全 文 ：生态系统服务及其保护策略 3
孙　刚 3 3 　盛连喜　周道玮　(东北师范大学城市与环境科学学院 ,长春 130024)
【摘要】　阐述了生态系统服务的定义、内涵及研究动态 ,比较了自然生态系统和人工系统提供的服务 ,提出了
生态系统服务的保护策略和途径. 生态系统服务是指对人类生存及生活质量有贡献的生态系统产品和生态系
统功能. 生态系统的开放性是生态系统服务的基础和前提. 生态系统服务的保护面临着许多困难和压力 ,如认
识尺度的限制、生活水平的低下等. 自然生态系统与人工系统在提供生态系统服务方面存在显著差异 ,后者没
有缓冲保护和保险措施. 民众行为、政府行为和经济手段等是保护生态系统服务的策略和途径. 生态系统服务
对于地球的持续使用和人类社会的持续发展起到决定性作用 ,必须努力加以保护.
关键词 　生态系统服务 　保护 　策略 　途径 　持续发展
Ecosystem services and corresponding protective strategies. Sun Gang , Sheng Lianxi and Zhou Daowei ( Northeast
Norm al U niversity , Changchun 130024) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,1999 ,10 (3) :365～368.
This paper expounded the definition ,meaning ,and research status of ecosystem services , compared the services of nat2
ural and artificial ecosystem , and put forward the protective strategies and approaches of ecosystem services. Ecosys2
tem services are those ecosystem products and functions that contribute to human survival and its life quality. The
opening of ecosystem is the basis and premise of ecosystem services. There are many obstacles , such as limitation of
knowledge scale and lower living standard ,in the protection of ecosystem services. Distinct differences exist between
natural and artificial systems ,the latter having no buffers and insurance. Non2governmental behavior ,governmental be2
havior ,and economic instruments are the strategies and approaches to protect ecosystem services. Ecosystem services
which must be protected strictly are vital to the sustainable utilization of the earth and the sustainable development of
human society.
Key words 　Ecosystem service ,Protection ,Strategy ,Approach ,Sustainable development .
　　3 吉林省自然科学基金项目 (0910306)及东北师范大学国家草地生
态工程实验室基金资助项目.
　　3 3 通讯联系人.
　　1998 - 12 - 08 收稿 ,1999 - 04 - 09 接受.
1 　引 　　言
　　人类社会的发展过程与生态系统服务和功能密切
相关. 自然生态系统为人类的生存和社会的发展提供
了持续、可观的各类产品和各种可见或不可见的服务.
游牧时代人类靠采集自然生态系统中的植物果实和猎
杀动物为生 ;农牧时代人类靠对自然生态系统的垦殖
获取粮食而生活 ;工业时代人类对生态系统各类资源
的依赖有增无减. 特别是近代以来 ,经济的发展、科技
的进步和人口的增长对自然生态系统构成巨大压力 ,
许多生态系统服务的绝对供应量正在减少 ,因为提供
这些服务的生态系统正被转为它用或遭到破坏. 约
43 %的可用陆地表面已经因沙漠化、盐碱化、乱砍滥伐
和水上流失等而退化[10 ] . 有些生态系统已失去了其基
本服务功能. 因此 ,生态系统服务及其保护策略的研究
已成为当今生态学的热点和前沿课题. Rees[15 ]从生态
经济学角度开展的“生态支撑点 ( Ecological footprint)”
的研究、Cairns[6～8 ]关于受损生态系统的恢复与修补
的研究等都是具代表性的工作.
　　生态系统服务的评价方法是此领域研究的难点 ,
因为某些生态系统服务 (如食品供应)的价值可以从市
场上体现 ,而大多数生态系统服务 (如贮碳、分解等)却
不是这样. 但一些学者仍进行了尝试性研究. 根据
Westman[20 ]的估计 ,由自然生态系统提供的产品和服
务的总价值每年超过 33 ×1012美元 ,接近全世界年国
民生产总值的 2 倍. 在评价经济发展水平方面 ,联合国
环境规划署 ( UN EP) 提出“人类发展指数 ( HDI)”,世
界银行提出了“可持续的福利经济指数 ( IESW)”[2 ] ;
在国家水平上 ,Atkinson 与 Hamilton[4 ]建议采用“绿色
核算体系 ( Green accounting systems)”,将环境意识与
经济措施结合起来. 尽管这些方法尚不完善 ,但却有助
于向现行政策体系中融入生态系统服务的思想 ,力图
在人类未来的产品和发展中将环境成本加以考虑. 我
国在这方面的工作起步较晚 ,本文对生态系统服务研
究动态作以介绍的同时 ,对其保护策略和途径进行了
初步探讨 ,旨在推动我国在此领域的进展.
