生態(tài)安全： 基于多尺度的考察

鞠昌華，裴文明，張 慧

(生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

隨著環(huán)境公害問題的出現(xiàn)，美國學(xué)者萊斯特·R·布朗在 1977 年最早將環(huán)境議題引入安全領(lǐng)域[1]。20世紀(jì)80年代，蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故導(dǎo)致的巨大災(zāi)難引發(fā)了人類生態(tài)環(huán)境安全的擔(dān)憂，推動了學(xué)界對生態(tài)安全的探索。1990年代后的溫室效應(yīng)、厄爾尼諾以及沙塵暴等跨越國界的全球性環(huán)境公害威脅凸顯，進(jìn)一步豐富了國際學(xué)界對生態(tài)安全的認(rèn)知[2]。“生態(tài)安全”已經(jīng)從傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的生態(tài)系統(tǒng)安全問題，演化為一個涉及環(huán)境安全、健康安全、經(jīng)濟(jì)安全、社會安全和國家安全等的公共安全問題[3-4]。國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所于1989年從人類社會視角明確生態(tài)安全的涵義，認(rèn)為它強(qiáng)調(diào)在人的生活健康安樂基本權(quán)利、生活保障來源、必要的資源、社會秩序和人類適應(yīng)環(huán)境變化的能力等方面不受威脅[5]。更多學(xué)者從環(huán)境資源安全、生態(tài)系統(tǒng)安全以及社會經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全的多重角度理解生態(tài)安全[6-8]，認(rèn)為它是保證自然系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)作用，具備自然系統(tǒng)的自然資源與生態(tài)潛力、生物圈整體自我調(diào)節(jié)能力，滿足地球各個地區(qū)人口物質(zhì)、美學(xué)和災(zāi)難防御需求的狀態(tài)[9]。由于自然系統(tǒng)作用的整體性，生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞會給人類帶來全局性的災(zāi)難后果，因此，生態(tài)安全問題成為人類的共同問題，它的影響超越國家、民族、階級、集團(tuán)、文化和宗教，成為人類集體的、共同的安全[10]。在中國，2014 年 4 月 15 日召開的中央國家安全委員會第一次會議上，生態(tài)安全正式作為國家總體安全的重要組成部分，被明確納入國家安全體系[11]。生態(tài)安全內(nèi)涵豐富，包含多方面意義，且每一方面又有著多重尺度[6,12]。理解生態(tài)安全尺度，是有效開展生態(tài)安全研究，進(jìn)而構(gòu)建全面的生態(tài)安全體系的基礎(chǔ)。因此，基于不同尺度深入研究生態(tài)安全的特征要求，對推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)、建設(shè)美麗中國、維護(hù)國家安全具有重要意義。

1 生態(tài)安全的空間尺度特征

尺度一般指研究對象(物體或過程)的空間分辨率和時間單位，它標(biāo)志著對所研究對象細(xì)節(jié)的認(rèn)知水平。在生態(tài)學(xué)中，尺度是指所研究生態(tài)系統(tǒng)的面積大小(空間尺度)或其動態(tài)變化的時間間隔(時間尺度)[13]。研究生態(tài)安全隨著時間和空間變化的規(guī)律性，了解不同時間和空間尺度上生態(tài)安全的特征，對全面系統(tǒng)評估生態(tài)安全具有重要意義[14]。無論是以時間“點”還是以時間“段”考察生態(tài)安全，都必然與一定空間尺度相聯(lián)系。同時，時間尺度的研究涉及復(fù)雜的生態(tài)過程。因此，該文擬從空間尺度開展生態(tài)安全尺度研究。

1.1 生態(tài)安全具有空間地域性

一是從生態(tài)學(xué)及安全概念出發(fā)，生態(tài)安全具有地域性。E·?？藸栍?866年將生態(tài)學(xué)定義為研究生物體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。生物體和環(huán)境都基于特定地域存在，因此生態(tài)學(xué)研究從來就具有地域性。從安全角度來看，生態(tài)安全也總要指向某一確定的系統(tǒng)，進(jìn)而指向確定的空間范圍[6]。

