优越的生态环境是经济可持续发展的重要支撑, 经济可持续发展迫切要求加强生态环境保护力度[1]。近代世界经济的快速发展使生态安全形势十分严峻, 表现为湿地生态系统受损、海域污染加重、重要陆地生态系统退化、物种栖息地被侵占、生物多样性下降等。日益严重的生态环境问题催生了一系列生态保护理念, 为生态保护提供了理论依据和方法指导。我国古代“天人合一”思想最早阐述了生态学的保护理念, 它将天地万物视为一个有机联系的整体, 相互依存, 只有处于和谐关系中才能各得其所，要求人们以和善、友爱的态度对待自然万物[2]。现代的生态系统保护理念进一步强调生态系统结构和生态功能息息相关, 保护生态系统必须同时维持生态系统结构和生态功能的稳定[3]。基于生态系统保护理念, 人们提出一系列生态系统理论, 引入“能量流”、“物质流”、“熵”等概念, 认为若要实现生态系统的健康稳定则必须保证物质和能量的正常流动[4-6]。随着遥感和地理信息系统技术的发展, 人们提出基于景观生态学的保护理念, 并提出了“破碎化”、“斑块”、“生物廊道”等概念, 这些概念和现代遥感、地理信息系统相结合为生态保护提供了重要技术手段[7-9]。一系列生态问题制约了经济、社会和环境的可持续发展, 为解决环境保护与经济、社会协调发展的矛盾, 人们提出了可持续发展的保护理念, 要求任何发展规划都必须“既要满足当代人的需要, 又不对后代人满足其需要的能力构成危害”。可持续发展理念逐渐被人们接受, 成为人们进行生态规划、生态工程设计时首先考虑的基本原则[10]。基于生态安全/风险保护理念, 一些学者提出了“生态足迹”、“生态阈值”、“生态保护红线”的概念, 这些概念包含了衡量生态系统受威胁程度的量化指标以及具体明确的保护目标[11-13]。概括来讲, 近代生态保护理念大致可分为系统生态学保护、景观生态学保护、可持续发展保护和生态安全/风险保护4类理念, 这些生态保护理念的核心是保障生态资源的可持续利用。
1 现代主要生态保护理念 1.1 系统生态学保护理念及其在实践中的应用1935年, 英国生态学家亚瑟·乔治·坦斯利爵士明确提出生态系统的概念。生态系统的保护理念包含一系列相关理论和概念, 认为生态系统具有一定的层次性和空间结构, 例如全球生态系统、陆地生态系统、海洋生态系统、森林生态系统、草地生态系统、农田生态系统、湿地生态系统等; 生态系统有一定的稳定性(或称为可恢复性)[14-15]。生态系统是开放系统, 为了维系自身的稳定, 生态系统需要不断输入能量, 否则就有崩溃的危险[16-17]。能量流动就是生态系统的重要功能。一个远离平衡的开放系统通过不断与外界进行物质、信息和能量的交换, 当外界条件达到一定阈值时就可能从原先无序状态转变为一种在时空或功能上的有序状态[18]。保持能量和物质的正常流动, 依靠生态系统的自我调节能力, 可以实现生态系统的顺向演替, 保证生态系统的各项功能, 并修复受损生态系统[19-20]。系统生态学保护理念将人作为生态系统的一个重要组成成分, 十分重视人与生态环境的交互作用[21]。一些学者在生态系统理论基础上, 提出了以人为中心的“生态服务”概念, 强调生态系统为人类提供服务的生态功能[22]。
系统生态学理念已经被人们广泛接受。实践表明系统生态学理论不仅为生态保护提供了完善的理论支持, 还促使人们保护生态系统的方式发生重大转变。
(1) 由单要素保护转为生态系统的综合保护[23]。单要素的生态保护往往割裂了生态系统要素之间的内在联系, 而多要素的综合保护才真正符合生态系统的自然发展规律。人们以完整的生态系统作为基本保护单元, 依靠生态系统的自我调节能力进行修复, 实现以生态系统功能顺向演替为基础的生态修复保护体系。在国际上, 生态系统已成为生态保护的重要管理内容[24]。世界各国纷纷建立不同级别保护区、国家公园和风景名胜区。2004—2008年, 全球陆地保护区面积从占陆地总面积的3.48%猛增到12.2%[25]。建立各级保护区的最终目的是通过维持完整生态系统以实现保护物种多样性、群落多样性和生态系统多样性, 维持生态系统各项功能[26]。
