Ecosystem Services and Ecological Security

Theoretical framework construction and empirical examination of ecosystem disservices

  • YANG Aoxi , 1, 2, 3 ,
  • WANG Yahui , 1, 2, 3 ,
  • YANG Qingyuan 1, 2, 3 ,
  • KE Xinli 4 ,
  • XIN Liangjie 5 ,
  • LI Xiubin 5 ,
  • KONG Xiangbin 6
Expand
  • 1. School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China
  • 2. Chongqing Jinfo Mountain Karst Ecosystem National Observation and Research Station, Chongqing 400715, China
  • 3. New Liberal Arts Laboratory of Sustainable Development in Rural Western China, Chongqing 400715, China
  • 4. College of Public Administration, Huazhong Agricultural University, Wuhan, 430070, China
  • 5. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
  • 6. College of Public Management, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China

Received date: 2024-10-09

  Revised date: 2025-12-02

  Online published: 2026-03-20

Supported by

National Natural Science Foundation of China(42271263)

National Natural Science Foundation of China(41930757)

Fundamental Research Funds for the Central Universities(SWU-KT22008)

Opening Funds from Chongqing Jinfo Mountain Karst Ecosystem National Research and Observation Station(JFS2023A01)

Abstract

Healthy ecosystems are fundamental to human survival and sustainable development. However, compared to ecosystem services (ES), the understanding of ecosystem disservices (EDS) significantly lags behind, resulting in a lack of comprehensiveness in ecosystem management and decision-making. In response to this gap, this study systematically reviews the latest advancements in EDS research and provides an empirical analysis using wildlife damage as a case study. The findings indicate that: (1) Since the EDS concept emerged in the 1990s, related phenomena have been reported in nearly 100 countries and regions. However, a unified consensus on the concept of EDS has not yet been reached within academia, and its formation mechanisms and effects have not been fully elucidated, lacking a systematic theoretical framework. (2) This study defines EDS as changes in the structure, processes, and functions of ecosystems driven by biological factors, where these changes have direct or indirect negative impacts on human well-being. Following the research paradigm of geography, a theoretical framework centered on "identification-mechanism-effect-regulation" is constructed, emphasizing that EDS exhibits significant scale dependency and spatiotemporal heterogeneity. (3) Typical cases reveal that wild boar damage in mountainous areas is a classic example of agricultural EDS, driven by socio-ecological factors such as ecological environment restoration and conservation policies. This has caused severe impacts on local residents' livelihoods. In the study area, 98.55% of surveyed farmers experienced wild boar damage, with damaged cultivated land reaching 30.62 hectares, accounting for 79.55% of the total surveyed cultivated land, and over 30% of this land was subsequently abandoned. (4) Globally, EDS issues are becoming increasingly prominent. Their impacts not only lead to direct economic losses but also threaten human life and health and trigger social conflicts, highlighting the urgency of EDS regulation. EDS research should focus on constructing multi-scale dynamic analysis frameworks to more accurately capture the evolutionary characteristics of EDS at different scales. Meanwhile, there is an urgent need to establish multi-dimensional evaluation indicator systems and standardized methodologies for the quantitative assessment and comparative study of EDS. Additionally, there is a need to establish regulation mechanisms involving multi-scenario simulation, multi-objective optimization, and multi-stakeholder collaborative governance to achieve integrated management that balances ES and EDS.

Cite this article

YANG Aoxi , WANG Yahui , YANG Qingyuan , KE Xinli , XIN Liangjie , LI Xiubin , KONG Xiangbin . Theoretical framework construction and empirical examination of ecosystem disservices[J]. Acta Geographica Sinica, 2026 , 81(3) : 860 -878 . DOI: 10.11821/dlxb202603014

