王讓會 張衛(wèi)東 周麗敏 劉春偉 彭擎 田暢 丁立國

0 引言

氣候變化及人類活動極大地干擾了自然生態(tài)系統(tǒng)的演替過程,也對人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了明顯影響,直接或間接地影響著區(qū)域生態(tài)安全．目前,不同類型的生態(tài)系統(tǒng)所面臨的一系列重大問題,很大程度上與氣候變暖以及不合理的景觀布局,造成各要素之間的不協(xié)調(diào),導致生態(tài)安全受損密切相關(guān)．

生態(tài)系統(tǒng)是生物與環(huán)境要素組成的復(fù)雜系統(tǒng),綠色景觀空間及碳循環(huán)在減緩氣候變化中具有重要作用[1-2],評估植被變化是探索氣候變化對生態(tài)安全影響的重要切入點[3]．人們對自然生態(tài)系統(tǒng)在景觀格局與氣候變化背景下的變化機制已開展了一系列研究,但要科學認識及評價生態(tài)安全受景觀格局與氣候變化影響的機制,無疑因人為因素的存在,增加了諸多難度．針對快速城市化背景下,景觀格局與氣候變化所產(chǎn)生的資源配置、環(huán)境保護、生態(tài)人居、低碳發(fā)展等重大問題,應(yīng)用多學科的原理與方法,借助信息化技術(shù),綜合考慮多種產(chǎn)業(yè)、多種過程之間的內(nèi)在聯(lián)系,改善生態(tài)系統(tǒng)功能,保障生態(tài)安全,就顯得十分緊迫．

目前,探索氣候變化與景觀格局背景下生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動及信息傳遞的特征,估算森林、草地、農(nóng)田、濕地、城鎮(zhèn)生態(tài)子系統(tǒng)的生產(chǎn)力、碳儲量或者生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV),既是地理科學、生態(tài)科學、環(huán)境科學、城市科學、管理科學與信息技術(shù)關(guān)注的重要方向,又是應(yīng)對氣候變化與碳減排進程中的關(guān)鍵問題,對該問題的探索可為推動生態(tài)安全問題的深入研究以及低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展,提供思路與模式．

1 生態(tài)安全的內(nèi)涵特征及其研究熱點

1.1 生態(tài)安全主要內(nèi)涵

生態(tài)安全是國家安全的基石,隨著地球資源環(huán)境問題的日益嚴峻,人們愈加關(guān)注生態(tài)安全問題．雖然關(guān)于生態(tài)安全的概念及其內(nèi)涵還沒有統(tǒng)一的界定,但自20世紀70年代以來,人們逐漸地形成了對生態(tài)安全的初步認識．一般而言,生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整狀況,是人類在生產(chǎn)、生活和健康等方面不受生態(tài)破壞與環(huán)境污染等影響的保障程度,包括水體與生物安全、空氣質(zhì)量與綠色環(huán)境等基本要素,形成了水、土、生物為核心的不同方面的內(nèi)涵特征．生態(tài)安全的本質(zhì)主要體現(xiàn)在生態(tài)風險與生態(tài)脆弱性等方面．健康的生態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的和可持續(xù)的開放系統(tǒng),并能夠維持它的組織結(jié)構(gòu)以及保持對脅迫的忍耐性與恢復(fù)力．生態(tài)安全從空間尺度大小角度可分成全球生態(tài)系統(tǒng)安全、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全和微觀生態(tài)系統(tǒng)安全等若干層次．生態(tài)安全具有整體性、不可逆性、長期性的特點,而生態(tài)安全的復(fù)雜性及學科交叉性,使其內(nèi)涵更加豐富多樣．在基于結(jié)構(gòu)、功能與動態(tài),尺度、過程與格局的景觀生態(tài)學理念背景下,從生態(tài)安全相關(guān)問題的耦合關(guān)系及其機理方面展開研究,對于科學認識與評估生態(tài)安全狀況,解析特定背景下生態(tài)安全程度具有重要理論價值．