二是生態(tài)系統(tǒng)具有區(qū)域性。自然生態(tài)系統(tǒng)無論是河流、湖泊，還是森林、草原都具有明確的地理邊界，生態(tài)安全多以其自然地理范圍為邊界。社會系統(tǒng)中國家、省、市、縣等更有著明確的行政邊界，其生態(tài)安全也多以行政區(qū)域為邊界。就全球生態(tài)系統(tǒng)而言，盡管各系統(tǒng)之間存在聯(lián)系，但仍自成系統(tǒng)，生態(tài)安全威脅往往具有區(qū)域性、局部性[14]。因此，一個地區(qū)生態(tài)不安全，并不意味著另一個地區(qū)生態(tài)不安全[15]。

三是生態(tài)安全具有空間差異性。不同地區(qū)因為不同緯度、不同海拔以及不同海陸關(guān)系等，有著不同的溫度、光照及土壤、水分等狀況，直接影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征，形成森林、草原、濕地、荒漠等不同生態(tài)系統(tǒng)。在人類活動的影響下，不同地理單元進(jìn)一步分化為城市、鄉(xiāng)村等，加劇了空間差異性。因此，不同地理空間產(chǎn)生差異化的生態(tài)風(fēng)險，其生態(tài)安全具有明顯差異性。

四是生態(tài)安全效應(yīng)具有空間外溢性。生態(tài)系統(tǒng)間因物質(zhì)流動、能量交換等而相互聯(lián)系，因此，某一區(qū)域的生態(tài)安全狀況可能會影響相鄰區(qū)域的生態(tài)安全[15]。生態(tài)安全效應(yīng)的外溢性根據(jù)效應(yīng)可分為正向外溢和負(fù)向外溢兩種。比如，在內(nèi)蒙古、新疆等農(nóng)牧交錯帶，植被的改善可以有效改善周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況；而植被一旦遭到破壞，就極易給在其風(fēng)域下游的城鄉(xiāng)帶來沙塵暴危害。

1.2 生態(tài)安全具有多尺度特征

一是生態(tài)環(huán)境及生態(tài)安全具有層次性。以流域為例，有干流、支流，支流之下還有小流域。國家、省、市、縣更有著明確的行政等級和隸屬關(guān)系。這樣的層次性決定了生態(tài)安全具有多尺度特征。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，生態(tài)安全在種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)(農(nóng)田、森林)、景觀生態(tài)、區(qū)域生態(tài)區(qū)(生物地理區(qū))、陸(地)海(洋)生態(tài)、全球等尺度上都具有生態(tài)學(xué)意義[6,16]。其中，如果任一生態(tài)尺度出現(xiàn)損害、退化，并超出系統(tǒng)可調(diào)節(jié)或可接受的范圍，那么在該尺度上就將處于生態(tài)不安全狀態(tài)[17]。一些生態(tài)功能保護(hù)需要在多尺度開展，如在生物多樣性保護(hù)中，就需要從種群到生態(tài)系統(tǒng)尺度，從景觀到區(qū)域尺度上研究保護(hù)的多尺度路徑[18]。

二是在每一尺度上，生態(tài)安全都有其相應(yīng)特征(圖1)。比如，在全球尺度上，生態(tài)安全主要考察全球性介質(zhì)的擴(kuò)散、氣候變化帶來的風(fēng)險以及生物多樣性保護(hù)等；在景觀尺度上，主要考察景觀結(jié)構(gòu)的合理性及通暢性；在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，主要考察生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的合理性、穩(wěn)定性、演替成長性。在生物細(xì)胞、組織、個體尺度上，它們本身并不成為生態(tài)安全考察內(nèi)容，但作為機(jī)理的支撐性研究，為上升到前述各尺度的生態(tài)安全研究及應(yīng)用服務(wù)。一般而言，從基因到生態(tài)系統(tǒng)尺度重點研究生態(tài)安全機(jī)理，生態(tài)系統(tǒng)尺度到區(qū)域尺度重點研究生態(tài)安全機(jī)制，區(qū)域尺度到全球尺度重點研究生態(tài)安全管理應(yīng)用。

