生态系统服务流研究进展

随着社会经济的发展,人类对生态系统的干扰导致多种生态服务退化或消失.生态系统服务流对生态系统服务的输送、转化和维持有重要作用,并成为相关研究的新兴方向之一.本文在对生态系统服务流进行分类的基础上,分析了生态系统服务传递的载体,初步探讨生态系统服务流的形成机制,包括服务流的形成、属性、尺度特征、定量化及其制图等.同时,对生态系统服务流的成本效应,如输送成本、转化成本、使用成本和成本相对性等进行尝试性分析,旨在分析生态系统服务流传递过程中的成本耗散.生态系统服务流研究一定程度上解决了生态系统服务价值评估的“双重核算”问题,使人类准确识别生态系统服务供给和消费热点区域,有利于生态系统服务在传递过程中达到效益最大化,对提出科学合理的生态补偿有重要意义.     

生态系统服务流研究进展

生态系统服务流是实现生态系统服务供给与人类需求耦合的重要桥梁,是当前生态系统服务研究的热点与前沿。科学理解生态系统服务从产生、传递到使用的全过程,明确区域生态系统服务供给与需求的平衡状况,对于实现区域可持续发展与提高人类福祉具有重要意义。在综合分析国内外相关研究的基础上,阐述了生态系统服务流的概念内涵,归纳总结了生态系统服务流的定量研究方法,并系统梳理了国内外生态系统服务流研究在理论探索与应用案例方面的研究进展;探讨了当前生态系统服务流研究中存在的问题和不足,包括:生态系统服务从供给区传递至需求区的空间转移规律尚不明晰、定量评估生态系统服务流的方法不成熟、面向应用的生态系统服务流的研究较为缺乏,以及人与自然耦合系统中生态系统服务流研究框架有待进一步完善。未来的研究需要重点关注复杂系统中生态系统服务流跨尺度、跨区域的传递过程,加强生态系统服务的空间流动过程与传递路径的定量分析与模拟,重视生态系统服务流的应用性研究,尤其是在生态恢复、生态补偿、城市规划等方面的应用,并完善人与自然耦合系统中生态系统服务流的研究框架,以期促进生态系统服务流研究的发展。     

人类活动对生态系统服务流的影响

生态系统服务流对生态系统服务地形成、输送、转化和维持具有重要作用,搭建起了生态系统服务供给与人类需求之间的桥梁,成为近期学者关注的焦点之一。随着人口数量的急剧增加和经济社会的快速发展,人类的物质需求呈非线性方式增长。人类在利用生态系统服务流带来惠益的同时,也给生态系统服务流带来压力。综述了生态系统服务流的内涵和属性特征,包括生态系统服务流的定义、分类、时空尺度、载体特征和量化属性等。分析了人类活动对生态系统服务流的影响机制,即积极的与消极的人类活动通过对生态系统服务流的空间单元、传递载体和量化属性等方面的影响进而影响到具体的生态系统服务流并最终影响人类福祉。探讨了通过生态系统服务流价值和风险评估、生态系统服务流保护规划、生态系统服务流恢复与重建等积极的人类活动,来实现生态系统服务流传输功能的可持续。未来可以通过对生态系统服务流路径载体衰减效应研究、多尺度分析处理系统的使用和生态系统服务流传输网络动态耦合模型的构建等来制定合理的生态系统服务流集成管理。通过对人类活动与生态系统服务流相互关系的研究,有利于对退化的生态系统服务流进行保护和恢复,也可为生态系统服务流相关研究奠定基础。     

生态系统服务流研究方法最新进展

生态系统服务流是生态系统服务研究的重点和难点,处于发展的起步阶段,并向着定量化和空间化的趋势发展.目前,学术界关于生态系统服务流的概念含糊不清.本文首先对生态系统服务流的两种理解及其代表性的理论和方法进行了阐述:一是生态系统服务从生态系统到人的传递过程,其代表性方法是分布式生态系统模型,二是生态系统服务实际上为人们所使用的那部分,其代表性方法论是黑/灰箱理论.在此基础上分别列举了这两种理解的最新研究方法,论述了不同的理解以及方法对于研究生态系统服务流的特点以及存在问题.最后,总结了未来生态系统服务流研究的发展机遇,特别强调最新的空间技术与信息技术(如大数据),以及对生态系统服务的全面认识(如重视城市生态系统服务流的研究、重视非生物流的整合等)在未来研究中的重要性.     

