導語

每年的3月3日是世界野生動植物日，今年的主題是“維護地球所有生命”，包括維護構成生物多樣性的所有野生動植物物種。在生態學中，我們通常就用生物多樣性來描述自然界多樣性的程度。生物多樣性有多種層面的價值，其中經濟價值是較容易量化的一種，經濟價值能夠直接地指導環保政策的權衡和制定。關於生物多樣性和其經濟價值的關係，Science Advance 2月的一篇綜述論文詳細的討論了這個話題。

論文題目： On the functional relationship between biodiversity and economic value 論文地址： https://advances.sciencemag.org/content/6/5/eaax7712

1. 人與自然之間的紛爭不斷升級

2020年聯合國生物多樣性大會將在10月的昆明舉辦，大會主題為“生態文明：共建地球生命共同體”，有評論稱這將是一個至關重要的時刻，它決定著未來十年世界可持續發展的走向。當前，面對介由野生動物傳染的新型冠狀病毒疫情，有立法學者對保護物種建言提出“生態滅殺”策略建議，我們不禁發問人們對生物多樣性價值的判斷為何如此分化割裂？

從氣候變暖、厄爾尼諾現象到交通運輸全球化，從人口增長到加速工業化、城市化，從巴西亞馬遜森林火災到澳大利亞的自然火災，再到今年新型冠狀病毒爆發、亞非大陸蝗災肆虐——我們正在切身體驗到人與自然之間的紛爭不斷升級所帶來的切身之痛。生態系統退化、物種滅絕、生物多樣性喪失將給人類社會帶來怎樣的後果是可持續發展核心需要思考的問題。

然而，由於野生動物與人類活動空間交疊、人畜健康風險，糧食產量的需求以及病蟲害和入侵物種控制等等，又使得眾多物種一次次與人類社會發展站到了“對立面”上，時常令人感到矛盾和困惑。多種價值觀的衝突日益突現，人們在尋求生存發展和保護自然之間進行艱難的博弈。

毋庸置疑，生態系統具有資源供給支撐、物質和氣候調節以及文化精神方面的服務功能，而這種整體服務功能的正常行使背後，是以其各部分構成的生物多樣性所表徵的系統結構支撐起來的。如何橋接自然與人類兩個複雜巨系統，將社會訴求結合經濟發展規律與自然運行法則相互耦合，讓研究者、民眾和決策管理者幾路人馬溝通合作，需要再次審視生物多樣性與經濟價值之間的內在關係，去實現真正有效的權衡（trade-off）。

2. 生物多樣性價值的瀑布模型

生物多樣性值多少錢——這筆帳應該這樣算？據 [1] 提出的框架，在探討生物多樣性的經濟價值時，是一步步地考察的，先是考察生物多樣性其本身的功能，例如保持生態系統的穩定性，促進生態系統有面對擾動時的冗餘；之後討論這些功能在經濟活動中能提供什麼樣的服務，例如魚群為人類提供食物，森林能夠避免土壤流失；最後再評估這些經濟服務的價值是如何隨著生態系統多樣性而改變的。

圖1：理解生態多樣性經濟價值的模型，來自Potschin and Haines Young的論文

除了上述瀑布式的模型，圖中左下角講述的是直接通過市場的交易行為，來判定生態多樣性的經濟價值，即人們為了額外一單位的生態系統多樣性，願意付出多少經濟代價，以此來評估生態多樣性的經濟價值。

3. 不確定性生態多樣性的經濟價值

在圖1的左上角黃色框內，還列出另一種評估生態系統經濟價值的方法，值得特別關注。即在不確定環境下的價值。例如某種生物在未來，隨著經濟系統的改變（某種植物具有了藥用價值），或者由於科技的進步（受某種生物的仿生學啟發帶來的黑科技），人們對其的估值產生了顯著提升，從而使得社會作為一個整體，願意為了保護生態多樣性付出更多的價值。

