生态系统的能值分析的方法步骤

‘壹’ 生态系统的成分

2. 生态系统的组成成分

生态系统有四个主要的组成成分。即非生物环境、生产者、消费者和分解者

详细见以下内容:
1. 生态系统的概念

生态系统（ecosystem）是英国生态学家Tansley于1935年首先提上来的，指在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。它把生物及其非生物环境看成是互相影响、彼此依存的统一整体。生态系统不论是自然的还是人工的，都具下列共同特性：（1）生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。（2）生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂，物种数越多，自我调节能力越强。（3）能量流动、物质循环是生态系统的两大功能。（4）生态系统营养级的数目因生产者固定能值所限及能流过程中能量的损失，一般不超过5~6个。（5）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。

生态系统概念的提出为生态学的研究和发展奠定了新的基础，极大地推动了生态学的发展。生态系统生态学是当代生态学研究的前沿。

2. 生态系统的组成成分

生态系统有四个主要的组成成分。即非生物环境、生产者、消费者和分解者。

（1）非生物环境 包括：气候因子，如光、温度、湿度、风、雨雪等；无机物质，如C、H、O、N、CO2及各种无机盐等。有机物质，如蛋白质、碳水化合物、脂类和腐殖质等。

（2）生产者（procers） 主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些光合细菌，是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物。在生态系统中起主导作用。

（3）消费者（consumers） 异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。

（4）分解者（decomposers） 异养生物，主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。

3. 生态系统的结构

生态系统的结构可以从两个方面理解。其一是形态结构，如生物种类，种群数量，种群的空间格局，种群的时间变化，以及群落的垂直和水平结构等。形态结构与植物群落的结构特征相一致，外加土壤、大气中非生物成分以及消费者、分解者的形态结构。其二为营养结构，营养结构是以营养为纽带，把生物和非生物紧密结合起来的功能单位，构成以生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群，它们与环境之间发生密切的物质循环和能量流动。

4. 生态系统的初级生产和次级生产

生态系统中的能量流动开始于绿色植物的光合作用。光合作用积累的能量是进入生态系统的初级能量，这种能量的积累过程就是初级生产。初级生产积累能量的速率称为初级生产力（primary proctivity），所制造的有机物质则称为初级生产量或第一性生产量（primary proction）。

在初级生产量中，有一部分被植物自己的呼吸所消耗，剩下的部分才以可见有机物质的形式用于植物的生长和生殖，我们称这部分生产量为净初级生产量（net primary proction, NPP），而包括呼吸消耗的能量（R）在内的全部生产量称为总初级生产量（gross primary proction, GPP）。它们三者之间的关系是GPP=NPP+R。GPP和NPP通常用每年每平方米所生产的有机物质干重（g/m2.a）或固定的能量值（J/m2.a）来表示，此时它们称为总（净）初级生产力，生产力是率的概念，而生产量是量的概念。

某一特定时刻生态系统单位面积内所积存的生活有机物质量叫生物量（biomass）。生物量是净生产量的积累量，某一时刻的生物量就是以往生态系统所累积下来的活有机物质总量。生物量通常用平均每平方米生物体的干重（g/m2）或能值（J/m2）来表示。生物量和生产量是两个不同的概念，前者是生态系统结构的概念，而后者则是功能上的概念。如果GP-R>O，生物量增加；GP-R<O，生物量减少；GP=R，则生物量不变，其中的GP代表某一营养级的生产量。某一时期内某一营养级生物量的变化（dB/dt）可用下式推算：dB/dt=GP-R-H-D，式中H代表被下一营养级所取食的生物量，D为死亡所损失的生物量。生物量在生态系统中具明显的垂直分布现象。

次级生产是除生产者外的其它有机体的生产，即消费者和分解者利用初级生产量进行同化作用，表现为动物和其它异养生物生长、繁殖和营养物质的贮存。动物和其它异养生物靠消耗植物的初级生产量制造的有机物质或固定的能量，称为次级生产量或第二性生产量（secondary proction），其生产或固定率称次级（第二性）生产力（secondary proctivity）。动物的次级生产量可由下一公式表示：P=C-FU-R，式中，P为次级生产量，C代表动物从外界摄取的能量，FU代表以粪、尿形式损失的能量,R代表呼吸过程中损失的能量。

5. 生态系统中的分解

生态系统的分解（或称分解作用）（decomposition）是指死有机物质的逐步降解过程。分解时，无机元素从有机物质中释放出来，得到矿化，与光合作用时无机元素的固定正好是相反的过程。从能量的角度看，前者是放能，后者是贮能。从物质的角度看，它们均是物质循环的调节器，分解的过程其实十分复杂，它包括物理粉碎、碎化、化学和生物降解、淋失、动物采食、风的转移及有时的人类干扰等几乎同步的各种作用。将之简单化，可看作是碎裂、异化和淋溶三个过程的综合。由于物理的和生物的作用，把死残落物分解为颗粒状的碎屑称为碎裂；有机物质在酶的作用下分解，从聚合体变成单体，例如由纤维素变成葡萄糖，进而成为矿物成分，称为异化；淋溶则是可溶性物质被水淋洗出来，是一种纯物理过程。分解过程中，这三个过程是交叉进行、相互影响的。

分解过程的速率和特点，决定于资源的质量、分解者种类和理化环境条件三方面。资源质量包括物理性质和化学性质，物理性质包括表面特性和机械结构，化学性质如C：N比、木质素、纤维素含量等，它们在分解过程中均起重要作用。分解者则包括细菌、真菌和土壤动物（水生态系统中为水生小型动物）。理化环境主要指温度、湿度等。

6. 生态系统中的能量流动

能量是生态系统的基础，一切生命都存在着能量的流动和转化。没有能量的流动，就没有生命和生态系统。流量流动是生态系统的重要功能之一，能量的流动和转化是服从于热力学第一定律和第二定律的，因为热力学就是研究能量传递规律和能量形式转换规律的科学。