生态系统服务供给、消费与人类福祉的关系

生态系统服务的持续供给是区域可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足和提高自身福祉.科学认识生态系统服务供给、消费与人类福祉之间的关系,对于协调生态系统服务保育与人类福祉提高的关系具有重要意义.本文对生态系统服务供给的多样性、复杂性、区域性特点和生态系统服务消费的差异性、不可或缺性特征,以及人类福祉的多维性、地域性、评价指标多样性分别进行了综述,分析了生态系统服务供给与消费之间的不确定性关系和多尺度关联特征,阐述了生态系统服务与人类福祉之间相互反馈和非同步性关系.最后,围绕生态系统服务供给、消费与人类福祉的关系,提出了有待进一步研究的问题.     

基于熵理论的城市生态系统服务流定量评估——以北京市为例

量化评价生态系统的服务功能是合理开发生态资源、实现可持续发展的重要前提.生态系统服务流能够为生态系统服务功能的量化评估提供解决方案.本文以四大生态系统服务类型为框架,构建了城市生态系统服务流评估体系;将生态系统服务流重新分类,引入熵理论,对指标及系统无序度、发展演变方向进行定量评价;并以北京市为研究对象,选择24个因子开展案例研究.结果表明:2004—2015年间,北京城市生态系统服务总熵值为0.794,总熵流为-0.024,系统无序度较大,濒临非健康状态;系统熵值3次取得极值,3个变化周期内系统熵值的年平均变化幅度逐渐增大,说明人为活动对城市生态系统干预强度增大;2007年熵流达到最小值,生态环境质量最高;北京市常住人口总数与城市生态系统熵流拟合函数的决定系数为0.921,说明人口数量与城市生态环境状态有很强的相关性.     

生态系统及其服务保护评估:指标与方法

生态系统及其服务的保护日益成为保护生态学研究的前沿和热点领域.本文对国际上生态系统保护和生态系统服务评估的最新概念和方法进展进行综述,主要包括生态系统保护状况及濒危或保护优先等级确定的指标、标准,以及生态系统服务评估和保护的主要方法(包括参数法、模型法和定量指标法),并结合中国生态保护研究的进展和需求,明确了急需解决的问题:1)提出适合中国国情的生态系统保护评估的指标、标准和方法;2)发展生态系统服务评估的定量化方法;3)确定生态系统和生态功能保护需求及其空间优化布局;4)生态系统及其服务保护的政策和激励机制.这些问题的解决将会为生态文明建设提供重要保障.     

生态系统服务流研究进展

随着社会经济的发展,人类对生态系统的干扰导致多种生态服务退化或消失.生态系统服务流对生态系统服务的输送、转化和维持有重要作用,并成为相关研究的新兴方向之一.本文在对生态系统服务流进行分类的基础上,分析了生态系统服务传递的载体,初步探讨生态系统服务流的形成机制,包括服务流的形成、属性、尺度特征、定量化及其制图等.同时,对生态系统服务流的成本效应,如输送成本、转化成本、使用成本和成本相对性等进行尝试性分析,旨在分析生态系统服务流传递过程中的成本耗散.生态系统服务流研究一定程度上解决了生态系统服务价值评估的“双重核算”问题,使人类准确识别生态系统服务供给和消费热点区域,有利于生态系统服务在传递过程中达到效益最大化,对提出科学合理的生态补偿有重要意义.     

生态系统服务形成机制研究进展

近年来,生态系统服务的形成及其机制已成为生态学的研究热点之一.在2005年举行的千年生态系统评估之后,生态系统服务的衍生研究,如生态系统服务分类、评估、权衡与协同、传递和生态系统服务流等也迅速增加,使生态系统服务的研究步入崭新阶段.为更好地了解生态系统服务并加深对其的研究,及时梳理生态系统服务的形成机制很有必要,然而目前对这方面的研究仍未形成一个恰当的研究范式.本文在查阅大量中、英文文献的基础上,主要总结了近10余年与生态系统服务形成机制相关的研究;并从“内因”和“外因”两个方面出发,重点对生物多样性及人类参与活动在生态系统服务形成过程中所起到的作用进行分析和梳理,并提出了研究展望.     

城市生态系统服务研究综述

维持和改善城市生态系统服务与人类福祉、促进可持续发展是当前城市生态学研究的重要议题之一.本文对城市生态系统服务的已有研究进行综述:基于城市生态系统服务的概念与内涵,总结了城市生态系统服务的主要特征,即人为主导性、高需求性、异质性、动态性、多功能性、社会经济属性以及负效应;当前城市生态系统服务的评价方法主要有指标法、价值评估法与模型模拟法;在城市生态系统不同类型服务中,调节服务与文化服务对提高城市居民健康尤为重要;城市生态系统服务的权衡主要表现在支持服务与文化服务之间、调节服务与文化服务之间.最后,总结了未来城市生态系统服务发展的主要方向,特别强调了城市生态系统服务研究在城市景观规划与设计中的重要作用.     