圖1 不同尺度生態(tài)安全示意

1.3 生態(tài)安全具有尺度間關(guān)聯(lián)性

在不同尺度之間存在相互的包含關(guān)系，同時，還存在著物質(zhì)、能量和信息的聯(lián)系。因此，在不同尺度間生態(tài)過程相互關(guān)聯(lián)，從而使得生態(tài)安全在不同尺度間具有關(guān)聯(lián)性。上層尺度上系統(tǒng)的穩(wěn)定性機(jī)制也可能有助于下層尺度的系統(tǒng)維持穩(wěn)定，上層尺度上系統(tǒng)的穩(wěn)定性機(jī)制也可能有助于下層尺度的系統(tǒng)維持穩(wěn)定，而下層尺度上的生態(tài)風(fēng)險亦可能導(dǎo)致在上層尺度上產(chǎn)生風(fēng)險。生態(tài)安全的尺度間關(guān)聯(lián)性依賴于對生態(tài)機(jī)理的深入研究，因此，對尺度關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識還需要通過多尺度生態(tài)過程、生態(tài)機(jī)理以及尺度轉(zhuǎn)換等不斷加深。

2 不同尺度上的生態(tài)安全

學(xué)者從生態(tài)學(xué)系統(tǒng)性角度提出生態(tài)安全在種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)(農(nóng)田、森林)、景觀生態(tài)、區(qū)域生態(tài)區(qū)(生物地理區(qū))、陸(地)海(洋)生態(tài)、全球等尺度上的生態(tài)學(xué)意義[6,16]。從人類社會系統(tǒng)角度，全球、國家、省、市、縣不同尺度生態(tài)安全都有治理上的意義。筆者綜合考慮生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)和實際工作需要，主要從全球尺度、區(qū)域尺度和生態(tài)系統(tǒng)尺度討論不同尺度的生態(tài)安全。

2.1 全球尺度的生態(tài)安全

全球尺度上的生態(tài)環(huán)境資源狀況惡化已威脅到很多地區(qū)人類的生存與發(fā)展，從而推動了生態(tài)安全研究，并為公眾所認(rèn)知，因此全球尺度生態(tài)安全一直是生態(tài)安全研究的熱點[19]。全球尺度生態(tài)安全主要基于4類問題。一是從社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)出發(fā)的全球資源危機(jī)。從博爾丁的“地球飛船”到人類對預(yù)測情景中礦產(chǎn)資源枯竭的深深憂慮，以及人們對地球人口激增的恐慌等，都將生態(tài)安全刻上了資源危機(jī)的烙印。目前，很多生態(tài)安全研究和預(yù)警都是基于這一角度提出的，全球生態(tài)足跡計算就是其中較為典型的成果。根據(jù)“全球足跡網(wǎng)絡(luò)”(Global Footprint Network)計算，地球超載日已從1970年的12月29日提前到2018年的8月1日，顯示人類正在透支未來資源[20]。二是從地球環(huán)境系統(tǒng)出發(fā)的全球環(huán)境危機(jī)。代表性的是核輻射威脅，尤其是廣島、長崎原子彈爆炸和蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站核泄漏等帶來的大范圍環(huán)境與健康危機(jī)，使得人類深深陷入全球性安全焦慮。三是從地球物理系統(tǒng)出發(fā)的全球自然地理環(huán)境危機(jī)。比如，因為氣候變化導(dǎo)致全球尺度上氣象過程的改變和海平面上升、暴雨、干旱等，并由此引起大尺度生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，形成全球氣候變化危機(jī)。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)第五次評估報告第一工作組報告顯示， 21世紀(jì)末全球平均地表溫度在1986—2005年基礎(chǔ)上將升髙0.8～4.3 ℃，全球海平面將上升0.26～0.82 m[21]。為應(yīng)對全球氣候變化危機(jī)，氣候變化峰會已成為全球首腦最重要的國際合作平臺之一。四是從地球生態(tài)系統(tǒng)出發(fā)的全球生物多樣性危機(jī)。生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，生物多樣性喪失引起生態(tài)學(xué)家的廣泛擔(dān)憂。生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services，IPBES)提交的2018年度生物多樣性評估報告指出，人類活動導(dǎo)致的生物多樣性衰退非常嚴(yán)重，已對世界各地的經(jīng)濟(jì)、生計、糧食安全、飲用水以及人們的生活質(zhì)量造成危害。