能量流动可在生态系统、食物链和种群三个水平上进行分析。生态系统水平上的能流分析，是以同一营养级上各个种群的总量来估计，即把每个种群都归属于一个特定的营养级中（依据其主要食性），然后精确地测定每个营养级能量的输入和输出值。这种分析多见于水生生态系统，因其边界明确、封闭性较强、内环境较稳定。食物链层次上的能流分析是把每个种群作为能量从生产者到顶极消费者移动过程中的一个环节，当能量沿着一个食物链在几个物种间流动时，测定食物链每一个环节上的能量值，就可提供生态系统内一系列特定点上能流的详细和准确资料。实验种群层次上的能流分析，则是在实验室内控制各种无关变量，以研究能流过程中影响能量损失和能量储存的各种重要环境因子。

在这里我们还介绍一下食物链、食物网、营养级、生态金字塔等概念。植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中的传递，这种生物之间的传递关系称为食物链（food chains）。一般食物链是由4~5环节构成的，如草→昆虫→鸟→蛇→鹰。但在生态系统中生物之间的取食和被取食的关系错综复杂，这种联系象是一个无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就是食物网（food web）。一般而言，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，反之亦然。在任何生态系统中都存在着两种最主要的食物链，即捕食食物链（grazing food chain）和碎屑食物链（detrital food chain），前者是以活的动植物为起点的食物链，后者则以死生物或腐屑为起点。在大多数陆地和浅水生态系统中，腐屑食物链是最主要的，如一个杨树林的植物生物量除6%是被动物取食处，其余94%都是在枯死凋落后被分解者所分解。一个营养级（trophic levels）是指处于食物链某一环节上的所有生物种群的总和，在对生态系统的能流进行分析时，为了方便，常把每一生物种群置于一个确定的营养级上。生产者属第一营养级，植食动物属第二营养级，第三营养级包括所有以植食动物为食的肉食动物，一般一个生态系统的营养级数目为3~5个。生态金字塔（ecological pyramids）是指各个营养级之间的数量关系，这种数量关系可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位,分别构成生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。

7. 生态系统中的物质循环

生态系统的物质循环（circulation of materials）又称为生物地球化学循环（biogeochemical cycle），是指地球上各种化学元素，从周围的环境到生物体，再从生物体回到周围环境的周期性循环。能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程，它们使生态系统各个营养级之间和各种组成成分之间组织为一个完整的功能单位。但是能量流动和物质循环的性质不同，能量流经生态系统最终以热的形式消散，能量流动是单方向的，因此生态系统必须不断地从外界获得能量；而物质的流动是循环式的，各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。同时两者又是密切相关不可分割的。

生物地球化学循环可以用库和流通率两个概念加以描述。库（pools）是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的。这些库借助于有关物质在库与库之间的转移而彼此相互联系，物质在生态系统单位面积（或体积）和单位时间的移动量就称为流通率（flux rates）。一个库的流通率（单位/天）和该库中的营养物质总量之比即周转率（turnover rates），周转率的倒数为周转时间（turnover times）。

生物地球化学循环可分为三大类型，即水循环（water cycles）、气体型循环（gaseous cycles）和沉积型循环（sedimentary cycles）。水循环的主要路线是从地球表面通过蒸发进入大气圈，同时又不断从大气圈通过降水而回到地球表面，H和O主要通过水循环参与生物地化循环。在气体型循环中，物质的主要储存库是大气和海洋，其循环与大气和海洋密切相关，具有明显的全球性，循环性能最为完善。属于气体型循环的物质有O2、CO2、N、Cl、Br、F等。参与沉积型循环的物质，主要是通过岩石风化和沉积物的分解转变为可被生态系统利用的物质，它们的主要储存库是土壤、沉积物和岩石，循环的全球性不如气体型循环明显，循环性能一般也很不完善。属于沉积性循环的物质有P、K、Na、Ca、Ng、Fe、Mn、I、Cu、Si、Zn、Mo等，其中P是较典型的沉积型循环元素。气体型循环和沉积型循环都受到能流的驱动，并都依赖于水循环。

生物地化循环是一种开放的循环，其时间跨度较大。对生态系统来说，还有一种在系统内部土壤、空气和生物之间进行的元素的周期性循环，称生物循环（biocycles）。养分元素的生物循环又称为养分循环（nutrient cycling），它一般包括以下几个过程：吸收（absorption），即养分从土壤转移至植被；存留（retention），指养分在动植物群落中的滞留；归还（return），即养分从动植物群落回归至地表的过程，主要以死残落物、降水淋溶、根系分泌物等形式完成；释放（release），指养分通过分解过程释放出来，同时在地表有一积累（accumulation）过程；储存（reserve），即养分在土壤中的贮存，土壤是养分库，除N外的养分元素均来自土壤。其中，吸收量=存留量+归还量。
生物圈的相关知识
生物圈的概念，以下几点是公认的：①地球上凡是生物分布的区域都属于生物圈；②生物圈是由生物与非生物环境组成的具有一定结构和功能的统一整体，是高度复杂而有序的系统，而不是松散无序的集合；③由于生物种类的迁移性与无机环境的连续性使其结构和功能不断变化，并且不断趋于相对稳定的状态。地球上最大的生态系统是生物圈，陆地上最大的生态系统是森林生态系统，我国最大的生态系统是草原生态系统

