生態系統的能值分析的方法步驟

『壹』 生態系統的成分

2. 生態系統的組成成分

生態系統有四個主要的組成成分。即非生物環境、生產者、消費者和分解者

詳細見以下內容:
1. 生態系統的概念

生態系統（ecosystem）是英國生態學家Tansley於1935年首先提上來的，指在一定的空間內生物成分和非生物成分通過物質循環和能量流動相互作用、相互依存而構成的一個生態學功能單位。它把生物及其非生物環境看成是互相影響、彼此依存的統一整體。生態系統不論是自然的還是人工的，都具下列共同特性：（1）生態系統是生態學上的一個主要結構和功能單位，屬於生態學研究的最高層次。（2）生態系統內部具有自我調節能力。其結構越復雜，物種數越多，自我調節能力越強。（3）能量流動、物質循環是生態系統的兩大功能。（4）生態系統營養級的數目因生產者固定能值所限及能流過程中能量的損失，一般不超過5~6個。（5）生態系統是一個動態系統，要經歷一個從簡單到復雜、從不成熟到成熟的發育過程。

生態系統概念的提出為生態學的研究和發展奠定了新的基礎，極大地推動了生態學的發展。生態系統生態學是當代生態學研究的前沿。

2. 生態系統的組成成分

生態系統有四個主要的組成成分。即非生物環境、生產者、消費者和分解者。

（1）非生物環境 包括：氣候因子，如光、溫度、濕度、風、雨雪等；無機物質，如C、H、O、N、CO2及各種無機鹽等。有機物質，如蛋白質、碳水化合物、脂類和腐殖質等。

（2）生產者（procers） 主要指綠色植物，也包括藍綠藻和一些光合細菌，是能利用簡單的無機物質製造食物的自養生物。在生態系統中起主導作用。

（3）消費者（consumers） 異養生物，主要指以其他生物為食的各種動物，包括植食動物、肉食動物、雜食動物和寄生動物等。

（4）分解者（decomposers） 異養生物，主要是細菌和真菌，也包括某些原生動物和蚯蚓、白蟻、禿鷲等大型腐食性動物。它們分解動植物的殘體、糞便和各種復雜的有機化合物，吸收某些分解產物，最終能將有機物分解為簡單的無機物，而這些無機物參與物質循環後可被自養生物重新利用。

3. 生態系統的結構

生態系統的結構可以從兩個方面理解。其一是形態結構，如生物種類，種群數量，種群的空間格局，種群的時間變化，以及群落的垂直和水平結構等。形態結構與植物群落的結構特徵相一致，外加土壤、大氣中非生物成分以及消費者、分解者的形態結構。其二為營養結構，營養結構是以營養為紐帶，把生物和非生物緊密結合起來的功能單位，構成以生產者、消費者和分解者為中心的三大功能類群，它們與環境之間發生密切的物質循環和能量流動。

4. 生態系統的初級生產和次級生產

生態系統中的能量流動開始於綠色植物的光合作用。光合作用積累的能量是進入生態系統的初級能量，這種能量的積累過程就是初級生產。初級生產積累能量的速率稱為初級生產力（primary proctivity），所製造的有機物質則稱為初級生產量或第一性生產量（primary proction）。

在初級生產量中，有一部分被植物自己的呼吸所消耗，剩下的部分才以可見有機物質的形式用於植物的生長和生殖，我們稱這部分生產量為凈初級生產量（net primary proction, NPP），而包括呼吸消耗的能量（R）在內的全部生產量稱為總初級生產量（gross primary proction, GPP）。它們三者之間的關系是GPP=NPP+R。GPP和NPP通常用每年每平方米所生產的有機物質乾重（g/m2.a）或固定的能量值（J/m2.a）來表示，此時它們稱為總（凈）初級生產力，生產力是率的概念，而生產量是量的概念。

某一特定時刻生態系統單位面積內所積存的生活有機物質量叫生物量（biomass）。生物量是凈生產量的積累量，某一時刻的生物量就是以往生態系統所累積下來的活有機物質總量。生物量通常用平均每平方米生物體的乾重（g/m2）或能值（J/m2）來表示。生物量和生產量是兩個不同的概念，前者是生態系統結構的概念，而後者則是功能上的概念。如果GP-R>O，生物量增加；GP-R<O，生物量減少；GP=R，則生物量不變，其中的GP代表某一營養級的生產量。某一時期內某一營養級生物量的變化（dB/dt）可用下式推算：dB/dt=GP-R-H-D，式中H代表被下一營養級所取食的生物量，D為死亡所損失的生物量。生物量在生態系統中具明顯的垂直分布現象。

次級生產是除生產者外的其它有機體的生產，即消費者和分解者利用初級生產量進行同化作用，表現為動物和其它異養生物生長、繁殖和營養物質的貯存。動物和其它異養生物靠消耗植物的初級生產量製造的有機物質或固定的能量，稱為次級生產量或第二性生產量（secondary proction），其生產或固定率稱次級（第二性）生產力（secondary proctivity）。動物的次級生產量可由下一公式表示：P=C-FU-R，式中，P為次級生產量，C代表動物從外界攝取的能量，FU代表以糞、尿形式損失的能量,R代表呼吸過程中損失的能量。

5. 生態系統中的分解

生態系統的分解（或稱分解作用）（decomposition）是指死有機物質的逐步降解過程。分解時，無機元素從有機物質中釋放出來，得到礦化，與光合作用時無機元素的固定正好是相反的過程。從能量的角度看，前者是放能，後者是貯能。從物質的角度看，它們均是物質循環的調節器，分解的過程其實十分復雜，它包括物理粉碎、碎化、化學和生物降解、淋失、動物採食、風的轉移及有時的人類干擾等幾乎同步的各種作用。將之簡單化，可看作是碎裂、異化和淋溶三個過程的綜合。由於物理的和生物的作用，把死殘落物分解為顆粒狀的碎屑稱為碎裂；有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異化；淋溶則是可溶性物質被水淋洗出來，是一種純物理過程。分解過程中，這三個過程是交叉進行、相互影響的。

