可持續(xù)發(fā)展的連接點(diǎn)：導(dǎo)論
托馬斯·E.格拉德爾，埃斯特爾·范德富特


可持續(xù)發(fā)展的組成要素

在考慮可持續(xù)的可能性時(shí)，我們往往是站在理解人類面臨的問題的立場(chǎng)上。若干年前，舍恩胡貝爾等人（2004）定義了什么是“地球系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和抑制元素”，并且舉例說明了一種“脆弱性框架”。克拉克等人（2004）提出的“希爾伯特地球系統(tǒng)科學(xué)計(jì)劃”幫助構(gòu)建了討論框架，但這并沒有被視為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的良方。這一大綱，或者說是一組問題，聚焦于地球系統(tǒng)知識(shí)需求的增大。然而，在23個(gè)問題中，只有一兩個(gè)能夠應(yīng)對(duì)可持續(xù)性的另一半挑戰(zhàn)：量化可持續(xù)的世界在現(xiàn)在和未來的需求，量化限制來回應(yīng)地球系統(tǒng)的定義，并了解如何運(yùn)用這些信息去支持通向可持續(xù)之路的具體行動(dòng)與方法。
盡管如此，大多數(shù)與可持續(xù)性相關(guān)的話題都被學(xué)術(shù)界詳細(xì)地（即使是孤立地）討論過。例如，波斯特爾等人（1996）討論了人類占用地球淡水供應(yīng)的問題。類似的還有諾維奇等人（1998）耗時(shí)五年的研究課題—能源的限制以及未來能源的供應(yīng)方式，蒂爾頓（2003）再一次將礦產(chǎn)資源作為獨(dú)立的議題加以研究。其他類似的研究同樣可以被列舉出來，但這一切想要傳達(dá)的核心信息是：與可持續(xù)相關(guān)的專題領(lǐng)域的研究，一般沒有考慮到與之相關(guān)的領(lǐng)域構(gòu)成的限制。工程師們喜歡將他們的職業(yè)稱為一種集中于“限制條件下的設(shè)計(jì)”，并且在發(fā)現(xiàn)一系列并存的限制時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于地球系統(tǒng)而言，包括但不限于它的人類層面，它受到的限制是很多的，而且各不相同，我們希望優(yōu)化的是整體的性能，而不是單獨(dú)對(duì)某一組成元素進(jìn)行優(yōu)化。
具體解決其中一些問題所面臨的挑戰(zhàn)，不僅涉及正投入使用和已在使用的資源流，而且與儲(chǔ)量、使用率、流通的信息有關(guān)。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)是不一致的：一些資源的儲(chǔ)量、尚未開發(fā)的資源和那些正在開采的資源已經(jīng)得到確認(rèn)，然而對(duì)于其余的資源來說，常常存在一定程度的不確定性。在理想條件下，資源的等級(jí)是已知的，它們的變化也在監(jiān)測(cè)之中，因此，資源使用達(dá)到極限的方式可以被量化表示。如圖1.1a，例如對(duì)于一趟持續(xù)七天的太空旅行，可以應(yīng)用這種量化方式，儲(chǔ)量是已知的，使用率是已知的，未來使用情況可以被預(yù)估，飛行何時(shí)結(jié)束也是可以確定的。所以只要計(jì)劃使用總量不超過儲(chǔ)量，完全可以維持可持續(xù)性。
現(xiàn)在如圖1.1b，“地球太空船”版本的圖表，在這里，儲(chǔ)量沒有被充分量化，大致的數(shù)量級(jí)已知，但是具體的數(shù)量是一個(gè)關(guān)于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政策的復(fù)雜函數(shù)（例如，油的供應(yīng)量隨著它的價(jià)格、新的提煉技術(shù)和環(huán)境限制而變化），這意味著儲(chǔ)量不是一個(gè)固定值，它的數(shù)量具有被改變的潛質(zhì)。資源使用率同樣不盡相同，正如政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC 2008a）對(duì)未來氣候變化生動(dòng)展示的那樣，更不必提通勤交通隨著油價(jià)的變化而發(fā)生改變。然而考慮問題的出發(fā)點(diǎn)是一致的，我們能夠在多大程度上量化任何關(guān)于構(gòu)成地球資源可持續(xù)性基礎(chǔ)的因素。
