、原材料等環境與資源基本要素,實現生態環境與經濟的雙重優化和協調發展,最終使該企業群落獲得比每個公司優化個體表現實現的個體效益之和還要大得多的群體效益(“1+1>2”效應)[3]。截至2017年1月,中國已批準建設和正式命名的國家級生態工業示范園區有93個,這些生態工業園以生命周期評價為基礎理論方法,以園區設計、系統優化、制度建設、生態效率評估等為其主要建設內容,以期實現經濟效益、社會效益和生態效益的最優化組合。

4.2 生態農業

生態農業的概念是由美國土壤學家Albrecht W. 提出的,他認為農業生產應當多施用有機肥,少施用化肥,理想的替代農業應該是生態上能自我維持,經濟上高效的農業[91]。1981年,英國農學家Kiley-Worthington M.將生態農業定義為“生態上能自我維持,低輸入,經濟上有生命力,在環境、倫理和審美方面可接受的小型農業”[92]。生態農業與生態工業相似,同樣遵循循環經濟等原則,力圖構建資源循環利用、環境影響最小化的農業生產模式。但是,農業屬于開放式生產方式,資源利用和回收效率、環境排放等因素較生態工業而言相對不可控,難以精準量化物質流。此外,農業生產依賴于自然條件,同一生產模式在不同地區也表現出不同的資源利用效率和環境影響,具有強烈的地域特色,需要因地制宜構建生態農業。在國內,為應對日益加劇的農業生產與資源環境之間的矛盾,提倡生態農業有很強的現實意義。早在1980年代,馬世駿提出促進農業可持續發展需要重點考慮四個方面：時、空、量、序,需要重點把握三種關系：生物與環境之間的相互關系、種間關系問題和與開放系統相關聯的投入產出問題[93]。

生態農業在中國的生根發芽,離不開國家相繼出臺的一系列旨在促進生態農業發展的政策措施[94]。1993年,農業部等7個部委組成了“全國生態農業縣建設領導小組”,啟動第一批51個生態農業縣建設工作[95]。2000 年,國家啟動了第二批50個全國生態農業縣建設工作。2002年,農業部向全國征集到了370種生態農業模式或技術體系,并遴選出具有代表性的10個生態模式類型,包括北方“四位一體”模式、南方“豬-沼-果(稻、菜、魚)”模式、平原農林牧復合模式等[96]。截止目前,在不同程度上開展生態農業建設的縣超過300個,其中,國家級生態農業試點示范縣102個,省級試點示范縣200多個[94]。生態農業示范縣的建設有效地抑制了日益嚴峻的耕地質量下降、水體富營養化的趨勢,有力地促進了農業和農村的可持續發展。

5 可持續生態學研究展望

可持續生態學是自然科學與社會科學的交叉學科,針對人類社會經濟發展與自然生態系統之間的矛盾,研究如何促進兩者的協調可持續發展問題,因此,其主要研究方向也將隨著經濟社會的發展而不斷與時俱進。以下幾個方面將是未來研究的重點內容：

(1)生態文明建設相關的生態學理論和方法。生態文明建設已經寫入我國憲法,是我國未來可持續發展領域的主導理念,在學術界必將持續保持研究熱度。近年來,我國生態文明的相關制度建設成果顯著,也開展了生態文明建設示范區的創建工作,提出了生態文明建設考核目標體系,并且開展了省域尺度的評估。但是,生態文明屬于新理念,生態文明建設涉及的學科領域和時空范圍較廣,需要集成多學科的理論和方法。即使對于已經出臺的八項制度,仍有許多值得深入研究的內容。如,如何界定自然資源資產產權？利益相關者如何獲得和維持其資源產權權益？如何實現自然資源產權的轉讓？自然資源產權交易成本如何核算？國土空間開發的強度如何確定？多大強度是合適的？如何維持空間開發與保護的均衡？如何將生態因素有效納入國土空間規劃？如何建立資源總量的精準核算方法？資源利用效率及其提升途徑是什么？資源有償使用對人類福祉改善的影響如何？生態退化與損害如何界定與核算？生態補償的對象、范圍和價值如何科學確定？這些問題既需要基于試點的經驗逐步解決,也需要依賴于理論、方法和技術的創新和突破。

