生态安全：维护生态系统完整性和健康的关键

7.1.3　生态安全

1）生态安全的内涵

生态安全是近年来新提出的概念，有广义和狭义两种理解。前者以国际应用系统分析研究所（IASA，1989）提出的定义为代表：生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全，组成一个复合人工生态安全系统。后者是指自然和半自然生态系统的安全，即生态系统完整性和健康的整体水平反映。本书所指的生态安全是狭义的生态安全，重点研究自然和半自然生态系统。

目前，国际上关于生态安全的研究是从对“安全”定义的扩展开始，主要围绕“环境变化”和“安全”之间的关系展开的。通过30多年来的研究，国际上对生态安全取得了以下共识：①环境、资源压力与日俱增，影响到社会、经济和政治；②由于人口的持续增长，消费量与污染的增多及土地利用的改变，环境压力在冲突和灾害中起着越来越重要的作用；③冲突和灾害破坏了环境保护和发展的成就；④生态安全不能仅停留在国家层面上，它应该从大到全球小到地方的不同层面上加以考虑。

国内对生态安全的研究起步较晚，直到20世纪90年代，生态安全才逐渐被人们所重视，近年来已成为科学界和公众讨论的热点问题。2000年11月，国务院发布了《全国生态环境保护纲要》，指出生态安全是国家安全和社会稳定的一个重要部分，并首次提出“维护国家生态环境安全”的目标。

围绕生态安全的概念，国内已有不少学者提出了建议。有学者认为，生态安全是人类赖以生存的生态与环境，不受生态条件、状态及其变化的胁迫、威胁、危害、损害，乃至毁灭，能处于正常的生存与发展状态。也就是说，生态安全是人类生存环境处于可持续健康发展的状态。曲格平（2002）从两个方面解释生态安全：一是防止生态环境的退化对经济基础构成威胁，主要指环境质量状况和自然资源的减少、退化削弱了经济可持续发展的支撑能力；二是防止环境问题引发公众的不满，特别是导致环境难民的大量产生，影响社会的稳定。郭中伟（2001）从生态系统的角度定义生态安全，他认为生态安全包括两层含义：一是生态系统自身是否安全，即自身的结构是否受到破坏；二是生态系统对人类是否安全，即生态系统所提供的服务是否能满足人类生存的需要。周国富（2003）认为生态安全的概念包含四个方面的含义：一是指一种资源环境状况，这种状态一方面要生态环境自身处于良性循环之中，环境不出现恶化；另一方面是资源、环境状态要能满足社会经济发展需要。二是指一种关系，即资源环境与社会经济之间的关系，这种关系必须保持相互协调，社会经济的发展不能受资源环境的制约和限制。三是反映资源环境对社会经济发展的重要性。四是强调持续性和长期性。

由上述可知，生态安全是指一个国家或地区的生态环境资源状况能持续满足社会经济发展需要，社会经济发展不受或少受来自于资源和生态环境的制约与威胁的状态（吕晓，2010）。

2）生态安全格局概述

生态安全格局也称生态安全框架（security patterns，简称SP），指景观中某些潜在的空间格局。它们由景观中的某些关键性的局部、位置和空间联系所构成。生态安全框架对维护和控制特定地段的某种生态过程有着异常重要的意义。不同区域具有不同特征的生态安全格局，对该格局的研究与设计一般依赖于对其空间结构的分析结果，以及研究者对其生态过程的了解。研究生态安全格局最重要的生态学理论基础是景观生态学，而将现代景观生态学理论创造性地与现代城市规划、城市设计理论及实践相结合，则是生态安全格局的难点，也是生态规划的重点所在（俞孔坚，1999）。

生态安全框架的组分对过程来说具有主动、空间联系和高效的优势，因而对生物保护和景观改变具有重要的意义。生物的空间运动和栖息地的维护需要克服景观阻力来完成。所以，阻力面（流动表面）反映了生物扩散和维持的动态。生态安全框架可以根据流动表面的空间特性来判别。一个典型的生物保护安全格局由源、缓冲区、源间通道、辐射道和战略点所组成，这些潜在的景观结构与过程动态曲线上的某些门槛相对应。揭示了一般流动表面模型的点和线的特征与景观生态学及生物保护学中的景观结构之间的关系，证实了生态过程动态与趋势中某些门槛值的存在以及应用这些门槛值定义生态安全框架的可能性。生态安全框架可作为捍卫生物安全、维护生态过程的相对高效的空间战略（俞孔坚，1999）。

