生態系統服務研究進展——2013年第11屆國際生態學大會(INTECOL Congress)會議述評

房學寧，趙文武,*

(1. 北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室，北京 100875；2.北京師范大學資源學院，北京 100875)

生態系統服務研究進展——2013年第11屆國際生態學大會(INTECOL Congress)會議述評

房學寧1,2，趙文武1,2,*

(1. 北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室，北京 100875；2.北京師范大學資源學院，北京 100875)

第11屆國際生態學大會于8月18日至23日在英國倫敦舉行，來自世界各地的2000余位代表參加了會議。此次會議規模宏大、內容豐富、氣氛活躍、交流形式多樣，討論了生態學不同專題領域的最新進展。會議中關于生態系統服務的探討主要從生態系統服務與人類福祉的關系、生態系統服務價值評估，城市可持續發展與生態系統服務三方面展開，強調了不同國家、不同領域之間的交流與協作，并展現了生態系統服務研究中的最新成果以及面臨的挑戰。對我國生態系統服務研究的啟示主要有以下幾個方面：(1)加強生態系統服務研究的國際交流與合作，注重跨學科綜合型人才的培養。(2)加強對生態系統服務的尺度效應及尺度轉換的研究。(3)加強生態系統服務機理的研究。(4)加強新技術在生態系統服務研究的應用，促進生態系統服務制圖、模型、動態監測的發展。

生態系統服務; 人類福祉; 價值評估; 城市可持續發展

1 大會簡介

2013年第11屆國際生態學大會(Ecology: Into the next 100 years)于8月18日至23日在英國倫敦召開，會議主題是“推進生態學發展和它的影響力”。國際生態學大會每4年舉行1次，是生態學領域最高級別的國際學術會議。本次會議安排了11個特邀大會報告，組織了100個專題研討、論壇和報告會，共有口頭報告1000余個、主題海報600多個。會議主要以特邀報告會(plenary)、口頭報告會(Oral)、專題討論會(Symposia)、展板(Poster)四種形式展開。內容涵蓋了農業生態學、陸地生態學、海洋生態學、群落生態學、進化生態學、森林生態學、地理生態學、氣候變化對生態系統的影響、生態保護、生態系統管理和政策、生態系統動力機制、生態系統服務、生物入侵、數學建模在生態學中的應用、大尺度景觀生態學和宏觀生態學等眾多方面。綜合來看，本次會議旨在加強世界生態學工作者的交流與合作，展現國際上最新的生態科研成果，展望生態學未來發展的機遇與挑戰，并以此為契機積極推動國際生態科學的發展。

大會為生態系統服務研究安排了系列會場，討論了生態系統服務的作用、生態系統服務價值評估、生態系統服務形成機制、生態系統服務的尺度效應、生態系統服務建模、制圖與動態監測等眾多基礎科學問題。其中,中國科學院生態環境研究中心傅伯杰院士應邀做了題為“變化景觀下的生態系統服務”的大會特邀報告。他從連接生態系統過程與生態系統服務，理解生態系統服務之間的相互關系，發展生態系統服務的綜合集成方法等方面討論了生態系統服務的研究前沿、理論、方法和應用，展現了中國在此領域的最新研究成果。本文主要對INTECOL大會上生態系統服務的相關研究進展進行介紹和評述。

2 生態系統服務研究進展

生態系統服務是指生態系統形成和所維持的人類賴以生存和發展的環境條件與效用。它不僅包括生態系統為人類所提供的食物、淡水及其他工農業生產的原料，更重要的是支撐與維持了地球生命支持系統、生物地球化學循環與水文循環、生物物種多樣性、大氣化學平衡與穩定。生態系統服務是人類賴以生存和發展的基礎。然而，由于人類對生態系統服務缺乏充分認識與有效管理，全球大部分地區的生態系統服務都面臨不同程度的退化。生態系統服務的喪失和退化嚴重威脅了人類的安全與健康，直接威脅著區域乃至全球的生態安全。生態系統服務已成為國際生態學研究的前沿和熱點。本屆INTECOL大會的生態系統服務研究可以歸納為生態系統服務與人類福祉、生態系統服務價值評估、生態系統服務與城市可持續發展等三個方面。