(2) 由按照行政区域保护转为按照自然区域保护。长期以来, 按行政区划分区管理生态资源存在很多弊端。我国的自然保护区、风景名胜区和世界遗产地等, 大都受行政边界制约, 影响了生态系统完整性, 不利于依据生态系统的结构、功能的内在联系进行统一管理。根据系统论的保护理念, 国际自然保护联盟呼吁遵循生态系统完整性的特点, 提出了“跨界保护”的观点, 以便保护整个生态系统[27-28]。美国在20世纪70年代就开始打破行政区界线, 基于生态系统管理国家公共资源。以流域生态系统为基础单元的生态管理方式尤为受到推崇。按流域进行管理遵循了“系统论”的理念, 它强调宏观流域尺度上综合考虑自然要素的相互作用, 根据流域自然、人为条件差异因地制宜设立保护目标和保护方式[24]。新西兰推行按照流域地理特征对行政区域边界进行适时调整, 以确保国家的行政管理更符合生态系统特点。实践证明这种基于流域生态系统的管理方式符合生态系统的特点, 在维持生态系统健康方面是十分有效的。
系统生态学保护理念对中国生态保护产生了重大影响。基于系统生态学理念, 中国建立了不同级别的保护区体系。至2014年已建立国家级、省级、市级和县级的各类自然保护区2 729个, 保护区总面积为14 699万hm2, 约占全国陆地总面积的15%[29]。中国也开始探索以流域生态系统为单元的统一管理, 例如, 正在实施的流域水生态功能分区与质量目标管理技术项目, 期望以流域为单元解决日益严重的水生态问题[30]。但是, 目前中国的自然保护区体系是对单个、孤立的自然保护区进行保护, 忽略了自然保护区之间的联系, 难以发挥保护区的整体保护效果。基于系统生态学保护理念, 建立全国或者区域性自然保护区网络将有助于发挥保护区的整体保护效果, 是未来的重要发展方向[31]。
1.2 景观生态学保护理念及其在实践中的应用景观生态学是在1939年由德国地理学家C.特洛尔提出的。景观生态学是系统生态学理论的重要发展, 它是与现代遥感技术、地理信息系统技术相结合发展起来的一种生态保护理念。它以整个景观为研究对象, 强调景观空间格局、生态学过程与尺度之间的相互作用[32]。认为景观结构和景观功能息息相关, 景观结构决定景观功能。优化景观结构可以增加景观的服务功能[33-34]。景观生态学继承了系统生态学的思想, 认为在人类影响比较严重的区域, 各景观单元之间应保证一定数量的生物廊道, 以保持连通性。通过对原有景观要素的优化组合, 调整景观格局, 可以创造出优于原有景观生态系统的经济和生态效益, 形成新的高效、和谐、可持续的人工-自然景观[35]。借助现代遥感和地理信息技术, 景观生态学利用“生物廊道”、“景观格局”、“破碎度”、“斑块”等一系列量化指标定量描述景观空间格局特征[36]。
最近几十年, 景观生态学在实践中得到越来越广泛的应用。景观生态学侧重生态空间格局研究, 主张在现有保护区的基础上建立生物廊道、生物网络, 以连接破碎的栖息地, 为生物交流提供生态通道[36-39]。景观生态学为自然保护区结构设计提供了理论框架。基于景观生态学的“生态廊道”理论, 美国弗罗里达州利用GIS技术识别重要栖息地、连接通道等, 以此为基础建立了连接各生态保护区的生态通道网络, 以利于物种之间的交流[40]。中国在进行保护区体系空间结构设计时也注重在相邻保护区之间保留生态通道, 避免形成生态孤岛[41]。实践证明生态廊道网络在保护生态服务功能方面是十分有效的方式。
在全球尺度上, 尽管保护区面积已占陆地总面积的11.5%, 但基于景观生态学理论的生态廊道网络还很不健全, 仍需要进一步完善[42]。中国自然保护区体系也没有完全遵循景观生态学理论, 各级保护区之间缺乏必要的生物廊道[31]。在国家层次上, 还需要从整体格局上统筹规划, 既要保护重要景观生态系统, 又要保证相邻景观生态系统之间的联通性。
1.3 可持续发展的保护理念及其在实践中的应用1987年环境与发展委员会全面地阐述了可持续发展的概念:“既满足当代人的需求, 又不危及后代人满足其需求的发展”。可持续发展已为国际社会所普遍接受, 成为生态保护的重要理念之一[43]。可持续发展理念是在古代“天人合一”(即人与自然和谐)理念基础上发展而来的, 其核心思想是:经济发展, 保护资源和保护生态环境协调一致。强调可持续利用, 不可过度利用; 关注生态脆弱性, 保护可更新能力; 协调发展与保护的关系, 以生态承载力为标准约束发展强度和规模, 即发展不能超越生态环境承载力[44]。一旦超出环境承载力, 生态环境就开始向相反方向转化。