分解過程的速率和特點，決定於資源的質量、分解者種類和理化環境條件三方面。資源質量包括物理性質和化學性質，物理性質包括表面特性和機械結構，化學性質如C：N比、木質素、纖維素含量等，它們在分解過程中均起重要作用。分解者則包括細菌、真菌和土壤動物（水生態系統中為水生小型動物）。理化環境主要指溫度、濕度等。

6. 生態系統中的能量流動

能量是生態系統的基礎，一切生命都存在著能量的流動和轉化。沒有能量的流動，就沒有生命和生態系統。流量流動是生態系統的重要功能之一，能量的流動和轉化是服從於熱力學第一定律和第二定律的，因為熱力學就是研究能量傳遞規律和能量形式轉換規律的科學。

能量流動可在生態系統、食物鏈和種群三個水平上進行分析。生態系統水平上的能流分析，是以同一營養級上各個種群的總量來估計，即把每個種群都歸屬於一個特定的營養級中（依據其主要食性），然後精確地測定每個營養級能量的輸入和輸出值。這種分析多見於水生生態系統，因其邊界明確、封閉性較強、內環境較穩定。食物鏈層次上的能流分析是把每個種群作為能量從生產者到頂極消費者移動過程中的一個環節，當能量沿著一個食物鏈在幾個物種間流動時，測定食物鏈每一個環節上的能量值，就可提供生態系統內一系列特定點上能流的詳細和准確資料。實驗種群層次上的能流分析，則是在實驗室內控制各種無關變數，以研究能流過程中影響能量損失和能量儲存的各種重要環境因子。

在這里我們還介紹一下食物鏈、食物網、營養級、生態金字塔等概念。植物所固定的能量通過一系列的取食和被取食關系在生態系統中的傳遞，這種生物之間的傳遞關系稱為食物鏈（food chains）。一般食物鏈是由4~5環節構成的，如草→昆蟲→鳥→蛇→鷹。但在生態系統中生物之間的取食和被取食的關系錯綜復雜，這種聯系象是一個無形的網把所有生物都包括在內，使它們彼此之間都有著某種直接或間接的關系，這就是食物網（food web）。一般而言，食物網越復雜，生態系統抵抗外力干擾的能力就越強，反之亦然。在任何生態系統中都存在著兩種最主要的食物鏈，即捕食食物鏈（grazing food chain）和碎屑食物鏈（detrital food chain），前者是以活的動植物為起點的食物鏈，後者則以死生物或腐屑為起點。在大多數陸地和淺水生態系統中，腐屑食物鏈是最主要的，如一個楊樹林的植物生物量除6%是被動物取食處，其餘94%都是在枯死凋落後被分解者所分解。一個營養級（trophic levels）是指處於食物鏈某一環節上的所有生物種群的總和，在對生態系統的能流進行分析時，為了方便，常把每一生物種群置於一個確定的營養級上。生產者屬第一營養級，植食動物屬第二營養級，第三營養級包括所有以植食動物為食的肉食動物，一般一個生態系統的營養級數目為3~5個。生態金字塔（ecological pyramids）是指各個營養級之間的數量關系，這種數量關系可採用生物量單位、能量單位和個體數量單位,分別構成生物量金字塔、能量金字塔和數量金字塔。

7. 生態系統中的物質循環

生態系統的物質循環（circulation of materials）又稱為生物地球化學循環（biogeochemical cycle），是指地球上各種化學元素，從周圍的環境到生物體，再從生物體回到周圍環境的周期性循環。能量流動和物質循環是生態系統的兩個基本過程，它們使生態系統各個營養級之間和各種組成成分之間組織為一個完整的功能單位。但是能量流動和物質循環的性質不同，能量流經生態系統最終以熱的形式消散，能量流動是單方向的，因此生態系統必須不斷地從外界獲得能量；而物質的流動是循環式的，各種物質都能以可被植物利用的形式重返環境。同時兩者又是密切相關不可分割的。

生物地球化學循環可以用庫和流通率兩個概念加以描述。庫（pools）是由存在於生態系統某些生物或非生物成分中一定數量的某種化學物質所構成的。這些庫藉助於有關物質在庫與庫之間的轉移而彼此相互聯系，物質在生態系統單位面積（或體積）和單位時間的移動量就稱為流通率（flux rates）。一個庫的流通率（單位/天）和該庫中的營養物質總量之比即周轉率（turnover rates），周轉率的倒數為周轉時間（turnover times）。

生物地球化學循環可分為三大類型，即水循環（water cycles）、氣體型循環（gaseous cycles）和沉積型循環（sedimentary cycles）。水循環的主要路線是從地球表面通過蒸發進入大氣圈，同時又不斷從大氣圈通過降水而回到地球表面，H和O主要通過水循環參與生物地化循環。在氣體型循環中，物質的主要儲存庫是大氣和海洋，其循環與大氣和海洋密切相關，具有明顯的全球性，循環性能最為完善。屬於氣體型循環的物質有O2、CO2、N、Cl、Br、F等。參與沉積型循環的物質，主要是通過岩石風化和沉積物的分解轉變為可被生態系統利用的物質，它們的主要儲存庫是土壤、沉積物和岩石，循環的全球性不如氣體型循環明顯，循環性能一般也很不完善。屬於沉積性循環的物質有P、K、Na、Ca、Ng、Fe、Mn、I、Cu、Si、Zn、Mo等，其中P是較典型的沉積型循環元素。氣體型循環和沉積型循環都受到能流的驅動，並都依賴於水循環。

生物地化循環是一種開放的循環，其時間跨度較大。對生態系統來說，還有一種在系統內部土壤、空氣和生物之間進行的元素的周期性循環，稱生物循環（biocycles）。養分元素的生物循環又稱為養分循環（nutrient cycling），它一般包括以下幾個過程：吸收（absorption），即養分從土壤轉移至植被；存留（retention），指養分在動植物群落中的滯留；歸還（return），即養分從動植物群落回歸至地表的過程，主要以死殘落物、降水淋溶、根系分泌物等形式完成；釋放（release），指養分通過分解過程釋放出來，同時在地表有一積累（accumulation）過程；儲存（reserve），即養分在土壤中的貯存，土壤是養分庫，除N外的養分元素均來自土壤。其中，吸收量=存留量+歸還量。
生物圈的相關知識
生物圈的概念，以下幾點是公認的：①地球上凡是生物分布的區域都屬於生物圈；②生物圈是由生物與非生物環境組成的具有一定結構和功能的統一整體，是高度復雜而有序的系統，而不是鬆散無序的集合；③由於生物種類的遷移性與無機環境的連續性使其結構和功能不斷變化，並且不斷趨於相對穩定的狀態。地球上最大的生態系統是生物圈，陸地上最大的生態系統是森林生態系統，我國最大的生態系統是草原生態系統