不同自然地理背景、生態(tài)環(huán)境狀況與社會經(jīng)濟發(fā)展水平下,特定生態(tài)系統(tǒng)具有復(fù)雜多樣的生態(tài)安全特征．生態(tài)安全具有一定的地域特征與動態(tài)變化特征,反映了人類生存環(huán)境或人類生態(tài)條件的一種狀態(tài),又呈現(xiàn)出相對性特征．通過大量研究分析,人們更多地從生態(tài)安全理論等方面凝練出了生態(tài)安全的一系列特征與規(guī)律,并探索了若干生態(tài)安全研究的思路與理念[4-5]．生態(tài)倫理和生態(tài)文明的觀點是生態(tài)安全的核心,人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的理念是生態(tài)安全的本質(zhì),資源承載力是生態(tài)容量與安全閾值研究的基礎(chǔ),環(huán)境容量是衡量生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù),生物多樣性的豐富程度與物質(zhì)轉(zhuǎn)換程度是生態(tài)安全的重要指征,能量轉(zhuǎn)換程度及效率是衡量生態(tài)安全的輔助因素,信息傳遞的方式與效率是評價生態(tài)系統(tǒng)安全的重要依據(jù),生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與運行狀況是生態(tài)安全程度的重要指標,生態(tài)系統(tǒng)的功能發(fā)揮程度是界定生態(tài)系統(tǒng)安全程度的重要標準,社會經(jīng)濟狀況是評價生態(tài)系統(tǒng)安全的重要背景條件,生態(tài)系統(tǒng)的管理狀況和水平是確定生態(tài)安全的人為因子,數(shù)理生態(tài)及模型模擬方法是定量研究生態(tài)安全的方法論．基于上述理論與方法,在分析特定生態(tài)系統(tǒng)的安全特征時進一步具體化,必將幫助人們深刻地了解研究對象的生態(tài)風險與脆弱性等問題,綜合性地把握生態(tài)安全特征．

1.2 生態(tài)安全研究的重要問題

在不同的生態(tài)安全研究領(lǐng)域,有一系列問題需要研究與探索．近年來,學者們對于生態(tài)安全的研究重點逐漸地轉(zhuǎn)向了區(qū)域生態(tài)安全、生態(tài)安全評價和模型方法以及生態(tài)安全監(jiān)測與預(yù)警等方面[6],同時,關(guān)于不同生態(tài)安全的驅(qū)動要素、變化機理、調(diào)控機制與管理模式研究成為研究的重大科學問題,也成為構(gòu)建山水林田湖草沙生命系統(tǒng)的重要理論支撐．圍繞著主要陸地生態(tài)系統(tǒng)過程與服務(wù)、土地利用變化與生態(tài)安全、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的競爭與權(quán)衡和流域生態(tài)補償與生態(tài)安全等的關(guān)鍵科學問題的研究也備受關(guān)注[7].而關(guān)于不同時空尺度的生態(tài)安全評估、基于生態(tài)過程的生態(tài)安全格局[8]、以生態(tài)紅線為基礎(chǔ)的生態(tài)格局構(gòu)建模式、生態(tài)安全評價的標準、生態(tài)安全狀況與生態(tài)系統(tǒng)過程的耦合關(guān)系,以及未來氣候變化情景下的生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律與動態(tài)變化研究更是生態(tài)安全領(lǐng)域的熱點及難點．