1 引言

健康的生态系统为人类社会发展提供了不可或缺的物质基础和环境保障[1]。生态系统服务(Ecosystem Services, ES)通过生态系统内部相互作用与生态过程,持续维持并提升人类福祉[2,3]。自20世纪90年代起,特别是《千年生态系统评估》报告发布后[4],ES成为生态环境研究的重要议题,在服务价值评估、人类活动与ES耦合等领域取得了显著进展[5-9]。作为生态文明建设的实践者,中国实施了一系列生态保护与修复工程,有效提升了生态系统服务能力。
然而,人们在聚焦生态系统带来的惠益时,却忽视了生态系统产生的负面影响,此类现象被定义为生态系统致害(Ecosystem Disservices, EDS)[10-11]。EDS不仅直接威胁人类健康与财产安全,更对社会经济可持续发展构成挑战。如2005—2012年欧洲因野生动物破坏年均支付赔偿金达4200万美元,加重地方财政负担[12];尼泊尔巴迪亚地区单次大象破坏事件导致农户平均损失近100美元,严重威胁农户生计[13];埃塞俄比亚野生哺乳动物引发的农作物减产率高达34.2%[14]。同时,气候变化与地缘政治冲突叠加,进一步放大了此类致害现象对全球粮食安全的风险,甚至引发社会不稳定[15]。此外,城市绿化也会产生负面效应,全球每年因花粉致敏导致的经济损失达数百亿美元[16],德国花粉症的患病率约为15%[17];中国北方草原地区超30%的变应性鼻炎患者对花粉过敏,患病人数逾千万且持续增长[18];2019年北京市因城市绿化引发的水资源损耗、公共健康损害及基础设施破坏损失超105亿元[19]。可见,若片面强调生态系统服务而忽视其潜在负面影响,将在一定程度上削弱人类应对自然环境挑战的能力。
ES与EDS具有辩证统一性。深入解析EDS现象有助于加强对“社会—生态”系统互馈机制的认知,优化生态系统服务价值评估体系。相较于ES,EDS对利益相关者行为决策的影响往往更为显著[20],因此缓解EDS是实现人地关系协调与社会可持续发展的关键路径。然而,目前学界对EDS的概念界定仍存在争议[21],案例研究多局限于特定区域的农田[22-23]、河流[24]、森林[25-26]及城镇[27-31]等单一生态系统,这为研究EDS提供了基础,但仍未形成系统的理论框架。当前中国在该领域的研究尚处于起步阶段,概念内涵、识别方法等理论体系仍有待进一步完善,亟需系统整合国内外已有成果,以明确其概念边界、类型划分与典型特征,深入阐释其形成机制及社会与经济效应,从而为EDS的调控提供坚实的科学依据。
鉴于此,本文综合运用“Web of Science”和中国知网(CNKI)文献数据库、区(县)野生动物致害事件数据、典型区域农户调查数据和遥感影像等多源数据,通过文献计量与空间分析方法,系统梳理1990年以来全球EDS的研究脉络,揭示相关文献的发文量及其空间分布,厘清EDS的概念并构建EDS的理论框架,并通过聚焦典型农田EDS案例——野生动物致害,从生态过程驱动和社会经济响应双重维度解析EDS的形成与转换机制,为制定具有针对性的调控策略提供理论依据。同时,呼吁学界加强对EDS研究的关注,为生态文明建设提供新的理论视角和实践路径。

2 生态系统致害的相关文献梳理

2.1 相关文献数量的年际变化

利用“Web of Science”和中国知网(CNKI)数据库的高级检索功能收集相关文献。首先,在“Web of Science”核心合集数据库中对EDS相关文献进行检索,以“ecosystem disservices”和“ecological disservices”作为检索主题词,将检索时间设定为1990—2023年,检索语句设置为“PY=1900—2023 AND (TS=ecosystem disservices OR ecological disservices)”和“PY=1900—2023 AND (TS=ecosystem disservices AND TS=disservices)”。同时以“生态系统负服务”“生态系统反服务”“生态系统致害”等作为检索主题词在CNKI数据库进行检索。剔除与EDS无关的文献后,最终共筛选出782篇有效文献,并对文献的发表年份、第一作者单位所在地、研究的主要内容等相关信息进行系统梳理。
图1呈现了1998—2023年国内外有关EDS文献数量的变化趋势。1998年学者首次提到EDS,旨在反驳“生态系统所提供的一切服务均有益”这一观点[32]。直至2006年EDS才被正式纳入生态系统价值评估框架[33]。随着各地区对生态系统服务功能关注度的提升,EDS相关研究逐渐增多。研究历程划分为3个阶段:第一阶段为萌芽期(1998—2010年),联合国发布的《千年生态系统评估》推动了ES的发展[34-35],并首次提出EDS的概念,但该阶段对EDS的关注较少,累计发文量仅17篇。中国EDS的相关研究多为在评估服务价值时附带提及的潜在负面影响[36-37],尚未形成独立且系统的研究体系。第二阶段为成长期(2011—2017年),此阶段EDS相关研究显著增多,年均发文量增至20篇。该时期的研究重心为概念体系构建,主要围绕EDS的概念内涵[38-40]和分类标准[41]展开探讨,并通过案例研究揭示其在城镇和农田生态系统的表现形式[42-43],重点关注外来物种入侵[44]、城市绿化致敏[16]及人与野生动物冲突[45-46]等具体问题。同时,中国学者意识到有必要将负面影响也纳入生态系统服务价值评估体系,开始识别并量化特定区域生态系统产生的不利影响[47-49]。第三阶段为爆发期(2018—2023年),EDS成为学术界的研究热点,年均发文量近80篇,且呈持续上升态势。研究重点转向EDS的效应评估[50-53]及管理策略制定[20,54 -56]。此时,中国对EDS的研究也进入了快速发展时期,EDS的驱动因素以及服务和致害之间的权衡与协同等成为研究重点[57-59],发文量显著增加,研究的深度和广度大幅拓展。综合来看,随着研究的不断深入,EDS研究发生了3个方面的转变:在价值取向方面,由生态中心主义转向人—地耦合视角,构建了融入环境正义理念的评估框架;在方法论方面,体现为由自然科学范式向多学科融合转变,开发了“社会—生态”系统的协同演化模型;在实践路径方面,呈现出由技术治理向参与式治理演进,并着力构建多元主体协同治理机制。
图1 1998—2023年EDS相关文献数量的变化趋势