‘贰’ 生态系统服务功能指导意义

生态系统服务理论
生态系统服务（Ecosystem Services）是指人类直接或间接从生态系统得到的利益，主要包括向经济社会系统输入有用物质和能量、接受和转化来自经济社会系统的废弃物，以及直接向人类社会成员提供服务（如人们普遍享用洁净空气、水等舒适性资源）。与传统经济学意义上的服务（它实际上是一种购买和消费同时进行的商品）不同，生态系统服务只有一小部分能够进入市场被买卖，大多数生态系统服务是公共品或准公共品，无法进入市场。生态系统服务以长期服务流的形式出现，能够带来这些服务流的生态系统是自然资本。
生态系统是生命支持系统，人类经济社会赖以生存发展的基础，零自然资本意味着零人类福利。载人宇宙飞行和生物圈Ⅱ号实验的高昂代价表明，用纯粹的“非自然”资本代替自然资本是不可行的，人造资本和人力资本都需要依靠自然资本来构建。生态系统服务和自然资本对人类的总价值是无限大的，有意义的是生态系统服务和自然资本评价是对它们变动情况的评价。

在目前经济社会发展水平上，人们不得不经常在维护自然资本和增加人造资本之间进行取舍，在各种生态系统服务和自然资本的数量和质量组合之间进行选择，在不同的维护和激励政策措施之间进行比较。一旦被迫进行这些选择，我们也就进入了评价过程，无论是道德方面的争论还是评价对象的不可捉摸都无法阻止我们进行评价。以合适的方式评价生态系统服务和自然资本的变动有助于我们更全面地衡量综合国力，有助于我们选择更好地提高综合国力的路径。以货币价值的形式表达不同的生态系统服务和自然资本变动尤其有助于我们进行比较、选择。

随着生态经济学、环境和自然资源经济学的发展，生态学家和经济学家在评价自然资本和生态系统服务的变动方面做了大量研究工作，将评价对象的价值分为直接和间接使用价值、选择价值、内在价值等，并针对评价对象的不同发展了直接市场法、替代市场法、假想市场法等评价方法。生态环境评价已经成为今天的生态经济学和环境经济学教科书中的一个标准组成部分。Costanza等人（1997）关于全球生态系统服务与自然资本价值估算的研究工作，进一步有力地推动和促进了关于生态系统服务的深入、系统和广泛研究。

注释专栏3.4

全球生态系统服务价值美国康斯坦扎等人在测算全球生态系统服务价值时，首先将全球生态系统服务分为17类子生态系统，之后采用或构造了物质量评价法、能值分析法、市场价值法、机会成本法、影子价格法、影子工程法、费用分析法、防护费用法、恢复费用法、人力资本法、资产价值法、旅行费用法、条件价值法等一系列方法分别对每一类子生态系统进行测算，最后进行加总求和，计算出全球生态系统每年能够产生的服务价值。每年的总价值为16～54万亿美元，平均为33万亿美元。33万亿美元是1997年全球GNP的1.8倍。他们的计算结果是：全球生态系统服务每年的总价值为16～54万亿美元，平均为33万亿美元。33万亿美元是1997年全球GNP的1.8倍。

资料来源：Costanza et al. The value of the world’s ecosystem services and natural capital. Nature, 1997(387): 253~260.

一、生态系统服务的分类

与传统意义上的服务（它实际上是一种购买和消费同时进行的商品）不同，生态系统服务只有一小部分能够进入市场被买卖，大多数无法进入市场，甚至在市场交易中很难发现对应的补偿措施。按照进入市场或采取补偿措施的难易程度，生态系统服务可以划分为生态系统产品和生命系统支持功能。生态系统产品是指自然生态系统所产生的，能为人类带来直接利益的因子，它包括食品、医用药品、加工原料、动力工具、欣赏景观、娱乐材料等，它们有的本来就是现实市场交易的对象，其他的则经实容易通过市场手段来对应地补偿（图3-1）。

生命系统支持功能主要包括固定二氧化碳（Woodwell G. M.， Mackenzie F. T., 1995; Anderson D., 1990）稳定大气(Woodwell G.M., 1993)、调节气候(Meher-Homji V.M., 1992)、对干扰的缓冲、水文调节、水资源供应（Bruijnzeel L. A., 1990; Sfeir-Younis A., 1986）、水土保持、土壤熟化、营养元素循环(Ehrlich P. R.， Ehrlich A. H., 1992)、废弃物处理、传授花粉(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）、食物生产、原材料供应(Vitousek P. et al., 1986)、遗传资源库、休闲娱乐场所、以及科研、教育、美学、艺术 (Kulshreshtha S. N.， Gillies J. A., 1993)等。从经济和社会的高度来看，生命支持系统功能的特点有如下四个方面。

（1）外部经济效益.生命支持系统功能属于外部经济效益。外部经济效益是指不通过市场交换，某一经济主体受到其它经济主体活动的影响，其效益被有利者称为外部经济（ External Economics），如林业部门栽树水利部门受益，旅游业旺服务业受益：其影响无利而有害者称为外部不经济（External Diseconomics），如水土流失、大气污染等公害。森林生态系统能给社会带来多种服务，如涵养水源、保持水土、固定二氧化碳、提供游憩、保护野生生物等，因此森林生态系统提供的服务属于典型的外部经济效益。目前，国内外的理论和实践证明：生态系统服务的价值主要表现在其作为生命支持系统的外部价值上，而不是表现在作为生产的内部经济价值上。外部经济价值能影响市场经济对资源的合理分配。市场经济的最重要功能之一是资源的最佳分配，市场经济充分发挥资源最佳分配功能的前提是要有完全竞争的市场，但完全竞争的市场除了受垄断和社会制度影响外，外部经济效果对它影响也很大。完善市场经济结构、实现资源最佳分配的有效方法之一是先对外部经济效果进行评价，然后再把外部经济内部化。作为外部经济的生命支持系统功能关系到国家资源的最佳分配，因此有必要对生态系统的外部经济效果进行经济评价，实现外部经济内部化。