王如松[45]分析了“不平衡、不协调、不可持续”问题的生态学成因, 认为健康的生态系统有内禀生命活力、资源承载力、环境应变力和自组织协和力4个主要特征。只有将社会、经济、自然、政治和文化进行有机整合, 解决“不平衡、不协调、不可持续”的问题, 才能保持生态系统健康, 进而保持生态、社会、经济和文化等可持续发展。
可持续发展理念客观上要求平衡经济发展和生态保护的关系, 要求保持人与自然和谐发展[46], 但是一系列环境问题制约了社会、经济和生态的可持续发展。水环境污染、大气污染和固体废弃物污染; 不断加剧的资源短缺, 如水资源、耕地资源、森林资源、矿产资源的锐减; 生态系统的破坏及其所带来的土地荒漠化、酸雨蔓延、全球气候变暖、生物多样性减少等, 打破了全球生态系统的自然循环和自我平衡, 最终将导致社会、经济和生态衰退, 迫使人们更加关注可持续发展[47]。
欧美等西方国家早在20世纪90年代就已经普遍接受了可持续发展的理念[21]。基于可持续发展理念, 人们在实践中主张既要发展经济, 又要保护生态环境。在保持生态环境健康可持续的前提下进行经济开发, 一定程度上限制了人们对资源的无限度利用[48]。如何平衡经济发展和环境保护的关系成为维持可持续发展的关键问题。傅伯杰[44]主张用承载力、稳定性、缓冲力、生产力和调控力衡量区域生态环境的可持续发展。一些学者采用“社会-经济系统模型”量化社会经济和生态系统关系, 为平衡经济发展和环境保护提供了重要工具[49]。
中国早在古代就已经提出了可持续发展的朴素思想, 在实践中强调对自然资源“取之有时、用之有节、索之有方”[50]。中国政府十分重视可持续发展, 1992年公布了《中国21世纪议程》, 确立了社会、经济和生态可持续发展的框架。2001年可持续发展被纳入国民经济与社会发展规划中, 从理念上上升为国家战略, 变成实实在在的行动。可持续发展意味着需要不断优化自然与人的关系, 形成良性循环[51]。目前, 中国正在努力将人口、经济和社会发展建立在与生态环境良性互动的基础之上, 采用“资源—产品—废弃物—再生资源”不断循环利用策略, 发展循环经济, 以实现经济、社会和生态可持续发展[52]。我国的生态与环境问题十分严峻, 必须将可持续发展作为一项长期坚持的国策, 依靠技术进步解决制约可持续发展的经济、资源和环境等问题。
1.4 生态安全/风险保护理念及其在实践中的应用随着一系列环境问题的出现, 生态安全/风险保护理念诞生。该理念认为经济发展和环境保护是一对矛盾, 经济发展必然影响生态环境保护[53]。生态环境已经受到人类的不良影响, 或具有潜在的被破坏风险。需要对潜在风险区域进行防范, 只有对已经破坏的区域进行生态修复才能保障生态安全。基于生态安全/风险理念, 生态学家提出了“生态足迹”、“环境承载力”、“生态阈值”的概念, 建立了一系列生态风险指标, 定量化生态安全/风险[54-55]。生态安全/风险保护理念也认为建立保护区是保护重要生态系统或重要物种安全最理想的保护方式[56], 但是它主张在进行生态安全/生态风险评价的基础上, 有针对性地对关键生态系统或关键生态要素进行重点保护。
基于生态安全/风险理念, 中国生态学家进一步提出了生态保护红线理论。生态红线包含重要生态服务功能保护区红线、生态脆弱区或敏感区保护红线、生物多样性保育区红线3个重要部分[13]。生态保护红线理论以系统论的观点综合考虑整体环境特点以及各个生态环境类型独特性, 具有明确的保护目标, 并将保护目标落实到空间区域上, 强调影响区域生态安全的潜在危险因素和生态安全的临界值。该理论有利于进一步优化国土生态安全格局, 建立保护措施, 实行永久保护[13]。
生态安全/风险保护理念在实践中得到广泛应用。美国环境保护机构在识别影响生态系统的关键因素基础上, 建立了比较完善的生态风险评价体系, 确定国家重点保护目标, 为生态管理提供了决策依据[23]。中国重大工程建设都需要进行生态安全评估, 采取预防或补救措施减少对生态环境的不良影响, 明确生态近期安全和长期隐患[57-58]。中国也建立了比较完善的生态安全/风险评价体系。中国研究人员在全国尺度上开展了综合生态风险评价研究[55], 在此基础上进行全国生态区划、全国生态功能区划, 识别生态脆弱区、生态敏感区、水土流失区、水源涵养区和生物多样性重点保护区等[59-60]。