Fig. 1 Dynamic changes in the number of ecosystem disservices-related publications from 1998 to 2023

2.2 全球研究的时空演变特征

图2呈现了全球范围内开展 EDS 学术研究的国家和地区的空间分布及其时序演变特征。EDS的研究主体经历了“单极主导—多级发展—全球扩散”的发展阶段,逐渐形成了全球化的研究网络。2010年以前,EDS的相关学术研究主要由美国、意大利和澳大利亚等发达国家主导,研究对象为城镇及农田生态系统,呈现出显著的空间集聚特征。此时,这些国家率先完成工业化,具备充足的科研资源,并且城市化带来的生态问题日益凸显,催生了对EDS的早期关注;2010—2018年随着全球城镇化进程加速和气候变化,发展中国家也面临相似的生态问题,研究EDS的热点区域由发达国家向发展中国家扩展,形成跨大洋洲(澳大利亚)、美洲(美国、加拿大)、欧洲(英国、意大利、瑞典、芬兰)、非洲(尼日利亚、埃塞俄比亚、南非)以及亚洲(中国、印度尼西亚、柬埔寨)的多中心研究网络,同时城镇生态系统仍是研究的主要生态系统类型。值得注意的是,中国作为新兴经济体的典型代表,其研究成果显著增多,成为全球EDS研究的重要产出中心。2018年以后,随着全球生态系统压力不断加剧,环境治理的认知逐渐深化以及联合国《可持续发展目标》(SDGs)的推动,研究EDS的国家和地区呈现全球化扩散趋势,非洲、拉丁美洲也开始关注EDS的相关问题,EDS的研究网络已覆盖91个国家和地区。同时,研究涉及的生态系统类型更加丰富,由早期的农田、城镇生态系统扩展至草原[60-61]、森林[62-63]、淡水[64-65]及海洋[66-68]等多种生态系统。
图2 开展EDS研究的国家及研究类型的时空演变格局

注:基于自然资源部标准地图服务网站GS(2016)1666号标准地图制作,底图边界无修改。

Fig. 2 Spatiotemporal patterns of countries and research types in ecosystem disservices research from 1998 to 2023

3 生态系统致害的理论框架

3.1 生态系统致害的概念辨析

尽管已对EDS开展了大量研究,但对其概念界定仍未达成共识。随着社会经济的发展,EDS的概念内涵不断演变与扩展。表1按照时间顺序梳理了EDS的相关定义。2009年EDS的概念首次得到详细阐述,被定义为“对人类福祉产生负面影响的生态系统功能”[35]。早期的研究主要聚焦于生态系统功能,即生态系统的性质或各组分的相互作用结果,这一阶段重点关注生态系统的自然属性。随着研究的深入,EDS的概念内涵从单一的功能扩展至生态系统的结构、属性及其全过程[21,37,53 -54]。亦有学者指出,生物多样性中可能存在EDS[69],进一步丰富了EDS的内涵体系。近年来,学者开始关注自然生态系统与社会经济系统的互动,并且在描述对人类福祉的影响时,从人类中心主义的视角出发,基于多元价值体系考虑不同社会群体的需求差异。总体而言,当生态系统的结构、过程或功能对人类造成危害时,即可将其视为EDS。基于前期研究,本文将EDS定义为 生态系统在生物因素的驱动下,其结构、过程与功能的变化对人类福祉构成了直接或间接的不利影响。需要明确的是,产生致害的主体是自然生态系统而非人类,其影响可能表现为显在或潜在、实际或心理层面。
表1 生态系统致害的相关概念

Tab. 1 Conceptual clarification of ecosystem disservices

定义
作者及文献来源 年份
对人类福祉产生负面影响的生态系统功能。 Lyytimäki等[35] 2009
对人类生活具有不利影响的生态系统功能与结构。 Dobbs[70] 2014
生态系统功能或特性,其产生的影响产生被认为是有害的、令人不愉快和不需要的。 Lyytimäki[38] 2015
对人类福祉产生感觉或者实际负面影响的生态系统功能、过程和特性。 Shackleton[71] 2016
不利于人类福祉的生态系统功能及其最终产品。 Conway[39] 2016
生态过程及其相互作用所导致的结果,会对人类福祉产生影响,并在相应的价值体系中被认定为具有破坏性。 Saunders[21] 2020
生态系统中的某些功能、过程和特性以及生物多样性对人类福祉产生感觉或者实际的负面影响。 Milanovi´c[69] 2020

3.2 生态系统致害的理论框架

当前EDS研究尚处于起步阶段,缺乏系统性、理论性和综合性的研究框架。现有碎片化的研究难以系统揭示EDS的形成机制、传导路径及其社会经济影响,限制了其在生态系统管理与可持续发展中的应用推广。因此,本文借鉴ES研究的理论经验,构建以“识别—机理—效应—调控”为主线的EDS研究的理论框架(图3),以级联模型为基础,整合影响链条和反馈链条,系统阐释EDS的自然驱动过程、“自然—人文”耦合过程以及人文反馈,从而揭示生态系统与社会系统的交互及其对人类福祉的影响路径,为区域生态文明建设和可持续发展提供科学的理论支撑与实践路径。
图3 EDS的理论分析框架