生態(tài)安全的驅(qū)動機制及其演變規(guī)律,受到多種要素的制約,單一學科的原理與方法難以解決其機理問題,揭示生態(tài)安全機制需要多學科的理論支撐．近年來,相關(guān)學者開展的基于分形理論的景觀空間異質(zhì)性研究、生態(tài)系統(tǒng)的能值特征與變化規(guī)律、基于信息圖譜分析的CO2減排特征、土壤水碳耦合關(guān)系及景觀地球化學特征、土地利用與覆蓋變化(LUCC)對生態(tài)系統(tǒng)氣象環(huán)境影響的數(shù)值研究、生態(tài)系統(tǒng)碳收支與影響因素研究、植被變化對氣候變化的響應(yīng)等,為認識生態(tài)安全動態(tài)變化及其機制提供了重要理念與方法,而認識生態(tài)過程與環(huán)境演變規(guī)律,需要在特定時空格局下,基于地理、生態(tài)、水文、氣象等專業(yè)基礎(chǔ),借助景觀異質(zhì)性原理、地理要素耦合原理、信息圖譜技術(shù)、模型模擬技術(shù),把多元信息融合起來,綜合性地剖析生態(tài)系統(tǒng)的安全機制．

生態(tài)安全的動態(tài)變化至關(guān)重要[9].生態(tài)安全可以通過時間點和時間段兩個時間尺度進行指標分析,從而快速認識評價對象的現(xiàn)狀和特征,并總結(jié)出其動態(tài)變化規(guī)律[10]．隨著景觀生態(tài)學理論和3S技術(shù)的拓展,生態(tài)安全評價方法也得到了不斷的發(fā)展.生態(tài)安全研究與評價方法可以歸納為數(shù)學模型法、生態(tài)模型法、景觀模型法和數(shù)字地面模型法等,不同方法研究生態(tài)安全的側(cè)重點有所不同．近年來,模糊綜合評價-層次分析法(AHP)-主成分分析(PCA)模型在生態(tài)安全風險評價中的應(yīng)用備受關(guān)注.如何客觀、定量地評價生態(tài)系統(tǒng),使其能夠持續(xù)健康發(fā)展是當前生態(tài)安全研究的熱點和難點之一[11]．在相關(guān)原理指導下,壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型(PSR)方法、灰度分析法、生態(tài)足跡法等在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)或城市群的生態(tài)安全研究中亦得到廣泛應(yīng)用[12]．為了更精確地刻畫人類與環(huán)境相互作用的關(guān)系,歐洲環(huán)境署在PSR模型的基礎(chǔ)上對模型框架進行了改進,增加了驅(qū)動力和影響兩個維度[13],力圖提升生態(tài)安全評價的可靠性程度．一般而言,運用多學科交叉與融合的原理與方法,結(jié)合多元數(shù)據(jù)建立不同生態(tài)系統(tǒng)安全評價的指標體系,設(shè)定生態(tài)指標安全閾值,構(gòu)建生態(tài)安全指數(shù)(或生態(tài)安全度),制定生態(tài)安全評價標準,分析界定特定生態(tài)系統(tǒng)安全特征,并提出保障生態(tài)安全的模式與策略,是生態(tài)安全監(jiān)測、評價及預(yù)警的關(guān)鍵與核心．目前,從景觀尺度上構(gòu)建景觀生態(tài)安全指標體系,或者從生態(tài)系統(tǒng)尺度上構(gòu)建多要素生態(tài)安全指標體系,借鑒“互聯(lián)網(wǎng)+”理念與生態(tài)物聯(lián)網(wǎng)理念與生態(tài)大數(shù)據(jù)信息獲取手段,模擬生物地球化學循環(huán)為核心的生態(tài)過程及其變化規(guī)律,預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)的未來變化,分析生態(tài)安全的狀態(tài)水平,是生態(tài)安全理論與方法研究的重要趨勢．

2 氣候變化對生態(tài)安全的一般影響

氣候變化可能是自然的內(nèi)部進程或外部強迫,以及人為地持續(xù)對大氣組成成分和土地利用的改變所導致的結(jié)果,并表現(xiàn)在生態(tài)安全特征方面．全面地研究氣候變化背景下生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)特征,對于認識氣候變化的規(guī)律,揭示生態(tài)安全機制,具有十分重要的作用．