2 　生态系统服务的定义及内涵
　　生态系统服务是指对人类生存及生活质量有贡献
应 用 生 态 学 报 　1999 年 6 月 　第 10 卷 　第 3 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 1999 ,10 (3)∶365～368
的生态系统产品和生态系统功能[7 ] . 显然 ,生态系统
服务包括两大方面 ,即提供人类生活需用的产品和保
证人类生活质量的功能. 森林生态系统提供的木材、水
域生态系统提供的水产品、农田生态系统提供的粮食
等都是人们熟悉的生态系统产品 ,其实质是生态系统
对能量的固定和物质的转化. 植物利用太阳能 ,将 CO2
等物质转化为有机物 (生物量) ,用作人类的食品、燃
料、原料及建筑材料等 ,是生态系统服务的最基本例
子 ,也是生态系统产品形成的基本途径. 全球光合作用
生产的有机物净产量约为 224. 5 ×109t·a - 1 ,而人类的
利用量约为其中的 25 %[18 ] . 没有光合作用这项生态
系统服务 ,就没有人类社会的生存和发展. 与生态系统
产品相比 ,生态系统功能对人类的影响更加深刻、更加
广泛、更加综合. 如生态系统的分解功能 ,不仅使人类
的生活废物 (如垃圾、污水)得到分解 ,从整体上保持了
清洁、舒适的生活环境 ,而更为重要的在于保证了生态
系统服务的可持续性.
　　除了光合作用和分解作用外 ,与人类社会生存和
发展息息相关的生态系统服务还包括 :保持大气组成
的平衡 ;吸收、贮存 CO2 并释放 O2 ;植物生长必需营养
元素的再生 (如固氮)与迁移 ;淡水的净化与贮存 ;使降
雨滞流、缓流 ,减小洪峰 ;补充地下水 ;农业土壤的产生
和保持 ;鸟类、昆虫、蝙蝠等为植物传粉 ;小气候与大气
候的营造及控制 ;娱乐和美学欣赏等. 有些生态系统服
务以间接方式提供于人类. 如生物多样性形成了一种
“超结构 ( Inf rast ructure)”,不仅使生态系统服务的提
供成为可能 ,而且也是人类开发新的食品、药品和品种
的基因库. 生物多样性还提供了一种缓冲和保险 ,可使
生态系统受灾后的损失减少或限制在一定范围
内[11 , 12 ] .
　　生态系统服务是生态系统产品和生态系统功能的
统一 ,而生态系统的开放性是生态系统服务的基础和
前提.
3 　自然生态系统服务与人工系统服务的比较
　　自我维持的自然生态系统需要比较严格的地域面
积和生物多样性水平 ,这些条件一旦被破坏 ,系统就不
再是自我维持的了 ,曾经无偿提供的生态系统服务也
不得不通过人为管理才能获得. 由于人类活动范围和
能力的日趋扩大 ,地球上的各类生态系统都难以保持
自然状态. 为了得到足够的生态系统服务 ,只有部分依
靠人工系统提供的服务.
　　然而 ,与自然生态系统相比 ,人工系统提供的生态
系统服务是否同样适用、同样可靠、同样合理[3 ] ? 人
为资本与自然资本是否可以自由互换[13 ] ? 对于某些
生态系统服务 ,人工系统还无法提供. 例如 ,“人工光合
作用”虽然一直引人注目 ,但至今没有成功. 人类社会
尚不能通过技术进步来摆脱对生态系统分解功能的依
赖. 污水处理厂的设计思想就是努力使“分解”这项生
态系统服务达到最大化. 即使工艺设备再复杂 ,最后阶
段的处理还是要在生态系统 (如河流、湖泊、海洋、湿地
等)中完成. 这些生态系统被用作废物处理系统在技术
上的延伸 ,承担了最终的处理. 生物圈 2 号的试验结果
警告我们 ,生态系统服务并不能由技术轻易地代替 ;尽
管在每个人身上每年花掉了 9 ×106 美元 ,但是不通过
自维持的自然系统来获取生态系统服务的尝试最终还
是失败了[1 , 5 ] .