Fig. 3 Theoretical analysis framework for ecosystem disservices

3.2.1 生态系统致害的诊断与识别

EDS源于自然生态系统的结构失衡或过程紊乱引发的功能异常。生态系统结构是区域内生态要素的空间配置,是生态过程的物质载体。生态系统的结构和过程是服务和致害产生的起点,两者的相互作用使生态系统具备一定的功能。这些功能作为生态系统的固有属性,独立于人类而存在,无论是否符合人类需求,均持续客观运行。生态系统结构、过程和功能的动态变化必然会对区域社会系统的状态产生影响,通过人类的价值判断,若对人类福祉产生积极影响即被视为ES,若产生负面影响则视为EDS。识别过程中,应特别关注以下3个方面:① EDS产生的主体是自然生态系统,而非人类;② 自然生态系统是生物与环境构成的统一整体,包括了生物组分和非生物组分,因此,EDS的形成必须有生物参与;③ EDS的本质在于其对人类福祉造成不利影响,如果没有对人类社会造成危害则不构成EDS。

3.2.2 生态系统致害的机制分析

EDS的形成并非由单一因素驱动,而是自然与社会生态系统在多尺度、多过程上交互作用的结果,包括了因果、传导以及反馈机制。当生态系统的结构失衡(如营养结构失衡、组分比例失调、空间格局错配),过程紊乱(如物质循环阻断、能量流动异常、信息传递中断)以及功能异常(供给、支持和调节功能偏离人类需求)时,系统潜在的负面效应可能被激发,并通过级联效应传导至社会系统,对人类福祉产生直接或者间接的不利影响。然而,EDS对人类社会的损害不仅受自然生态系统本身作用强度的影响,还依赖于人们对其的感知能力、响应行为与制度反馈,不同社会群体受教育水平、经验积累和文化背景等因素影响,对同一生态系统现象的感知和价值判断存在显著差异,并在多元价值体系下转化为不同的行为选择。这些行为决策模式又通过反馈机制作用于自然生态系统,进一步影响生态系统的结构、过程和功能,形成反馈回路,加剧或缓解生态系统致害的影响。因此,深入分析EDS的形成机制,必须明确致害作用的因果链条、传播路径及反馈回路,从自然地理、社会经济和政策制度等多维度,系统识别致害形成过程中的驱动因素,并结合实际情况分析驱动因素,揭示关键变量与作用节点,为区域生态系统管理和人类福祉提升提供理论支持与路径指导。

3.2.3 生态系统致害的效应评估

当EDS效应作用于人类时,会直接或间接地对人类的健康、经济、社会文化多个维度产生不利影响,造成福祉损失。通过暴露—敏感性分析与多维福祉量化相结合的方法评估EDS的效应。暴露—敏感性分析通常基于暴露度、敏感性和适应能力三个维度进行。暴露度是指EDS对人类社会的影响程度,敏感性是指人类社会对EDS影响的响应程度,适应能力则是指人类社会应对EDS影响的能力。通过这3个维度的综合分析,可以评估EDS对人类社会的影响强度。同时通过选择合理的评价尺度、构建多维指标体系以及综合多种评价方法实现对人类福祉负面影响的测度,需要注意的是,EDS效应的评估须在特定的时空尺度进行,明确EDS的作用范围和利益主体的决策需求。同时评价指标不仅需要考虑经济生计和社会发展等显性指标,还应关注精神、文化、社会公平等隐性指标。最后,集成定量与定性分析方法,综合运用物质量评估法和价值量评估法,实现对EDS数量、强度以及价值损失的多层次、全方位评估。

3.2.4 生态系统致害的调控策略

构建“预防—响应—缓解”三位一体的系统性调控框架,从源头控制、过程阻断、损失补偿进行调控。预防措施通过优化生态系统结构布局,从根本上减少EDS的产生,例如栖息地管理、土地利用规划、土地共享与土地节约治理等方式;响应措施通过切断传播路径,缩小EDS的扩散范围并降低影响强度。例如,通过转移或捕杀肇事野生动物以防止致害再次发生;缓解则通过经济手段减轻EDS造成的福祉损失,例如设立损失补偿体系、制定保险制度等。EDS调控不仅关乎生态系统稳定性维护,更是实现“社会—生态”系统协同发展的关键环节。