2.2 區(qū)域尺度的生態(tài)安全

區(qū)域與人類社會基本管治單元密切聯(lián)系，區(qū)域尺度的生態(tài)安全研究有利于從宏觀上把握區(qū)域動態(tài)，有助于為決策和管理提供依據(jù)，因此，區(qū)域尺度生態(tài)安全得到各級政府的最多關(guān)注[14]，也較容易在相應(yīng)管治單元得到政策或工程的支持。區(qū)域生態(tài)安全反映區(qū)域生態(tài)處于結(jié)構(gòu)、功能穩(wěn)定，資源物質(zhì)、能源能量等流動能夠有效保障區(qū)域自然生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性運行的狀態(tài)。因此，區(qū)域尺度生態(tài)安全是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是人類生態(tài)安全的核心[19]。我國在生態(tài)安全方面的研究主要集中在國家、省、市及生態(tài)功能區(qū)區(qū)域尺度上[22]。

區(qū)域尺度有大有小(圖2)。從生態(tài)安全角度，大的可以包括若干國家的地理單元，比如撒哈拉以南非洲等，即國際尺度；其下為國家尺度，它以國家統(tǒng)治疆域為邊界，是各國政府核心關(guān)注點；再下為行政區(qū)尺度，這是各地方政府關(guān)注點及實施區(qū)域。考慮行政邊界的大小，在中國可包括省、市、縣不同層級尺度。也有部分學(xué)者在更小的鎮(zhèn)、村尺度上探討生態(tài)安全問題[23-24]，還有學(xué)者討論了廢棄場地的微尺度生態(tài)安全問題[25]。但這類小微尺度是否能夠視作區(qū)域生態(tài)安全的研究單元尚存在爭議。此外，在跨行政區(qū)尺度上，還有生態(tài)功能區(qū)尺度，它是表現(xiàn)為承擔(dān)某一種或幾種重要生態(tài)功能，以及具有某種生態(tài)脆弱性、敏感性的自然地理單元。由于生態(tài)功能區(qū)功能的重要性，其更多得到生態(tài)學(xué)家的關(guān)注，也是生態(tài)環(huán)境管理部門分區(qū)管理的重點。

圖2 區(qū)域尺度生態(tài)安全特征框架

國際大區(qū)域尺度，如撒哈拉以南非洲[26]、南極洲[27]、北冰洋[28]、亞馬遜河流域[29]、多瑙河流域[30]等生態(tài)較為敏感的區(qū)域也是國際生態(tài)安全研究的熱點之一。在這一尺度上，因為人類大量開發(fā)帶來區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)退化，尤其是區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵國家生態(tài)資源利用不當(dāng)帶來鄰國生態(tài)安全問題等，或因為氣候變化帶來區(qū)域性異常洪澇、干旱災(zāi)害等，構(gòu)成區(qū)域性生態(tài)安全威脅。由于這一尺度上生態(tài)安全的維護(hù)及改善需要區(qū)域內(nèi)各國的共同努力，因此成為區(qū)域性政府間合作的重要領(lǐng)域。

國家尺度生態(tài)安全由于直接關(guān)系到一國管治范圍內(nèi)自然和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，且國家有著最為完整的應(yīng)對能力及政策工具，因此一直是生態(tài)安全研究中最突出的尺度[12]?？傮w而言，在這一尺度上，主要關(guān)注資源的過度占用及自身供給不足帶來的資源安全危機(jī)，包括水資源危機(jī)、土地資源危機(jī)、能源危機(jī)以及由此帶來的糧食危機(jī)等。一些國家則根據(jù)自然生態(tài)特點有其特別的關(guān)注點，如小島嶼國家關(guān)注氣候變化，沙漠國家關(guān)注干旱及沙化問題。省、市、縣等地方不同行政層級尺度關(guān)注的問題與國家尺度類似，也主要集中于資源的過度占用及自身承載力不足帶來的資源危機(jī)[31-34]。