評(píng)估的主要復(fù)雜因素是，不能一次只考慮一種地球資源，必須顧及很多相關(guān)性和潛在的矛盾。其中的一個(gè)范例就是水，這一對(duì)于人類生命和自然十分必要的資源。我們將水用于飲用、工作、烹飪，但是它也被用于生產(chǎn)食物，使工業(yè)生產(chǎn)過程得以進(jìn)行�？梢酝ㄟ^海水脫鹽淡化來提供更多的水，但在另一方面，又是一個(gè)高能耗的過程。我們的能源是否足以支撐這一新的方式？因此，這個(gè)問題變成了化眾多參數(shù)的問題和決定如何才有可能的問題。如果與可持續(xù)相關(guān)的個(gè)別關(guān)鍵資源的數(shù)、范圍的確定工作沒有做到最好，這將不可能成功；孤立地理解資源潛力同樣是不夠的。

系統(tǒng)的挑戰(zhàn)
了解如何以最好的方式沿著通往可持續(xù)的道路前行，與了解不可持續(xù)的水平和類型相比，是一個(gè)未被具體解決的問題。可持續(xù)是一個(gè)系統(tǒng)性難題，典型的零散的方法無法有效解決，例如，地球有足夠的礦石來滿足技術(shù)需求嗎？有足夠的水源供人類使用嗎？我們?cè)撊绾尉S護(hù)生物多樣性呢？全球農(nóng)業(yè)是可持續(xù)的嗎？雖然這些都是重要的問題，但這些問題都沒有解決復(fù)雜的系統(tǒng)問題，也沒有提供一條主要而明確的前進(jìn)線路，在一定程度上來說，這是由于這些問題都是密切相關(guān)的。
圖1.2可能有助于我們將可持續(xù)的挑戰(zhàn)更加形象化，可持續(xù)的必備物質(zhì)在圖中用長(zhǎng)方形表示，需求則用橢圓表示�？梢悦黠@看出，在所有必備物質(zhì)和需求之間存在著潛在的聯(lián)系。慣例與專業(yè)化促進(jìn)了對(duì)特定的橢圓和所有的長(zhǎng)方形，或者是特定的長(zhǎng)方形與所有橢圓的關(guān)注。我們能設(shè)計(jì)出一種方法，將所有內(nèi)容作為一個(gè)系統(tǒng)來探討嗎？并以此來為優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，而不僅僅是優(yōu)化系統(tǒng)的某些部分而設(shè)計(jì)一系列連貫的行動(dòng)打好基礎(chǔ)？

應(yīng)急反應(yīng)
自然系統(tǒng)的一些特點(diǎn)常常令分析者混淆，其中之一就是應(yīng)急反應(yīng)，甚至根據(jù)有關(guān)某一系統(tǒng)等級(jí)的詳細(xì)知識(shí)也不足以預(yù)測(cè)其他系統(tǒng)等級(jí)內(nèi)的反應(yīng)。心跳就是一個(gè)明顯的例子，在最低等級(jí)，心臟由細(xì)胞組成，這一點(diǎn)在生理學(xué)和化學(xué)的角度都被廣泛描述。細(xì)胞層次的心電活動(dòng)導(dǎo)致了更高一級(jí)的節(jié)奏性活動(dòng)。然而，更準(zhǔn)確地說，整個(gè)心臟的節(jié)奏性搏動(dòng)是無數(shù)導(dǎo)電性細(xì)胞間隙連接的作用，并且同時(shí)被器官自身的三維體系和結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)（Noble 2002）；細(xì)胞層次不可預(yù)知的性能，突然在器官層次出現(xiàn)。
生態(tài)系統(tǒng)也常常顯現(xiàn)出應(yīng)急反應(yīng)，這種反應(yīng)出現(xiàn)于從相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)為另一種狀態(tài)的系統(tǒng)中（Kay 2002）。一個(gè)普通的例子是淺水湖，常常是雙穩(wěn)態(tài)的（圖1.3）：假如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，湖水表現(xiàn)為清澈；假如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，湖水通常是渾濁的。二者之間的轉(zhuǎn)化不是循序漸進(jìn)的，但是一旦臨界點(diǎn)被跨越，速度就會(huì)加快。這種反應(yīng)與生物交換有關(guān)。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)條件滿足了食藻類動(dòng)物的需要，渾濁度會(huì)減輕，然而當(dāng)一些營(yíng)養(yǎng)條件滿足了食底泥動(dòng)物的需要時(shí)，也可能使渾濁度加重。渾濁度，尤其是從一種不可預(yù)知的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)換，一方面是由系統(tǒng)的整體狀況造成的（例如，水溫、水深），另一方面是由特定類型及數(shù)量，且隨系統(tǒng)改變而改變的生物體造成的（van Nes et al. 2007）。這是因?yàn)楹�水是一種更高層次的成分的一個(gè)組成部分，并且受其影響，正如圖1.4中顯示的那樣。