　　人工系统与自然生态系统提供的生态系统服务是
不同的. 大多数时候 ,人工管理系统比自然生态系统能
够更为有效地提供一种生态系统服务 ,但却只能在小
尺度上和有限时段内. 与此相反 ,自然生态系统同时提
供多项服务. 另外 ,人们在使某一项生态系统服务达到
最大时 ,往往需要更多的其它生态系统服务 ,这意味着
同时减少了其它生态系统服务的提供. 比如 ,当人们将
湿地转为农田获取粮食时 ,牺牲了湿地原有的生态系
统服务 ,包括净水、补充地下水、保持生物多样性等 ,其
中的一些损失是技术所无法补偿的. 再如 ,人们长期利
用河流处理废物 ,依靠河流中的微生物群落降解有机
化合物 ,同时将这些物质运至远离人群. 然而 ,随着人
口增长和工农业发展 ,废物浓度升高 ,河流生态系统降
解和转移废物的能力常常会因为使用过度而崩溃. 如
果这种情况发生 ,系统的生物学完整性将会受到损伤 ,
河流就不再能够提供其它的生态系统服务 ,如饮用水
供给、渔业生产及娱乐等. 北美的五大湖和英国的泰晤
士河都经历了过度使用、受损及恢复的历史 ,从中可以
清楚地看到这一过程[8 , 9 ] .
4 　生态系统服务的保护策略与途径
　　生态系统服务的保护面临着许多困难和压力. 尺
度 (Scale)限制着人们对生态系统服务的认识 ,使人们
不能充分理解生态系统服务与人类生活质量之间的关
系. 只有当地的、眼前的并且对实际生活具有直接影响
的生态系统服务 ,才容易被人们理解和重视 ,区域性的
生态系统服务往往在缺失时才会倍受瞩目. 生活于美
国南部“灰盆 (Dust Bowl)”地区的人们对于水土保持
这项生态系统服务形成了持久的认可 ,因为他们曾经
饱尝了水土流失的苦头 ,水土保持成为他们的思想和
行动基础[19 ] . 经历了 1998 年的洪水之后 ,我国人民愈
663 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷
加认识到自然系统对于贮水、防洪等生态系统服务的
重要性 ,同时也激发了人们保护森林、保护流域环境、
防止水土流失的热情和自觉性. 生活水平的低下也阻
碍着对生态系统服务的保护. 在发展中国家 ,保护全球
生态系统服务 (人类的需求最终由此提供)对当地人民
来说是不切实际的. 生活在温饱水平的人们 ,习惯于无
节制地使用自然生态系统. 贫穷是导致生态环境恶化
的重要根源 ,越贫穷的地区 ,人们对于生态和环境的重
视程度就越小. 然而 ,保护全球环境的呼声越来越高 ,
众多的有识之士、组织和国家已经行动起来 ,采取不同
的策略和途径 ,投入到生态系统服务的保护中去.
4 . 1 　民众行为
　　人们在得到了基本生活需要之后 ,就会想到安全
和持久. 大部分美国人 (63 %)是环境主义者 ,认为即使
经济增长放慢 ,也应将环保放在首位. 环境问题得到了
美国公众的一贯支持[17 ] . 一些民间组织 ,如绿色和平
组织、罗马俱乐部等也为保护全球环境开展了许多有
益的工作. 从 1986 年开始 ,世界资源研究所和国际环
境与发展研究所合作 ,逐年编写《世界资源》,客观而及
时地提供了世界自然资源的现状和趋势. 许多国家的
企业和公司打出绿色旗号 ,努力做到向环境输出物质
和能量时无损于环境功能[14 ] . 低物质化 (Dematerial2
ization) ,即降低工业生产过程中的物料和能源消耗 ,
已成为一种发展趋势. 国际标准化组织制定的
ISO14000 系列环境管理体系 ,将为未来的产品制造和
产业发展提供一个全球统一的规范和管理模式[2 ] .
4 . 2 　政府行为
　　在生态系统服务的保护行动中 ,政府的作用是巨
大的. Tullock 列举了一个假设的例子. 他可以为自己
的汽车安上一种净化装置 ,使汽车的排污量减少
0. 001 %. 这样做将减轻该城的空气污染 ,但效果微乎
其微. 如果在政府规章制度的要求下 ,城里每辆车都能
安上这种装置 ,那么全城的空气污染将大为降低[16 ] .