另一種情況是在生態系統面臨外界擾動時，生態多樣性提供的類似保險的功能，例如後文會提到的通過在農田種植多種作物這種方式，來避免自然災害帶來的經濟損失。

對生態多樣性在不確定環境下提供的價值，本身就面臨著認知上的諸多的不確定性。一種評估方法類似金融市場中的對沖。通過選擇一組收益的變化與外界衝擊無關，或者在外界衝擊下呈現負相關的金融資產，可以保證收益率的相對穩定。類似的，如果構成生態多樣性的物種在面臨某種外部衝擊時，有的會因此繁盛，有的會因此衰敗，

借鑑於金融學中的名詞，這一作用機制被稱為生物多樣性的“保險效應”（Insurance effect; Yachi & Loreau 1999）或“投資組合效應”(portfolio effect; Tilman 1999)。

4. 生物多樣性與及其經濟價值的四種關係

凹函數和凸函數是數學中的兩個概念，描述的是變化的加速度是正的還是負的。如果是凹函數，那麼變化是越來越快的，而如果是凸函數，最初的變化是很快，到後來卻不會那麼明顯。下圖窮舉了學界對生態多樣性和其經濟價值關係的所有可能關係，分別是單調增加的凹函數（A），單調減的凸函數（B），完整的凹函數（C），完整的凸函數（D），其中圖中的橫軸代表生態多樣性，縱軸代表對應多樣性下的經濟價值。

圖2：生物多樣性與及其經濟價值的四種關係示意圖——單調增加的凹函數

傳統生態學的共識是，生物多樣性的經濟價值如圖2所示，當多樣性從15降低到10時，相比從10降低到5時，其價值下降更低，也就是保護生態多樣性的價值，會隨著生態系統本身多樣性降低而越來越明顯。

圖3：生物多樣性與及其經濟價值的四種關係示意圖——單調減的凸函數

然而這篇綜述通過文獻彙總，發現事實並非如此。這意味著如果生態多樣性的經濟價值符合如圖3所示，那麼對於原始生態環境的保護，就顯得比去保護已經開發的生態系統，能帶來更大的經濟價值。

圖4：生物多樣性與及其經濟價值的四種關係示意圖——完整的凹函數

如果圖4描述的符合事實，那麼生態多樣性就並不是越多越好，而是有一個最優值。

圖5：生物多樣性與及其經濟價值的四種關係示意圖——完整的凸函數

而若是圖5的描述為真，那意味著維持已遭到破壞的生態多樣性，反而不如進一步降低這塊區域的生態多樣性，進而獲得更高的經濟價值。因此，搞清楚生態多樣性和其經濟價值的關係，具有顯著的現實意義。

5. 多樣性和經濟價值的實證研究

接下來看幾個具體的實例。在農業生產中，如果一塊土地只種一種農作物，那麼收益會更好，而若是種植多種，則會導致平均產量的降低。但在病蟲害或旱災時，種植多種作物後，收益的波動會減少。這可以看成是生態多樣性提供的“保險”價值。下圖表示了在只種植香蕉的農田中加入更多農作物（橫軸是種植的作物數）後，農田產出價值的變化曲線，其中價值是收益及不確定條件下的風險保險兩部分之和。從該圖可以看出，在農田環境下，生態多樣性的經濟價值並不是傳統中認為的單調增的凹函數，而是凸函數，即存在著一個最優的農作物數量，能讓農田能穩定地高產。

圖6：農田中農作物數量和農田經濟價值的關係 來自補充材料

圖7：草地的生態多樣性與其經濟價值的關係

之後考察草地的生態多樣性與其經濟價值的關係，草地除了能夠供給畜牧業，進而提供經濟價值（藍色）外，草地的固碳能力（吸收二氧化碳），也應算成是草地提供的經濟價值服務（紫色），再加上草地上的商業林地的經濟價值（綠色），可以算成是草地總的經濟價值。從圖中可以看出，無論是固碳還是商業價值，其多樣性（橫軸）的變化都是凸函數。

