可持续生态学热点方向的研究进展生态学论文生物学论文Word格式文档下载.docx

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可持续生态学的重点研究内容随着时代发展而不断更新,生态文明建设、生态安全格局构建、落实2030可持续发展目标、应对全球环境变化、新型城市化和工业化对生态系统的影响等是当前和未来一段时间的研究热点。

　　关键词：

　可持续发展;

复合生态系统;

多尺度;

宏观生态学;

全球变化;

　　Abstract：

　Theecologyofsustainability（orsustainabilityecology）isaninterdisciplinarydisciplineofnaturalscienceandsocialscience,whichisintendedtoharmonizenatureandsocialdevelopmentaccordingtotheprinciplesandmethodsofecology,ortoincorporatehumansandtheirsocialeconomicactivitiesintotheresearchframeworkofecology.Greatachievementshavebeenmadeinresearchandapplicationsofsustainabilityecologyoverthepast40yearssincethereformandopening-uppolicywasimplementedinChina.First,thetheoryofSocial-Economic-NaturalComplexEcosystem（SENCE）wasproposed.Second,anassessmentindexsystemofsustainabledevelopmentwasestablishedbasedonnationalconditionsofChina.Third,thenationalstrategyofsustainabledevelopmentwasimplementedandpilotdemonstrationsindifferenttemporalandspatialscaleswerecarriedout.Fourth,thetheoryandmethodsofregionalecologicalsecuritypatternandregionalecologicalriskassessmentofsustainabledevelopmentwereappliedinurbanandregionalplanning,andeco-compensationmechanismwasbuilttopromotetheconstructionofecologicalsecuritypattern.Fifth,significantscientificsupportwasprovidedfortheformulationofguidelinesandnationalplanningofeco-civilizationconstruction,whichhaspromotedtheimplementationofeco-civilizationconstructionstrategy.Sixth,systematicresearchhasbeenconductedontheimpactsofglobalclimatechangeontheecosystemsofChina,andecologicaladaptationoptionstoclimatechangewereproposedbasedonthescientificevaluationofthestatus,trendsandimpactsofclimatechange.Seventh,theconstructionofeco-province,eco-cityandeco-countywasstrengthenedatnationalandlocallevels,andsustainablecommunities,nationalsustainabledevelopmentinnovationdemonstrationzones,eco-agriculturaldemonstrationcounties,andeco-industrialparkswerebuiltatdifferentlevelsandscales.Researchprogressintheecologyofsustainabilitywasreviewedfromthreemajoraspectsinthispaper:

macro-ecologyandsustainabledevelopment,eco-cityandsustainabledevelopment,andeco-industryandsustainabledevelopment.Alongwithtimechanges,prioritiesfortheresearchofsustainabilityecologywillconstantlybeupdated.Researchfocusinthenearfuturewillbetheconstructionofeco-civilization,constructionofeco-securitypattern,implementationoftheUN2030sustainabledevelopmentgoals,responseandadaptationtoglobalenvironmentalchange,andimpactsofnew-typeurbanizationandindustrializationontheecosystems.

　　Keyword：

　Sustainabledevelopment;

Complexecosystem;

Multiplescale;

Macro-ecology;

Globalchange;

　　1960年代以来,人类社会经济的快速发展造成了全球性生态环境问题日益突出。

1962年《寂静的春天》的问世,引发了社会各界关于人类发展与自然生态相协调的热烈讨论。

1980年,世界自然保护联盟（IUCN）、环境规划署（UNEP）和世界自然基金会（WWF）在《WorldConservationStrategy》一书中,从生态学的角度将可持续发展定义为强调人类利用生物圈的管理,使生物圈既能满足当代人的最大持续利益,又能保持其满足后代人的需求与望的潜力[1,2]。

1987年,《我们共同的未来》将可持续发展定义为在满足当代人需要的同时,不损害人类后代满足其自身需要的能力。

1992年,环境与发展会议在巴西里约热内卢举行,会议通过了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》和《21世纪议程》,使可持续发展的理念得到了普遍接受。

2000年,《千年宣言》中提出了共同实施包括消除极端贫困与饥饿、普及小学教育、促进性别平等和增强妇女权能等八项千年发展目标（MillenniumDevelopmentGoals,MDGs）。

2015年,在千年发展目标时限到来之际,举行的2015后发展议程中通过了2016-2030年全球可持续发展目标（SustainableDevelopmentGoals,SDGs）,包括经济、社会和环境三个关键维度共17个目标和169个分目标,这意味着可持续发展将成为指导未来全球经济社会发展的核心理念,继续引导全球解决社会经济与环境领域的突出问题。