政府行为能够减轻对环境的累积性破坏.
　　很多国家建立了环境管理机构 ,以统筹规划和协
调有关环境保护的方针、政策和立法. 1987 年我国颁
布了《中国自然保护纲要》. 1992 年我国政府签署了联
合国《生物多样性公约》. 此外 ,我国还制定了有关海
洋、森林、土地、矿产、野生动物、水土保持等的专项法
规 ,如“中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护管
理条例”(1985) 、“土地复垦规定”(1988) 等. 这些法律
法规起到了全民约束的作用.
　　欧盟于 1992 年颁布了“欧盟产品生态标志计划”,
到 1997 年 10 月 ,已有 20 个制造业、38 类 ,共 166 种
产品获得了“欧盟产品生态标志”. 一些国家纷纷推出
自己的生态标志 ,如美国的“能源之星”、加拿大的“环
境选择”、新加坡的“绿色标签”、德国的“蓝色天使”、中
国的“绿色食品”等. 这些计划促进了绿色生态产品的
设计、制造和消费 ,为区分和评价普通产品与生态产品
提供了具体的指标[2 ] .
　　由于越来越多的国家的共同努力 ,促成了生态环
境保护高潮的到来. 1992 年在巴西召开的环发大会被
视为环境科学与生态学发展的里程碑 ,会议号召各国
在环境保护与持续发展领域建立一种崭新的、公平的
全球合作伙伴关系.
4 . 3 　经济手段
　　将环境问题纳入到现行市场体系和经济体制中 ,
并结合政府规章制度 ,将制约人们破坏环境的行为. 为
生态系统服务划价 ,能够促使制定政策时将生态系统
服务的丧失考虑进去. 如果不知道这些服务的价值 ,决
策者们就没有保护它们的动因所在. 在具体的工程项
目上 ,可采用含义更广的损益分析 ,将开发过程中生态
系统服务的损失与技术服务的收益同时考虑进来.
　　可以尝试引入新的生态环境指标 ,建立绿色税收
系统. 除了众所周知的排污费外 ,还应征收对环境有耗
损的活动税 ,这些活动包括能源的使用 (如 CO2 税) 、
自然资源的开采等. 在一些地区 ,已经将磷酸盐矿开采
税和发电税作为环境治理的费用[11 ] . 虽然这点增加的
税收数目很小 ,还难以引起纳税者的注意 ,而且远远低
于现在所需的环境治理费用 ,但毕竟可以形成一项制
度. 这可为环境使用税提供一个参考的范例.
5 　结 　　语
　　管理、分配和使用自然资源 ,除了需要科学知识和
工程技术以外 ,还要求人们具有强烈的环境意识 ,社会
利用政府规章制度进行全民共同制约 ,开发有益于环
境并降低能耗的绿色产品 ,建立健全合理的经济体制
和市场体系等等. 这其中既与技术进步有关 ,也涉及到
法律、政策、经济、财政等诸多领域. 只有摒弃短期直接
利益、保护长远共同利益 ,才能限制或逆转累积性的环
境退化 ,保持自然生态系统的正常运转. 生态系统服务
对于地球的持续使用和人类社会的持续发展起到决定
性作用 ,必须努力加以保护.
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作者简介 　孙 　刚 ,男 ,1969 年生 ,博士后 ,主要从事生态系统
生态学和生态工程学研究 ,发表论文 25 篇. E2mail : liuxn @
nenu. edu. cn
会讯
英国生态学会 1999 年度学术讨论会在布赖顿召开
　　英国生态学会 (British Ecological Society —BES) 1999 年度学术讨论会于 3 月 23 日～25 日在英国 Brighton 市 Sussex 大学举行.
这次讨论会的主题是 :生境异质性的生态效应 ( Ecological Conseguences of Habitat Heterogeneity) . 应讨论会主持人 Sussex 大学 M.
Hutchings 教授之邀 ,我们参加了这次讨论会并展示了我们正在进行的关于森林生态系统空间异质性动态及机理的研究. R. Jones
还主持了 3 月 24 日上午的讨论会.
　　这次讨论会共有 140 余人出席 ,其中有 3/ 5 来自英国各大学及研究机构 ,其他则来自欧洲、北美、亚洲及大洋洲的十几个国家
及地区 ,包括美国、加拿大、荷兰、芬兰、德国、法国、瑞典、匈牙利、瑞士、以色列、日本、中国香港及新西兰.