『貳』 生態系統服務功能指導意義

生態系統服務理論
生態系統服務（Ecosystem Services）是指人類直接或間接從生態系統得到的利益，主要包括向經濟社會系統輸入有用物質和能量、接受和轉化來自經濟社會系統的廢棄物，以及直接向人類社會成員提供服務（如人們普遍享用潔凈空氣、水等舒適性資源）。與傳統經濟學意義上的服務（它實際上是一種購買和消費同時進行的商品）不同，生態系統服務只有一小部分能夠進入市場被買賣，大多數生態系統服務是公共品或准公共品，無法進入市場。生態系統服務以長期服務流的形式出現，能夠帶來這些服務流的生態系統是自然資本。
生態系統是生命支持系統，人類經濟社會賴以生存發展的基礎，零自然資本意味著零人類福利。載人宇宙飛行和生物圈Ⅱ號實驗的高昂代價表明，用純粹的「非自然」資本代替自然資本是不可行的，人造資本和人力資本都需要依靠自然資本來構建。生態系統服務和自然資本對人類的總價值是無限大的，有意義的是生態系統服務和自然資本評價是對它們變動情況的評價。

在目前經濟社會發展水平上，人們不得不經常在維護自然資本和增加人造資本之間進行取捨，在各種生態系統服務和自然資本的數量和質量組合之間進行選擇，在不同的維護和激勵政策措施之間進行比較。一旦被迫進行這些選擇，我們也就進入了評價過程，無論是道德方面的爭論還是評價對象的不可捉摸都無法阻止我們進行評價。以合適的方式評價生態系統服務和自然資本的變動有助於我們更全面地衡量綜合國力，有助於我們選擇更好地提高綜合國力的路徑。以貨幣價值的形式表達不同的生態系統服務和自然資本變動尤其有助於我們進行比較、選擇。

隨著生態經濟學、環境和自然資源經濟學的發展，生態學家和經濟學家在評價自然資本和生態系統服務的變動方面做了大量研究工作，將評價對象的價值分為直接和間接使用價值、選擇價值、內在價值等，並針對評價對象的不同發展了直接市場法、替代市場法、假想市場法等評價方法。生態環境評價已經成為今天的生態經濟學和環境經濟學教科書中的一個標准組成部分。Costanza等人（1997）關於全球生態系統服務與自然資本價值估算的研究工作，進一步有力地推動和促進了關於生態系統服務的深入、系統和廣泛研究。

注釋專欄3.4

全球生態系統服務價值美國康斯坦扎等人在測算全球生態系統服務價值時，首先將全球生態系統服務分為17類子生態系統，之後採用或構造了物質量評價法、能值分析法、市場價值法、機會成本法、影子價格法、影子工程法、費用分析法、防護費用法、恢復費用法、人力資本法、資產價值法、旅行費用法、條件價值法等一系列方法分別對每一類子生態系統進行測算，最後進行加總求和，計算出全球生態系統每年能夠產生的服務價值。每年的總價值為16～54萬億美元，平均為33萬億美元。33萬億美元是1997年全球GNP的1.8倍。他們的計算結果是：全球生態系統服務每年的總價值為16～54萬億美元，平均為33萬億美元。33萬億美元是1997年全球GNP的1.8倍。

資料來源：Costanza et al. The value of the world』s ecosystem services and natural capital. Nature, 1997(387): 253~260.

一、生態系統服務的分類

與傳統意義上的服務（它實際上是一種購買和消費同時進行的商品）不同，生態系統服務只有一小部分能夠進入市場被買賣，大多數無法進入市場，甚至在市場交易中很難發現對應的補償措施。按照進入市場或採取補償措施的難易程度，生態系統服務可以劃分為生態系統產品和生命系統支持功能。生態系統產品是指自然生態系統所產生的，能為人類帶來直接利益的因子，它包括食品、醫用葯品、加工原料、動力工具、欣賞景觀、娛樂材料等，它們有的本來就是現實市場交易的對象，其他的則經實容易通過市場手段來對應地補償（圖3-1）。

生命系統支持功能主要包括固定二氧化碳（Woodwell G. M.， Mackenzie F. T., 1995; Anderson D., 1990）穩定大氣(Woodwell G.M., 1993)、調節氣候(Meher-Homji V.M., 1992)、對干擾的緩沖、水文調節、水資源供應（Bruijnzeel L. A., 1990; Sfeir-Younis A., 1986）、水土保持、土壤熟化、營養元素循環(Ehrlich P. R.， Ehrlich A. H., 1992)、廢棄物處理、傳授花粉(Buchmann S. L.， Nabhan G. P., 1996; Nabhan G. P.， Buchmann S. L., 1997)、生物控制(Woodwell G. M., 1995; DeBach P., 1974; Naylor R， Ehrlich P., 1997)、提供生境（de Groot R., 1993）、食物生產、原材料供應(Vitousek P. et al., 1986)、遺傳資源庫、休閑娛樂場所、以及科研、教育、美學、藝術 (Kulshreshtha S. N.， Gillies J. A., 1993)等。從經濟和社會的高度來看，生命支持系統功能的特點有如下四個方面。

（1）外部經濟效益.生命支持系統功能屬於外部經濟效益。外部經濟效益是指不通過市場交換，某一經濟主體受到其它經濟主體活動的影響，其效益被有利者稱為外部經濟（ External Economics），如林業部門栽樹水利部門受益，旅遊業旺服務業受益：其影響無利而有害者稱為外部不經濟（External Diseconomics），如水土流失、大氣污染等公害。森林生態系統能給社會帶來多種服務，如涵養水源、保持水土、固定二氧化碳、提供遊憩、保護野生生物等，因此森林生態系統提供的服務屬於典型的外部經濟效益。目前，國內外的理論和實踐證明：生態系統服務的價值主要表現在其作為生命支持系統的外部價值上，而不是表現在作為生產的內部經濟價值上。外部經濟價值能影響市場經濟對資源的合理分配。市場經濟的最重要功能之一是資源的最佳分配，市場經濟充分發揮資源最佳分配功能的前提是要有完全競爭的市場，但完全競爭的市場除了受壟斷和社會制度影響外，外部經濟效果對它影響也很大。完善市場經濟結構、實現資源最佳分配的有效方法之一是先對外部經濟效果進行評價，然後再把外部經濟內部化。作為外部經濟的生命支持系統功能關繫到國家資源的最佳分配，因此有必要對生態系統的外部經濟效果進行經濟評價，實現外部經濟內部化。

