生态系统服务功能与城市化影响的概述

张天霖，吴仲民

（中国林业科学研究院热带林业研究所，广东广州 510520）

生态环境和自然资源是人类生存的基础，生态系统服务功能即生态系统为人类提供的各种惠益，是人类生命健康的维持根基，也是人类社会不断向前发展的基础，是与人类的福祉息息相关的。工业革命以后，人类对资源的消耗速度加快，造成了一系列环境问题，同时又由于当时认知水平的限制，很多问题没有及时解决，对自然环境造成了深刻且长远的影响。近年来，中国经济社会发展迅速，居民物质需求基本得到满足，对于生态环境的品质也有了更高的追求，生态环境与人类福祉的相互作用关系逐渐成为了公众和科研人员关注的焦点问题。目前城市过度扩张、全球气候变化等各种问题，对生态系统服务功能提出了新的挑战。因此，应加强对于生态系统服务功能的认知及其与城市化之间的相互作用关系，以期能更好的解决各类资源环境问题。

1 生态系统服务功能及其价值

早在20世纪60年代，就有研究人员注意到生态系统的各种益处，认为这是生态系统的对人类的一种服务（service）功能[1～3]。当时研究者们对于生态系统的服务功能还没有明确的定义，只是认为这是生态系统所给我们带来的一种服务。因此这方面的研究并没有得到广泛重视。然而随着生态环境不断恶化，生态问题日益突出，生态系统服务功能被认为是有效解决环境问题的途径而被广泛关注，并在20世纪后期得到快速发展。1997年，Costanza等[4]发表了关于全球生态系统服务与生态资本的价值核算的论文，提出生态资产的核算方法，并估算全球的自然资源价值大约为33×1012美元，引起了大量学者的广泛关注，促进了生态系统服务功能领域研究的发展，掀起了全球范围内，评价生态系统功能价值的潮流[5～6]。

不同研究人员针对生态系统的服务功能提出了不同定义。Costanza[4]将生态系统的服务功能定义为生态系统的功能和产品的统称，其中包括生态系统提供给人类的直接物质福利与良好环境。马世骏提出社会、经济、自然是一个复合生态系统[5]，生态系统具有自然、经济、社会三方面效益，并且三者之间具有相互作用关系，经济、社会与自然应该协调发展。马凤娇等综述了国内外相关研究，把生态系统服务功能定义为生态系统对人类的各种惠益[6]。

近年来，有关生态系统服务功能的研究不断发展，主要体现在两个方面：（1）生态经济学等学科的引入推动了生态系统服务功能价值评价体系的完善，通过结合经济学原理，定量化评估服务功能价值，结果更为准确。（2）研究人员对生态系统的功能和过程认知加深，合理调整生态系统结构，改善管理模式，对于服务功能的提高有极大帮助。由于生态系统具有复杂的结构，所能提供的惠益涵盖动植物、水文、土壤、气象等方面，决定了生态系统服务功能的复杂性和多样性[7]。因此，早期研究中，对于各项服务功能的分类和评价方法仍不明确，不同研究人员选取指标各不相同，导致结果有较大差异。21世纪初，由联合国牵头启动了“千年生态系统评估项目”，旨在从全球角度对生态系统进行综合评估。全球专家们从生态学机理、生态系统功能等角度出发，将生态系统服务功能分为四大类，分别为供给功能、调节功能、文化功能、支持服务功能。这种分类方法直观，且将不同服务类型交叉、整合，是目前应用最广泛的分类方法。许多研究人员关注到环境变化对生态系统的影响，区域生态系统服务功能与环境变化之间具有动态相互作用关系，从而得出有效的生态系统服务价值评价方法[8～9]。随着科学技术的不断发展，3S技术等新兴技术促进了生态系统服务功能价值评价研究的发展[10～12]。欧阳志云等[13]针对中国陆地生态系统服务功能开展研究，选取了多方面参考指标，结合生态系统服务功能的主要分类，评估了各项服务功能的价值及其总价值。谢高地等[14]利用GIS技术，将青藏高原生态系统分为森林、草地、农田、湿地、水面、荒漠，并针对每一类生态系统分别评估，通过计算得到其每年的总生态系统服务功能价值为9363.9×108元。赵同谦等[15]评估了中国森林生态系统的服务价值，得到其每年的价值为14060.05×108元，并且其中的生态系统服务功能的间接价值是森林生态系统服务价值的主体，为直接价值的4.6倍，彰显了对森林资源保护和科学利用的重要性。