　　应邀大会讲演的有 18 人 ,其中 9 人来自英国 ,6 人来自美国 ,1 人来自加拿大 ,1 人来自中国香港 ,1 人来自荷兰. 其中有在景观
生态学 ,特别是生境异质性方面做出突出贡献的 J . Wiens ,S. T. A. Pickett ,A. H. Fitter ,M. Huchings ,M. Hunter ,J . Brown ,M. Power
等.与会讲演者涉及的论题有异质性的概念、功能、机制 ,动、植物的影响 ,生物多样性的影响 ,尺度与异质性的关系 ,动、植物对异质
性动态的影响 ,以及异质性在管理自然生态系统或人类经营的生态系统上的作用.
　　Wiens 在他的讲演中强调异质性的生态意义取决于作为受体的生物体及相应尺度 ,即功能异质性 (functional hetero geneity) ,以
及异质性从定量的空间变化 (spatial vaiation)到定性的组成变化 (compositional variation) 以至空间明晰的斑块格局 ( spatially explicit
mosaic pattern)这一代表着空间复杂性不断增加的系列. 因而研究异质性的生态效应必须注重所要回答的问题以及相应的尺度. 曾
经在“科学”杂志 (1995 ,Vol 269 )上对景观生态学及生态景观给出过迄今为止最令人信服、满意的定义的 Pickett 认为 ,空间异质性
是动因 (agent)及基质 (substrate)相互作用的结果 ,并随着这种相互作用而变化 ,而相互作用的两者又对异质性作出反应. 动因与基
质的各种属性 (动因方面有种类、强度、空间、构形、控制力等 ,基质方面有种类、敏感性、边际或梯度等) 都导致异质性在不同尺度上
的动态变化. Fitter 和 Hutchings 从植物养分吸收上阐述了小尺度土壤空间异质性对植物生长的影响以及不同植物对异质性的不同
对策. 尤其是植物根系的形态、生理及生长动态 (demorgaphy)的可塑性对策在不同土壤空间格局下有利于强化养分吸收. 加拿大的
Wilson 对比了加拿大萨斯卡奇旺省草原及森林植被对土壤空间异质性的影响 ,并以此来说明植物对土壤空间异质性的作用. 美国
佐治亚大学的 Hunter、伊利诺斯大学的 Brown 和加州大学伯克利校区的 Power 则讲述了他们各自在空间异质性对动物和食物链高
营养能级结构与空间分布影响的研究. 这些研究充分展示了异质性 (环境、植被等) 对动物 ,尤其是昆虫和鸟类分布、捕食行为的作
用 ,并展示了源于异质性的高营养级变化的自下而上的机制. 中国香港特别行政区香港大学的 Corlett 对比了百年来香港、新加坡两
地的植被干扰史及其对物种丰富度的影响 ,并对干扰对物种多样性的影响提出了自己的看法. 其他学者的讨论则集中在环境异质
性与植物间竞争、环境异质性对寄主2寄生行为的影响、对植物传播的影响、异质性在人类经营的生态系统中的一些问题.
　　讨论会还展示近 50 幅研究报告 (poster) . 多数报告是关于不同生物种群对环境异质性的研究 ,以及引入异质性机制的种群模
型研究. 我们展示了两项报告 ,介绍了我们在南卡罗纳州的一片南方松林中关于空间异质性在森林演替过程中的动态变化、机制、
植被与土壤的相互作用、干扰对异质性影响的研究以及根据数据总结出的一个异质性动态变化概念模型 (cenceptual model) .
　　讨论会以英国帝国学院的 John Lanton 的生动讲演结束. 他着重谈了泛种群 (metapopulation)理论在生物多样性保护中的作用 ,
并介绍了几个有意思的实验.
　　这次讨论会基本上代表了生态学空间异质性研究的最高水平 ,尤其是在实验方面. 同时 ,讲演与研究报告也显示出西欧与北美
在研究上的差距及不同的着重点. 西欧的研究多着重于小尺度机理方面 ,侧重于实验室、温室试验. 而北美则着重于多尺度上、野外
和实验室综合研究. 另外 ,北美对生态空间异质性的理论研究较为重视 ,西欧更重视人类影响的研究.
(美国维吉尼亚理工学院暨州立大学 　　牟 　溥 　Robert H. Jones)
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