（2）属于公共商品。不通过市场经济机构即市场交换用以满足公共需求的产品或服务就称为公共商品（Public Goods）。公共商品的两大特点是：一是非涉它性，即一个人消费该商品时不影响另一个人的消费；二是非排它性，即没有理由排除一些人消费这些商品，如清鲜的空气、无污染的水源。生态系统在许多方面为公众提供了至关重要的生命支持系统服务，如涵养水源、保护土壤、提供游憩、防风固沙、净化大气和保护野生生物等。因此，生态系统的生命支持系统服务是一种重要的公共商品。

（3）不属于市场行为。私有商品都可以在市场交换，并有市场价格和市场价值，但公共商品没有市场交换，也没有市场价格和市场价值，因为消费者都不愿意一个人支付公共商品的费用而让别人都来消费。西方经济学中把这种现象称之为“灯塔效应”和“免费搭车”。生态系统提供的生命支持系统服务，如涵养水源、提供氧气、固定二氧化碳、吸收污染物质、净化大气等都属于公共商品，没有进入市场，因而生命支持系统服务不属于市场行为，这给公共商品的估价带来了很大的困难。

（4）属于社会资本。生态系统提供的生命支持系统服务有益于区域，甚至有益于全球全人类，决不是对于某个私人而言，如森林生态系统的水源涵养功能对整个区域有利，森林生态系统的固碳作用能抑制全球温室效应。因此，生命支持系统被视为社会资本。

二、生态力的概念及评价的意义

生态力是指生态系统服务的能力，即生态系统为人类提供服务的能力。生态力评价是指对生态系统为人类提供服务的能力进行定性或定量的研究。

在目前经济社会发展水平上，我们不得不经常在维护自然资本和增加人造资本之间进行取舍，在各种生态系统服务和自然资本的数量和质量组合之间进行选择，在不同的维护和激励政策措施之间进行比较。一旦被迫进行这些选择，我们也就进入了评价过程，无论是道德方面的争论还是评价对象的不可捉摸都无法阻止我们进行评价。以合适的方式评价生态系统服务能力和自然资本的变动有助于我们更全面地衡量综合国力，有助于我们选择更好地提高综合国力的路径。以货币价值的形式表达不同的生态系统服务能力和自然资本变动尤其有助于我们进行比较、选择。

生态力评价的重要意义主要表现在以下几个方面：

1.有助于提高人们的环境意识

环境意识的高低，除了与经济、科技、社会发展水平和人们的生活水平有关外，还与人们对生态系统服务价值的认识程度密切相关。环境意识的高低是衡量一个人，乃至一个民族、一个国家对环境保护重视程度的重要标志之一。环境意识越高，人们对良好生态环境的需求越强烈，对保护环境的活动越主动；反之，如果人们的环境意识较低，在社会经济活动中，就往往只顾眼前、局部的经济利益，忽视长期、全局的整体利益，结果造成资源耗竭、生态破坏和环境恶化，进而限制社会经济的发展。生态力评价研究能最终以货币的形式显示自然生态系统为人类提供的服务的价值，然后通过电影、电视、图书、期刊和报纸等媒体对这种价值的宣传，可以很有效地帮助人们定量地了解生态系统服务的价值，从而提高人们对生态系统服务的认识程度，进而提高人们的环境意识。

2.促使商品观念的转变

传统的商品观念认为商品是用来交换的劳动产品，它过分强调了劳动在商品生产价值形成过程中的作用，忽视了生态环境在商品生产过程中对人类劳动的数量和质量的影响作用。随着生态环境问题日益突出，传统的商品观念受到了冲击，广义的商品观念受到了青睐（孔繁文等，1994）。商品的价值，除了原有的商品价值意义之外，还应包括生态系统服务中没有进入市场的价值。这样，生态系统服务价值研究就打破了传统的商品价值观念，为自然资源和生态环境的保护找到了合理的资金来源，具有重要的现实意义。

3.有利于制定合理的生态资源价格

生态资源不仅具有可被人们利用的物质性产品价值，而且具有可被人们利用的功能性服务价值。生态力评价研究可以为生态资源的合理定价、有效补偿提供科学的理论依据。如果忽视生态资源的价值或者为其定价过低，那就会刺激生态资源的过度消耗，破坏生态平衡。在社会化大生产中，生态资源被消耗，其物质部分参与经济圈的活动转移到产品中去，其生态功能也随之减少以至完全丧失。为了维护生态平衡和持续发展，必须对生态资源的消耗进行适当的补偿，补偿的额度应不少于所造成的损失。如何计算这种损失，就是生态力评价研究所面临的任务。

4.促进将环境被纳入国民经济核算体系

现行的国民经济核算体系以国民生产总值（GNP）或国内生产总值（GDP）作为主要指标，它只重视经济产值及其增长速度的核算，而忽视国民经济赖以发展的生态资源基础和环境条件的核算（孔繁文等，1994）。现行的国民经济核算体系只体现生态系统为人类提供的直接产品的价值，而未能体现其作为生命支持系统的间接价值。研究表明，生态系统的直接价值远远低于其间接价值。因此，现行的国民经济核算体系必然会对经济社会发展产生错误的导向作用，其结果：一是使现行国民经济产值的增长带有一定的虚假性，夸大了经济效益；二是忽视了作为未来生产潜力的自然资本的耗损贬值和环境退化所造成的损失（负效益）；三是损毁了经济社会赖以发展的资源基础和生态环境条件，使经济社会的持续健康发展难以为继。

为了纠正这种偏向，国际社会已研究多年，联合国专家组也制定了建议性的综合环境与经济核算体系（SEEA）框架（联合国秘书处，1991）。联合国环境规划署（UNEP）在其1972～1992年环境状况报告《拯救我们的地球》中明确要求，到2000年“所有各国采用环境和自然资源核算，并将之作为其国民核算体系的一部分”。1992年联合国环境与发展大会（UNCED）通过的《21世纪议程》更具体地规定了实施环境核算及其纳入国民经济核算体系的任务（李金昌，1999）。我国随后制定的《中国21世纪议程》和《中国环境保护21世纪议程》，都将研究和实施环境核算并将其纳入国民经济核算体系的任务列为优先项目。