氣候變化影響人居環(huán)境及人類健康．氣候變化影響主要包括氣候變化后的資源生產(chǎn)、商品及服務(wù)市場的需求產(chǎn)生變化,使支持居住的經(jīng)濟條件受到影響.氣候變化對能源輸送系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施及旅游業(yè)等特定產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生影響進而影響人居環(huán)境,可以從空間監(jiān)測的角度認識生態(tài)系統(tǒng)的氣候效應(yīng)[14].氣候變化后因極端天氣條件增加以及對人體健康的影響使得居住人口遷移．氣候變化及人為活動造成的城市熱島(UHI)效應(yīng),對于城市環(huán)境質(zhì)量、人體健康等造成諸多負面影響;UHI效應(yīng)對人們生活能源消耗也具有重要影響[15]．應(yīng)用GIS技術(shù),集成疫情和其他環(huán)境數(shù)據(jù)庫,有助于建立氣候變化對人類健康影響評價體系,同時,大力開展氣候風險評估和氣候區(qū)域研究,建立相應(yīng)的極端天氣災(zāi)害及災(zāi)害應(yīng)急機制,均對于科學認識及評價氣候變化對生態(tài)安全的影響具有不可替代的作用．

氣候變化影響社會經(jīng)濟發(fā)展．氣候變化對能源生產(chǎn)和消費的各個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生影響,直接制約著社會經(jīng)濟發(fā)展,而能源政策對應(yīng)對氣候變化具有重要影響[16]．例如,低溫、高溫天氣對采暖和空調(diào)能源需求的影響、降水變化對水利發(fā)電的影響、干旱與洪澇頻率及強度改變對灌溉和排灌的能源需求的影響,以及極端天氣事件造成的能源供應(yīng)中斷的影響等．另外,節(jié)能策略、溫室氣體減排方式以及目前關(guān)注的碳達峰與碳中和技術(shù),對能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的影響具有復(fù)雜性,同時還具有一定的滯后性．交通運輸與自然環(huán)境有著密切的關(guān)系,極易受到氣候因子特別是極端天氣的影響．

氣候變化影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能．在生態(tài)系統(tǒng)的生命支持系統(tǒng)中,凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候、減低噪聲污染、降雨與徑流的調(diào)節(jié)、廢水處理和文化娛樂價值等ESV至關(guān)重要．氣候變化影響生態(tài)系統(tǒng)的地表過程,直接影響凈第一性生產(chǎn)力(NPP)與ESV[17-18]．

生態(tài)系統(tǒng)是由自然系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)所組成的復(fù)合系統(tǒng),它需要從其他系統(tǒng)中輸入大量的物質(zhì)和能量,同時又將大量廢物排放到其他系統(tǒng)中去,這就必然會對其他系統(tǒng)的安全狀況造成干擾．由于氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)要素相互作用的長期性與復(fù)雜性,生態(tài)安全時空變化研究仍是目前生態(tài)學及地理學等學科研究的重要方向．目前,無論是氣候變化問題,還是氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、穩(wěn)定性、ESV等影響研究,都離不開信息技術(shù)手段的應(yīng)用．氣候變化背景下的生態(tài)安全問題,作為當代人們關(guān)注的重要熱點,將是一個長期的研究課題．在生態(tài)安全研究方法方面,定量化與綜合性趨勢集中體現(xiàn)在生態(tài)安全問題精確化與模擬化研究的不斷深入．基于GIS技術(shù)的城市森林與熱島效應(yīng),減少UHI和溫室氣體排放以及城市形態(tài)與熱島強度沿城市發(fā)展梯度的關(guān)系[19],是城市化背景下生態(tài)安全研究的重要議題．馬世駿等[20]提出了社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的概念、原理與特征；于貴瑞等[21]研究了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)空間化信息,基于GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)字模擬技術(shù),構(gòu)建了國家尺度各種氣候要素的數(shù)值圖像,為多學科研究提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和研發(fā)平臺；王如松[22]從高效和諧的角度分析了生態(tài)調(diào)控原則與方法．從20世紀90年代末期,地學信息圖譜概念被提出以來,地學信息圖譜的方法被逐漸地應(yīng)用于生態(tài)安全評價領(lǐng)域．利用生態(tài)信息技術(shù)模擬分析生態(tài)系統(tǒng)及各生態(tài)要素的時間與空間特征,明確其結(jié)構(gòu)、功能和影響范圍,可為生態(tài)系統(tǒng)未來的氣候適應(yīng)及可持續(xù)發(fā)展確定一個科學合理的框架[23],最終促進生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展．