河流景观生态服务供给与需求/消费的互馈机制

河流景观系统孕育了人类文明,为人类社会提供类型多样的生态系统服务。其本身是一个自然景观过程和社会经济过程高度耦合的社会-生态系统,具有极高的空间异质性、时间动态和鲜明的组织尺度等级结构。当前,对河流景观系统这种特点所决定的生态系统服务供给与需求/消费互馈的机制研究不够深入,普遍缺乏从过程角度刻画生态服务供给与需求/消费互馈关系及其时空异质性和尺度特征。生态服务供给、需求和消费产生于社会-生态系统,是社会-生态耦合的纽带。阐述了河流景观生态服务供给和需求/消费的时空异质性,阐释了它们时空耦合机制和尺度特征,梳理了当前对生态服务供给、需求/消费互馈机理研究的不足。认为未来需要在社会-生态系统的框架下,从景观结构和生态过程出发,融合景观生态过程和社会过程来深入认识河流景观系统的生态服务供给与区内人类对生态服务的需求/消费之间的互馈机制。未来应重点关注：（1）河流景观结构和过程决定的生态服务供给和消费的空间分异及驱动机制;（2）河流生态服务传输的自然和人文载体及其耦合格局;（3）将生态服务需求/消费通过景观结构和生态过程对生态服务供给的反馈融入生态服务评估的方法框架,研发基于生态服务供给和需求/消费的社会-生态互馈过程模型。     

生态系统服务需求、供给和消费研究进展

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高自身福祉。研究人类对生态系统服务的需求、消费,分析生态系统服务的供给与需求关系,对生态系统的管理、土地发展规划和资源的合理有效配置具有重要意义。首先分析了生态系统服务需求、供给和消费的内涵与特征,辨析了生态系统服务的有效需求和潜在需求、有效供给与潜在供给,进而提出了生态系统服务需求与供给研究框架,指出应研究生态系统服务供给和需求的空间关联以及生态系统服务需求弹性差异,进而因地制宜地调控生态系统服务供给使得生态系统服务效用最大化。梳理并比较了对生态系统服务供给和需求的量化指标和研究方法,包括基于土地利用和土地覆被的生态系统服务供需关系矩阵法、生态足迹法、公众参与法、模型计算法等。提出了未来的相关研究主要应从不同群体的需求弹性差异、跨学科与多源数据结合的需求定量评估方法、供需关系的多尺度分析、生态系统服务需求与人类福祉的耦合机制拓展等方面展开,为生态系统服务调控管理和社会的可持续发展提供切实可行的科学依据。     

生态系统服务供给与需求的理论与管理方法

生态系统服务是当前可持续科学研究的热点之一。随着环境保护与管理需求的不断增加,政策制定者希望将生态系统服务信息更多地融入管理实践中。由于理论的不确定性和研究方法的局限性,如何准确地评价生态系统服务、如何考虑不同利益相关者的需求,提取重要的生态系统服务信息给决策者参考,仍然是当前该领域研究的难点。基于生态系统服务的产生、传递和消耗过程,区分生态系统服务的潜在供给、实际供给和人类需求;引入生态系统服务供需比和供给率两个指标,为区域间自然资源资产的比较提供一种方法;以白洋淀流域为案例,采用生态系统服务矩阵法,结合GIS空间模拟技术,揭示生态系统服务供给与需求的空间特征。白洋淀流域2010年生态系统服务的供给率和供需比分别是:0.4966和0.1131,说明流域生态系统服务供给状态较好,且处于盈余状态。对流域内供给率较高且供给处于盈余的区域,应作为生态保护与补偿的主要区域;对生态系统服务需求较大的区域应进行必要的生态建设与修复。研究结果为区域生态环境管理和政策制定提供了实际的科学依据。     

Integrating trait‐based empirical and modeling research to improve ecological restoration