生態(tài)功能區(qū)尺度，如重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)等重要生態(tài)空間，以及人居生態(tài)功能區(qū)和農(nóng)業(yè)生態(tài)功能區(qū)等的生態(tài)安全，是近年來生態(tài)學(xué)界更為關(guān)注的領(lǐng)域[35-37]。在這一尺度上，主要關(guān)注功能區(qū)的生態(tài)不確定性和脆弱性，前者主要關(guān)注其遭遇環(huán)境災(zāi)害的風(fēng)險，后者主要關(guān)注功能區(qū)遭遇環(huán)境變化后的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損害及恢復(fù)的難度。不同生態(tài)功能區(qū)，依據(jù)自然生態(tài)特點有其特別的關(guān)注點，如水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)主要關(guān)注其水源涵養(yǎng)能力及其對下游生物水資源供給能力和徑流調(diào)節(jié)能力[38]。生態(tài)功能區(qū)生態(tài)安全目前已成為維護(hù)中國生態(tài)安全的重要組成部分和抓手，中國的主體功能區(qū)制度、生態(tài)保護(hù)紅線制度、重點生態(tài)功能區(qū)制度以及生態(tài)脆弱區(qū)保護(hù)制度等都是在這一尺度上的應(yīng)用。在生態(tài)功能區(qū)尺度上，重點研究區(qū)域主要包括生態(tài)脆弱帶和重點流域，如海岸帶地區(qū)、農(nóng)牧交錯帶[39]、山地平原過渡帶、綠洲-荒漠交界帶及嚴(yán)重水土流失區(qū)等[40]。該尺度上的重點研究領(lǐng)域則主要有區(qū)域生態(tài)安全閾值、生態(tài)安全監(jiān)控、生態(tài)安全預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)等[1]。

近年來，隨著景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展，景觀格局分析成為區(qū)域尺度生態(tài)安全研究中的重要方法[41-42]。這類研究通常以遙感影像為數(shù)據(jù)源，通過景觀指數(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析方法研究區(qū)域景觀格局的演化特征，進(jìn)而構(gòu)建景觀生態(tài)安全評價模型，分析區(qū)域景觀生態(tài)安全格局演變規(guī)律及其驅(qū)動因素。一些研究進(jìn)一步基于最小累積阻力模型等方法構(gòu)建區(qū)域景觀生態(tài)安全格局[43]。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)尺度的生態(tài)安全

生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)研究中最重要的尺度，因此生態(tài)系統(tǒng)尺度的生態(tài)安全也是生態(tài)學(xué)角度最重要的尺度[44]。生態(tài)空間結(jié)構(gòu)與功能表達(dá)理論認(rèn)為，在基本尺度上開展生態(tài)空間研究有利于發(fā)現(xiàn)不同生態(tài)現(xiàn)象的內(nèi)在成因及其發(fā)生機(jī)理。無疑，生態(tài)學(xué)中研究應(yīng)用最廣泛的生態(tài)系統(tǒng)是其中最理想的研究尺度。生態(tài)系統(tǒng)尺度的生態(tài)安全是指自然或人工生態(tài)系統(tǒng)處于健康的、自組織和自我調(diào)節(jié)并有序循環(huán)的狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全主要基于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的合理性、穩(wěn)定性以及演替成長性來判斷。一般地，在生態(tài)系統(tǒng)尺度上有兩類生態(tài)安全研究，一類以管理部門確定的禁止開發(fā)區(qū)，如自然保護(hù)區(qū)[45-46]、森林公園[47]、濕地公園等為單元開展研究；一類以生態(tài)系統(tǒng)的自然邊界為單元，如河流流域生態(tài)系統(tǒng)[48]、湖泊生態(tài)系統(tǒng)[49]、山體等，開展具體研究。此外，由于近年來全球化貿(mào)易往來密切，外來入侵物種的出現(xiàn)越來越頻繁，并成為突出的生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性損害因素，也成為生態(tài)系統(tǒng)尺度上生態(tài)安全研究的熱點[6]。

3 不同尺度生態(tài)安全特點比較

3.1 尺度范圍特點比較

從生態(tài)安全影響的尺度范圍(表1)來看，3者中全球尺度生態(tài)安全影響范圍是全局性的，影響最廣。從具體研究來看，全球尺度生態(tài)安全影響范圍指向全球范圍，較為穩(wěn)定，但實際研究中基于顯示度、數(shù)據(jù)可獲得性等因素，常常指向代表性特定區(qū)域，如南極洲、北冰洋等，或指向人類活動區(qū)域，如主要大陸等。區(qū)域尺度影響范圍居中，是局域性的，區(qū)域生態(tài)安全研究尺度在很大程度上取決于生態(tài)介質(zhì)的擴(kuò)展范圍和不同生態(tài)區(qū)域的環(huán)境分異狀況[50]，它多與管治范圍高度重疊，如以重點生態(tài)功能區(qū)為代表的禁止開發(fā)區(qū)，如以城市為代表的城鎮(zhèn)生態(tài)安全，如包括城市、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間的國家省市生態(tài)安全。從具體研究來看，區(qū)域尺度生態(tài)安全研究范圍根據(jù)選取的區(qū)域研究對象而有著巨大的變異范圍。生態(tài)系統(tǒng)尺度影響范圍一般相對較小，主要是自然生態(tài)系統(tǒng)范圍，如以自然保護(hù)區(qū)為代表的生態(tài)保護(hù)地。從具體研究來看，生態(tài)系統(tǒng)尺度生態(tài)安全研究范圍根據(jù)選取的生態(tài)系統(tǒng)不同也有著巨大的變異范圍，大的如海洋生態(tài)系統(tǒng)，小的如較小的湖泊生態(tài)系統(tǒng)。