隨著人們對氣候變化模式研究的不斷進展,特別是IPCC AR6(WG1)應(yīng)用共享的社會經(jīng)濟路徑(Shared Socioeconomic Pathways,SSP)等模式對氣候變化嚴峻性的預(yù)測,也為人們對未來不同情景下生態(tài)安全的演變規(guī)律研究敲響了警鐘．景觀格局、資源利用、能源消費、人居狀況、產(chǎn)業(yè)布局,特別是人們的生活方式、日常行為所內(nèi)涵的生態(tài)系統(tǒng)變化的驅(qū)動要素及作用方式,由此而伴隨的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳輸方式,與周圍環(huán)境系統(tǒng)緊密地聯(lián)系在一起,這種復(fù)雜過程正是生態(tài)安全及其機制不確定性的重要誘因．如何科學反映氣候變化背景下生態(tài)安全特征及提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,實現(xiàn)生態(tài)協(xié)調(diào)與環(huán)境優(yōu)美的綜合目標,成為探索生態(tài)安全機制的重要途徑．

3 氣候變化對生態(tài)安全的影響機制

3.1 氣候要素對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與生產(chǎn)力的影響

氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)具有一定的影響,而碳循環(huán)及其相關(guān)問題是目前生態(tài)安全機制研究的熱點．大量研究認為CO2是氣候變暖的主要原因,大氣CO2濃度升高主要是由于人類大量使用化石燃料將陸地及海洋碳庫中大量碳轉(zhuǎn)移到大氣中造成的．研究還表明,森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧是緩解氣候變化與減少碳排放的重要途徑．氣候變化導致生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)變化,直接影響生態(tài)系統(tǒng)的功能．

由于氣候變化存在一系列不確定性,碳循環(huán)過程及其模型模擬的復(fù)雜性,相關(guān)氣候要素對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響存在一系列的復(fù)雜性．區(qū)域碳預(yù)算中城市生物碳通量不可忽視[24],城市綜合空間調(diào)整監(jiān)控直接影響碳儲量[25],城市環(huán)境下植被信息的遙感方法對于地上碳儲量的建模以及碳儲量的變化至關(guān)重要[26]．利用SLEUTH模型和InVEST模型耦合模擬城市擴張對區(qū)域碳儲量的影響[27],探索城市化背景下的碳儲量時空變化[28],均對人為影響下的生態(tài)安全機制研究與綜合效應(yīng)分析具有重要價值．土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)之一,土壤呼吸對溫度升高的適應(yīng)可以視為碳循環(huán)對全球變暖的負反饋效應(yīng),它在一定程度上可能緩和陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候系統(tǒng)之間的耦合作用,并且導致土壤呼吸對全球溫度升高響應(yīng)的時空差異[29]．張文菊等[30]以植物生理生態(tài)特性和有機碳循環(huán)的動力學原理為基礎(chǔ),利用室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗結(jié)果,率定溫度、積水強度、凍融交替對濕地有機碳分解礦化的影響參數(shù),建立典型濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬模型．在生態(tài)系統(tǒng)中,特殊的生物與環(huán)境要素,使得生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量、碳收支及碳循環(huán)等問題表現(xiàn)出獨特性,也成為研究氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)過程及其安全特征的重要途徑．