（2）屬於公共商品。不通過市場經濟機構即市場交換用以滿足公共需求的產品或服務就稱為公共商品（Public Goods）。公共商品的兩大特點是：一是非涉它性，即一個人消費該商品時不影響另一個人的消費；二是非排它性，即沒有理由排除一些人消費這些商品，如清鮮的空氣、無污染的水源。生態系統在許多方面為公眾提供了至關重要的生命支持系統服務，如涵養水源、保護土壤、提供遊憩、防風固沙、凈化大氣和保護野生生物等。因此，生態系統的生命支持系統服務是一種重要的公共商品。

（3）不屬於市場行為。私有商品都可以在市場交換，並有市場價格和市場價值，但公共商品沒有市場交換，也沒有市場價格和市場價值，因為消費者都不願意一個人支付公共商品的費用而讓別人都來消費。西方經濟學中把這種現象稱之為「燈塔效應」和「免費搭車」。生態系統提供的生命支持系統服務，如涵養水源、提供氧氣、固定二氧化碳、吸收污染物質、凈化大氣等都屬於公共商品，沒有進入市場，因而生命支持系統服務不屬於市場行為，這給公共商品的估價帶來了很大的困難。

（4）屬於社會資本。生態系統提供的生命支持系統服務有益於區域，甚至有益於全球全人類，決不是對於某個私人而言，如森林生態系統的水源涵養功能對整個區域有利，森林生態系統的固碳作用能抑制全球溫室效應。因此，生命支持系統被視為社會資本。

二、生態力的概念及評價的意義

生態力是指生態系統服務的能力，即生態系統為人類提供服務的能力。生態力評價是指對生態系統為人類提供服務的能力進行定性或定量的研究。

在目前經濟社會發展水平上，我們不得不經常在維護自然資本和增加人造資本之間進行取捨，在各種生態系統服務和自然資本的數量和質量組合之間進行選擇，在不同的維護和激勵政策措施之間進行比較。一旦被迫進行這些選擇，我們也就進入了評價過程，無論是道德方面的爭論還是評價對象的不可捉摸都無法阻止我們進行評價。以合適的方式評價生態系統服務能力和自然資本的變動有助於我們更全面地衡量綜合國力，有助於我們選擇更好地提高綜合國力的路徑。以貨幣價值的形式表達不同的生態系統服務能力和自然資本變動尤其有助於我們進行比較、選擇。

生態力評價的重要意義主要表現在以下幾個方面：

1.有助於提高人們的環境意識

環境意識的高低，除了與經濟、科技、社會發展水平和人們的生活水平有關外，還與人們對生態系統服務價值的認識程度密切相關。環境意識的高低是衡量一個人，乃至一個民族、一個國家對環境保護重視程度的重要標志之一。環境意識越高，人們對良好生態環境的需求越強烈，對保護環境的活動越主動；反之，如果人們的環境意識較低，在社會經濟活動中，就往往只顧眼前、局部的經濟利益，忽視長期、全局的整體利益，結果造成資源耗竭、生態破壞和環境惡化，進而限制社會經濟的發展。生態力評價研究能最終以貨幣的形式顯示自然生態系統為人類提供的服務的價值，然後通過電影、電視、圖書、期刊和報紙等媒體對這種價值的宣傳，可以很有效地幫助人們定量地了解生態系統服務的價值，從而提高人們對生態系統服務的認識程度，進而提高人們的環境意識。

2.促使商品觀念的轉變

傳統的商品觀念認為商品是用來交換的勞動產品，它過分強調了勞動在商品生產價值形成過程中的作用，忽視了生態環境在商品生產過程中對人類勞動的數量和質量的影響作用。隨著生態環境問題日益突出，傳統的商品觀念受到了沖擊，廣義的商品觀念受到了青睞（孔繁文等，1994）。商品的價值，除了原有的商品價值意義之外，還應包括生態系統服務中沒有進入市場的價值。這樣，生態系統服務價值研究就打破了傳統的商品價值觀念，為自然資源和生態環境的保護找到了合理的資金來源，具有重要的現實意義。

3.有利於制定合理的生態資源價格

生態資源不僅具有可被人們利用的物質性產品價值，而且具有可被人們利用的功能性服務價值。生態力評價研究可以為生態資源的合理定價、有效補償提供科學的理論依據。如果忽視生態資源的價值或者為其定價過低，那就會刺激生態資源的過度消耗，破壞生態平衡。在社會化大生產中，生態資源被消耗，其物質部分參與經濟圈的活動轉移到產品中去，其生態功能也隨之減少以至完全喪失。為了維護生態平衡和持續發展，必須對生態資源的消耗進行適當的補償，補償的額度應不少於所造成的損失。如何計算這種損失，就是生態力評價研究所面臨的任務。

4.促進將環境被納入國民經濟核算體系

現行的國民經濟核算體系以國民生產總值（GNP）或國內生產總值（GDP）作為主要指標，它只重視經濟產值及其增長速度的核算，而忽視國民經濟賴以發展的生態資源基礎和環境條件的核算（孔繁文等，1994）。現行的國民經濟核算體系只體現生態系統為人類提供的直接產品的價值，而未能體現其作為生命支持系統的間接價值。研究表明，生態系統的直接價值遠遠低於其間接價值。因此，現行的國民經濟核算體系必然會對經濟社會發展產生錯誤的導向作用，其結果：一是使現行國民經濟產值的增長帶有一定的虛假性，誇大了經濟效益；二是忽視了作為未來生產潛力的自然資本的耗損貶值和環境退化所造成的損失（負效益）；三是損毀了經濟社會賴以發展的資源基礎和生態環境條件，使經濟社會的持續健康發展難以為繼。