3.2.5 生态系统致害研究的尺度依赖

EDS具有显著的尺度依存性与时空异质性,由于生态系统自然禀赋、资源权属以及人类社会需求偏好存在显著的地域差异与时序演变,全球尺度的EDS的形成机理、调控策略并不适用于每一个区域或地区尺度的EDS;短期EDS的管理策略也不能简单套用于中长期的EDS管理;同时EDS的损害对象是不同层次和规模、具有不同感知体验和文化背景的利益相关者,其风险感知、承受阈值和治理偏好上差异显著。来自时间、空间、人类社会(利益相关者)的尺度分异会对EDS的形成与发展产生错综复杂的影响,故在分析EDS时需要考虑尺度效应。

3.2.6 生态系统服务与生态系统致害的关系

ES与EDS之间存在动态转换关系,并依赖于特定的阈值条件。以生态恢复过程中野生动物种群数量增加为例,初期野生动物数量的恢复有利于生物多样性保护,体现为ES;若种群规模持续扩张,超过当地资源环境的承载力,过量野生动物因争夺有限生存资料与人类发生冲突时,则转变为EDS。此外,ES与EDS常常呈现非线性权衡关系,特定生态干预措施可能在提升某一类ES的同时却同步加剧EDS,或缓解EDS的同时却削弱关键ES。例如,在黄土高原退耕还林工程中,植被恢复增加了碳储量[72-73],但同时也促进了野生动物种群数量的增长,导致人与野生动物冲突风险的加剧[74]。因此,生态系统的管理需要权衡ES与EDS,以确保生态系统持续稳定地向人类提供惠益。

3.3 生态系统致害的类型划分

明确EDS的分类是对其进行有效调控的基础。由于不同学者对EDS的理解和关注点各异,分类方法也存在显著差异。目前,EDS的分类通常依赖已有的ES分类体系且主要针对城市生态系统。现有的分类体系可归纳为以下3类(表2):① 基于人类福祉的分类。该方法强调对人类社会的影响,有助于将生态问题转化为社会议题,提高公众关注度,即依据EDS产生的后果进行分类,涉及物质和非物质层面的危害[41,75],但人们对福祉的认知具有主观性,可能因分类主体的价值判断导致个体差异。② 基于成本属性分类。有些学者将EDS视为生态系统产生的成本,从经济、社会和生态角度分为货币成本、社会干扰和环境破坏[54]。这种分类方式有助于快速评估EDS的影响,并对其进行经济量化与成本收益分析,但这3类成本相互关联,例如环境破坏会导致社会干扰,同时也会不可避免地产生货币成本,从而导致分类边界模糊。③ 基于尺度分类。根据EDS影响的范围将其划分为本地或个人、区域或社区,以及全球或全人类3种类型[35],该方法支撑多尺度管理设计,促进各层级之间的协同治理,但容易忽视EDS的跨尺度影响,缺乏跨尺度的协调。
表2 生态系统致害的类型

Tab. 2 Classification of ecosystem disservices

分类依据 分类结果 典型案例
产生的后果[75] 美学问题 杂草的丛生严重破坏了景观的美观
安全问题 管理不善却具有较高生物多样性的地区,野生动物可能引发人类的恐惧、焦虑和不便
健康问题 某些植物可能引发过敏反应或导致中毒
经济问题 绿化植物对基础设施的破坏
交通问题 树枝遮挡视线,从而影响交通安全
产生的成本[54] 货币成本 绿化植物对基础设施的破坏
社会干扰 致敏性植物导致人们出现花粉过敏
环境破坏 外来入侵物种与本地物种争夺生存空间
影响的尺度[35] 本地或个人 夜间茂密的行道树可能引发行人的恐惧感
区域或社区 致敏性植物可导致人们花粉过敏反应
全球或全人类 气候变化引致海平面升高
不同的分类方法各有利弊,需根据研究目的和实际问题选择适合的分类方式。在制定兼顾多元利益主体的管理策略时,基于尺度的分类方式较为适用;在评估EDS的影响时,基于人类福祉或成本属性分类更具针对性。然而,现有的分类体系过于关注人类利益,可能忽视了生态系统基础功能的维持,并且有时未能全面覆盖各类生态系统及其独特的EDS表现,这可能限制了对生态系统综合管理效能的提升。为此,参考生态环境部《全国生态状况调查评估技术规范——生态系统质量评估》(HJ 1172-2021)中的生态系统分类体系,结合EDS表现出的自然过程特征,构建EDS的分类体系。该分类体系采用3级分类框架,首先根据生态系统的形成条件与人类干预程度,将其划分为人工生态系统和自然生态系统。其次,基于环境性质和形态特征,将自然生态系统划分为陆地EDS和水域EDS。人工生态系统则划分为农田EDS和城镇EDS。最后,在此基础上依据具体的生境类型、功能特征和土地利用方式,进行更为精细的识别与归类,最终形成3级11类的分类体系(表3),实现了从陆地到海洋的全域覆盖,为EDS风险评估和综合管理提供了更完整的生态学基础。通过识别发生EDS的生态系统类型来进行分类,从而为不同类型的生态系统制定针对性的管理措施。
表3 基于生态系统类型差异划分的生态系统致害类型

