如何科学衡量自然对人类的贡献

李双成

【摘要】人与自然关系贯穿人类文明演进的全过程，与自然冲突对立抑或和谐共生均对人类福祉影响重大。面对自然资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统服务供给能力下降的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然和保护自然的生态文明理念，把可持续发展提升到绿色发展高度。基于衡量“自然对人类贡献”的研究框架，需要重新认识自然对于人类社会经济的作用，识别社会-生态系统中的主要矛盾和冲突，客观厘定地球界限和社会界限阈值，科学度量安全运行空间变化特征，稳步探寻绿色可持续的最优发展路径，以为我国整治生态环境问题、有效开展国土空间治理、保障生态安全和社会经济可持续发展提供科学依据。

【关键词】生态系统服务  自然对人类贡献  社会-生态系统  分析框架

【中图分类号】F301                            【文献标识码】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2020.11.003

引言

自然对于人类生存发展和维系良好生活质量具有重要贡献。然而，由于人口快速增长和经济迅速发展，自然生态系统遭到较为严重的破坏，环境质量显著下降。根据生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）估计，人类活动引起的地表土地退化的负面效应至少影响32亿人的福祉，在生物多样性和生态系统服务方面的损失超过年全球生产总值的10%。这意味着，按照目前的发展轨迹，《2030年可持续发展议程》的目标将无法实现。[1]有研究表明，在未来的土地利用和气候变化的情况下，持续的自然损失对人类经济社会系统构成了严重威胁，但在可持续发展的背景下，这些威胁可以减少3至10倍。[2]

改革开放以来，中国社会经济发展迅速，已成为世界第二大经济体，但在经济快速增长的同时，也付出了较为沉重的资源与环境代价。快速城镇化、大规模资源开发和环境污染物排放对生态环境造成巨大损害，生态系统韧性差、退化严重，生态服务供给潜力下降，污染重、损失大、风险高的生态环境恶化状况还没有根本扭转，对社会经济可持续发展和实现“两个一百年”奋斗目标构成巨大压力。因此，需要重新认识自然对于人类社会经济的作用，识别社会-生态系统中的主要矛盾和冲突，客观厘定地球界限和社会界限阈值，科学度量安全运行空间变化特征，稳步探寻绿色可持续的最优发展路径，以为我国整治生态环境问题、有效开展国土空间治理、保障生态安全和社会经济可持续发展提供科学依据。有鉴于此，本文首先梳理国际上不同流派关于资源环境和经济发展关系思想的演变历程，并对已有的与“自然对人类贡献”相关联的研究框架进行总结，在此基础上，提出一个基于生态系统服务的社会-生态系统分析框架，最后对框架应用进行说明。

西方资源环境与经济发展关系思想的演进

环境运动对于人与自然关系演变的推动。自工业革命开始以来，随着人口数量的迅猛增加和科学技术的显著进步，人类利用大量的自然资源，换取经济的快速增长。根据麦迪森的资料估计[3]，从1820年到2018年，世界国内生产总值（GDP）实际增长130多倍，中国增加了近70倍，美国则增加高达1800余倍。与此同时，在经济增长过程中，地表自然过程被剧烈改变，并向自然界排放了越来越多的废弃物，衍生出一系列的资源与生态环境问题，不仅给自然带来巨大伤害，而且造成了严重的社会后果。不断出现的环境污染事件，例如洛杉矶光化学烟雾事件、伦敦烟雾事件和日本水俣病事件等，成为导致西方环境运动产生的重要因素。20世纪60年代末70年代初在西方兴起的现代环境运动，虽然是以解决环境问题为目的的群体行动，但实质上是自然的反抗与人性的反抗的双重爆发，“自然的反抗意味着人性的反抗，它是以长久被压抑的本能欲望的暴力反抗形式发生的”[4]。1962年，美国科普作家蕾切尔·卡逊创作的科普读物《寂静的春天》，向世人描述了由于过度使用化学药品和肥料而导致的环境污染和生态破坏，最终造成不可弥补的后果。该著作影响巨大，因而成为世界环境运动的奠基之作。面对人类社会人口激增、粮食短缺、资源枯竭、环境恶化和能源耗竭等困境，1972年罗马俱乐部发表研究报告《增长的极限》，批判了传统的经济增长方式，对人类前途作出悲观的预估。为了回答人类的存续等问题，1987年布伦特兰夫人及其WECD成员，向联合国提交研究报告《我们共同的未来》，正式提出了“可持续发展”概念，将其定义为“既满足当代人的需求又不危害后代人满足其需求的发展”。