為了糾正這種偏向，國際社會已研究多年，聯合國專家組也制定了建議性的綜合環境與經濟核算體系（SEEA）框架（聯合國秘書處，1991）。聯合國環境規劃署（UNEP）在其1972～1992年環境狀況報告《拯救我們的地球》中明確要求，到2000年「所有各國採用環境和自然資源核算，並將之作為其國民核算體系的一部分」。1992年聯合國環境與發展大會（UNCED）通過的《21世紀議程》更具體地規定了實施環境核算及其納入國民經濟核算體系的任務（李金昌，1999）。我國隨後制定的《中國21世紀議程》和《中國環境保護21世紀議程》，都將研究和實施環境核算並將其納入國民經濟核算體系的任務列為優先項目。

目前，研究和實施環境核算的主要困難，就是生態系統服務價值（包括有形的物質性產品價值和無形的生命支持系統服務功能價值）的計量問題沒有完全解決。因此，生態力評價研究將為促進環境核算及其納入國民經濟核算體系而最終實現綠色GDP做出積極的貢獻。

5.促進環保措施的科學評價

以往對環保措施的費用效益分析，大多不考慮生態系統為人類提供的生命支持系統功能價值的損失和增值，導致其結果不完全。實質上，在環保措施費用項中應加入環境質量損失，而在環保措施效益項中應加入因採取環保措施而避免了的環境污染損失，因為避免了的損失就相當於獲得的效益。生態力評價研究可以讓人們了解生態系統給人類提供的全部價值，促進環保措施的合理評價。

6.為生態功能區劃和生態建設規劃奠定基礎

通過區域生態系統服務的定量研究，能夠確切地找出區域內各生態系統的重要性，發現區域內生態系統敏感性空間分布特徵，確定優先保護生態系統和優先保護區，為生態功能區的劃分和生態建設規劃提供科學的依據。

7.促進區域可持續發展

在1987年聯合國世界環境與發展委員會的報告《我們共同的未來》中，把可持續發展定義為「既滿足當代人的需要，又不對後代人滿足其需要的能力構成危害的發展」，這一定義在1992年聯合國環境與發展大會上取得共識（馬世駿等，1984）。美國世界觀察研究所所長萊斯特·R.布朗教授則認為，「持續發展是一種具有經濟含義的生態概念。一個持續社會的經濟和社會體制的結構，應是自然資源和生命系統能夠持續的結構」。可持續發展的內涵主要包括公平性、持續性和共同性（中國21世紀議程管理中心，1999）。

只有在確切地知道了生態系統給人類提供的服務功能價值的基礎上，才能科學合理地進行生態區劃和生態規劃，在時間尺度和空間尺度上實現資源的合理分配，保證區域內和區域間當代人的公平性和代際間的公平性，最終實現區域可持續發展（圖3-2）。區域生態系統服務定量研究能夠使各級政府確切地知道生態系統給人類提供的服務功能價值，意識到經濟建設與生態環境保護必須協調發展。總之，區域生態系統服務研究能夠使各級政府和人民克服認識上的局限性，正確處理社會經濟發展與生態環境保護之間的關系，認識到只有保護好自然資源和生態環境，社會經濟才可以持續穩定地發展。

三、生態力的定量評價方法分析

生態力的定量評價方法主要有三類：能值分析法、物質量評價法和價值量評價法。能值分析法是指用太陽能值計量生態系統為人類提供的服務或產品，也就是用生態系統的產品或服務在形成過程中直接或間接消耗的太陽能焦耳總量表示；物質量評價法是指從物質量的角度對生態系統提供的各項服務進行定量評價（趙景柱，2000）；價值量評價法是指從貨幣價值量的角度對生態系統提供的服務進行定量評價。其中，價值量評價方法主要包括市場價值法、機會成本法、影子價格法、影子工程法、費用分析法、人力資本法、資產價值法、旅行費用法和條件價值法。

1.能值分析方法

能值分析方法的優勢：

（1）自然資源、商品、勞務等都可以用能值衡量其真實價值，能值方法使不同類別的能量可以轉換為同一客觀標准(Om,1987)，從而可以進行定量的比較。

（2）能值分析方法把生態系統與人類社會經濟系統統一起來，有助於調整生態環境與經濟發展的關系，為人類認識世界提供了一個重要的度量標准。

能值分析方法的局限性：

（1）產品的能值轉換率計算，需對生產該產品的系統作能值分析，用系統消耗的太陽能值總量除以產品的能量而求得，這種分析非常復雜，並且難度很大。

（2）能值轉換率是指每單位某種能量（或物質）由多少太陽能焦耳轉化而來。但是一些物質與太陽能關系很弱，甚至沒有關系，如地球中的礦物質元素、地熱、信息等。這些物質很用太陽能焦耳來度量。

（3）能值反映的是物質產生過程中所消耗的太陽能，不能反映人類對生態系統所提供的服務的需求性，即支付意願（WTP），也不能反映生態系統服務的稀缺性。

2.物質量評價方法

物質量評價方法的優勢：

（1）運用物質量評價方法對生態力進行評價的結果比較客觀、衡定，不會隨生態系統所提供的服務的稀缺性增加而大幅度增加，對於空間尺度較大的區域生態系統或關鍵的生態系統更是如此。

（2）運用物質量評價方法能夠比較客觀地評價不同的生態系統所提供的同一項服務能力的大小。

物質量評價方法的局限性：

（1）運用物質量評價方法得出的結果不能引起人們對區域生態系統服務足夠的重視，進而影響人們對生態系統服務的持續利用。

（2）運用物質量評價方法得出的各單項生態系統服務的量綱不同，無法進行加總，很難評價某一生態系統的綜合生態系統服務。

3.價值量評價方法

價值量評價方法的優勢：

（1）運用價值量評價方法計算生態系統服務能力所得的結果都是貨幣值，因此，既能進不同生態系統同一項生態系統服務的比較，也能將某一生態系統的各單項服務綜合起來。

（2）人們對貨幣值有明顯的感知，因此，運用物質量評價方法得出的結果能引起人們對區域生態系統服務足夠的重視，促進人們對生態系統服務的持續利用。

（3）生態系統服務價值量評價研究能促進環境核算，將其納入國民經濟核算體系，最終實現綠色GDP。

價值量評價方法的局限性：

（1）價值量反映了人類對生態系統服務的支付意願，這無疑使其結果存在主觀性。隨著人類對生態系統的加劇利用，生態資源的逐漸耗竭，生態系統為人類提供的服務的價值會愈來愈高。