6. 總結與研究展望

對大自然個性感興趣的人，著眼於物種、群落的多樣性；對生態系統整體感興趣的人，著眼於系統組織起來發揮的功能；對社會經濟和人類利益感興趣的人，著眼於環境和資源能給人類社會帶來怎樣的福祉和價值。生態學（Ecology）、經濟學（Economics），詞根都是拉丁語的Eco，表示“家”，生態系統和經濟系統的認知本是同源。

這篇發表於 Science Advance 的綜述通過對理論觀點和應用實踐的總結探索展示了，將生物多樣性、生態系統功能與自然資源經濟價值有機聯繫起來的可能性，實現這種可能性將打通學科和行業的壁壘，建立起理性的、相對普適的價值觀，最終服務於人與自然平衡共處、可持續發展。

面對未來，下一個十年、百年，文章給出了主要挑戰和努力方向：進一步確定生態多樣性對生態系統的可持續有哪些潛在功能；具體認知海洋、極地、雨林、溼地等多樣化的生態系統的多樣性-價值關係；同時衡量多樣性在不同維度上的經濟價值；評估人工生態系統代替自然生態系統造成的影響；量化經濟價值時，思考如何選擇最適宜的估值函數的模型，並充分考慮不確定性與未來變化的價值。

最後筆者想說一些有些和科普文章調性不搭的心裡話：生態多樣性的價值遠不只是經濟上的，讓地球上的所有動植物都能有一個家，能夠帶給人們審美上的愉悅，能夠作為下一代的教育素材，並且讓人獲得精神上的安寧。維持生態系統的多樣性也是人類作為萬物之靈的道德責任。

“我們大家都在為安全、繁榮、舒適、長壽和平靜而奮鬥著。鹿用輕快的四肢奮鬥著，牧牛人用套圈和毒藥奮鬥著，政治家用筆，而我們大家則用機器、選票和美金。所有這一切帶來的都是同一種東西：我們這一時代的和平。用這一點去衡量成就，全部是很好的，而且大概也是客觀的思考所不可缺少的，不過，太多的安全似乎產生的僅僅是長遠的危險。也許，這也就是梭羅的名言潛在的含義。這個世界的啟示在荒野。大概，這也是狼的嗥叫中隱藏的內涵，它已被群山所理解，卻還極少為人類所領悟。”——《像山一樣思考》（Thinking Like a Mountain），[美] Aldo Leopold【（北京大學王少鵬老師“理論生態學”課堂推薦閱讀）】

參考文獻

[1] M. B. Potschin, R. H. Haines-Young, Ecosystem services: Exploring a geographical perspective. Prog. Phys. Geogr. 35, 575–594 (2011)

[2] Wang, Shaopeng and Michel Loreau. 2014. “Ecosystem Stability in Space: α, β and γ Variability.” Ecology Letters 17(8):891–901.

[3] Wang, Shaopeng and Michel Loreau. 2016. “Biodiversity and Ecosystem Stability across Scales in Metacommunities.” Ecology Letters 19(5):510–18.

[4] Cardinale, Bradley J., J. Emmett Duffy, Andrew Gonzalez, David U. Hooper, Charles Perrings, Patrick Venail, Anita Narwani, Georgina M. Mace, David Tilman, and David A. Wardle. 2012. “Biodiversity Loss and Its Impact on Humanity.” Nature 486(7401):59–67.

[5] Gonzalez, Andrew, Rachel M. Germain, Diane S. Srivastava, Elise Filotas, Laura E. Dee, Dominique Gravel, Patrick L. Thompson, Forest Isbell, Shaopeng Wang, Sonia Kéfi, Jose Montoya, Yuval R. Zelnik, and Michel Loreau. 2020. “Scaling-up Biodiversity-Ecosystem Functioning Research.” Ecology Letters.

[6] 謝高地,魯春霞,成升魁.全球生態系統服務價值評估研究進展[J].資源科學,2001(06):5-9.

審校：李周園

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