2.1 生態系統服務與人類福祉

生態系統服務與人類福祉的關系是生態系統服務研究的熱點話題，在INTECOL 會議的相關報告中不同專家，學者對生態系統服務與人類福祉的關系進行了廣泛而深入的研究。

生態系統提供了幾乎所有的人類福祉要素，尤其是在經濟和社會發展水平落后的地區。社區居民的最基本食物和能源等生計必需品在很大程度上依賴于自然生態系統服務的供給，生活條件改善受制于生態系統服務供給的程度[1]。例如，有學者在中國范圍內通過量化碳儲量、生物多樣性與貧困之間的聯系來研究生態系統服務與貧困之間的關系。結果顯示：在中國南部以森林景觀為主的區域，貧困率隨著森林生態系統提供服務密度的增大而降低，這項研究表明高水平的生態系統服務能夠提供一條穩定的脫貧之路。另外會上不同學者還對生態系統的水土保持、碳固定、生物防治、生物授粉等不同服務項目進行了研究，從生態系統服務的各個方面闡釋了其對人類福祉的貢獻。然而，僅考慮物質福祉方面的指標是遠遠不夠的，在未來的研究中不僅要關注人類的客觀福祉，還要關注主觀福祉，構建包含經濟、社會、教育、文化、健康和生態等指標的人類福祉測度模型，即實現人類福祉的多指標測度。與會專家還對人類福祉的多尺度測度及尺度效應進行了探討，指出尺度在評估和測度生態系統服務對人類福祉影響過程中的重要性，對生態系統服務與人類福祉關系的研究具有重要借鑒意義。

生態系統服務與人類福祉具有密切聯系，然而人類的一些不合理甚至破壞性的利用導致了生態系統的嚴重退化。如有學者通過對英國多賽特郡的一個鄉村農業集約化對生物多樣性影響案例的分析，揭示出人類不合理的土地利用方式會導致生態系統服務功能減退。還有學者通過對北海沿岸不同時期不同捕魚方式對沿海生態環境造成的影響進行對比，探討了沿海生態系統服務保護與可持續發展的問題。為了解決這個問題我們必須尋求生態保護與生態系統服務的平衡[2]。會上專家和學者從不同層次、不同尺度、不同領域分別提出了尋求平衡的理論和方案。有學者對哥倫比亞馬拉維和亞馬遜的松巴區的案例進行了分析，探討了如何在農業集約化確保糧食安全的同時將對環境的影響降低到最小，他提出將生態系統服務的方法嵌入到驅動力-壓力-狀態-影響-響應(DPSIR)一體化的概念框架中[3]，使農業生態系統在生產糧食的同時也能夠提供多種生態系統服務。還有學者通過介紹印度喜馬拉雅山西部“生態系統服務付費”(PES)[4]談判的案例探討了如何考慮不同尺度生態系統服務以及不同人群的利益并通過政治經濟談判的方式來解決生態保護與生態系統服務之間的平衡，此外還有學者為保護流域地下水所提出一個動態的和金融相互關聯的方法來進行PES定價[5]。這些理論和方案是對解決生態保護和生態系統服務平衡的有益嘗試，對我國生態系統服務平衡研究具有重要啟示作用。

2.2 生態系統服務價值評估

生態系統服務價值評估對生態保護和經濟發展具有重要意義。正確估計和評價生態系統服務價值，有利于正確認識生態系統對人類的重要性；有利于制訂正確的生態環境保護政策、生態資源利用政策，防止生態遭受破壞。因此，如何對生態系統服務價值進行精確評價成為生態系統服務研究中的關鍵科學問題。本次大會對生態系統服務價值評價的討論與研究主要集中在：生態系統服務評價理論研究與尺度效應、不同生態類型的生態系統服務價值的評估、生態系統服務的制圖、建模與動態監測等熱點與難點領域。

一方面，目前關于生態系統服務評價多集中在區域和國家尺度以及平衡性分析和其在決策中的作用上，而忽視了生態系統服務背后的自然系統的復雜性。生態系統服務的產生依賴于生態系統組成、結構與過程的相互作用[6]，因此要對生態系統服務進行準確的評價，減少評價的不確定性必須加強對生態系統服務內在機制與理論的研究[13]。同時，生態系統服務功能取決于一定時間和空間上的生態系統結構和生態過程,人類從生態系統獲得利益的大小與生態系統的時空尺度有著密切的關系,任何特定生態系統的管理都要與特定的生態系統特點相一致，要確定自然生態系統是怎樣提供生態服務的,必須有一明確測度方法,并了解相應尺度生態系統服務的動力學機制，因此,尺度效應和尺度轉換是生態系統服務評價研究中的重點和難點。