應(yīng)急反應(yīng)也是人類系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。以移動(dòng)電話為例，這種復(fù)雜的技術(shù)于20世紀(jì)80至90年代被發(fā)明，最初需要的固定位置基站很少，這種電話價(jià)格昂貴，并且和公文包一樣大。手機(jī)的使用及支持手機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施大部分是可以預(yù)測(cè)的，原本預(yù)計(jì)這種電話的使用者是適度數(shù)量的醫(yī)生、旅行銷售員和其他不方便使用地上通信線的人群。然而在2000年前后，由于技術(shù)水平的提高，移動(dòng)電話的體積更小，價(jià)格也更便宜。家長(zhǎng)為孩子和他們自己購(gòu)買手機(jī)。突然之間，在任何地方打電話給任何人變?yōu)榭赡�。移�?dòng)電話的需求量如火箭般上升，尤其是在發(fā)展中國(guó)家，電話技術(shù)的提高使這些國(guó)家?guī)缀趺馊チ税惭b地上通信線的必要。結(jié)果，一種新的社會(huì)行為模式在毫無預(yù)兆與計(jì)劃的情況下產(chǎn)生了。
手機(jī)的故事在這里是有一定關(guān)聯(lián)的，因?yàn)榭沙掷m(xù)性最終都與人類、資源、能源和環(huán)境有關(guān)。成千上萬(wàn)的手機(jī)生產(chǎn)需要多樣且大量的材料以使產(chǎn)品功能最優(yōu)化。由于它們快速更新?lián)Q代，用于制造手機(jī)的鉭曾一度供不應(yīng)求。為了填補(bǔ)供應(yīng)的缺口，在南非，人們以粗糙的技術(shù)手段開采鈳鉭鐵礦，在開采過程中對(duì)環(huán)境造成了極大破壞。世界范圍的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)正在試圖探討一種新的應(yīng)急反應(yīng)：通過簡(jiǎn)單的回收技術(shù)，從被扔掉的手機(jī)中回收貴重金屬再利用。這種社會(huì)—技術(shù)性活動(dòng)在手機(jī)數(shù)量很少的時(shí)候并不存在，然而，一旦它們的數(shù)量增多，回收網(wǎng)絡(luò)就達(dá)到了一個(gè)新的、無法預(yù)知的狀態(tài)。
適應(yīng)性周期為解釋人類—自然系統(tǒng)的進(jìn)化和過渡提供了相當(dāng)廣闊的視角。考慮一下阿什頓（2008）對(duì)波多黎各巴塞羅納塔的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的更為全面的描述。這一制度在20世紀(jì)40 和50年代遭受了重大沖擊，當(dāng)時(shí)制糖業(yè)出口顯著下降，農(nóng)業(yè)用地也大幅減少。從20世紀(jì)50年代中期到1970年，朝向以制造業(yè)為基礎(chǔ)的工業(yè)的轉(zhuǎn)變，使該島經(jīng)濟(jì)復(fù)興，島上能源基礎(chǔ)設(shè)施大量增加，而原先幾乎完全依靠進(jìn)口化石燃料。在接下來的20 年里，制藥業(yè)不斷發(fā)展，工業(yè)體系開始攫取波多黎各有限的淡水資源。目前，即2009年，制造業(yè)正在收縮，這可能意味著新一輪周期的崩潰。很明顯，這涉及有關(guān)工業(yè)的短期和長(zhǎng)期可持續(xù)性、水、能源、農(nóng)業(yè)、土地使用、社會(huì)行為、政府政策和環(huán)境影響的環(huán)環(huán)相扣的問題。同樣明顯的是，這些問題總是單獨(dú)處理的，其中一些問題的長(zhǎng)期結(jié)果并不理想。

瞄準(zhǔn)正確的目標(biāo)