由于尺度范圍的差異，在早期，受觀測條件和數(shù)據(jù)運用的限制，經(jīng)典的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全研究方法主要是生態(tài)系統(tǒng)生物及環(huán)境要素觀測法。而依賴于研究工具的進(jìn)步，宏觀尺度的生態(tài)安全研究得到發(fā)展，如遙感技術(shù)的進(jìn)步推動了全球和區(qū)域尺度的生態(tài)安全研究，GIS技術(shù)的進(jìn)步，尤其是景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展則推動了區(qū)域尺度的生態(tài)安全研究。

表1 不同尺度生態(tài)安全特征比較

Table 1 Comparison of ecological security characteristics at different scales

尺度 尺度范圍影響因素影響路徑評估方法全球大有社會經(jīng)濟(jì)因素,也有自然因素,并以前者為主全球性介質(zhì)的擴(kuò)散和增長全球生態(tài)模型區(qū)域中有著自然背景,但更多的是社會背景區(qū)域生態(tài)條件變化,介質(zhì)擴(kuò)散,介質(zhì)流動路徑中斷綜合評價法、生態(tài)模型法及景觀生態(tài)學(xué)方法生態(tài)系統(tǒng)小更關(guān)注自然因素,也有社會因素生態(tài)過程介質(zhì)變化,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破壞生態(tài)指標(biāo)法、生態(tài)系統(tǒng)模型法

3.2 影響因素特點比較

作為一個結(jié)合人類社會需求與生態(tài)學(xué)的綜合性概念，在每個尺度上生態(tài)安全影響因素都包含著社會經(jīng)濟(jì)因素和自然因素，但不同尺度間還是有著較為明顯的差異。

全球尺度生態(tài)安全的影響因素有社會經(jīng)濟(jì)因素，也有自然因素，并以前者為主。研究者普遍關(guān)注的主要有工業(yè)化和能源利用帶來的溫室氣體排放及資源超負(fù)荷利用，城市化帶來的生物多樣性熱點地區(qū)的破壞等。區(qū)域尺度有著自然背景，但更多的是社會背景，因此其影響因素有自然因素，如降雨、風(fēng)力等氣象生態(tài)條件，如脆弱區(qū)自身土壤、植被等特征因素；更多的則是社會經(jīng)濟(jì)因素，包括工業(yè)化和城市化活動帶來的資源利用壓力、環(huán)境污染以及生態(tài)破壞等。生態(tài)系統(tǒng)尺度生態(tài)安全影響因素更多從生態(tài)學(xué)出發(fā)，較關(guān)注自然因素，包括反映生態(tài)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)特征的內(nèi)部生物因子，也包括反映支撐生態(tài)系統(tǒng)的自然環(huán)境因子；同時，生態(tài)系統(tǒng)尺度影響因素還包括城市化和工業(yè)化活動造成的外部壓力因素，如生態(tài)系統(tǒng)中水量的減少、水質(zhì)的下降，土地及植被的減少，生物資源的利用與結(jié)構(gòu)破壞等。一般而言，越大尺度上影響生態(tài)安全的因素越多，越難以全面認(rèn)知。在大尺度生態(tài)安全研究中常會出現(xiàn)以偏概全的問題，因此它要求指標(biāo)的選取盡可能全面、準(zhǔn)確。但是，全面分析所有影響因素既不現(xiàn)實，也無必要，在實際研究中需提煉出最重要的影響因素開展分析。

3.3 影響路徑特點比較

比較而言，不同尺度上生態(tài)安全影響路徑的共通性大于差異性。全球尺度影響路徑主要是全球性介質(zhì)的擴(kuò)散和增長，這類介質(zhì)主要是影響大、數(shù)量大或者擴(kuò)散距離遠(yuǎn)，可以影響全球范圍的介質(zhì)，目前提及最多的是溫室氣體。另外，核輻射也是重要的全球性生態(tài)安全影響路徑，盡管目前由于嚴(yán)格的控制還主要是區(qū)域尺度的影響。