A global ecological restoration agenda has led to ambitious programs in environmental policy to mitigate declines in biodiversity and ecosystem services. Current restoration programs can incompletely return desired ecosystem service levels, while resilience of restored ecosystems to future threats is unknown. It is therefore essential to advance understanding and better utilize knowledge from ecological literature in restoration approaches. We identified an incomplete linkage between global change ecology, ecosystem function research, and restoration ecology. This gap impedes a full understanding of the interactive effects of changing environmental factors on the long‐term provision of ecosystem functions and a quantification of trade‐offs and synergies among multiple services. Approaches that account for the effects of multiple changing factors on the composition of plant traits and their direct and indirect impact on the provision of ecosystem functions and services can close this gap. However, studies on this multilayered relationship are currently missing. We therefore propose an integrated restoration agenda complementing trait‐based empirical studies with simulation modeling. We introduce an ongoing case study to demonstrate how this framework could allow systematic assessment of the impacts of interacting environmental factors on long‐term service provisioning. Our proposed agenda will benefit restoration programs by suggesting plant species compositions with specific traits that maximize the supply of multiple ecosystem services in the long term. Once the suggested compositions have been implemented in actual restoration projects, these assemblages should be monitored to assess whether they are resilient as well as to improve model parameterization. Additionally, the integration of empirical and simulation modeling research can improve global outcomes by raising the awareness of which restoration goals can be achieved, due to the quantification of trade‐offs and synergies among ecosystem services under a wide range of environmental conditions.     

基于重要性——绩效表现分析的上海苏州河滨水空间文化性生态系统服务供需关系分析与优化

生态系统服务的研究正经历着从解析机理到供需匹配的侧重点迁移,研究指出文化性生态系统服务的供需特征表现为4个方面：1）受服务人群的影响;2）兼具非排他性与潜在竞争性;3）各类型之间具有明显的融合性;4）与空间要素密切相关。针对已有的研究存在供需关联薄弱和整体评测不足的短板,研究以场地尺度的城市滨水空间为对象,提出重要性—绩效表现分析（Importance-Performance Analysis,简称IPA）可以成为测度和分析文化性生态系统服务供需状况的有效方法。选取上海苏州河4处滨水空间,从景观要素特征因子识别出发,基于IPA构建特征因子的重要性—满意度分布模型,分析滨水空间文化性生态系统服务供需特征,通过对需求的回应,明确优化有效服务供给的策略,从而为城市滨水空间存量更新与规划设计提供可行有效的技术支持以及可操作、可落地的决策依据。     

基于基尼系数的生态系统服务供需均衡研究——以广东省为例

生态系统服务供需研究尚不成熟,亟需建立一套适用于多数区域而数据要求不高的供需评价方法,因此,以广东省地级市为研究单元,以生态系统服务价值表征生态系统服务供给量,根据对生态系统服务的消耗量或期望获得量核算生态系统服务需求量,提出了一种基于基尼系数识别区域内各类生态系统服务供需状态,并据此评估各城市生态系统服务供需均衡状态的方法。研究结果表明：①广东省生态系统的水源涵养服务基尼系数为0.135,大部分地级市的供需系数位于0.75-1.25之间,整体空间供需高度均衡;食物生产、原材料生产和保持土壤服务基尼系数在0.293-0.423之间,供需系数东高西低,有一定程度的空间不均衡但在合理范围内;而气体调节和废物处理服务供需基尼系数大于0.6,在空间上出现两极分化;②广东省综合生态系统服务基尼系数为0.332,处于合理范围内,基于此,将城市按供需均衡状态分为低供给高需求、供需相对均衡和高供给低需求三类,处于不同状态的城市需要根据不同的策略对生态系统服务供需关系进行调整,维护区域生态安全。本研究可以为促进广东省及其他区域城市可持续发展,加快建设生态文明提供决策指引。     

基于矩阵分析的水文调节服务供需关系时空分异研究——以嘉兴市为例

生态系统服务供需关系的识别、度量、空间化分析对自然资源合理配置有重要的意义。以嘉兴市为研究区,以2005年Landsat7 ETM+影像和2015年Landsat8 OLI传感器影像为数据源,采用生态系统服务供需关系矩阵法,分析嘉兴市水文调节服务供给能力与需求水平的时空分异特征。结果表明:(1)2005—2015年10年间,嘉兴市处于快速城市化阶段,土地利用变化明显,建设用地显著增加,水域、水田面积有所增加,旱地、园地、林地大量减少。(2)土地利用变化是影响水文调节服务供需关系的主要因素,研究发现嘉兴市大部分地区水文调节服务处于供不应求的状态。(3)随着建设用地的不断扩张,导致水文调节服务供需矛盾加剧,供不应求区域由中心城区向城市边缘区扩大。(4)水文调节服务需求区域的变化与人类活动密切相关,供给区域受制于自然环境的数量与质量,生态系统服务供给与需求存在错位,促进了生态系统服务流的产生,并需要政策引导。