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研究人员针对可持续发展问题，开展景观生态学 “格局 - 过程 - 服务 - 可持续性” 范式研究，为推进可持续发展提供理论支持。
# 景观生态学新兴范式：“格局 - 过程 - 服务 - 可持续性” 的深度解读
在当今时代，可持续发展已成为全球关注的焦点。随着人类活动对自然环境的影响日益加深，如何实现自然与社会的和谐共生，保障人类福祉的长久延续，成为了摆在科学界面前的重大课题。就像一幅宏大而复杂的拼图，区域景观作为其中关键的一块，它是人类与环境相互作用的综合体现，向上连接着全球的生态格局，向下关联着地方的生态过程。然而，传统的景观生态学研究范式在应对这一复杂挑战时，逐渐显露出了一些不足。
以往的 “斑块 - 廊道 - 基质（PCM）” 和 “格局 - 过程 - 尺度（PPS）” 范式，虽然帮助我们理解了景观的空间异质性，但在量化分析时，由于部分研究对景观指标的误用，导致结果存在偏差。更重要的是，这些范式没有明确聚焦于可持续发展这一核心问题，尤其是联合国提出的可持续发展目标（SDGs）。面对这些问题，景观生态学领域迫切需要一种新的研究范式，来填补这一空白，推动学科发展，助力全球可持续发展进程。
在此背景下，中国科学院生态环境研究中心、北京师范大学以及美国亚利桑那州立大学的研究人员 Bojie Fu、Yanxu Liu、Wenwu Zhao 和 Jianguo Wu 共同开展了研究。他们提出了景观生态学新兴的 “格局 - 过程 - 服务 - 可持续性” 范式，这一成果发表在《Landscape Ecology》杂志上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是利用地理大数据，通过对大量数据的分析，实现社会过程的空间化，从而量化社会 - 生态系统（SES）过程；二是借助生态模型和经济模型的结合，如将全球贸易分析项目（GTAP）模型与生态系统服务和权衡综合评估（InVEST）模型相融合，评估生态投资对经济繁荣的贡献。
地理大数据耦合景观格局与 SES 过程
地理大数据具有强大的社会过程空间化功能。研究人员通过对热带亚太森林 142 万个面积为 1 km2的地块进行采样，发现该地区的道路总长度达到 137 万千米，远超之前的全球预估。这一数据为研究亚太热带森林受到的人类活动破坏提供了新证据，展示了地理大数据在量化景观尺度 SES 过程方面的巨大潜力。
优化景观格局促进生物多样性与生态系统服务
联合国设定了到 2030 年保护至少 30% 世界土地的目标。研究发现，全球保护区的扩张主要增加了小型且形状复杂的保护区，尤其是在发达国家，这些保护区呈现出更小、更分散、穿孔和碎片化的特点。这一结果提醒人们在景观管理中要重视保护土地的空间几何形态，合理安排斑块和廊道，以实现生物多样性保护和景观可持续性的目标。
探索景观特定生态系统服务的尺度关系
得益于遥感技术，评估景观特定生态系统服务已不再困难，但不同生态系统服务的尺度规律尚未得到充分研究。研究发现，随着空间尺度从较小分析单元扩展到整个城市，降温效率遵循幂律关系。这种尺度规律为景观规划缓解城市热岛效应提供了有力工具。
环境变化下的景观弹性研究
景观弹性旨在理解景观在受到干扰时的动态变化及其生态和社会经济后果。对亚马逊森林的研究表明，不同区域的景观弹性受不同因素制约。在气候变化加剧的情况下，南亚马逊浅水层水文环境提供的景观弹性可能受到限制，而北亚马逊森林则能在不依赖水位深度的情况下保持对干旱的抗性。这表明塑造景观弹性的主要驱动因素具有景观特异性。
特定景观的社会 - 生态风险研究
人类活动常常引发社会 - 生态风险。例如，全球的荒野 - 城市交界带仅占世界陆地面积的 4.7%，却居住着近一半的世界人口，并且面临着日益增长的野火风险。因此，在可持续景观管理策略中，应将荒野 - 城市交界带作为防火重点区域。
景观多功能性与利益相关者研究
由于生态系统服务之间存在生物物理权衡，土地利用变化通常只能促进少数生态系统服务。德国的一项案例研究确定了能使整个利益相关者群体的生态系统服务供需达到最大化（多功能性）的景观情景，并发现最大化一种或少数几种服务的情景往往会加剧不平等。这一研究强调了社会公平在景观尺度自然贡献评估和管理中的重要性。
景观恢复与保护研究
景观恢复与生态系统恢复不同，它涵盖了多个生态系统的空间异质性，旨在实现生态和社会目标的结合。研究估计，热带森林砍伐地区有 2.15 亿公顷的土地具有天然森林再生的潜力。这一估计为可持续的景观恢复和保护决策提供了重要依据。
景观治理的经济效率研究
在可持续景观治理实践中，经济可行性是一个不可忽视的问题。对非洲 “绿色长城” 项目的评估考虑了当地决策背景的异质性，发现基础情景下每投入 1 美元土地恢复资金，平均可获得 1.2 美元的回报，不同情景下回报范围在 1.1 - 4.4 美元之间。这一结果为地方景观治理提供了具有经济吸引力和生态可持续性的途径。
景观尺度的 SES 建模研究
建模是评估和预测 SES 未来潜在动态的重要方法，但 SES 的复杂性使得量化其过程之间的联系颇具挑战。研究人员通过将现有生态和经济模型在特定尺度上连接，如 Johnson 等人将 GTAP 和 InVEST 模型集成，评估了基于空间明确的生态系统服务的自然投资对经济繁荣的贡献，展示了景观尺度模型连接的优势。
“格局 - 过程 - 服务 - 可持续性” 范式的关键贡献在于将社会和生态系统耦合起来，突破了传统生态学范式主要关注生态系统的局限。该范式鼓励在特定景观尺度进行基于地点的研究，同时也支持跨境、跨尺度研究。它不仅为景观生态学研究提供了新的理论框架，还为公众、政策制定者和管理者理解和促进区域、国家乃至全球尺度的 SES 可持续性提供了跨学科的启示。这一范式是景观生态学对可持续发展科学的重要理论贡献，为世界走向可持续发展之路提供了有力的理论支持和实践指导，有望在未来的生态保护和可持续发展领域发挥重要作用。