（2）運用物質量評價方法能夠比較客觀地評價不同的生態系統所提供的同一項服務能力的大小。

（中國科學院可持續發展戰略研究組撰寫）

『叄』 系統分析方法的步驟

系統分析方法的具體步驟包括：限定問題、確定目標、調查研究收集數據、提出備選方案和評價標准、備選方案評估和提出最可行方案。 調查研究和收集數據應該圍繞問題起因進行，一方面要驗證有限定問題階段形成的假設，另一方面要探討產生問題的根本原因，為下一步提出解決問題的備選方案做准備。
調查研究常用的有四種方式，即閱讀文件資料、訪談、觀察和調查。
收集的數據和信息包括事實（facts）、見解(opinions)和態度(attitudes)。要對數據和信息去偽存真，交叉核實，保證真實性和准確性。 最可行方案並不一定是最佳方案，它是在約束條件之內，根據評價標准篩選出的最現實可行的方案。如果客戶滿意，則系統分析達到目標。如果客戶不滿意，則要與客戶協商調整約束條件或評價標准，甚至重新限定的問題，開始新一輪系統分析，直到客戶滿意為止。
以生命系統為例：
(一)、生命系統是開放系統。對生命系統的分析切入的是結構和功能兩個角度，關注的是它與外界環境之間的物質交流、能量轉換和信息傳遞三個方面。細胞是生物體結構和功能的基本單位。同時，細胞本身有具有嚴整的結構和復雜的功能區域劃分.而生物膜、細胞器、細胞、器官、個體、種群、群落、生態系統、生物圈等生物學研究的對象，其實是由微觀到宏觀的不同層次的生命系統。其中細胞是微觀水平的生命系統。生物圈，是指地球上有生命活動的領域及其居住環境的整體。是最為宏觀水平的生命系統。
(二)、生命系統時刻都處於動態變化的過程中。穩態是生命系統能夠獨立存在的必要條件。個體水平的激素調節、神經調節，或者群體水平的抵抗力穩定性、恢復力穩定性，都是將維持自身的穩態作為目標。生態系統中的信息傳遞及其在生態系統中的作用既是新知識，也是理解生態系統調節的難點。
通過以上兩個方面認識到：生命系統是整體性，其功能是各組成要素在孤立狀態時所沒有的。它具有結構和功能在漲落作用下的穩定性，具有隨環境變化而改變其結構和功能的動態性。

『肆』 能值分析法

(一)能值分析法的基本概念

能值分析法主要應用在生態效益的評價，能值(Emergy)理論是由美國著名生態學家H.T.Om在20世紀80年代提出的，用於生態系統與人類社會經濟系統的研究，定量分析資源環境與經濟活動的真實價值以及它們間相互的關系。Om將其定義為「某種流動或儲存的能量所包含的其他類型能量的數量」或者說是「勞務或產品形成過程中直接或間接投入應用的一種有效能(available energy)總量，就是它所具有的能值」。「太陽能值」(solar energy)在實際中被廣泛地用來衡量某種能量值的大小，其依據就是地球上的生態、經濟系統內各種不同形式的能量都來源於太陽能，所以可以把太陽能值作為標准來衡量其他類別的能量；系統內能量的流動也是依循了熱力學第一定律和熱力學第二定律，能量在系統內流動的過程中，一部分能量被散失掉，另一部分能量則轉化成潛能。將整個系統維持在高組織、低熵狀態，這樣就形成了不同能量的高低能值等級，即能量不同具有的能質(energy quality)也不同，或能量不同太陽能值轉換率(solar transformity)也不同。太陽能值轉換率是衡量每焦耳某種能量(或每克某種物質)相當於有多少太陽能焦耳(solar emjoules)的能值轉化而來。根據Om和藍盛芳(2002)對其能值分析法的研究，其相關概念見表9-1。

表9-1 能值分析法相關概念及其含義表

能值方法一般應用在生態效益評價中，能值和能值—貨幣比率可用公式表達如下：

能值(sej)＝太陽能值轉換率(sej/J)×能量(J)(9-6)

災害損毀土地復墾

因為人類社會經濟中的貨幣流通並不經過自然，所以自然資源的價值用貨幣來衡量是很難的。但自然過程和社會經濟過程都與能量流動相關，均蘊含能值。因此，以能值為基準，可以將不同類型、不具有可比性的能量轉化成統一標准，衡量和比較不同等級、不同類別能量的真實效應，同時，還可以利用能值/貨幣比率對能值與貨幣的數量關系進行進一步的衡量。能值分析法從能量流動的角度提供了一個與貨幣價值核算有別，但對價值量又可進行表達的新的生態評價方法，從而使傳統無償的自然資本和環境服務功能與人類的社會經濟核算系統相融合，為科學決策人類活動提供技術方法。因此，能值理論近年來在生態效益評價中得到了越來越廣泛的應用。

(二)能值分析法的主要步驟

利用能值分析法對復墾效益進行評價主要包括以下兩方面：

(1)項目管理初期的預評價，即對災毀土地復墾活動中可能帶來的生態環境影響進行分析和評價，評價結果同經濟效益評價、社會效益評價和復墾潛力評價共同形成復墾決策的骨架。

(2)項目實施完成後對區域生態環境質量的跟蹤監測與評估，以實際情況為基礎的評價結果作為後續項目的參考、區域生態環境質量保護和生態系統管理的依據。因此評價需要按照立項內容，根據不同災毀土地內容界定評價邊界，進行實地踏勘，收集相關資料，了解項目實施前復墾區域的生態環境的詳細情況，包括不同災毀土地數量、土地利用類型的比例、區域的地形地貌特徵、區域自然災害隱患、區域生物資源的分布及數量、農業投入產出狀況、污染物排放及治理狀況等，預測項目實施後可能產生的環境影響，進行生態效益預評價；在復墾項目實施後，對區域的生態環境狀況實行跟蹤監測調查，進行現場勘測，根據勘測和監測數據結果確定復墾對生態環境影響范圍和內容，選定相關評價因子，對比分析區域在實施復墾活動前後自然環境系統無償能值輸入量的變化情況，評價土地復墾的生態效益和綜合效益，評價步驟見圖9-1。