Tab. 3 Classification of ecosystem disservices based on ecosystem differences

生态系统类型 EDS类型 典型案例 来源
人工生态系统 农田 耕地 野生动物破坏农作物 [76-78]
园地 鸟类对成熟果实的自然觅食行为与人类收获的竞争 [79]
城镇 居住地 城区排水系统易滋生鼠类,传播疫病 [80]
城市绿地 城市绿化中高致敏植物(如蒿属、柏树)释放花粉,引发季节性过敏症 [81-83]
工矿交通 废弃矿坑形成积水区,滋生蚊虫,传播虫媒疾病 [84]
自然生态系统 陆地 森林 某些森林类型(如针叶林)在干燥条件下的自然起火,枯枝落叶积累形成易燃物质 [85]
灌丛 灌丛环境为毒蜘蛛、蝎子等毒虫提供的天然栖息地 [86]
草原 野生动物与家畜在有限的生存资源上竞争 [87]
荒漠 生长着有毒性的植物若被误食或接触,可能会对人类构成危害 [88]
水域 海洋 当大量海藻在航道中聚集时,它们可能缠绕在船舶的螺旋桨和舵上,进而阻碍船只的正常航行 [89]
淡水 红树林常被认为是蚊子等传染病媒介生物的繁殖地;蓝藻水华可能产生难闻的气体和有毒物质,从而威胁人类健康 [34,53,90-92]

4 生态系统致害的典型案例

4.1 生态系统致害的诊断

随着山区生态环境逐渐恢复,野生动物破坏农作物的事件频发,根据EDS的定义,该现象属于EDS。具体而言,山区生态恢复,植被覆盖率提升,为野生动物提供了优越的栖息场所,生态系统结构改变,导致物种失衡,若缺乏有效管理,其种群数量激增,超出资源环境承载力,这种结构失衡是EDS形成的基础;当自然生态系统无法满足过量野生动物的资源需求时,为获取生存所需的能量,野生动物大规模进入农田取食,将原本流向人类社会的能量大量截留,减少了人类可利用的食物资源,生态系统过程异常,野生动物致害不仅造成直接经济损失,危及公共安全,甚至引发社会矛盾,导致人类福祉降低。生态系统结构失衡与过程异常相互作用,导致生态系统功能偏离,危害人类福祉,便表现为EDS。
本文选取重庆市奉节县的野猪致害事件作为典型案例,分析此类EDS现象的成因及其影响。奉节县位于三峡库区,地形以山地和丘陵为主。三峡大坝的建设引发了大规模的人口迁移,耕地的边际化和撂荒现象显现。随着退耕还林等生态政策的推行,该地区的自然生态系统结构、过程和功能发生显著改变,具备作为典型案例区的条件。2023年4—5月,课题组对奉节县5个乡镇、12个村的138户农户进行了调研(图4),涉及耕地面积38.49 hm2。为探究野猪致害的影响因素,本文利用土地利用数据和归一化植被指数,对1990—2020年奉节县的土地利用变化及植被覆盖度进行了分析。土地利用与覆盖数据来源于中国多期土地利用遥感监测数据集(CNLUCC),其空间分辨率为30 m。鉴于野猪致害现象主要发生在农村地区,本文将重点研究农业空间和生态空间的结构变化。基于现有研究并结合奉节县的具体情况,将耕地与农村居民点划归为农业空间,而将林地和草地划归为生态空间。
图4 奉节县典型调研村空间分布

Fig. 4 Spatial distribution of typical research villages in Fengjie county

4.2 生态系统致害的成因

奉节县野猪致害的主要原因包括:① 生存环境持续改善。图5呈现了1990—2020年奉节县土地利用时空演变特征,结果表明,研究区的农业空间持续收缩,同期生态空间的比例显著扩大,农业用地与生态用地之间的空间置换关系尤为显著。三峡工程竣工后,区域土地利用格局经历了系统性重构,人为干扰程度降低,归一化植被指数持续上升,生态保护工程成效显著,野猪栖息地条件得到改善。② 严格的保护政策。1996年以来,我国先后执行枪支管控和禁猎政策,并于2000年将野猪列入国家“三有”保护动物名录(有重要生态、科学、社会价值),人们不得随意捕杀野猪,只能任由其繁殖生长,种群数量迅速恢复。③ 自身生存能力强且缺少天敌。野猪具备较强的环境适应性和繁殖能力(年繁殖2胎,每胎4~12仔),在缺乏顶级捕食者制约的生态背景下,叠加生境承载力提升与生存压力减轻的双重作用下,野猪种群密度超过区域生态环境承载阈值,致使野猪致害事件频发[58]
图5 1990—2020年奉节县NDVI与土地利用/覆被变化