2 城市化对生态系统服务功能的影响

城市化是人类社会向前发展的必然结果，是衡量一个国家或地区经济发展水平的重要指标。其对于提高居民生活质量，不断推动经济社会进步具有重要作用。而城市的演变也深刻的影响着生态系统的服务功能[16]。随着城市化不断推进，工业、商业等类型用地需求日益增多，周边绿地不断减少，使得城市周边的生态缓冲带逐渐消失，生态服务功能日益下降[17～19]。然而，牺牲绿地导致生态环境质量下降，不利于居民的身心健康，甚至可能导致灾害的发生，极大的影响了城市的发展[20]。

工业革命以来，人类经济社会得到迅猛的发展，深刻的影响着全球和各区域的自然生态系统。经济社会的发展对生态系统的影响具有两面性：一方面，发展带来高新技术和方法，使生态系统的管理更加规范化，更具有科学性；另一方面，城市人口的快速增长，加剧了资源消耗，迫使土地利用快速转化，改变了生态系统的过程、结构和功能，使得生态环境不断恶化。城市化过程中常常改变了自然的原有生境，进而损害生态系统的服务功能[21]。从全球尺度来看，农业用地和工业用地在急剧扩大，已经占据了相当部分[22]，这极大的改变了全球生态系统格局。城市化进程不断推进，土地利用格局迅速转变，深刻影响着生态系统服务功能。城市化增加了对于资源的需求，加大了人类对自然资源的开采力度，对生态系统造成了毁坏，甚至有些因此退化或消失。这种由城市化过程导致生境改变，使得原本适应该地区环境的生物变得不适，进而引起生物多样性下降和物种丧失，并且这种影响远远超出了城市本身。

针对城市化对生态系统服务功能的影响这一突出问题，国内外开展了大量研究。Manob Das等[23]利用GIS对印度东部的旧马尔达市镇的土地利用和土地覆盖进行分析，评估城市化的动态性质及其对城市生态系统服务的影响，结果表明：1990～2017年间，农田和植被覆盖率的降低使生态系统服务功能价值显著下降。周忠学等[24]对西安的城市化水平与生态系统服务功能的相互作用关系进行研究，认为城市化程度与生态系统服务功能价值总体呈现负相关关系。张骞等[25]研究认为，城市生态系统服务功能下降的主要驱动因素为城市建设用地的增加和农业用地的减少。

3 建议与展望

近年来，人们逐渐意识到自然环境是人类生存和发展的根基所在。环保意识的觉醒推动了生态系统服务功能研究不断向前发展。其理论体系不断完善，逻辑不断清晰，评估体系更加具体；分析模型不断更新改进，使得评估结果更加精准化、动态化；同时，新兴技术（如3S技术）的快速发展也起到了极大推动作用，促进评估向空间结果表达的方向发展。我们应将相关成果结合城市生态系统管理和保护和政府有关生态政策的制定，以期解决城市化带来的生态问题。笔者认为，还有以下几个方面需要进一步展开研究：

（1）需要加强城市生态学机理研究。生态系统的结构、过程等决定了生态系统具有服务功能。对于城市生态系统服务功能的内在生态学机理研究的开展，有利于提高对其服务功能的认知水平，进而为解决城市化所带来的环境问题提供有效策略。

（2）需要加强城市生态规划的研究。对城市进行生态规划和管理，有利于促进用地合理转型，缓解绿地紧张问题，提高生态系统服务功能质量。因此，应在未来的城市建设中加强城市生态规划的应用，提升居民福祉，为可持续发展提供支持。

（3）需要加强城市生态定位站建设。目前，国家林业和草原局已经建立了若干个城市生态定位站。城市生态研究与其它生态（如森林、湿地、荒漠等）研究不同，它是直接研究城市发展与人类与环境之间相互关系的。所以，城市生态定位研究最迫切的任务是要明确城市生态定位监测指标并进行长期监控，这些指标应同人类发展和环境友好紧密结合。