圖9-1 災毀土地復墾生態效益評價步驟

『伍』 能值的詳細介紹

在此基礎上建立的理論和方法可用於度量來自自然系統的「自然資本」和生態服務功能的價值。能值為環境、資源、人類勞務、信息和發展決策的分析評價提供了新尺度。生態經濟系統的能值分析是以能值為共同基準,綜合分析評價系統的能物流、貨幣流、人口流、信息流,得出一系列反映系統結構和功能特徵與生態經濟效益的能值指標,評價系統的可持續發展性能及決策。 能值分析理論和方法是美國著名生態學家H.T.Om為首於20世紀80年代創立的,應用能值這一新的科學概念和度量標准及其轉換單位—能值轉換率,可將生態經濟系統內流動和儲存的各種不同類別的能量和物質轉換為同一標準的能值,進行定量分析研究,對生態系統內的自然資源的利用進行評估,並評估其發展的可持續性,從而對制定經濟方針政策提供科學依據。

『陸』 如何利用能值分析方法對可再生能源系統的可持續性展開分析

人類過渡開發的不合理性
摘要：試圖從環境系統角度分析人類過渡開發和環境之間的關系，提出人類、資源、環境與經濟系統的概念，闡述人類、資源、環境與經濟系統的結構特徵、各子系統之間內在的關系，研究和分析人類過渡開發與利用自然資源對環境系統所造成的不可逆轉性破壞，目前已經濟發展為中心的可持續社會，研究人類、資源、環境與經濟的可持續發展，建立人類、資源、環境和經濟系統的分析和評價體系對研究人類過渡開發利用自然資源所帶來的環境問題具有非常積極的意義。
關鍵詞：人類與資源的關系；人類過渡開發；環境污染
1．人類、資源、環境與經濟系統
人類作為自然系統的一個子系統，它與環境、資源、經濟系統之間相互作用、相互聯系形成了一個復雜的體系，從系統的角度來看，這個體系構成了一個總的自然環境系統，這個系統的核心是以人類、環境、資源和經濟系統組成。及基本的結構如圖一所示。它不僅具有一般系統的特徵，而且系統結構及子系統之間相互作用機制比一般系統要復雜的的多。這一系統主要具有以下特徵：
1.1層次性與整體性
整個系統不僅由各個子系統構成，而且每個子系統中又包含有不同級別的層次，層次之中又有層次，然而，又不是各部分要素雜亂無序的堆積，而是各個要素組成的有機整體。
1.2關聯復雜性
系統中每個子系統內部有著密切聯系，而且子系統之間、系統與外部環境之間也存在著相互以來相互作用的關系。
1.3開放性
該系統是一個高度開放的系統，它像有機形成代謝一樣，與外界環境不斷的交換資源、資金、人員、技術等要素。
1.4動態性
該系統是在動態演化過程中不斷形成耗散結構，該結構本身也在不斷的高級化，在動態演化的過程中不斷推動系統相向高水平高層次的階段發展。
1.5可調控性
在該系統中，人起著很重要的作用，人類可以通過選擇不同的發展模式對可持續發展過程進行干預，這種干預具有雙向調控作用。
1.6地域性
該系統在不同的地域白線出來的結構和矛盾是不盡相同的，又明顯的空間地域差異性。
人、資源、環境與經濟系統是一個開放的復雜巨系統，針對這一復雜系統應研究各子系統內部及其相互之間存在的復雜聯系，利用系統的自組織特性，運用調控手段來糾正系統在動態運行中產生的不協調因素，尋求整個系統的最優結構，是系統的協調發展達到新的層次。
2．人、資源、環境與經濟發展內部的內部循環關系
2.1子系統的內在聯系以及與整個系統的協調機制
2.1.1人口子系統--系統的內在動力
人既是生產者 ,又是消費者 ,人力資源是會生產中最關鍵的要素 ,社會生產的動力來源於人的消費 ,而且人類的技術進步和發明創造更是各子系統向前發展的內在動因。
人口子系統提供的一定數量和質量的人口（勞動力）是經濟發展不可缺少的條件，人類所掌握的科學技術是可持續發展的根本動力，它有利於促進經濟質量的提高、提高資源利用效率、改變產生污染的生產和生活方式；但是人口的過快增長會佔用大量的再生產資金給經濟系統帶來就業和消費壓力，制約經濟的發展，同時，資源相對數量的減少、生活廢物的增加給資源和環境子系統帶來了的巨大壓力。
2.1.2資源子系統—系統的物質基礎
自然資源是人類社會存在和發展的物質基礎。經濟的發展是人力資源和自然資源綜合作用的結果，社會進步是自然資源滿足人們需求的體現。隨著人類利用和改造環境能力的提高，自然資源所包括的外延和內涵也不斷擴大，資源與環境的界限也經常變動。
發展與資源存量存在著沖突與協調兩種關系：技術進步與外界投資使資源可促進資源利用率提高，培育可再生資源和尋找非再生資源，提高資源存量；而經濟與人口子系統的消耗增了對資源的開采和使用，使資源存量不斷減少。
2.1.3環境子系統—系統的空間支持
環境是各種生物存在和發展的空間 (是資源的載體 )環境質量水平直接關繫到人生活條件和身體健康，影響到自然資源的存量水平（如森林等）和質量水平（如水資源等）和經濟發展的基礎。
發展與環境承載力之間也存在著沖突與協調兩種關系：環境承載力的上升取決於環保投資和環境改造技術水平，從這方面上看，經濟發展可以為環境改善和治理提供必要的資金和技術，兩者是協調的；另一方面，經濟增長和消費水平提高會增加污染的排放導致環境承載力下降，兩者又是有矛盾的。
2.1.4經濟子系統—系統的核心
經濟子系統以其物質再生產功能為其它子系統的完善提供了物質和資金的支持，尤其對於我國這樣的發展中國家，經濟發展始終是發展的中心問題。只有在經濟發展到一定程度下 才能有更多的資金投入到技術改造和環境保護中去，才能發展文化教育事業、提高生活水平 、改善生活條件、促進社會進步。
經濟子系統與其它子系統之間的協調和矛盾關系表現為：各種非生產性投入（如環保、教育、消費等）會減少生產性投資，從而抑制經濟增長，因此，經濟子系統與其它子系統之間存在利益沖突；但是另一方