3）生态安全识别步骤

在一个明显的异质性景观中，生态安全框架组分是可以凭经验判别的，如一个盆地的水口、廊道的断裂处或瓶颈、河流交汇处的分水岭（Forman，1995）。但是在许多情况下，生态安全框架组分并不能直接凭经验识别到。在这种情况下，对景观战略性组分的识别必须通过对生态过程动态和趋势的模拟来实现。以生物保护为例，一个典型的安全格局包含以下几个景观组分（Yu K－J，1995）：

①源：现存的乡土物种栖息地，它们是物种扩散和维持的元点。

②缓冲区：环绕源的周边地区，是物种扩散的低阻力区。

③源间通道：相邻两源之间最易联系的低阻力通道。(www.xing528.com)

④辐射道：由源向外围景观辐射的低阻力通道。

⑤战略点：对沟通相邻源之间联系有关键意义的“跳板”。

除了辐射道和战略点以外，生态安全框架的其他景观组分在景观生态学及生物保护学中多有论及，因此，我们讨论的重点是如何根据生态过程动态表面的空间特征来判别这些潜在的战略性景观组分，以指导景观生态设计和景观改变。根据俞孔坚教授的研究，景观生态安全格局识别步骤如下：

第一步是源的确定。在大多数情况下，景观生态规划的保护对象是多个物种和群体，而且它们具有广泛的代表性，能充分反映保护地的多种生境特点。在区系成分调查的基础上，可以确定作为主要保护对象的物种和相应的栖息地（源）。

第二步是建立阻力面。物种对景观的利用被看成对空间的竞争性控制和覆盖过程。而这种控制和覆盖必须通过克服阻力来实现。因此，阻力面反映了物种空间运动的潜在可能性及趋势。阻力面（趋势面）的建立有多种模型，如最小累积阻力模型（minimum cumulative resistance，简称MCR）。

第三步是根据阻力面来判别安全格局。阻力面是反映物种运动的时空连续体，类似地形表面。阻力面可以用等阻力线表示为一种矢量图（图7－4）。用理论地理学家温特茨（Warntz，1957）的术语，这一阻力表面在源处下陷，在最不易达到的地区阻力面呈峰突起，而两陷之间有低阻力的谷线相连，两峰之间有高阻力的脊线相连。每一谷线和脊线上都各有一鞍，它们是谷线或脊线上的极值（最大或最小）。根据阻力面，进行空间分析可以判别缓冲区、源间通道、辐射道和战略点。此四参数分析具体见下。

图7－4　阻力面与生态安全格局假设模型

①缓冲区的判别。对缓冲区的划分，目前国际上还没有一个科学的方法，俞孔坚（1999）建议在MCR阻力面基础上，可以作两种曲线。一种曲线是从某一源到最远离源的某一点作一条垂直于阻力线的剖面曲线，得到的是MCR与离源距离的关系曲线。另一条曲线是MCR值与面积的关系曲线。在一般情况下，可以假设这两种曲线都有某些阶段性门槛（threshold）的存在。也就是说，随着缓冲区边界向外围的扩展，景观对物种的阻力随之增加，但这种增加并不是均匀的，有时是平缓而有时则非常陡峻（图7－4）。对应于空间格局，缓冲区的有效边界就可以根据这些门槛值来确定。这可以实现缓冲区划分的有效性。

②源间通道。源间通道实际上是阻力面上相邻两源之间的阻力低谷。根据安全层次的不同。源间通道可以有一条或多条（图7－4）。它们是生态流之间的高效通道和联系途径。

③辐射道。从图7－4中还可以识别以某源为中心向外辐射的低阻力谷线。它们形同树枝状河流成为物种向外扩散的低阻力通道。这里，物种运动被当做能动的对景观的控制过程来认识，而不是被动的保护对象。这对保护对象的未来发展和进化是必要的，而保护生物的进化过程在生物保护中具有非常重要的意义（Erwin，1991）。

④战略点。战略点的识别途径有多种，其中直接从阻力面上反映出来的是以相邻源为中心的等阻力线的相切点。这对控制生态流有至关重要的意义。

将上述各种存在的和潜在的景观结构组分叠加组合，就形成某一安全水平上的生物保护安全格局，不同的安全水平要求有各自相应的安全格局。但每一层次的安全格局都是根据生态过程的动态和趋势的某些门槛值来确定的，而这些门槛值可以通过分析阻力面的空间特性来求得（Yu K－J，1995）：