區(qū)域尺度影響路徑主要有3個方面：一是區(qū)域性生態(tài)條件，主要是水、氣、資源的變化，如水資源、土地資源和礦產(chǎn)資源的短缺；二是區(qū)域性介質(zhì)，主要是其中污染物質(zhì)的擴(kuò)散，如霧霾、沙塵暴；三是介質(zhì)流動的區(qū)域路徑中斷。生態(tài)介質(zhì)在生態(tài)區(qū)域內(nèi)與生態(tài)功能不符的擴(kuò)散(或萎縮、中斷)以及增長(或減少)會導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)安全問題。如區(qū)域水資源的劇烈變化帶來嚴(yán)重水災(zāi)或旱災(zāi)，從而威脅當(dāng)?shù)厝祟惡蜕锏幕旧姝h(huán)境。此外，生態(tài)影響路徑的中斷也會導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)安全問題。它通過對區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)格局的干擾，切斷生態(tài)資源的流動路徑，從而造成對區(qū)域生態(tài)過程的威脅[43]?？傊?，區(qū)域尺度生態(tài)安全影響機(jī)制主要是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的喪失及其供需平衡關(guān)系的破壞。

生態(tài)系統(tǒng)尺度影響路徑主要有2個方面：一是通過生態(tài)過程介質(zhì)的變化影響，二是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破壞。前者主要是指水、氣、土等生態(tài)條件的變化，如湖體水位的大幅下降或水質(zhì)的惡化，造成湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化。后者主要是指生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破壞，比如湖泊生態(tài)系統(tǒng)中入侵魚種的放養(yǎng)，草原大量山羊的過載放牧或者大量田鼠的生長等，這些生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性破壞都會損害生態(tài)系統(tǒng)的功能穩(wěn)定，進(jìn)而造成生態(tài)系統(tǒng)退化。

3.4 評估方法特點比較

在不同尺度上由于可以掌握的數(shù)據(jù)特征差異和影響機(jī)制差異，因此其評估方法也有一定差異。目前，在全球尺度上，由于其空間尺度太大，難以準(zhǔn)確掌握其生態(tài)過程，因此，其評估方法主要是模型法。結(jié)合全球監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和GIS，通過模型預(yù)測氣候變化特征及其產(chǎn)生的后果來評估生態(tài)安全狀況并預(yù)警，典型模型如：DICE、ENTICE、MIND、JAM、IGEM、GREEN、Global2100、ICAM-1、PAGE、E3MG、GIM等[51]。近幾十年來，氣候變化影響與風(fēng)險已成為全球變化研究的前沿領(lǐng)域，在各學(xué)科發(fā)展推動下，氣候變化風(fēng)險評價模型得到蓬勃發(fā)展。但是，目前氣候變化影響中風(fēng)險定量評估技術(shù)體系仍不完善[52]。尤其是一些著名報告給出的量化結(jié)果在實踐中被證偽，表明這類模型評估方法仍有待進(jìn)一步完善。

區(qū)域尺度是目前研究和評估應(yīng)用最多的層次，其評估方法主要有綜合評價法、生態(tài)模型法和景觀生態(tài)學(xué)方法等。利用上述方法，結(jié)合區(qū)域監(jiān)測數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，通過判斷區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力、主要生態(tài)功能的維持能力評估其生態(tài)安全狀況。綜合評價法主要包括壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(P-S-R)評價法、綜合指數(shù)法、生態(tài)承載力分析法、生態(tài)足跡法[4]，是目前應(yīng)用最廣泛的方法。P-S-R模型認(rèn)為，區(qū)域生態(tài)安全狀況與生態(tài)狀態(tài)、生態(tài)響應(yīng)呈正相關(guān)，與生態(tài)壓力呈負(fù)相關(guān)，并依此構(gòu)建相應(yīng)指標(biāo)體系，該方法自問世起便成為區(qū)域尺度最常見的生態(tài)安全分析模式[4]。生態(tài)足跡法自問世以來，因其具有形象易于接受、簡便易于掌握、量化具有區(qū)域可比性、可測量并反映生態(tài)系統(tǒng)的壓力結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)的壓力等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用[48]。作為一種靜態(tài)估算方法，生態(tài)足跡法未考慮累積性影響，缺乏預(yù)測意義，并且未全面反映區(qū)域的資源生態(tài)壓力，未反映區(qū)域生態(tài)因子的重要性差異，未考慮區(qū)域生態(tài)脆弱性與彈性等而被研究者廣泛質(zhì)疑[53-57]，有待完善改進(jìn)。生態(tài)模型法有供體-路徑-受體模型和環(huán)境-經(jīng)濟(jì)-社會耦合模型等，該方法基于過程進(jìn)行機(jī)理分析和評價，最為復(fù)雜，有待進(jìn)一步深入研究。隨著景觀生態(tài)學(xué)方法的發(fā)展，其也在區(qū)域生態(tài)安全評估方面得到大量應(yīng)用，它將空間結(jié)構(gòu)與功能、格局與生態(tài)流結(jié)合起來，通過空間異質(zhì)性分析景觀生態(tài)空間穩(wěn)定性。