整体来看，西方环境运动及其后续社会实践活动，对于促使人类改变高耗能高污染的传统经济增长方式起到了积极作用，并为探寻绿色可持续发展道路，最终实现人与自然和谐相处的美好愿景奠定了基础。

自然与经济关系科学认知的演变过程。人类对自然与经济关系的科学认知以及形成的知识体系对社会经济活动的影响是一个逐步深化的过程（见表1）。

第一阶段完全是在经济学视域下的探索，根据思想流派出现的先后顺序包括重商主义、重农主义、古典学派和新古典学派等，核心思想是探索經济增长的影响因素。在自然资源要素方面，主要关注土地和不可再生资源对经济增长的作用;在社会经济要素方面，主要考虑人口和劳动力的影响。在这一阶段形成的一些重要概念和理论对于自然资源的利用与管理至今仍具有很强的指导意义，例如，报酬递减规律和外部性概念等。值得提出的是，穆勒的“与自然和谐”的思想和马歇尔的“自然资源具有休闲服务功能”的观点，对后来的自然资源价值论形成具有一定的影响。

大约从20世纪50年代开始，进入“自然与经济关系规范性科学”的第二阶段。因成果很多，在此没有详细表列。这一阶段最显著的特点是经济学和生态学等学科都对自然与经济关系的命题进行了深度涉及，并衍生出环境经济学和生态经济学等学科。环境经济学是经济学的分支，其目标是通过研究各种经济激励、税制、产权设计，实现帕累托最优，最大化资源的收益，将污染控制在预期水平;生态经济学是生态学的延伸，其目标是让经济系统在维持生态平衡稳定的前提下运行，降低经济对生态环境的损害（见表2）。

从20世纪70年代初开始的第三阶段是全面进入衡量自然对人类社会作用的阶段，突出的特点就是引入生态系统服务来测度人类从自然获得的惠益。生态系统服务作为联结自然生态系统和社会经济系统的纽带，搭建起了社会-生态系统耦合关联的桥梁。过去二十多年来，生态系统服务一直是生态学、地理学、经济学等学科的热点研究问题。据统计，截至2020年3月20日，在Web of Science上以ecosystem services作为主题词，共查询得到35300篇文献;在中国知网上以“生态系统服务”或“生态系统服务功能”或“生态服务”作为主题词，共查询得到27441篇文献。在科学研究层面，诸如在生态系统服务级联框架、生态系统服务间非线性关系、生态系统服务供需状态以及生态系统服务空间流动等方面的研究取得了丰硕成果。与此同时，生态系统服务在生态系统补偿或生态系统服务付费、生态重大工程及政策的效应评估、测度区域可持续发展状态等方面得到了广泛应用。

目前，一个值得关注的应用领域是将生态系统服务作为自然资本与人造资本、社会资本、人力资本之间的传导环节，分析其对人类福祉的影响。[5]另外，保护生态环境的同时发展经济，提升人类社会福祉，是联合国可持续发展目标（SDGs）的核心理念。将生态系统服务整合到实现可持续发展目标的战略中，有助于实现这一目标。据统计，16种生态系统服务对实现与环境和人类福祉相关的可持续发展目标具有突出贡献。其中，单个生态系统服务可以为实现12个可持续发展目标中的41个指标作出重要贡献。例如，食物和水供给、生物多样性和栖息地维护、碳储存等对多于14个可持续发展目标均有支撑作用。[6]

通过分析国际上自然与经济关系科学认知的演变过程和目前的发展态势，可以得出以下基本判断：（1）自然生态系统及其产品和服务对人类福祉的作用越来越受到关注;（2）社会经济系统通过制度、政策和治理体系等手段权衡生态系统服务的供给，进而影响到土地利用/土地覆被变化、叠加气候变化等外在驱动因素，产生一系列的生态环境问题。生态系统服务对于社会-生态系统分析的极端重要性，成为我们提出衡量“自然对人类贡献（NCP）”新分析框架的逻辑基础。

