导语

每年的今天（3月3日）是世界野生动植物日，今年的主题是“维护地球所有生命”，包括维护构成生物多样性的所有野生动植物物种。在生态学中，我们通常就用生物多样性来描述自然界多样性的程度。生物多样性有多种层面的价值，其中经济价值是较容易量化的一种，经济价值能够直接地指导环保政策的权衡和制定。关于生物多样性和其经济价值的关系，Science Advance 2月的一篇综述论文详细的讨论了这个话题。

论文题目：

On the functional relationship between biodiversity and economic value

论文地址：

https://advances.sciencemag.org/content/6/5/eaax7712

1. 人与自然之间的纷争不断升级

2020年联合国生物多样性大会将在10月的昆明举办，大会主题为“生态文明：共建地球生命共同体”，有评论称这将是一个至关重要的时刻，它决定着未来十年世界可持续发展的走向。当前，面对介由野生动物传染的新型冠状病毒疫情，有立法学者对保护物种建言提出“生态灭杀”策略建议，我们不禁发问人们对生物多样性价值的判断为何如此分化割裂？

从气候变暖、厄尔尼诺现象到交通运输全球化，从人口增长到加速工业化、城市化，从巴西亚马逊森林火灾到澳大利亚的自然火灾，再到今年新型冠状病毒爆发、亚非大陆蝗灾肆虐——我们正在切身体验到人与自然之间的纷争不断升级所带来的切身之痛。生态系统退化、物种灭绝、生物多样性丧失将给人类社会带来怎样的后果是可持续发展核心需要思考的问题。

然而，由于野生动物与人类活动空间交叠、人畜健康风险，粮食产量的需求以及病虫害和入侵物种控制等等，又使得众多物种一次次与人类社会发展站到了“对立面”上，时常令人感到矛盾和困惑。多种价值观的冲突日益突现，人们在寻求生存发展和保护自然之间进行艰难的博弈。

毋庸置疑，生态系统具有资源供给支撑、物质和气候调节以及文化精神方面的服务功能，而这种整体服务功能的正常行使背后，是以其各部分构成的生物多样性所表征的系统结构支撑起来的。如何桥接自然与人类两个复杂巨系统，将社会诉求结合经济发展规律与自然运行法则相互耦合，让研究者、民众和决策管理者几路人马沟通合作，需要再次审视生物多样性与经济价值之间的内在关系，去实现真正有效的权衡（trade-off）。

2. 生物多样性价值的瀑布模型

生物多样性值多少钱——这笔帐应该这样算？据 [1] 提出的框架，在探讨生物多样性的经济价值时，是一步步地考察的，先是考察生物多样性其本身的功能，例如保持生态系统的稳定性，促进生态系统有面对扰动时的冗余；之后讨论这些功能在经济活动中能提供什么样的服务，例如鱼群为人类提供食物，森林能够避免土壤流失；最后再评估这些经济服务的价值是如何随着生态系统多样性而改变的。

图1：理解生态多样性经济价值的模型，来自Potschin and Haines Young的论文

除了上述瀑布式的模型，图中左下角讲述的是直接通过市场的交易行为，来判定生态多样性的经济价值，即人们为了额外一单位的生态系统多样性，愿意付出多少经济代价，以此来评估生态多样性的经济价值。

3. 不确定性生态

多样性的经济价值

在图1的左上角黄色框内，还列出另一种评估生态系统经济价值的方法，值得特别关注。即在不确定环境下的价值。例如某种生物在未来，随着经济系统的改变（某种植物具有了药用价值），或者由于科技的进步（受某种生物的仿生学启发带来的黑科技），人们对其的估值产生了显著提升，从而使得社会作为一个整体，愿意为了保护生态多样性付出更多的价值。

另一种情况是在生态系统面临外界扰动时，生态多样性提供的类似保险的功能，例如后文会提到的通过在农田种植多种作物这种方式，来避免自然灾害带来的经济损失。

对生态多样性在不确定环境下提供的价值，本身就面临着认知上的诸多的不确定性。一种评估方法类似金融市场中的对冲。通过选择一组收益的变化与外界冲击无关，或者在外界冲击下呈现负相关的金融资产，可以保证收益率的相对稳定。类似的，如果构成生态多样性的物种在面临某种外部冲击时，有的会因此繁盛，有的会因此衰败，这种不同步性使得生态系统整体趋于稳定的，此时可以通过观察对生态系统波动的降低程度，当作是不确定环境下，生态多样性带来的“保险”性价值。

借鉴于金融学中的名词，这一作用机制被称为生物多样性的“保险效应”（Insurance effect; Yachi & Loreau 1999）或“投资组合效应”(portfolio effect; Tilman 1999)。

4. 生物多样性与及其

经济价值的四种关系

凹函数和凸函数是数学中的两个概念，描述的是变化的加速度是正的还是负的。如果是凹函数，那么变化是越来越快的，而如果是凸函数，最初的变化是很快，到后来却不会那么明显。下图穷举了学界对生态多样性和其经济价值关系的所有可能关系，分别是单调增加的凹函数（A），单调减的凸函数（B），完整的凹函数（C），完整的凸函数（D），其中图中的横轴代表生态多样性，纵轴代表对应多样性下的经济价值。