目前，研究和实施环境核算的主要困难，就是生态系统服务价值（包括有形的物质性产品价值和无形的生命支持系统服务功能价值）的计量问题没有完全解决。因此，生态力评价研究将为促进环境核算及其纳入国民经济核算体系而最终实现绿色GDP做出积极的贡献。

5.促进环保措施的科学评价

以往对环保措施的费用效益分析，大多不考虑生态系统为人类提供的生命支持系统功能价值的损失和增值，导致其结果不完全。实质上，在环保措施费用项中应加入环境质量损失，而在环保措施效益项中应加入因采取环保措施而避免了的环境污染损失，因为避免了的损失就相当于获得的效益。生态力评价研究可以让人们了解生态系统给人类提供的全部价值，促进环保措施的合理评价。

6.为生态功能区划和生态建设规划奠定基础

通过区域生态系统服务的定量研究，能够确切地找出区域内各生态系统的重要性，发现区域内生态系统敏感性空间分布特征，确定优先保护生态系统和优先保护区，为生态功能区的划分和生态建设规划提供科学的依据。

7.促进区域可持续发展

在1987年联合国世界环境与发展委员会的报告《我们共同的未来》中，把可持续发展定义为“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”，这一定义在1992年联合国环境与发展大会上取得共识（马世骏等，1984）。美国世界观察研究所所长莱斯特·R.布朗教授则认为，“持续发展是一种具有经济含义的生态概念。一个持续社会的经济和社会体制的结构，应是自然资源和生命系统能够持续的结构”。可持续发展的内涵主要包括公平性、持续性和共同性（中国21世纪议程管理中心，1999）。

只有在确切地知道了生态系统给人类提供的服务功能价值的基础上，才能科学合理地进行生态区划和生态规划，在时间尺度和空间尺度上实现资源的合理分配，保证区域内和区域间当代人的公平性和代际间的公平性，最终实现区域可持续发展（图3-2）。区域生态系统服务定量研究能够使各级政府确切地知道生态系统给人类提供的服务功能价值，意识到经济建设与生态环境保护必须协调发展。总之，区域生态系统服务研究能够使各级政府和人民克服认识上的局限性，正确处理社会经济发展与生态环境保护之间的关系，认识到只有保护好自然资源和生态环境，社会经济才可以持续稳定地发展。

三、生态力的定量评价方法分析

生态力的定量评价方法主要有三类：能值分析法、物质量评价法和价值量评价法。能值分析法是指用太阳能值计量生态系统为人类提供的服务或产品，也就是用生态系统的产品或服务在形成过程中直接或间接消耗的太阳能焦耳总量表示；物质量评价法是指从物质量的角度对生态系统提供的各项服务进行定量评价（赵景柱，2000）；价值量评价法是指从货币价值量的角度对生态系统提供的服务进行定量评价。其中，价值量评价方法主要包括市场价值法、机会成本法、影子价格法、影子工程法、费用分析法、人力资本法、资产价值法、旅行费用法和条件价值法。

1.能值分析方法

能值分析方法的优势：

（1）自然资源、商品、劳务等都可以用能值衡量其真实价值，能值方法使不同类别的能量可以转换为同一客观标准(Om,1987)，从而可以进行定量的比较。

（2）能值分析方法把生态系统与人类社会经济系统统一起来，有助于调整生态环境与经济发展的关系，为人类认识世界提供了一个重要的度量标准。

能值分析方法的局限性：

（1）产品的能值转换率计算，需对生产该产品的系统作能值分析，用系统消耗的太阳能值总量除以产品的能量而求得，这种分析非常复杂，并且难度很大。

（2）能值转换率是指每单位某种能量（或物质）由多少太阳能焦耳转化而来。但是一些物质与太阳能关系很弱，甚至没有关系，如地球中的矿物质元素、地热、信息等。这些物质很用太阳能焦耳来度量。

（3）能值反映的是物质产生过程中所消耗的太阳能，不能反映人类对生态系统所提供的服务的需求性，即支付意愿（WTP），也不能反映生态系统服务的稀缺性。

2.物质量评价方法

物质量评价方法的优势：

（1）运用物质量评价方法对生态力进行评价的结果比较客观、衡定，不会随生态系统所提供的服务的稀缺性增加而大幅度增加，对于空间尺度较大的区域生态系统或关键的生态系统更是如此。

（2）运用物质量评价方法能够比较客观地评价不同的生态系统所提供的同一项服务能力的大小。

物质量评价方法的局限性：

（1）运用物质量评价方法得出的结果不能引起人们对区域生态系统服务足够的重视，进而影响人们对生态系统服务的持续利用。

（2）运用物质量评价方法得出的各单项生态系统服务的量纲不同，无法进行加总，很难评价某一生态系统的综合生态系统服务。

3.价值量评价方法

价值量评价方法的优势：

（1）运用价值量评价方法计算生态系统服务能力所得的结果都是货币值，因此，既能进不同生态系统同一项生态系统服务的比较，也能将某一生态系统的各单项服务综合起来。

（2）人们对货币值有明显的感知，因此，运用物质量评价方法得出的结果能引起人们对区域生态系统服务足够的重视，促进人们对生态系统服务的持续利用。

（3）生态系统服务价值量评价研究能促进环境核算，将其纳入国民经济核算体系，最终实现绿色GDP。

价值量评价方法的局限性：

（1）价值量反映了人类对生态系统服务的支付意愿，这无疑使其结果存在主观性。随着人类对生态系统的加剧利用，生态资源的逐渐耗竭，生态系统为人类提供的服务的价值会愈来愈高。