Fig. 5 Changes in NDVI and land use/cover in Fengjie county from 1990 to 2020

4.3 生态系统致害的影响与调控

调研显示,奉节县境内野猪致害现象存在已久,早在20世纪70年代就有相关事件记录。2000年起此类事件呈现出逐年递增的态势,尤其在2010年之后,增长速率显著加快。约50%的受访农户反馈,2013年起其所居住村庄频繁遭受野猪侵扰,不仅破坏农作物,导致农作物减产乃至绝收,还威胁农户生命安全,使其被迫搬迁,出现“猪进人退,人退猪进”的恶性循环。这一系列连锁反应增加了耕地边际化的概率,农户生计受损,同时增加返贫风险,阻碍乡村振兴的实现,扩大区域发展不平衡。以2023年调研数据为依据(表4),高达98.55%的受访农户表示曾遭受野猪破坏,受侵害耕地总面积累计30.62 hm2,占总调研耕地面积的79.55%,其中超过30%的耕地因野猪直接破坏而被迫撂荒,撂荒总面积近13 hm2
表4 奉节县主要乡镇野猪致害情况的统计

Tab. 4 Statistics on wild boar damage in the main towns of Fengjie county

乡镇 村庄 调查农户
数量(户)
调查地块
数量(块)
调查地块
总面积(hm2)
野猪致害地
块数量(块)
野猪致害地
块面积(hm2)
因野猪致害撂荒的地块数量(块) 因野猪致害撂荒的地块面积(hm2)
安坪镇 海角村 10 18 2.57 11 1.47 3 0.43
长塝村 10 17 1.96 10 0.95 3 0.33
紫塘村 8 18 2.37 9 1.53 2 0.40
甲高镇 四湾村 12 18 16.67 14 16.27 6 7.23
五马镇 干洞村 18 29 1.90 18 1.17 8 0.70
竹林村 13 28 2.30 20 2.03 2 0.20
天升村 6 14 1.20 14 1.20 8 0.73
新民镇 中兴村 14 23 1.31 18 0.98 5 0.30
永乐镇 江南社区 10 22 1.50 16 1.10 2 0.17
铁甲村 12 25 2.63 12 0.93 5 0.55
丰收村 11 18 1.73 13 1.07 10 0.87
幺店村 14 24 2.35 19 1.93 10 0.74
总和 138 245 38.49 174 30.62 64 12.65
当前,人们主要采用建筑围栏、“声—光”干扰技术和缓冲装置等传统物理手段应对野猪破坏农作物的问题,但此类方法普遍存在边际效益递减的现象,且仅在短期内有效,难以实现长效防控。随着野猪种群数量增长及其适应能力提升,亟待探索可持续的调控策略,包括野猪种群的科学捕杀、建立动态监测网络、制定补偿标准、优化生境空间以及构建多主体群防群策机制等。如日本通过土地利用规划减少人类与野生动物对特定区域资源的争夺,设立生态缓冲区,在空间上分隔人类活动与野生动物栖息地,降低其进入农田的概率,有效缓解野猪致害现象。

5 讨论

5.1 生态系统致害的全球影响

近年来,EDS现象日益凸显,对人类生命财产构成威胁,影响社会经济可持续发展。其中,野生动物与人类的冲突是全球典型的EDS现象,节肢动物每年导致全球作物产量损失18%~20%[93],欧洲地区野生动物致害赔偿数据显示,单匹狼造成的经济损失达3500美元/a,熊类为2600美元/a[12]。在非洲和亚洲地区,野生动物致害事件更为严峻,坦桑尼亚年均发生狮子致死事件60起[94],2019年斯里兰卡野象攻击致死人数高达121人[95]。2017年中国宁夏泾源县有75%的行政村遭遇野猪侵害,农作物受损严重,受灾面积超过总播种面积的30%,造成经济损失近6000万元[58]。同样,城市生态系统中绿化植物相关的EDS问题也受到广泛关注[96]。欧洲城市绿化率每增加10%,呼吸道疾病的患病风险就增加5.9%~13.0%[97]。全球范围内,约1/3的人口正遭受花粉引发的呼吸道过敏困扰,且发病率呈持续上升趋势[98]。以北京市为例,2019年花粉过敏症患者达36万例,直接医疗支出达3.59亿元,同期城市绿化系统产生额外用水成本96亿元、基础设施维护费用5.817亿元[19]
值得注意的是,EDS的影响呈现显著的空间异质性,在生态脆弱区、经济欠发达地区及生计方式单一型社区表现尤为突出[99]。依赖自然资源维持生计的低收入群体往往承担着不成比例的EDS产生的损失[99-100]。由此,可能引发多重社会风险,例如,加剧社会资源分配的不平等,削弱公众参与生态保护的积极性,最终可能形成制约生态文明建设的负反馈机制。因此,我们需要加强对生态系统致害的关注,探索积极的响应措施应对EDS带来的影响,EDS调控不仅关乎生态系统稳定性维护,更是实现“社会—生态”系统协同发展的关键环节。