我国于1994年发布了《中国21世纪议程-中国21世纪人口、环境与发展白皮书》,在全球率先制定国家层面的《21世纪议程》,并将《中国21世纪议程》纳入国民经济发展计划予以实施。

1996年,我国政府将可持续发展上升为并全面推进实施。

2003年,提出了以人为本、全面协调可持续的科学发展观。

此后,又先后提出了资源节约型和环境友好型社会、创新型国家、绿色发展、生态文明等理念,并不断开展制度建设和示范区创建实践[3]。

2011年,学位委员会将生态学升级为一级学科,新的生态学一级学科下设7个二级学科方向,即动物生态学、植物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生态学、修复生态学和可持续生态学,可持续生态学被正式列为一门新兴的生态学学科。

　　从方兴未艾的生态安全格局、生态补偿、生态承载力、生态产业、生态城市规划等研究领域[4,5,6,7,8,9,10],到近年来兴起的生态文明建设、2030年可持续发展议程、全球气候变化等研究议题[11,12,13,14],可持续生态学在不断变化与拓展研究方向,但其研究重点始终聚焦在人类社会经济与自然生态系统的协调可持续发展。

可持续生态学是一门应用性很强的学科,科学研究的过程也是应用实践的过程。

为此,本文从宏观尺度生态系统、生态城市和生态产业三个维度展开,系统评述可持续生态学热点方向的研究进展,并提出可持续生态学未来需重点研究的方向,以期推动可持续生态学的理论创新和应用实践。

　　1、可持续生态学的基础理论与方法研究

　　工业以来,生物多样性丧失、环境污染、气候变化等在全球范围发生或具有全球性影响的问题不断加剧。

20世纪70年代科教文组织（UNESCO）开展的人与生物圈计划（MAB）把人类纳入到生态系统和生物圈中,并使之成为具有重要影响的组成部分,这是生态学发展历程中一次观念上的重大革新,是生态学研究投身于解决社会经济发展问题的一次重大进步[15]。

可持续生态学正是在这样的大背景下应运而生的,它是研究可持续发展中社会、经济、环境三个维度之间相互关系的一门学科,它用生态学原理和方法解决自然与社会经济协调发展问题,或者说它是生态学不断将人类及其社会经济活动纳入研究范畴而形成的自然科学与社会科学的交叉学科。

　　在理论研究方面,马世骏和王如松等学者在总结了以整体、协调、循环、再生为核心的生态控制论原理基础上,创造性地提出了基于时、空、量、构、序的生态关联以及生态整合的社会-经济-自然复合生态系统理论[16]。

它突破了单纯的自然生态系统理念,将社会与经济要素纳入复合生态系统中,探讨社会、经济、自然之间的相互关系,进而提出社会进步、经济增长与自然演化相协调的调控对策。

随后,吕永龙、牛文元、叶文虎等学者对于可持续发展进行了深度的理论思考。

吕永龙认为可持续发展的最终目标是调节好生命系统及其支持环境之间的相互关系,使有限的环境在现在和未来都能支撑起生命系统的良好的运行。

可持续发展必须遵循发展的公平性、区域分异规律、物质循环利用原则,资源再生与共生原则。

分析与研究可持续发展,须用系统的观点,定性与定量相结合的方法,把经济、社会、文化和生态因子结合起来综合分析。

牛文元认为可持续发展理论的外部响应,是处理好人与自然之间的关系,这是可持续能力的硬支撑;

可持续发展战略的内部响应,是处理好人与人之间的关系,这是可持续能力的软支撑。

叶文虎等则认为可持续发展思想和模式的提出,是人类对进入工业文明时期以来所走过的发展道路进行反思的结果。

这些反思为可持续发展理念在国内的生根发芽提供了有益的理论基础[2,17,18,19,20]。

近年来,国际上有关可持续性科学的研究有如下几个关键视角。

一种视角是有关可持续性科学（SustainabilityScience）的内涵和主要影响因素,促进了可持续性科学的诞生[21,22,23,24];

一种视角是可持续发展经济学（EconomicsofSustainableDevelopment）,通过将经济学方法引入可持续发展领域,促成自然资本融入社会经济核算体系[25],成为生态系统服务价值核算的重要方法论基础[26];

还有一种视角是将人类为主的社会经济系统和自然生态系统耦合,构建人类-自然耦合系统（CHANS）[27],这种思路与社会-经济-自然复合生态系统理论有异曲同工之处。