（2）运用物质量评价方法能够比较客观地评价不同的生态系统所提供的同一项服务能力的大小。

（中国科学院可持续发展战略研究组撰写）

‘叁’ 系统分析方法的步骤

系统分析方法的具体步骤包括：限定问题、确定目标、调查研究收集数据、提出备选方案和评价标准、备选方案评估和提出最可行方案。 调查研究和收集数据应该围绕问题起因进行，一方面要验证有限定问题阶段形成的假设，另一方面要探讨产生问题的根本原因，为下一步提出解决问题的备选方案做准备。
调查研究常用的有四种方式，即阅读文件资料、访谈、观察和调查。
收集的数据和信息包括事实（facts）、见解(opinions)和态度(attitudes)。要对数据和信息去伪存真，交叉核实，保证真实性和准确性。 最可行方案并不一定是最佳方案，它是在约束条件之内，根据评价标准筛选出的最现实可行的方案。如果客户满意，则系统分析达到目标。如果客户不满意，则要与客户协商调整约束条件或评价标准，甚至重新限定的问题，开始新一轮系统分析，直到客户满意为止。
以生命系统为例：
(一)、生命系统是开放系统。对生命系统的分析切入的是结构和功能两个角度，关注的是它与外界环境之间的物质交流、能量转换和信息传递三个方面。细胞是生物体结构和功能的基本单位。同时，细胞本身有具有严整的结构和复杂的功能区域划分.而生物膜、细胞器、细胞、器官、个体、种群、群落、生态系统、生物圈等生物学研究的对象，其实是由微观到宏观的不同层次的生命系统。其中细胞是微观水平的生命系统。生物圈，是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。是最为宏观水平的生命系统。
(二)、生命系统时刻都处于动态变化的过程中。稳态是生命系统能够独立存在的必要条件。个体水平的激素调节、神经调节，或者群体水平的抵抗力稳定性、恢复力稳定性，都是将维持自身的稳态作为目标。生态系统中的信息传递及其在生态系统中的作用既是新知识，也是理解生态系统调节的难点。
通过以上两个方面认识到：生命系统是整体性，其功能是各组成要素在孤立状态时所没有的。它具有结构和功能在涨落作用下的稳定性，具有随环境变化而改变其结构和功能的动态性。

‘肆’ 能值分析法

(一)能值分析法的基本概念

能值分析法主要应用在生态效益的评价，能值(Emergy)理论是由美国着名生态学家H.T.Om在20世纪80年代提出的，用于生态系统与人类社会经济系统的研究，定量分析资源环境与经济活动的真实价值以及它们间相互的关系。Om将其定义为“某种流动或储存的能量所包含的其他类型能量的数量”或者说是“劳务或产品形成过程中直接或间接投入应用的一种有效能(available energy)总量，就是它所具有的能值”。“太阳能值”(solar energy)在实际中被广泛地用来衡量某种能量值的大小，其依据就是地球上的生态、经济系统内各种不同形式的能量都来源于太阳能，所以可以把太阳能值作为标准来衡量其他类别的能量；系统内能量的流动也是依循了热力学第一定律和热力学第二定律，能量在系统内流动的过程中，一部分能量被散失掉，另一部分能量则转化成潜能。将整个系统维持在高组织、低熵状态，这样就形成了不同能量的高低能值等级，即能量不同具有的能质(energy quality)也不同，或能量不同太阳能值转换率(solar transformity)也不同。太阳能值转换率是衡量每焦耳某种能量(或每克某种物质)相当于有多少太阳能焦耳(solar emjoules)的能值转化而来。根据Om和蓝盛芳(2002)对其能值分析法的研究，其相关概念见表9-1。

表9-1 能值分析法相关概念及其含义表

能值方法一般应用在生态效益评价中，能值和能值—货币比率可用公式表达如下：

能值(sej)＝太阳能值转换率(sej/J)×能量(J)(9-6)

灾害损毁土地复垦

因为人类社会经济中的货币流通并不经过自然，所以自然资源的价值用货币来衡量是很难的。但自然过程和社会经济过程都与能量流动相关，均蕴含能值。因此，以能值为基准，可以将不同类型、不具有可比性的能量转化成统一标准，衡量和比较不同等级、不同类别能量的真实效应，同时，还可以利用能值/货币比率对能值与货币的数量关系进行进一步的衡量。能值分析法从能量流动的角度提供了一个与货币价值核算有别，但对价值量又可进行表达的新的生态评价方法，从而使传统无偿的自然资本和环境服务功能与人类的社会经济核算系统相融合，为科学决策人类活动提供技术方法。因此，能值理论近年来在生态效益评价中得到了越来越广泛的应用。

(二)能值分析法的主要步骤

利用能值分析法对复垦效益进行评价主要包括以下两方面：

(1)项目管理初期的预评价，即对灾毁土地复垦活动中可能带来的生态环境影响进行分析和评价，评价结果同经济效益评价、社会效益评价和复垦潜力评价共同形成复垦决策的骨架。

(2)项目实施完成后对区域生态环境质量的跟踪监测与评估，以实际情况为基础的评价结果作为后续项目的参考、区域生态环境质量保护和生态系统管理的依据。因此评价需要按照立项内容，根据不同灾毁土地内容界定评价边界，进行实地踏勘，收集相关资料，了解项目实施前复垦区域的生态环境的详细情况，包括不同灾毁土地数量、土地利用类型的比例、区域的地形地貌特征、区域自然灾害隐患、区域生物资源的分布及数量、农业投入产出状况、污染物排放及治理状况等，预测项目实施后可能产生的环境影响，进行生态效益预评价；在复垦项目实施后，对区域的生态环境状况实行跟踪监测调查，进行现场勘测，根据勘测和监测数据结果确定复垦对生态环境影响范围和内容，选定相关评价因子，对比分析区域在实施复垦活动前后自然环境系统无偿能值输入量的变化情况，评价土地复垦的生态效益和综合效益，评价步骤见图9-1。