5.2 再野化驱动的生态系统致害调控

自然生态系统处于非均衡、不稳定状态时,更容易产生EDS现象,再野化(Rewilding)作为一种生态恢复策略,通过减少人类干预以释放自然生态系统的内在恢复力,旨在重建生态系统的野性特征,增加生物多样性,并增强生态系统服务功能[101],通过重塑生态系统的结构、过程和功能,对EDS进行调控。
在城镇化背景下,农村撂荒地的次生演替是再野化的一种模式[102]。数据显示,2020年中国农村人口占比(36.11%)较1980年(80.61%)减少了44%,人口迁移导致农村土地利用强度显著降低,撂荒耕地面积持续扩大。同时,易地扶贫搬迁等政策加速了山区居民的外迁,进一步减少了人类活动对生态系统的扰动,为植被自然恢复提供了有利条件,区域生态环境质量得到显著提升[103]。一方面,植被恢复有利于生物多样性保护和碳储量增加,产生正向生态效益;另一方面,生境改善可能引发野生动物种群扩张,野生动物致害事件频发,导致生态恢复目标与人类利益直接冲突[104-105]。由此,在实际应用过程中,再野化的调控效果具有显著的空间异质性和复杂性,需要科学评估和差异化管理。例如,在丘陵山区,撂荒地大多水土条件差、生产力水平低,在粮食生产方面优势不明显,应以生态恢复为主,依托“基于自然的解决方案”(Nature-based Solutions, NbS)框架,顺应再野化趋势[106-109]。经过再野化恢复后,该地区的碳储量和生物量显著增加,其产生的生态效益超过了粮食生产的效益[110-111]。因此,对于非适宜耕作区,应顺应土地边际化的趋势,实施再野化策略,发挥生态系统的调节和文化服务功能[112]

5.3 生态系统致害研究的未来展望

当前对EDS的研究仍存在局限。① 多尺度动态分析框架尚未建立,现有研究多集中于局地静态分析,未能有效捕捉“社会—生态”系统动态演变特征,导致不同时空尺度下EDS对人类福祉的异质性影响机制难以揭示。② 标准化定量评估体系缺失,尽管已有研究尝试量化EDS经济损失,但对隐性社会成本诸如环境正义失衡与代际福利折损等的计量,仍存在方法论缺陷。③ ES与EDS动态耦合机制尚不明晰,二者在阈值效应下的转化路径及其非线性反馈机制仍缺乏系统阐释。在生态文明建设与可持续发展战略背景下,构建ES与EDS的耦合分析框架具有重要理论指导与实践价值。
未来研究可在以下方面深化探索。首先,建立多维度EDS评估体系。建议从生态系统完整性视角出发,构建包含生物物理、社会经济与制度文化的多维评估指标体系。重点构建气候变化与土地利用情景下的EDS预测模型,通过情景模拟揭示植被恢复工程等生态干预措施的潜在风险,为生态修复工程的全周期管理提供决策支持。其次,构建ES与EDS互馈机理的理论框架。鉴于ES与EDS存在动态转化的非线性关系,建议采用系统动力学方法解析二者的交互作用机制。重点研究不同生态阈值条件下“服务—致害”的转化路径,通过构建成本收益分析模型,建立基于生态效益最大化的服务功能优化配置方案。最后,构建利益相关者协同治理机制。基于利益相关者理论,建立包含政府、企业与社区的多主体协商平台。运用多目标优化方法,将生态安全阈值、经济发展需求与社会公平原则纳入统一分析框架,构建多目标协同决策模型。重点开发基于生态补偿的激励机制,通过市场化手段调节ES供给与EDS消减的动态平衡,最终实现生态保护、经济发展与社会公平的帕累托最优。

6 结论

20世纪90年代EDS概念被首次提出,随着全球对生态系统研究的深入,EDS受到广泛的关注。研究该现象的主体由发达国家逐步扩展至发展中国家,目前全球约100个国家和地区报告了该现象,研究对象从城镇和农田生态系统延伸至湿地、森林、草原、海洋等多元生态系统。但学术界对EDS的概念尚未达成共识,EDS的形成机制及其效应仍不清晰,且缺乏系统性理论框架。基于现有的研究,本文将EDS定义为生态系统在生物因素的驱动下,结构、过程与功能的变化对人类福祉构成了直接或间接的不利影响;同时构建以“识别—机制—效应—调控”为主线的理论框架,将ES和EDS纳入同一框架内,从因果链条、传导路径和反馈回路揭示EDS的形成机制,强调EDS的多尺度诊断、多维度效应评估和系统性调控策略。
山区野生动物破坏农作物是典型的EDS现象,不仅造成直接经济损失,危及公共安全,甚至引发社会矛盾,导致人类福祉受损。以奉节县调研村为例,野猪致害现象受生态环境恢复、保护政策等社会—生态因素的驱动,且对农户生产生活造成严重影响,98.55%的受访农户表示曾遭受过野猪侵害,受损耕地面积达30.62 hm2,其中超过30%的耕地因野猪破坏被迫撂荒。当地农户被迫搬迁,出现“猪进人退,人退猪进”的恶性循环。因此,加强对EDS的调控已势在必行。未来的研究应聚焦于解析ES与EDS之间相互作用机制,构建多维度的EDS效应评估体系,并在多情景模拟的基础上,探索多主体协同参与下的优化调控路径,以实现社会、经济与生态的协同发展。
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