　　生态经济学和社会生态学为可持续生态学提供了重要的分析工具和方法。

生态经济学由美国经济学家KennethBoulding于1968年首次正式提出,主要研究生态破坏的经济成本、生态系统服务的经济效益、生态系统恢复的成本效益分析等[3]。

1972年,英国生态学家EdwardGoldsmith出版了生态经济学着作《生存的蓝图》[28]。

马中等（2013）认为,从研究历程上看,经济学家KennethBoulding、HermanEDaly和生态学家H.T.Odum等学者是当代生态经济学思想的奠基者和先行者,他们的观点形成于20世纪六七十年代,主要分析当时西方发达国家生态退化引起的经济价值变化,以及如何采取成本有效的措施恢复生态系统功能[3]。

1980年代,国际生态经济学会成立,此时生态经济学的基础理论开始建立。

Costanza等创办了《生态经济学》国际期刊,深入研究生态与经济社会的相互关系、经济发展对自然生态系统的影响及其价值损益、生态系统退化对社会群体尤其是土着民生活的影响、生态系统服务功能及其价值核算、生态系统管理及其政策工具等[26,29,30]。

中国学者也同步开展了生态经济学研究。

1984年中国生态经济学会成立,许涤新在1987年主编出版了中国第一本《生态经济学》专着,试图在当时的计划经济为主的背景下探讨生态经济学的基本理论与方法[31]。

其后,刘思华、徐中民、欧阳志云等学者在生态经济学领域进行了较多探索,主要利用成本效益、价值核算的理论和方法分析中国的环境与发展问题[32,33,34],特别是利用价值损益方法对中国的生态系统服务功能进行了核算[35]。

经济增长的生态效应、生态退化或恢复的经济学价值、物质-能量-信息流动的经济分析、基于生态系统的管理政策等依然是当前生态经济学的研究重点。

对于在国际上已经兴起的社会生态学研究,国内的相关研究较少,主要涉及社会价值问题,即自然生态系统退化可能引发的社会生活方式的变化、社会价值损益、社会范式的变革等内容,体现环境变化的社会效应及环境与社会发展的协调关系。

　　可持续生态学涉及七大核心科学问题,主要包括:

（1）如何将自然与社会经济之间的动态关系整合到地球系统-人类发展-可持续性的耦合模式和概念框架中?

（2）环境与发展的长期变化趋势是如何改变自然与经济社会之间的相互关系,进而影响可持续发展的机制?

（3）哪些因素决定着社会-经济-自然复合生态系统的脆弱性和弹性?

（4）如何科学界定能够预警社会-经济-自然系统退化的极限条件和阈值?

（5）什么激励体系能够最有效地改善社会能力以引导自然和社会经济相互作用关系朝着更可持续的方向发展?

（6）如何整合并拓展现有的关于环境和社会经济的监测系统,以更有效地指导可持续性研究?

（7）如何将相对的各种研究规划、监测、评估和决策支持活动等整合为适应性管理和社会学习系统?

[21,22,23,24]。

越来越多的学者试图对这些主要问题进行深入研究和详细阐述,包括对七个核心科学问题的改进和补充。

　　定量评价方法在可持续生态学研究中占有重要地位。

1992年巴西里约热内卢举办的环境与发展会议提出了要构建可持续发展评估方法。

Ness等（2007）依据时间特征、研究焦点和整合程度将可持续发展评估方法大致分为3类:

（1）指标和指数;

（2）基于产品的评估方法;

（3）基于动态模型的综合评估方法,模拟系统过程和功能,有助于理解、预测和调控人与环境耦合系统的行为[36]。

可持续发展指标和指数评价方法主要包括单指标与多指标两类评价方法。

单指标法侧重于可持续发展评价的某一方面,如开发计划署在1990年《人类发展报告》中提出的人类发展指数偏重于社会经济发展方面,而环境可持续发展指数则侧重于环境类指标。

多指标评价方法通过构建指标体系的方式评价区域发展的可持续性,通常能更全面反映区域的综合性和协调性,但是在研究与实践中,多目标评价法存在指标庞杂且不均衡,指标权重确定具有较大主观性、指标难以量化导致操作性差等缺陷。

中国科学院可持续发展战略研究组牛文元等学者构建了适应中国国情的可持续发展评价指标体系,从生存、发展、环境、社会和智力等五个支持系统选择了200多个基础指标构建评价指标体系,并陆续发布了《中国可持续发展战略报告》年度序列报告,对全国和各省的可持续发展能力进行了综合评估[37]。