(2)落實聯合國可持續發展目標的生態學研究。《聯合國2030可持續發展議程》提出的17項可持續發展目標(SDGs)涉及社會-經濟-生態環境的方方面面,不少學者已經指出該目標體系的不同目標之間存在或積極或消極的相互關系,如何落實也面臨諸多挑戰。呂永龍等學者提出推進落實SDGs的5項優先工作：(1)設計權重值,完善可定量、可考核、可驗證的指標體系；(2)建立監測機制,確定監測的閾值并確保獲取相應數據；(3)評估實施進展,核查可持續發展目標是否納入各個層面的規劃和戰略中并得到落實；(4)加強觀測設施建設,擴展適應可持續發展目標的綜合信息觀測和處理能力；(5)加強數據的標準化和驗證,建立數據采集和監測的標準、方法、范式和共享機制,發展空間觀測與地面勘察相互核實的方法等[97]。在中國推進實施SDGs方面,可持續生態學研究應重點關注“制定科學的衡量目標的指標體系”、“如何將SDGs納入國民經濟與社會發展規劃”、“保障實施SDGs的融資能力”、“可持續發展指標的綜合觀測和獲取能力”、“加強監測數據規范與評估能力”、“建立衡量社會進步的科學指標和方法”、“權衡不同目標間的沖突問題”、“如何將視角從陸地轉向海洋和海岸帶資源的可持續利用”等[20]。

(3)多尺度生態風險與安全格局構建研究。在未來一段時期內,有關人類活動與全球環境變化脅迫下的生態風險的研究重點將主要集中于以下幾個方面：多尺度生態風險監測與數據采集加工、指標體系的統一與整合、評價方法論、空間分布特征與表達、預警與快速應急響應。生態風險評價方法逐步從考慮單一風險源、單一受體、單一生境、小尺度向多風險源、多介質、生態系統水平及區域尺度發展。通過研究生態系統功能服務與經濟社會發展的耦合關系,建立針對風險源和風險受體的風險管理信息庫,形成基于風險信息庫的生態風險評價與管理動態反饋過程,逐步建立多目標風險源的生態風險管理方法, 加強生態風險預警和防范,形成跨域協調聯動應對生態風險的管理體制和機制[62]。分析高強度人類活動對周邊區域的生態風險, 辨識區域生態系統功能受損、生態退化的高風險區位,分析區域生態對各類土地利用的適宜性及承載能力,提出區域空間擴展、覆被變化、產業調整、綠色基礎設施建設的布局方案,科學劃定生態保護紅線、自然保護區體系、生物多樣性保護優先區、國家公園等建設用地、農業用地和生態用地,著力構建宏觀尺度的生態安全格局。

(4)城市化與鄉村振興的可持續發展研究。城市可持續發展研究已經開始從注重城市經濟發展轉向注重生態環境或社會生態的視角,中國的城市化以及城市可持續發展問題已經成為國際合作研究的重點方向之一。研究重點包括：城市可持續發展的影響因素及其相互作用關系、城市可持續發展的模式、城市可持續發展規劃、城市可持續發展評價、城市生態基礎設施建設。城市的可持續發展問題不僅是城市自身的問題,也是城市與周邊區域的協調發展問題,城市化與區域生態的耦合關系仍是重點方向[98]。如何將鄉村振興與城市化結合起來,實現城市與鄉村地區一體化的可持續發展也將是未來一段時間的研究熱點。鄉村振興,需要利用城市的輻射作用,實現基礎設施的全面更新和優化布局,形成農業原材料生產、農產品加工和基礎工業的產業鏈,實現由農村向城市的產業集聚效應。鄉村地區具有良好的生態環境,要探索將綠水青山轉化為金山銀山的途徑,探索產業發展突破的重要途徑則是逐步實現生態產業化。

(5)“未來地球”國際科學計劃中有關可持續發展的生態學研究。為應對全球環境變化對可持續發展的挑戰,國際科學理事會(ICSU)、國際社會科學理事會(ISSC)等國際組織聯合發起了為期10年的“未來地球”科學計劃。《未來地球計劃2025年愿景》指出：“使人類生活在可持續發展、平等的世界是未來地球計劃的愿景”。《戰略研究議程2014》將“未來地球”計劃的動態地球、全球可持續發展和向可持續發展轉型三大研究主題細化為9個研究方向。動態地球優先研究方向包括：觀測并解析變化；理解全球變化的過程、相互作用、風險和閾值；探索并預測未來變化。全球可持續發展優先研究方向：滿足基本需求,消除不平等；治理可持續性發展；管理增長、協同和平衡。向可持續發展轉型優先研究方向：理解和評估轉型；確定和推廣可持續發展行為；轉型發展路徑。基于九個研究方向,確定了全球變化與可持續發展的62個具體研究問題,供不同領域、學科和地區的研究機構和組織設立優先發展和資助領域時參考[99]。為應對這一形勢,應在新技術新手段的支持下,建立從觀測到模擬和仿真的綜合集成方法體系,布設密集的天、地、空一體化立體網絡化生態觀測系統,發展生態環境大數據科學平臺,建設生態環境數值模擬裝置,形成資源環境全要素的實時監測、精準模擬和動態分析能力,揭示社會-經濟-自然復合生態系統整體運行和子系統之間的相互作用規律,預測多尺度生態系統的未來變化態勢,提出適應全球環境變化的應對策略。