在氣候要素對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力研究方面,許多專家開展了具有創(chuàng)新性的研究工作．基于近60 a氣候變化規(guī)律及其對常綠闊葉林NPP的影響,研究結(jié)果表明,年降雨量、月參考蒸散量年均值和年平均氣溫是影響NPP變化的主要因子[31]．模型模擬方法在研究氣候變化過程及效應(yīng)方面具有重要作用,基于生態(tài)過程的Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型,利用遙感數(shù)據(jù)和同期的溫度、降水、太陽輻射資料以及植被和土壤信息,對長江流域的植被NPP及其時空分布格局進行了分析[32]．通過構(gòu)建各樹種地理分布的生態(tài)氣候信息庫,應(yīng)用GIS軟件及森林生產(chǎn)力與氣候環(huán)境變量的相關(guān)模型,采用全球大氣環(huán)流平衡模式構(gòu)想法,研究了氣候變化對中國主要造林樹種和森林生產(chǎn)力的影響規(guī)律[33]．上述研究對于探索生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)子系統(tǒng)的生產(chǎn)力變化及其生態(tài)安全機制具有重要啟示及借鑒價值．

3.2 景觀格局與生態(tài)安全變化規(guī)律

景觀格局指景觀的組分構(gòu)成及其空間分布、組合的特征,與生態(tài)系統(tǒng)的安全特征亦具有直接關(guān)系．對景觀格局進行研究,有助于了解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及預(yù)測未來發(fā)展趨勢,為生態(tài)安全綜合監(jiān)測、評估及預(yù)警管理提供科學依據(jù)．

國內(nèi)外對景觀格局的研究主要表現(xiàn)在應(yīng)用遙感信息技術(shù)、地理信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行景觀格局分類,利用景觀指數(shù)分析景觀要素的變化,運用模型模擬景觀格局的動態(tài)變化以及人類對景觀的影響等方面,而對于景觀格局與生態(tài)安全關(guān)系研究還有待深化．目前,利用遙感信息,在GIS支持下,對生態(tài)系統(tǒng)進行景觀分類,定量估算形狀指數(shù)、斑塊密度、聚集度、多樣性指數(shù)等景觀格局指數(shù),獲得對景觀要素及類型的定量參量,并基于景觀指數(shù)的生態(tài)學內(nèi)涵,分析其時空特征及其變化規(guī)律,成為認識生態(tài)安全的重要出發(fā)點．LUCC影響生態(tài)過程及其碳平衡[34],基于生態(tài)過程的植被生長及ESV模擬[35],把景觀格局及生態(tài)過程有機地聯(lián)系了起來[36]．利用形狀指數(shù)以及分維數(shù)和穩(wěn)定性指數(shù),對景觀要素的穩(wěn)定性分析可知,地形因子與人類活動是景觀穩(wěn)定性的主要影響因素,人類活動對生態(tài)安全具有至關(guān)重要的作用．隨著景觀地理學、地理信息學、生態(tài)規(guī)劃學等學科的發(fā)展,人們已經(jīng)不滿足于利用景觀指數(shù)來單純地刻畫景觀格局的數(shù)量變化,希望可以將景觀指數(shù)融合到生態(tài)過程,以進一步探索景觀尺度上生態(tài)安全特征及機制．特別是通過同一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)要素的動態(tài)變化、不同生態(tài)系統(tǒng)之間的物質(zhì)流動以及生物之間的相互作用等方面研究,拓展不同尺度背景下格局與過程的耦合關(guān)系,進而分析景觀格局對生態(tài)安全的影響過程及其機制．

4 主要結(jié)論

生態(tài)安全在一定程度上可以說是人與自然統(tǒng)一體免受不利因素危害的存在狀態(tài)及其保障條件[37]．目前提及的山水林田湖草沙生命系統(tǒng),是地球系統(tǒng)的重要組成部分,也是人類社會發(fā)展的重要依托,維護并使得系統(tǒng)的脆弱性不斷得到改善,是現(xiàn)階段應(yīng)對氣候變化,優(yōu)化景觀格局,維護生態(tài)安全的歷史性選擇．如前所述,在全球變化及快速城市化背景下,資源、環(huán)境、生態(tài)、能源等問題備受關(guān)注．IPCC研究報告強調(diào)人類必須通過共同努力,應(yīng)對日益明顯的氣候變化所造成的負面效應(yīng)．特定景觀格局背景下,生態(tài)要素影響并制約著區(qū)域氣候特征,特定區(qū)域氣候不同程度地反饋于生態(tài)過程,產(chǎn)生不同的生態(tài)效應(yīng),這些問題的本質(zhì)就是生態(tài)氣象耦合關(guān)系問題,也是生態(tài)安全問題．該問題涉及地理空間分異規(guī)律、生態(tài)系統(tǒng)耦合關(guān)系規(guī)律、區(qū)域氣候特征規(guī)律以及遙感信息與地理信息的交叉與融合,需要運用多學科的原理與方法,探求合理的解決方案．