　　目前常用的定量评价方法有[3,38]:

（1）单指标法

　　经济类指标:

人类发展指数,绿色GNP等;

　　环境类指标:

环境可持续发展指数（ESI）,环境绩效指数（EPI）等;

　　生态类指标:

生态足迹[39,40]等;

　　能源类指标:

能量分析、能值分析[41]、exergy分析[42]等;

　　物质流指标:

物流分析（MA）等;

（2）多指标评价方法

　　框架类指标体系:

压力-状态-相应（PSR）框架,基于主题的框架（theme-basedframework）、基于资本的框架（capital-basedframework）、综合核算框架（integratedaccountingframework）以及包容性财富框架（inclusivewealthframework）、反映-行动-循环（reflection-action-cycle）框架等;

　　生命周期评价:

生命周期成本评估、生命周期环境影响分析等;

　　社会-经济-环境复合目标体系:

千年发展目标指标体系（MillenniumDevelopmentGoals,MDGs）,2030年可持续发展目标指标体系（SustainableDevelopmentGoals,SDGs）等。

　　国内典型的评价指标体系包括:

王如松（2005）从发展状态、发展动态和发展实力三个方面对扬州城市生态系统进行的评价[43];

《2012年中国可持续发展战略报告》从生存支持系统、发展支持系统、环境支持系统、社会支持系统和智力支持系统5个方面选择234个指标构建了指标体系,对全国19952009年可持续发展能力进行评估[44]。

　　基于动态模型的可持续发展综合评估方法涉及研究系统的过程和动态机制,对环境-经济-社会耦合系统有更深的认识,并且对将来可能发生的情况进行分析、模拟和预测,是近些年逐渐兴起的研究方法[38]。

例如,在捷克等国家的一些城市社区的可持续发展规划研究中运用的SUNtool模型[45]。

Threshold21模型是突出政策分析的国家尺度可持续发展的系统动力学模型,该模型涉及整个国家可持续发展的经济、社会和环境等多方面,已应用于20多个国家[46]。

SCENE模型是具有4个等级层次的可持续发展概念模型框架,可用于指导建立可持续性指标体系和发展环境-经济-社会耦合动态模型[47]。

但这些评价方法各有优缺点,适用于不同的社会经济或自然生态系统,尚无一种普适性的评价方法或模型,仍需进一步完善。

　　2、宏观尺度生态系统的可持续发展

　　宏观尺度生态系统的可持续发展,包括全球尺度、国家尺度和区域尺度生态系统的可持续发展。

全球尺度可持续发展研究的一个热点是全球气候变化的生态效应,重点关注气候变化引起的自然生态系统变化、生态系统韧性、生态系统适应与管理及其对人类社会可持续发展的影响,相应地,能源可持续利用和碳排放也成为了热点研究方向。

近年来,全球范围可持续发展研究和实践的一个热点是如何推进落实《2030年可持续发展议程》,该议程通过设定17项目标指导全球各个国家在20162030年进行可持续发展实践活动。

生态文明建设是近年来我国推进可持续发展战略的重要组成部分,通过一系列制度建设、科学研究和社会实践,将生态文明建设融入经济建设、建设、文化建设、社会建设的各方面和全过程,以全面实现经济社会与环境的可持续发展。

区域生态安全格局的构建、优化和评估,对于完善国家和地区的主体功能区划、生态功能区划等空间利用规划,将可持续发展战略落实到时空尺度上至关重要,而跨域生态补偿则是协调处理地区间生态与生产生活矛盾、构建与维持区域生态安全格局的重要手段。

　　2.1、全国尺度的生态文明建设

　　生态文明建设是十八大以来我国可持续发展领域的热点话题。

党的十八大做出了五位一体总体布局,要求将生态文明建设融入经济建设、建设、文化建设、社会建设的各方面和全过程。

十八届三中全会通过的《中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》明确指出,建设生态文明,必须建立系统完整的生态文明制度体系。

十八届五中全会首次将生态文明建设纳入五年发展规划。

2015年,中央和联合发布了《关于加快推进生态文明建设的意见》和《生态文明体制改革总体方案》。

《生态文明体制改革总体方案》明确提出,到2020年,构建起由自然资源资产产权制度、国土空间开发保护制度、空间规划体系、资源总量管理和全面节约制度、资源有偿使用和生态补偿制度、环境治理体系、环境治理和生态保护市场体系、生态文明绩效评价考核和责任追究制度等八项制度构成的产权清