生態(tài)系統(tǒng)尺度評估方法主要包括生態(tài)指標(biāo)法和生態(tài)系統(tǒng)模型法，有些空間范圍較大的生態(tài)系統(tǒng)研究中也會采用景觀生態(tài)學(xué)方法。利用上述方法，結(jié)合實地觀測及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過判斷生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀況、功能過程或者生態(tài)系統(tǒng)的特征因子來評估生態(tài)安全。常用的模型法主要包括用于海濱生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險評價的LERAM模型、用于水生生態(tài)系統(tǒng)分析的Ecopath模型、生境穩(wěn)定指數(shù)模型(HIS) 以及BACHMAP 模型、ECOLECON 模型等種群分析模型[58]。

4 展望

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，各個尺度上生態(tài)安全研究都取得了豐碩成果，但目前在每個尺度上依然還有大量理論和實踐問題亟待進(jìn)一步研究探索，筆者認(rèn)為未來需要從以下方面進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)研究。

(1)在全球尺度上應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)巨系統(tǒng)的研究，逐步完善全球生態(tài)模型的研究，特別是加強(qiáng)對全球氣候變化的風(fēng)險評估理論基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)全球數(shù)據(jù)資料的整合，完善評估技術(shù)體系，加強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險的定量評估方法研究。

(2)在區(qū)域尺度上進(jìn)一步結(jié)合區(qū)域生態(tài)學(xué)的發(fā)展，重視社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)格局、生態(tài)過程的耦合機(jī)制研究，結(jié)合主體功能區(qū)分類及重點生態(tài)功能區(qū)分類，突出重點區(qū)域生態(tài)安全的監(jiān)測、模擬和預(yù)警研究。

(3)在生態(tài)系統(tǒng)尺度上進(jìn)一步結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展，充分利用基因等微觀尺度上生態(tài)學(xué)研究成果，加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)過程的機(jī)理機(jī)制研究，強(qiáng)化物理、化學(xué)過程與生物過程的耦合機(jī)制研究，突出典型脆弱生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全研究。

(4)加強(qiáng)尺度間生態(tài)風(fēng)險的關(guān)聯(lián)機(jī)制研究，不斷加深多尺度生態(tài)過程研究，加強(qiáng)生態(tài)機(jī)理以及尺度轉(zhuǎn)換方法等的研究，突出全球生態(tài)安全研究的降尺度運用和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全的升尺度運用，從而在政策應(yīng)用最為廣泛的區(qū)域尺度獲得更可靠的生態(tài)安全理論基礎(chǔ)。

(5)完善多尺度生態(tài)風(fēng)險的影響機(jī)制及定量生態(tài)閾值研究，構(gòu)建多尺度生態(tài)安全預(yù)警機(jī)制，進(jìn)而依據(jù)不同尺度生態(tài)安全影響因素及路徑確定相應(yīng)風(fēng)險應(yīng)對策略，從而為國家和省市生態(tài)安全管理提供依據(jù)和支撐。

(6)進(jìn)一步開展不同尺度生態(tài)安全損益量化評估技術(shù)研究，從而為國家和省市在區(qū)域、跨境國際生態(tài)安全合作、流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制、生態(tài)安全調(diào)控和監(jiān)督考核與問責(zé)機(jī)制等管理機(jī)制方面提供依據(jù)和支撐。