『柒』 系統分析方法與步驟，和模型建立

上面那個人的回答好搞笑= =

簡單來說，包括四個部分：建立概念模型，建立定量模型，模型檢驗，模型應用。
建立生態數學模型的方法一般認為至少有兩種途徑：
一種是分室方法，用以研究生態系統中各分室的物質與能量的流動，並給出定量的表示。
一種是實驗組成成分法，主要用於復雜生態系統的生態過程(如捕食，競爭等)的分析。
可以概括如下：

模型准備 首先要明確地定義所研究的問題，確定建模目的，確定系統邊界，確定模型的組分（輸入和輸出變數，初始和驅動變數，參數，時空尺度），建立流程圖。了解問題的實際背景，明確建模的目的搜集建模必需的各種信息如現象、數據等，盡量弄清對象的特徵,由此初步確定用哪一類模型，總之是做好建模的准備工作．情況明才能方法對，這一步一定不能忽視，碰到問題要虛心向從事實際工作的同志請教，盡量掌握第一手資料.
模型假設 根據對象的特徵和建模的目的，對問題進行必要的、合理的簡化，用精確的語言做出假設，可以說是建模的關鍵一步．一般地說，一個實際問題不經過簡化假設就很難翻譯成數學問題，即使可能，也很難求解．不同的簡化假設會得到不同的模型．假設作得不合理或過份簡單，會導致模型失敗或部分失敗，於是應該修改和補充假設；假設作得過分詳細，試圖把復雜對象的各方面因素都考慮進去，可能使你很難甚至無法繼續下一步的工作．通常，作假設的依據，一是出於對問題內在規律的認識，二是來自對數據或現象的分析，也可以是二者的綜合．作假設時既要運用與問題相關的物理、化學、生物、經濟等方面的知識，又要充分發揮想像力、洞察力和判斷力，善於辨別問題的主次，果斷地抓住主要因素，舍棄次要因素，盡量將問題線性化、均勻化．經驗在這里也常起重要作用．寫出假設時，語言要精確，就象做習題時寫出已知條件那樣．
模型構成 根據所作的假設分析對象的因果關系，利用對象的內在規律和適當的數學工具，構造各個量(常量和變數)之間的等式(或不等式)關系或其他數學結構．這里除需要一些相關學科的專門知識外，還常常需要較廣闊的應用數學方面的知識，以開拓思路.當然不能要求對數學學科門門精通,而是要知道這些學科能解決哪一類問題以及大體上怎樣解決．相似類比法，即根據不同對象的某些相似性，借用已知領域的數學模型，也是構造模型的一種方法．建模時還應遵循的一個原則是，盡量採用簡單的數學工具，因為你建立的模型總是希望能有更多的人了解和使用,而不是只供少數專家欣賞.
建立定量模型（或概念模型的定量化）： 選擇模型類型，建立模型（確定變數間的函數關系）， 參數估計和校準（calibration），編寫計算機程序，模型確認（model verification）：仔細檢查數學公式和計算機程序，撰寫模型文檔資料。
模型求解 可以採用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數值計算等各種傳統的和近代的數學方法，特別是計算機技術．
模型分析 對模型解答進行數學上的分析，有時要根據問題的性質分析變數間的依賴關系或穩定狀況，有時是根據所得結果給出數學上的預報，有時則可能要給出數學上的最優決策或控制，不論哪種情況還常常需要進行誤差分析、模型對數據的穩定性或靈敏性分析等．
模型檢驗 把數學上分析的結果翻譯回到實際問題，並用實際的現象、數據與之比較，檢驗模型的合理性和適用性．這一步對於建模的成敗是非常重要的，要以嚴肅認真的態度來對待．當然，有些模型如核戰爭模型就不可能要求接受實際的檢驗了．模型檢驗的結果如果不符合或者部分不符合實際，問題通常出在模型假設上，應該修改、補充假設，重新建模．有些模型要經過幾次反復，不斷完善，直到檢驗結果獲得某種程度上的滿意．
模型時空延擴：把建立好的模型在時間和空間尺度進行擴展
模型應用： 應用的方式自然取決於問題的性質和建模的目的。
模型運行和評價 Levins(1966)曾提出組建數學模型的三條標准：
⑴真實性，模型的數學描述要符合生態系統實際；
⑵精確性，是指模型的預測值與實際值之間的差異程度，
⑶普遍性，即模型的適用范圍和廣度。
實際中，一個模型要同時滿足這三條標準是十分困難的，Walters對此做了較精闢的論述，同時還介紹了兩個與真實性和普遍性有關的指標，即分辯率(resolution)和完整性(wholeness)。這兩個概念分別由Bledsoe和Jamieson(1969)及Holling(1966)提出的。
總之，並不是所有建模過程都要經過這些步驟，有時各步驟之間的界限也不那麼分明．建模時不應拘泥於形式上的按部就班，在實際建模過程中可以靈活採取。

『捌』 生態系統中能量流動的計算方法。

答：生態系統中能量流動的特點是：單向流動，逐級遞減，按10%--20%進行。
解析：單向流動是指生態系統的能量流動只能從第一營養級流向第二營養級，再依次向後面的各個營養級，一般不能逆向流動，也能循環流動。
逐級遞減是指輸入到一個營養級的能量不可能百分之百地流入後一個營養級，能量在沿食物鏈的流動過程中逐級減少的。一般來說，能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率大約是10%--20%。
什麼時候算10%，什麼時候算20%？
1、知低營養級求高營養級：A、獲能量最多：選最短食物鏈，按×20%計算。B、獲能量最少：選最長食物鏈，按×10%計算。
2、知高營養級求低營養級：A、需最多能量：選最長食物鏈按÷10%計算。B、需最少能量：選最短食物鏈，按÷20%計算。注意：以上不等於「吃十長一」。