另一方面，來自不同國家的專家、學者介紹了多種生態系統服務類型評價的最新成果，包括：森林生態系統、濕地生態系統、農田生態系統、荒漠生態系統、濱河生態系統等。在評價過程中大多采用了生態系統服務定量化的方法，并考慮了土地利用與覆被變化的動力學影響，這些研究為管理者制定各種土地利用政策和農業發展策略提供了支持。除了對各種生態系統服務價值進行評估外，災害和氣候變化對生態系統服務影響的評價也具有重要意義[7]，如有學者對干旱造成的生態系統服務價值進行了評估[8]，還有學者對城市晚上的光污染對生態系統服務造成的損失進行評估[9]。這些對生態系統服務價值損失進行的評估，有利于增強人類生態系統服務保護意識，也有利于管理者正確認識災害及時采取有效措施。目前關于生態系統服務評估方面的研究多數聚焦在如何提供更多的服務價值信息，而較少對決策者的信息需求進行關注，缺少關于生態系統服務的評價內容和精度的框架。因此，為促進生態系統服務在實踐中的應用，研究者需要將注意力轉移到政策選擇和生態系統數據需求上。

第三，關于生態系統服務評估的制圖、模型與動態監測。精確的生態系統服務評估與制圖，可以讓管理者清楚了解不同區域生態系統服務的空間分布情況，有助于土地利用和生態保護政策的制定[10]。會上有學者通過遙感影像對東英吉利一個集約利用的人工草地組成進行了研究，探討了利用遙感光譜識別植被組成的精度問題，這項研究對于在大尺度上應用遙感技術進行生態系統服務的制圖與定量評價提供了新思路。還有學者提出生態系統模型在ESI(生態系統服務指標)定量化上的應用，并以Biome-BGC 模型為例進行了講解，這項研究對大尺度的生態系統服務在不同氣候、土地利用狀況之間的模擬與比較具有重要意義。另外，大會還對16種生態系統服務定量化和評價模型進行了研究，根據它們在評價8種ESI的表現及在決策中應用的廣度，判斷出它們的優缺點及適宜的評價環境，為生態系統服務評估模型在決策中的應用起到了很好的推廣作用。會議還就地球觀測系統在生態系統服務制圖方面的應用做了專題討論，通過選定生態系統服務類型、數據質量和空間數據問題的例子，討論了用于量化和動態監測的空間數據源的潛力及局限性。當前新技術像RS、GIS在生態系統服務評價方面有了初步的應用。有學者以黃土高原為研究對象，基于GIS技術，采用土地利用轉移矩陣、土地利用動態度的方法研究了1985—2005年黃土高原地區土地利用變化對生態系統服務價值的影響及相應的補償標準[14]。還有學者基于TM遙感技術，并將GIS技術與因子當量表法相結合，測算出針對永定河河流生態系統的因子當量表和單位面積生態服務價值表，并通過線性優化模型計算不同情景下各類土地利用類型面積，為生態修復目標提供了直接的定量化參考依據[15]。隨著 GIS 和 RS 技術的引進，生態系統服務價值評估研究發生了革命性變化，拓寬了生態學家的研究思路． 但目前基于 GIS 和 RS 技術的生態系統服務價值評估集成研究仍存在很多不盡如人意的地方，如生態系統服務價值評估的方法體系仍需不斷完善、GIS 和 RS 技術本身的固有限制，以及生態系統服務價值評估在集成研究中存在的各類耦合問題等。

2.3 生態系統服務與城市可持續發展

當今世界大部分地區的城市化進程在加快，然而人類的生存與城市的發展依然離不開自然。如何提高決策者的能力，促進城市可持續發展是21世紀人類亟需解決的問題。本屆大會對生態系統服務理論在城市可持續發展方面的應用進行了專題討論。

生態系統服務與城市可持續發展具有緊密聯系。城市的主要生態系統包括：行道樹、草坪、公園、城市森林、耕地、濕地、湖泊、溪流等，它們都在一定程度上受人類活動的影響，是以人為中心，自然、經濟與社會復合的人工生態系統。然而它卻可以為人類提供眾多的生態系統服務功能，如：空氣過濾、微氣候調節、噪聲消除、雨后排水、污水處理、娛樂和文化價值等，這些生態系統服務功能對城市生活質量有重大影響，同時服務功能供給水平高低與質量好壞將直接影響城市發展的可持續性。有學者就通過對歐洲四個城市沿城鄉梯度的生態服務功能空間數據進行分析，顯示了生態系統服務功能在城市可持續發展過程中的重要作用，同時為城市規劃中環境資源、生態系統服務和生物多樣性保護閾值的設定提供了依據。因此在城市發展過程中對城市系列生態系統服務功能進行合理規劃與保護對于城市可持續發展具有重要意義。