衡量“自然对人类贡献”的研究框架。为了说明我们提出的衡量“自然对人类贡献”新框架的特点和优势，首先对国际上近二十余年来的主要框架作简要说明和评述（见表3）。

分析表3可以看出，各个分析框架均有各自的特点。在目标定位上，MEA和IPBES比较宽泛，旨在关注生态系统服务对于人类福祉和良好生态质量的作用。TEEB方案主要服务于生物多样性维系与保护，其他方案则关注自然生态系统对社会经济某一属性的影响;从接受和使用程度上分析，MEA方案建立的生态系统服务与人类福祉关联框架应用最为广泛，尤其是对于生态系统服务的四分类方案被业界普遍接受。IPBES推出时间较晚，且在完善之中。其他方案影响较小;从对人类福祉的具体指向上，MEA相对泛化，IPBES相对较细，SL针对具体的可持续发展生计，ESPA方案旨在减缓贫困，而TEEB的人类福祉指向不明确;在对生物物理属性刻画程度上，TEEB和MEA方案对于生态系统服务和生物多样性的自然属性关注较多，IPBES虽然也重视生态系统的自然属性，但对于社会经济系统的描述更为详细。总体上看，各个方案均属于压力-响应分析模式，但缺乏反馈耦合等相互作用的非线性特征，是为典型的线性系统模式。

一个基于生态系统服务的衡量自然对人类贡献的社会-生态系统框架

新框架的主要内容和特点。在对已有衡量“自然对人类贡献”分析框架进行优劣势研判的基础上，本文提出了一个新的基于生态系统服务的衡量自然对人类贡献的社会-生态系统框架。首先，以生态系统服务级联作为联结纽带，在供给端，描述自然生态系统要素与结构、过程与功能对生态系统服务类型、数量和时空特征等产生的影响;在使用端，刻画社会经济系统为满足不同层次的人类福祉需求对各类生态系统产品与服务的使用状况。在反馈路径上，以需求偏好和福祉提升作为牵引，以人类社会收益最大化作为目标函数，通过政策等措施优化调控生态系统服务;以生态系统服务的权衡胁迫为驱动力，定量表达对自然生态系统功能变化甚至类型转换的反馈调节作用。其次，明晰生态系统服务权衡过程对地球界限和社会界限作用机理和传导途径，分析社会-生态系统安全运行空间的稳态转换机制;以可持续发展为目标导向，预警不同情景下的越界风险，优选社会经济发展路径。

概括起来，新提议的衡量“人对自然贡献”框架有如下特点：首先，新框架以社会-生态系统作为各要素、结构和过程的集成途径，不仅考虑了自然生态系统和社会经济系统的互馈作用，同时也考虑了各子系统内部要素与过程的相互影响，如自然生态系统中的地球界限之间的相互作用，框架具有非线性特征;其次，通过制度、政策等影响生态系统服务的供需和权衡关系，引发土地利用/土地覆被变化，进而对地球界限和社会界限产生影响，驱动系统迫近或远离阈值，最终导致社会安全运行空间的稳态转换，框架能够揭示社会-生态系统的动力学机制;最后，通过建立生态系统服务驱动的地球界限和社会界限的阈值变化，大致刻画了安全运行空间的状态，为选择绿色可持续的发展路径提供了潜在可能性，框架具有政策导向特性。与IPBES的分析框架相比（见图1），在时空尺度分析和宏观目标方面两者具有相似性，但在考虑地球表层的界限阈值、子系统之间的耦合反馈以及具体政策指向上，本文提议的新框架更具优势。

新框架的应用。（1）自然资源管理与国土空间治理。在自然资源管理和国土空间治理方面，主要用于评价区域资源环境承载力、划定生态红线以及制定生态补偿政策等。首先，新框架可以为评价区域资源环境承载力提供界限和阈值。绿色可持续发展的目标就是将人类活动规模与强度控制在自然生态系统可承载限度之下，且社会经济系统又在安全公正范围之内。根据自然生态及社会经济本底状况，选取符合区域特征的地球界限过程，通过自上而下平均法和自下而上聚合法，确定阈值及不确定范围，给出区域地球界限阈值，并与当前的资源环境利用情况进行比较，识别资源环境是否超载、超载程度及可能性。有别于以往基于指标体系评价资源环境承载力的工作，利用新框架对地表关键生物物理过程和社会经济过程进行综合分析，进而设定安全边界阈值，因而分析结果更加客观。其次，在生态红线划定方面，通过调控影响安全运行空间的地球界限和社會界限，将人类活动限制在一定的空间范围或质量控制范围之内，在保障生态系统产品和服务持续供给前提下，达到维护国家和区域生态安全及社会经济可持续发展之目的。目前生态红线划定方法和评估指标仍未统一，也较少考虑社会经济因素，生态红线的自然资源管理和国土空间治理目标难以实现。因此，新框架可以为生态红线划定技术方法的完善提供重要支撑。最后，新框架可为生态补偿政策的制定提供参考。生态补偿是指以保护和可持续利用生态系统产品和服务为目的，以经济手段为主调节相关利益关系，进行的补偿活动。狭义的生态补偿是指由人类的社会经济活动给生态系统和自然资源造成的破坏及对环境造成的污染的补偿、恢复及综合治理;广义的生态补偿还应包括对因生态环境保护丧失发展机会的区域内的居民进行的资金、技术、实物上的补偿和政策上的优惠。明晰经济活动对生态环境的损害程度及因生态环境保护带来的生态惠益是制定生态补偿策略的核心要求。新框架以生态系统服务作为当前生态环境条件能够为人类提供的惠益，以其供需关系作为人类需求是否满足的指标，以供需权衡关系作为胁迫压力衡量安全运行空间的变化，根据安全运行空间的范围等因素进行综合判断确定社会-生态系统的损益区间，进而制定生态补偿政策，达到自然资源有效管理的目的。

