基于空间与区域视角的生态系统服务地理学框架

       修订日期：2014-09-24

       DOI：10.11821/dlxb201411004

       1 引言

       生态系统服务是指生态系统形成和所维持的人类赖以生存和发展的环境条件与效用，是人类通过生态系统的功能直接或间接得到的产品和服务[1]。自从20世纪末Daily和Costanza等[1-2]的研究成果发表后，国内外出现了生态系统服务研究的热潮，有大量的文章和研究报告面世(图1)。回顾和总结近20年研究历程可以发现，以2005年联合国千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment，MA)计划的完成为时间分界点，生态系统服务研究内容发生了重要转变。在2005年以前，研究重点为生态系统服务价值核算与评估，评估对象几乎覆盖了全球或地区主要生态系统类型大部分生态系统服务[2-8]。在这一时段，为生态系统服务价值评估提供科学支撑的是生态学和经济学。其中，生态学主要提供对生态系统功能和服务类型的认知，而经济学则主要提供经济价值评估的理论和方法。随着千年生态系统评估工作在2005年完成，生态系统服务研究逐渐超越单纯静态价值评估的阶段，向着更加重视生态系统服务对人类福祉的影响、更加重视生态系统服务的区域差异性和跨越空间尺度的关联、更加重视生态系统服务的动态演化和时间耦合特性等方向演进[9]。生态系统服务研究成果的应用领域进一步扩大。由以生物多样性保护为主逐步向生物多样性保护、资源与环境管理、区域规划、可持续发展和社会福祉效应等多应用领域发展，尤其关注全球气候变化和人类活动作用下的生态系统服务变化对区域社会经济发展的影响。在此情形下，科学家和管理者已经意识到仅仅依靠个别学科进行生态系统服务价值核算已经不能满足于科学发展和社会实践的需求[4]，特别是认识到生态系统服务具有空间流动和动态变化特征且对人类福祉影响呈现区域差异性后，对生态系统服务研究的学科体系有了进一步的认识。“千年生态系统评估以后的生态系统服务研究工作，需要考虑生物物理和社会系统的整体过程与反馈，以更好地理解与管理人类福祉和其所依赖的生态系统之间关系的动态特征。这样，依靠单一学科透析整个社会—生态系统来获取普遍结论是远远不够的[10]”。

       近几年，随着生态系统服务研究的不断深入，生态系统服务的级联框架[11]被建立起来，并纳入到社会—生态系统中进行分析[12]，多学科甚至跨学科的生态系统服务研究重要性日益凸显[13]。由于在生态系统结构、过程与功能—服务—人类收益与福祉级联框架中，涉及自然过程、自然—社会经济过程和社会经济过程递进关系，在社会—生态系统中分析这些过程与关系，则需要自然科学、人文社会科学以及两者结合的学科体系来支撑。因此，生态系统服务研究科学范式与实践应用的转向，要求改变单一学科主导的研究体系，打破学科壁垒，建构起地理学、生态学、环境科学、经济学以及社会学等共同参与的综合性研究体系。在此过程中，兼具自然科学和人文社会科学特性，以系统综合集成分析见长的地理学能够发挥越来越大的作用。例如，生态系统服务付费或生态补偿是生态系统服务研究的重要应用指向之一，在科学研究层面，为生态付费或生态补偿提供依据，除了核算生态系统服务的价值量以外，更重要的是要确定生态系统服务是谁在哪里提供的，供给了多少；是谁在哪里使用的，消费了多少。要科学回答这些问题，需要以空间和区域分析为手段，阐明自然和社会经济要素对生态系统服务时空格局及其流动的影响，而这些正是地理学方法和工具的优势所在。

       基于此，本文在分析地理学参与生态系统服务研究的逻辑必然性以及面临的机遇与挑战的基础上，为了推进生态系统服务研究的“地理化”转向，提议发展生态系统服务地理学，并初步描绘了生态系统服务地理学的学科框架，包括定义、研究范畴、研究内容以及主要议题等。

      

       图1 2000-2013年国内外生态系统服务研究变化(中文文章以“生态系统服务”作为主题词在CNKI检索；英文文章以“ecosystem services”作为主题词在Web of Knowledge上检索；时间段：2000.1.1-2013.12.31)

       Fig.1 The variation of ecosystem service researches at home and abroad from 2000 to 2013

       2 生态系统服务地理学出现的科学背景与社会需求

       任何一个学科出现都不是偶然的，而是在社会需求驱动下科学发展到一定程度的必然产物。本文从科学背景和社会需求两个层面阐述生态系统服务地理学产生的逻辑必然性。

       2.1 科学发展背景

       2.1.1 生态系统服务研究的“地理”转向 在千年生态系统评估工作结束前后，生态系统服务研究议题更加重视空间异质性、区域差异和社会经济因素，生态系统服务研究范式呈现出显著的空间转向、区域转向和综合转向(图2)。生态系统服务具有显著的空间异质性和区域差异性已经成为科学界的基本共识。这种空间异质性源于自然地理要素的地域分异，以及由此衍生出的生态系统结构与功能的区域差异性；人类对资源利用方式和强度的地域差异更加剧了服务的空间不均衡特征。从服务供给角度来说，从服务供给角度来说，生态系统组分和功能具有空间不可替代性。一个生物种群、一片湿地或森林被移动到另一个地理位置，其功能和服务的品质必然发生变化。也就是说，不仅是生态系统服务的数量，其服务品质也具有地理区位依存特性，即只有在特定位置才能发挥其最佳的服务功能。从服务消费角度来说，影响生态系统服务形成的人类消费受到个体或群体的心理、社会、经济和文化等多种因素的影响，而这些因素中同样具有区域差异性。由此可见，与人类使用密切相关的社会经济和文化因素对生态系统服务格局起到了空间再分异作用。另外，由于空间异质性的存在，生态系统服务的供给与消费在空间上常表现为不重合或不一致。例如，在上游形成的保持土壤、调节径流等服务，其消费区往往在距离很远的中下游。在供给与消费分离形成的空间结构中，供给区、消费区和连接区组成了最基本的空间单元，通过流或汇的加以连接[14]。这种服务供给与消费的空间异质性对于制定合理的生态系统付费政策具有重要意义。千年生态系统评估工作的一个突出贡献就是将生态系统服务与人类福祉联系起来，即将自然科学研究范畴的议题拓展到社会—生态系统框架之内[10]。目前科学家和管理者已经达成共识，为了使得生态系统服务研究更加深入，应用更加有针对性，迫切需要多学科或跨学科的综合研究[12-13，15]。从上述这三种转向来看，生态系统服务研究的地理科学倾向抑或说地理特质已经十分明显[16]。因为空间、区域和综合是地理科学范畴的核心构成要件。“地理学以综合性和空间关联性为主要特色，已成为自然科学、社会科学和人文科学乃至工程技术之间的桥梁。由此使地理学对人类与环境的相互作用、对复杂世界及不同类型现象间的关联具有独特的洞察力和更深层的了解，并在社会实践中发挥独特的作用”[17]。地理学具有跨越自然科学和社会科学的性质，向来以综合性和区域性为其特色[18]。因此，引入地理学的理论、方法和技术，使得生态系统服务研究在时空格局分析与表达、空间流动模拟、尺度效应检视、区域差异分析以及形成过程中自然与人文因素的作用机理等方面将会有巨大进步，有利于建构多学科参与的综合性的生态系统服务科学体系。