在城市生態系統服務評價與管理方法方面，有學者利用高分辨率遙感影像對柏林和漢城的生態園面積比(BAR)指標進行了研究[11]，并指出了BAR指標在城市生態系統服務評價和管理中的優點與限制因素，強調了一個能充分表征城市環境狀況的指標在決策過程中的重要性。這項研究將刺激BAR等綜合性指標在城市生態系統服務評價與管理中的應用。還有學者對佛羅里達州的蓋恩斯維爾地區的城市森林生態系統進行了研究[12]，全面分析了其生態系統服務貨物指標ESG，研究發現：最有影響力的ESG指標是森林蓋度、土壤PH值、土壤有機質，同時指出土地利用方式和城市化程度對指標的影響最大。這是評估城市森林生態系統ESG指標的第一個非經濟價值評估方法，該成果可以為管理城市森林結構和檢測城市綠化政策對人類福祉影響服務。這些研究是對城市生態系統服務評價與管理方法的有益探索，為城市生態系統服務管理提供了新思路、新方向。

城市生態系統服務功能具有時空異質性，在城市規劃和管理過程中通過考慮生態制約、發展機遇、價值觀等設計理念來提升城市生態系統服務水平，促進城市可持續發展，是將城市生態系統理論拓展到城市可持續發展實踐上的過程。會上有學者對北京市城市擴張的物理社會經濟驅動力進行了研究，從生態系統結構和功能的關系方面探討了城市化影響物種多樣性、土壤污染和城市熱島效應的模式與機理，為城市系統服務理論在城市可持續發展實踐中的應用提供了依據。同時，大會還介紹了一個專注于城市可持續發展的跨學科研究協調網絡(RCN)，對如何將研究成果應用到推動城市可持續發展的實際行動上進行了詳細而全面的講解，有助于推動生態系統服務理論在城市可持續發展中的應用。

3 會議啟示

本次INTECOL大會中關于生態系統服務的研究緊緊圍繞生態系統服務的基本理論和生態系統服務與多維福祉、生態系統服務價值評估，城市可持續發展與生態系統服務三個主題展開；重點討論了生態系統服務功能的理論與尺度效應、新技術在生態系統服務評價，建模動態監測方面的應用，展望了生態系統服務科學的發展方向，對于我國生態系統服務科學的發展具有積極的借鑒意義。

(1)加強生態系統服務研究的國際交流與合作，注重跨學科綜合型人才的培養。雖然近幾十年來我國生態系統服務方面的研究取得了巨大進步，但與國外的相關研究還有一定差距，本次會議的召開很好的促進了我國生態系統服務科學與國際的交流，對我國生態系統服務科學的發展起到了很好的推動作用。同時，生態系統服務科學是一門集自然、社會、經濟等多領域的綜合性學科，而我國相關綜合性人才比較稀缺，因此培養生態系統服務的跨學科綜合型人才是我國生態系統服務科學取得長足發展亟需解決的問題。

(2)加強對生態系統服務的尺度效應及尺度轉換的研究。格局、過程、服務三者在多重尺度上不斷變化、相互作用。由于生態系統過程的復雜性和抽象性，我國生態系統服務的研究目前大多集中在孤立的中小尺度上開展，大尺度和多尺度的綜合性研究相對不足。因此在今后的研究中，應加強多維度跨尺度研究。同時注意研究過程中的尺度關聯與尺度轉換問題。

(3)加強生態系統服務機理的研究。我國現在對生態系統服務的研究大多集中在生態系統服務的外在功能表現以及與經濟的關系，忽視了生態系統服務背后自然系統的復雜性。生態系統服務的產生依賴于生態系統組成、結構與過程的相互作用，因此要對生態系統服務進行準確的評價，減少評價的不確定性必須加強對生態系統服務內在機制與理論的研究。

(4)加強新技術在生態系統服務研究中的應用，促進生態系統服務制圖、模型、動態監測的發展。GIS和RS技術在我國已經有了較為成熟的發展，然而，國內對于將這些新技術與生態系統服務相結合的研究相對不足。GIS具有較強的空間數據處理和分析能力，能夠滿足用戶在數據處理分析方面的需求。對GIS進行二次開發，可以將新開發的生態系統服務模塊添加到ARCGIS環境中，實現生態系統服務評價的模塊化。遙感(RS)已成為生態系統服務研究不可或缺的數據源，它在數據獲取方面具有宏觀和快速的特點，可以促進生態系統服務制圖、動態監測的發展。

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國家自然科學基金(41171069和41171156)

2013- 10- 12;

2013- 10- 25

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhaoww@bnu.edu.cn

10.5846/stxb201310122451

房學寧，趙文武.生態系統服務研究進展——2013年第11屆國際生態學大會(INTECOL Congress)會議述評.生態學報,2013,33(20):6736- 6740.