（2）区域绿色可持续发展。新框架可应用于绿色发展道路的选择与当前发展是否符合绿色发展的判断中。绿色可持续发展是建立在生态环境容量和资源承载力约束的条件下，将生态环境保护作为实现可持续发展的一种新型发展模式。将资源环境与社会经济发展有机整合，以可持续发展为目标，促成经济活动“绿色化”和“生态化”，以达到人与自然和谐共生的目的。新框架以可持续发展目标SDGs为导向，以生态系统产品和服务的物质量和价值量作为测度指标，设置不同的社会经济发展路径和气候变化情景，量化不同发展路径和情景下生态系统服务供需变化引起的安全运行空间的界限、范围和状态变化，预警不同社会经济发展路径下的社会-生态系统超越地球界限及社会界限的可能性，进而判断发展路径是否符合绿色发展的要求，是否为可持续发展路径。

经济发展与生态环境的关系已由用“绿水青山”换取“金山银山”，即不考虑或很少考虑资源环境承载力，忽视生态系统的脆弱性，盲目开发利用资源，向既要“金山银山”，也要“绿水青山”的自然生态与社会经济和谐统一发展，实现了经济增长方式的转变和发展理念的超越。生态系统服务作为联结“绿水青山”与“金山银山”的桥梁，在判断两者是否和谐统一中起到关键作用。人力资本、人造资本和社会资本通过生态系统服务与自然资本发生作用，进而影响人类福祉。量化和模拟自然资本——生态系统服务——社会、人力和人造资本——人类福祉这一级联框架，有助于识别某一环节的关键问题及驱动因素，并及时作出政策调整，实现“绿水青山”和“金山银山”的有机统一。

结论

在生态文明建设背景下，科学衡量自然对于人类的贡献具有重要的理论和实践意义。在理论上，可以丰富新时代生态生产力的理论内涵，理解山水林田湖草生命共同体的系统思维，诠释“绿水青山就是金山银山”的发展观;在实践上，可指导自然资源管理、国土空间治理、生态修复和自然环境保护等具体工作。从国际发展动态来看，生态系统服务和自然资本对社会经济发展的积极作用已经得到广泛关注，通过不同时空尺度的基于生态系统服务的社会-生态系统分析框架，在制度、政策和治理体系层面调控安全运行空间状态，最终遴选出绿色可持续的发展路径，仍是未来一段时间值得研究的重要课题。

（本文系国家自然科学基金重大项目课题的部分成果，课题编号：41590843;陈曦、王欢、张雅娟和冯喆对本文亦有贡献）

注释

[1] Scholes， R. et al. （eds.）， "IPBES（2018）： Summary for policymakers of the assessment report on land degradation and restoration of the Intergovernmental Science Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services"， IPBES secretariat， Bonn， Germany.

[2] Chaplin-Kramer et al.， "Global modeling of nature's contributions to people"， Science 366， 2019， pp. 255-258.

[3] Angus Maddison， Contours of the World Economy 1-2030 AD： Essays in Macro-Economic History， Oxford University Press， 2007.

[4][加]威廉·莱斯：《自然的控制》，岳长龄、李建华译，重庆出版社，1993年。

[5] Costanza， R. et al.， "Twenty years of ecosystem services： How far have we come and how far do we still need to go？ "， Ecosystem Services， 2017， 28， pp. 1-16.

[6] Wood， S. L. R. et al.， "Distilling the role of ecosystem services in the Sustainable Development Goals"， Ecosystem Services， 2018， 29， pp. 70-82.

[7] Diaz， S. et al.， "The IPBES Conceptual Framework-connecting nature and people"， Current Opinion in Environmental Sustainability， June 2015， pp. 1-16.

责 编/馬冰莹