图2：生物多样性与及其经济价值的四种关系示意图——单调增加的凹函数

传统生态学的共识是，生物多样性的经济价值如图2所示，当多样性从15降低到10时，相比从10降低到5时，其价值下降更低，也就是保护生态多样性的价值，会随着生态系统本身多样性降低而越来越明显。

图3：生物多样性与及其经济价值的四种关系示意图——单调减的凸函数

然而这篇综述通过文献汇总，发现事实并非如此。这意味着如果生态多样性的经济价值符合如图3所示，那么对于原始生态环境的保护，就显得比去保护已经开发的生态系统，能带来更大的经济价值。

图4：生物多样性与及其经济价值的四种关系示意图——完整的凹函数

如果图4描述的符合事实，那么生态多样性就并不是越多越好，而是有一个最优值。

图5：生物多样性与及其经济价值的四种关系示意图——完整的凸函数

而若是图5的描述为真，那意味着维持已遭到破坏的生态多样性，反而不如进一步降低这块区域的生态多样性，进而获得更高的经济价值。因此，搞清楚生态多样性和其经济价值的关系，具有显著的现实意义。

5. 多样性和经济价值的实证研究

接下来看几个具体的实例。在农业生产中，如果一块土地只种一种农作物，那么收益会更好，而若是种植多种，则会导致平均产量的降低。但在病虫害或旱灾时，种植多种作物后，收益的波动会减少。这可以看成是生态多样性提供的“保险”价值。下图表示了在只种植香蕉的农田中加入更多农作物（横轴是种植的作物数）后，农田产出价值的变化曲线，其中价值是收益及不确定条件下的风险保险两部分之和。从该图可以看出，在农田环境下，生态多样性的经济价值并不是传统中认为的单调增的凹函数，而是凸函数，即存在着一个最优的农作物数量，能让农田能稳定地高产。

图6：农田中农作物数量和农田经济价值的关系来自补充材料

图7：草地的生态多样性与其经济价值的关系

之后考察草地的生态多样性与其经济价值的关系，草地除了能够供给畜牧业，进而提供经济价值（蓝色）外，草地的固碳能力（吸收二氧化碳），也应算成是草地提供的经济价值服务（紫色），再加上草地上的商业林地的经济价值（绿色），可以算成是草地总的经济价值。从图中可以看出，无论是固碳还是商业价值，其多样性（横轴）的变化都是凸函数。

6. 总结与研究展望

对大自然个性感兴趣的人，着眼于物种、群落的多样性；对生态系统整体感兴趣的人，着眼于系统组织起来发挥的功能；对社会经济和人类利益感兴趣的人，着眼于环境和资源能给人类社会带来怎样的福祉和价值。生态学（Ecology）、经济学（Economics），词根都是拉丁语的Eco，表示“家”，生态系统和经济系统的认知本是同源。

这篇发表于 Science Advance 的综述通过对理论观点和应用实践的总结探索展示了，将生物多样性、生态系统功能与自然资源经济价值有机联系起来的可能性，实现这种可能性将打通学科和行业的壁垒，建立起理性的、相对普适的价值观，最终服务于人与自然平衡共处、可持续发展。

面对未来，下一个十年、百年，文章给出了主要挑战和努力方向：进一步确定生态多样性对生态系统的可持续有哪些潜在功能；具体认知海洋、极地、雨林、湿地等多样化的生态系统的多样性-价值关系；同时衡量多样性在不同维度上的经济价值；评估人工生态系统代替自然生态系统造成的影响；量化经济价值时，思考如何选择最适宜的估值函数的模型，并充分考虑不确定性与未来变化的价值。

最后笔者想说一些有些和科普文章调性不搭的心里话：生态多样性的价值远不只是经济上的，让地球上的所有动植物都能有一个家，能够带给人们审美上的愉悦，能够作为下一代的教育素材，并且让人获得精神上的安宁。维持生态系统的多样性也是人类作为万物之灵的道德责任。

“我们大家都在为安全、繁荣、舒适、长寿和平静而奋斗着。鹿用轻快的四肢奋斗着，牧牛人用套圈和毒药奋斗着，政治家用笔，而我们大家则用机器、选票和美金。所有这一切带来的都是同一种东西：我们这一时代的和平。用这一点去衡量成就，全部是很好的，而且大概也是客观的思考所不可缺少的，不过，太多的安全似乎产生的仅仅是长远的危险。也许，这也就是梭罗的名言潜在的含义。这个世界的启示在荒野。大概，这也是狼的嗥叫中隐藏的内涵，它已被群山所理解，却还极少为人类所领悟。”——《像山一样思考》（Thinking Like a Mountain），[美] Aldo Leopold【（北京大学王少鹏老师“理论生态学”课堂推荐阅读）】

参考文献

[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] 谢高地,鲁春霞,成升魁.全球生态系统服务价值评估研究进展[J].资源科学,2001(06):5-9.

（参考文献可上下滑动）