4.1 氣候變化與景觀格局對生態(tài)安全的影響極其復(fù)雜

氣候變化與景觀格局無論是對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、穩(wěn)定性,還是對碳循環(huán)、ESV等,均具有多樣化與復(fù)雜性的表現(xiàn)特征．科學評價這種影響的范圍與程度,把握影響過程及特點,存在著一系列急需解決的難題．特定自然背景下的資源消耗、能源消費、人為活動都直接或間接地造成生態(tài)系統(tǒng)的變化．監(jiān)測和分析氣候變化背景下的這種變化,合理地規(guī)劃生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),保障生態(tài)系統(tǒng)功能,探索減緩氣候變化關(guān)鍵問題,對于維護區(qū)域生態(tài)安全具有不可替代的作用．基于氣候變化與景觀格局對生態(tài)安全影響的認識,運用多學科原理與方法,通過開展綠色植物固碳釋氧的生物減排機制,氣候變化背景下的清潔發(fā)展機制(CDM)等問題的研究,以利于增強應(yīng)對氣候變化的科學基礎(chǔ);同時,通過基于生態(tài)文明理念的應(yīng)對氣候變化策略,基于低碳規(guī)劃的生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等研究,制定與實施應(yīng)對氣候變化政策與法規(guī),可望能夠為生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化的策略提供理論與技術(shù)支撐,并長久地維護生態(tài)安全．

4.2 氣候要素影響生態(tài)安全的表現(xiàn)特征及其變化

大量的研究表明,自然因素和人為活動共同造成了生態(tài)系統(tǒng)的變化,并影響到生態(tài)系統(tǒng)的安全特征．要全面地了解氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)帶來的環(huán)境效應(yīng),就必須開展氣候變化的生態(tài)系統(tǒng)影響評估．氣候要素對生態(tài)安全的影響不僅表現(xiàn)在對自然生物與環(huán)境要素的影響方面,還體現(xiàn)在對人類健康、社會經(jīng)濟發(fā)展和ESV等方面．生態(tài)安全的表現(xiàn)特征及其動態(tài)變化,受到溫度、降水等氣象要素的直接影響,也受到其長期變化所形成的區(qū)域氣候特征的制約．生態(tài)安全在生態(tài)風險及脆弱性等方面所表現(xiàn)出的一系列特征,體現(xiàn)了其生物地球化學循環(huán)特征的變化過程,也是生態(tài)安全機制的主要體現(xiàn)．無論是水文要素、氣象要素,都不同程度地影響著生態(tài)安全的狀態(tài)．

4.3 景觀格局是制約區(qū)域生態(tài)安全的重要基礎(chǔ)

無論是景觀結(jié)構(gòu)、功能與動態(tài),還是景觀尺度、過程與格局,都與景觀尺度上的生態(tài)安全密切相關(guān),而把握景觀格局則是認識生態(tài)安全的基礎(chǔ)．基于生態(tài)景觀格局,結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)要素及其時空變化特征,對于探索生態(tài)安全變化的驅(qū)動要素與變化規(guī)律具有基礎(chǔ)性意義．人為活動造成的土地利用變化,直接引起生態(tài)景觀格局的變化,而特定景觀格局背景下,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的綜合效應(yīng)及變化規(guī)律等問題,成為生態(tài)安全研究的熱點方向,并具有多元驅(qū)動要素及復(fù)雜作用過程的特點．