在中国生态保护实践中, 截至2014年底基于生态安全/风险理念, 已建立的国家级自然保护区、重要生态功能区、重点生态功能区和陆地多样性保护优先区面积分别占国土总面积的10.0%、49.4%、40.2%和24.2%(表 1)。以上各类生态保护区面积占中国国土面积的64.4%(重叠部分未重复计算), 面积如此之大, 仍有大量生物物种和生态系统缺乏保护[61]。针对这一缺陷, 在生态学家和国家政府的推动下, 2014年中国将划定并严守生态保护红线的内容被写入新修订的《中国环境保护法》。2015年国家环境保护部颁布了《生态保护红线划定技术指南》[62]。中国是世界上第1个将生态保护红线应用于全国生态管理的国家, 有利于确保国家生态安全和经济社会协调发展的空间格局, 将重要生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等进行一体化管理和分级保护[63-64]。
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表 1 截至2015年中国各类生态保护区面积及其占国土面积的比例 Table 1 Areas of ecological reserves of various types and proportions of the total land area by the end of 2015 |
与我国古代生态保护理念相比, 近代生态保护理念的保护目标更加明确, 更有针对性。系统生态学保护理念的核心是只有保护好生态系统的结构、能量流和物质流, 才能保障生态系统功能正常发挥。可持续发展保护理念提出了生态保护的最终目标(即可持续发展), 强调生态、经济、社会和文化的协调发展。景观生态学保护理念侧重研究生态系统空间格局, 重视保护生态系统完整性, 以及生态系统空间结构的合理性, 尤其重视生态廊道建设。生态安全/风险保护理念重视生态系统受到的潜在威胁, 保护目标集中于“受到潜在威胁的、生态脆弱的生态系统”。
近代生态保护理念发展的一个明显特点是注重保护理念与现代科技相结合, 即每一种生态保护理念都伴随有一套可操作的技术方法[65]。因此, 近代生态保护理念在生态系统管理、生态工程建设、生态恢复等实践中被广泛应用[66-67]。在生态环境持续恶化的趋势难以短期内扭转的情况下, 现代科学技术快速进步及其与生态保护理念的结合为解决生态环境问题提供了理论依据和技术支撑。
尽管我国已经建立了2 729个自然保护区, 覆盖中国陆地总面积的15%[29], 但是仍然没有解决日益严峻的生态问题。在全国尺度上, 生态保护的关键问题是:全国生态保护格局还不完善, 还有一些保护空缺, 一些生态敏感区和生态脆弱区没有纳入自然保护区, 众多的自然保护区、风景名胜区、地质公园和饮用水水源地还缺少综合监管[68]。针对这一问题, 我国生态学家基于生态安全/风险理念提出了“生态红线理论”。该理论融合了大数据技术、遥感技术、地理信息技术和互联网技术等现代技术, 建立了一整套生态评价和保护技术方法。目前, 生态保护红线理论已经上升为国家发展战略, 被纳入《中国环境保护法》和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要(2016—2020年)》[62]。但是该理论在生态保护中的实践尚处于初始阶段, 如何处理好生态保护与经济发展之间的矛盾将是生态保护红线工作中无法回避的难点。建议确定生态红线保护区面积比例时充分考虑各省区之间自然特点和经济发展特点, 不宜各省都采用统一的面积比例, 为经济发展留有适当空间。在进行红线保护区空间格局设计时应遵循生态保护理念, 充分考虑生态系统完整性、连通性和可持续性。可以预见由现代科技支撑的生态保护红线工作将会更有利于我国生态系统的保护, 但是其实用性还需在保护实践中不断改进, 接受更多检验。
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