图9-1 灾毁土地复垦生态效益评价步骤

‘伍’ 能值的详细介绍

在此基础上建立的理论和方法可用于度量来自自然系统的“自然资本”和生态服务功能的价值。能值为环境、资源、人类劳务、信息和发展决策的分析评价提供了新尺度。生态经济系统的能值分析是以能值为共同基准,综合分析评价系统的能物流、货币流、人口流、信息流,得出一系列反映系统结构和功能特征与生态经济效益的能值指标,评价系统的可持续发展性能及决策。 能值分析理论和方法是美国着名生态学家H.T.Om为首于20世纪80年代创立的,应用能值这一新的科学概念和度量标准及其转换单位—能值转换率,可将生态经济系统内流动和储存的各种不同类别的能量和物质转换为同一标准的能值,进行定量分析研究,对生态系统内的自然资源的利用进行评估,并评估其发展的可持续性,从而对制定经济方针政策提供科学依据。

‘陆’ 如何利用能值分析方法对可再生能源系统的可持续性展开分析

人类过渡开发的不合理性
摘要：试图从环境系统角度分析人类过渡开发和环境之间的关系，提出人类、资源、环境与经济系统的概念，阐述人类、资源、环境与经济系统的结构特征、各子系统之间内在的关系，研究和分析人类过渡开发与利用自然资源对环境系统所造成的不可逆转性破坏，目前已经济发展为中心的可持续社会，研究人类、资源、环境与经济的可持续发展，建立人类、资源、环境和经济系统的分析和评价体系对研究人类过渡开发利用自然资源所带来的环境问题具有非常积极的意义。
关键词：人类与资源的关系；人类过渡开发；环境污染
1．人类、资源、环境与经济系统
人类作为自然系统的一个子系统，它与环境、资源、经济系统之间相互作用、相互联系形成了一个复杂的体系，从系统的角度来看，这个体系构成了一个总的自然环境系统，这个系统的核心是以人类、环境、资源和经济系统组成。及基本的结构如图一所示。它不仅具有一般系统的特征，而且系统结构及子系统之间相互作用机制比一般系统要复杂的的多。这一系统主要具有以下特征：
1.1层次性与整体性
整个系统不仅由各个子系统构成，而且每个子系统中又包含有不同级别的层次，层次之中又有层次，然而，又不是各部分要素杂乱无序的堆积，而是各个要素组成的有机整体。
1.2关联复杂性
系统中每个子系统内部有着密切联系，而且子系统之间、系统与外部环境之间也存在着相互以来相互作用的关系。
1.3开放性
该系统是一个高度开放的系统，它像有机形成代谢一样，与外界环境不断的交换资源、资金、人员、技术等要素。
1.4动态性
该系统是在动态演化过程中不断形成耗散结构，该结构本身也在不断的高级化，在动态演化的过程中不断推动系统相向高水平高层次的阶段发展。
1.5可调控性
在该系统中，人起着很重要的作用，人类可以通过选择不同的发展模式对可持续发展过程进行干预，这种干预具有双向调控作用。
1.6地域性
该系统在不同的地域白线出来的结构和矛盾是不尽相同的，又明显的空间地域差异性。
人、资源、环境与经济系统是一个开放的复杂巨系统，针对这一复杂系统应研究各子系统内部及其相互之间存在的复杂联系，利用系统的自组织特性，运用调控手段来纠正系统在动态运行中产生的不协调因素，寻求整个系统的最优结构，是系统的协调发展达到新的层次。
2．人、资源、环境与经济发展内部的内部循环关系
2.1子系统的内在联系以及与整个系统的协调机制
2.1.1人口子系统--系统的内在动力
人既是生产者 ,又是消费者 ,人力资源是会生产中最关键的要素 ,社会生产的动力来源于人的消费 ,而且人类的技术进步和发明创造更是各子系统向前发展的内在动因。
人口子系统提供的一定数量和质量的人口（劳动力）是经济发展不可缺少的条件，人类所掌握的科学技术是可持续发展的根本动力，它有利于促进经济质量的提高、提高资源利用效率、改变产生污染的生产和生活方式；但是人口的过快增长会占用大量的再生产资金给经济系统带来就业和消费压力，制约经济的发展，同时，资源相对数量的减少、生活废物的增加给资源和环境子系统带来了的巨大压力。
2.1.2资源子系统—系统的物质基础
自然资源是人类社会存在和发展的物质基础。经济的发展是人力资源和自然资源综合作用的结果，社会进步是自然资源满足人们需求的体现。随着人类利用和改造环境能力的提高，自然资源所包括的外延和内涵也不断扩大，资源与环境的界限也经常变动。
发展与资源存量存在着冲突与协调两种关系：技术进步与外界投资使资源可促进资源利用率提高，培育可再生资源和寻找非再生资源，提高资源存量；而经济与人口子系统的消耗增了对资源的开采和使用，使资源存量不断减少。
2.1.3环境子系统—系统的空间支持
环境是各种生物存在和发展的空间 (是资源的载体 )环境质量水平直接关系到人生活条件和身体健康，影响到自然资源的存量水平（如森林等）和质量水平（如水资源等）和经济发展的基础。
发展与环境承载力之间也存在着冲突与协调两种关系：环境承载力的上升取决于环保投资和环境改造技术水平，从这方面上看，经济发展可以为环境改善和治理提供必要的资金和技术，两者是协调的；另一方面，经济增长和消费水平提高会增加污染的排放导致环境承载力下降，两者又是有矛盾的。
2.1.4经济子系统—系统的核心
经济子系统以其物质再生产功能为其它子系统的完善提供了物质和资金的支持，尤其对于我国这样的发展中国家，经济发展始终是发展的中心问题。只有在经济发展到一定程度下 才能有更多的资金投入到技术改造和环境保护中去，才能发展文化教育事业、提高生活水平 、改善生活条件、促进社会进步。
经济子系统与其它子系统之间的协调和矛盾关系表现为：各种非生产性投入（如环保、教育、消费等）会减少生产性投资，从而抑制经济增长，因此，经济子系统与其它子系统之间存在利益冲突；但是另一方

‘柒’ 系统分析方法与步骤，和模型建立

上面那个人的回答好搞笑= =

简单来说，包括四个部分：建立概念模型，建立定量模型，模型检验，模型应用。
建立生态数学模型的方法一般认为至少有两种途径：
一种是分室方法，用以研究生态系统中各分室的物质与能量的流动，并给出定量的表示。
一种是实验组成成分法，主要用于复杂生态系统的生态过程(如捕食，竞争等)的分析。
可以概括如下：

模型准备 首先要明确地定义所研究的问题，确定建模目的，确定系统边界，确定模型的组分（输入和输出变量，初始和驱动变量，参数，时空尺度），建立流程图。了解问题的实际背景，明确建模的目的搜集建模必需的各种信息如现象、数据等，尽量弄清对象的特征,由此初步确定用哪一类模型，总之是做好建模的准备工作．情况明才能方法对，这一步一定不能忽视，碰到问题要虚心向从事实际工作的同志请教，尽量掌握第一手资料.
模型假设 根据对象的特征和建模的目的，对问题进行必要的、合理的简化，用精确的语言做出假设，可以说是建模的关键一步．一般地说，一个实际问题不经过简化假设就很难翻译成数学问题，即使可能，也很难求解．不同的简化假设会得到不同的模型．假设作得不合理或过份简单，会导致模型失败或部分失败，于是应该修改和补充假设；假设作得过分详细，试图把复杂对象的各方面因素都考虑进去，可能使你很难甚至无法继续下一步的工作．通常，作假设的依据，一是出于对问题内在规律的认识，二是来自对数据或现象的分析，也可以是二者的综合．作假设时既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济等方面的知识，又要充分发挥想象力、洞察力和判断力，善于辨别问题的主次，果断地抓住主要因素，舍弃次要因素，尽量将问题线性化、均匀化．经验在这里也常起重要作用．写出假设时，语言要精确，就象做习题时写出已知条件那样．
模型构成 根据所作的假设分析对象的因果关系，利用对象的内在规律和适当的数学工具，构造各个量(常量和变量)之间的等式(或不等式)关系或其他数学结构．这里除需要一些相关学科的专门知识外，还常常需要较广阔的应用数学方面的知识，以开拓思路.当然不能要求对数学学科门门精通,而是要知道这些学科能解决哪一类问题以及大体上怎样解决．相似类比法，即根据不同对象的某些相似性，借用已知领域的数学模型，也是构造模型的一种方法．建模时还应遵循的一个原则是，尽量采用简单的数学工具，因为你建立的模型总是希望能有更多的人了解和使用,而不是只供少数专家欣赏.
建立定量模型（或概念模型的定量化）： 选择模型类型，建立模型（确定变量间的函数关系）， 参数估计和校准（calibration），编写计算机程序，模型确认（model verification）：仔细检查数学公式和计算机程序，撰写模型文档资料。
模型求解 可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值计算等各种传统的和近代的数学方法，特别是计算机技术．
模型分析 对模型解答进行数学上的分析，有时要根据问题的性质分析变量间的依赖关系或稳定状况，有时是根据所得结果给出数学上的预报，有时则可能要给出数学上的最优决策或控制，不论哪种情况还常常需要进行误差分析、模型对数据的稳定性或灵敏性分析等．
模型检验 把数学上分析的结果翻译回到实际问题，并用实际的现象、数据与之比较，检验模型的合理性和适用性．这一步对于建模的成败是非常重要的，要以严肃认真的态度来对待．当然，有些模型如核战争模型就不可能要求接受实际的检验了．模型检验的结果如果不符合或者部分不符合实际，问题通常出在模型假设上，应该修改、补充假设，重新建模．有些模型要经过几次反复，不断完善，直到检验结果获得某种程度上的满意．
模型时空延扩：把建立好的模型在时间和空间尺度进行扩展
模型应用： 应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的。
模型运行和评价 Levins(1966)曾提出组建数学模型的三条标准：
⑴真实性，模型的数学描述要符合生态系统实际；
⑵精确性，是指模型的预测值与实际值之间的差异程度，
⑶普遍性，即模型的适用范围和广度。
实际中，一个模型要同时满足这三条标准是十分困难的，Walters对此做了较精辟的论述，同时还介绍了两个与真实性和普遍性有关的指标，即分辩率(resolution)和完整性(wholeness)。这两个概念分别由Bledsoe和Jamieson(1969)及Holling(1966)提出的。
总之，并不是所有建模过程都要经过这些步骤，有时各步骤之间的界限也不那么分明．建模时不应拘泥于形式上的按部就班，在实际建模过程中可以灵活采取。

‘捌’ 生态系统中能量流动的计算方法。

答：生态系统中能量流动的特点是：单向流动，逐级递减，按10%--20%进行。
解析：单向流动是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次向后面的各个营养级，一般不能逆向流动，也能循环流动。
逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能量在沿食物链的流动过程中逐级减少的。一般来说，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%--20%。
什么时候算10%，什么时候算20%？
1、知低营养级求高营养级：A、获能量最多：选最短食物链，按×20%计算。B、获能量最少：选最长食物链，按×10%计算。
2、知高营养级求低营养级：A、需最多能量：选最长食物链按÷10%计算。B、需最少能量：选最短食物链，按÷20%计算。注意：以上不等于“吃十长一”。