位于圖1.4中間的汽車系統(tǒng)展示了可持續(xù)性面臨的許多挑戰(zhàn)。即使是對(duì)汽車系統(tǒng)的粗略評(píng)估也表明，人們的注意力正集中在錯(cuò)誤的目標(biāo)上，這說明了一個(gè)基本的事實(shí)：一套嚴(yán)格的技術(shù)解決方案不太可能完全緩解一個(gè)在文化上已經(jīng)根深蒂固的問題。改良交通工具，諸如燃料使用、尾氣排放、回收利用等方面，在這些方面大量的精力都被浪費(fèi)了，人們對(duì)于它們的投入是驚人的。但是，與我們一貫的理解相反的是，最多的精力（就這個(gè)系統(tǒng)而言）應(yīng)該被投入到最高的層次上：技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施與社會(huì)結(jié)構(gòu)。想想使用汽車需要的兩大系統(tǒng)成分對(duì)能源和環(huán)境的影響，首先，“建成”基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與維護(hù)—公路與高速公路，橋梁和隧道，車庫(kù)與停車場(chǎng)，這些都會(huì)帶來巨大的環(huán)境影響。其次，建設(shè)和維護(hù)這些基礎(chǔ)設(shè)施耗費(fèi)的能量，自然區(qū)域在這一過程中被擾亂甚至破壞，材料需求的數(shù)量—從聚集到填充于瀝青—都是汽車文化需要，且是由于汽車文化而產(chǎn)生的。此外，汽車是石油產(chǎn)業(yè)及其精煉、混合、運(yùn)輸分配的首要消費(fèi)者，因此造成如此多的環(huán)境影響的原因正是汽車。一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和能源生產(chǎn)的公司正致力于減少對(duì)環(huán)境的影響。但是這些他們所期望的技術(shù)和管理上的進(jìn)步，并不能抵消文化模式和汽車使用產(chǎn)生的需求。
汽車產(chǎn)生的最終影響，也是最根本的影響，可能是人口分布的地理格局，而汽車是這種格局得以形成的主要的動(dòng)力。尤其是在人口密度極低的高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，例如加拿大和澳大利亞，汽車導(dǎo)致了居住和商業(yè)發(fā)展不可持續(xù)的分散格局。潛在的公共交通廊道缺少足夠的人口密度，使得這類區(qū)域的公共交通不經(jīng)濟(jì)。甚至在一些絕對(duì)人口密度看起來很經(jīng)濟(jì)的地方也是如此（例如在美國(guó)新澤西州人口密集的郊區(qū)地帶）。交通基礎(chǔ)設(shè)施的格局一旦建立，在短期內(nèi)就很難改變，假如沒有特殊原因，住宅和商業(yè)建筑在幾十年內(nèi)不會(huì)變動(dòng)。

整合社會(huì)與科學(xué)
對(duì)可持續(xù)性本質(zhì)的理解本能地轉(zhuǎn)向了物理參數(shù)，正如本書上的大部分案例，大多數(shù)的文章主要與一種或其他四種資源中的一種有關(guān)：土地、不可再生資源、水和能源。在這些顯而易見的問題中，與其中每一種資源都有關(guān)的是：“我們擁有足夠的資源嗎？”然而，這個(gè)問題不僅僅關(guān)乎能源供給（大部分是物理參數(shù)），也與需求有關(guān)（主要與社會(huì)因素有關(guān)）。
城市中的大部分地區(qū)的需求十分旺盛，特別是在市區(qū)，需求在迅速增長(zhǎng)著。中國(guó)和印度的新興城市就是鮮明的例子，但在發(fā)展中國(guó)家的世界里，期望的財(cái)富增長(zhǎng)與城市化水平的提升使需求虛高。已經(jīng)證實(shí)，城市居民對(duì)各種資源的人均消耗量高于農(nóng)村居民（e.g.，Van Beers and Graedel 2007；Bloom et al. 2008）。城市居民需要更小的居住空間，利用能源的方式也更為高效�？臻g的緊湊使供應(yīng)回收更為高效，更易于資源再利用。然而，城市屬于污染中的“點(diǎn)污染源”，這常常超出了生態(tài)系統(tǒng)自我凈化的能力。
不管對(duì)于資源的需求等級(jí)如何，需求經(jīng)常由個(gè)人和個(gè)人所在機(jī)構(gòu)的影響決定。在本書中，對(duì)人類已在掌控的資源關(guān)注得還不夠，大部分原因是由于定量分析較少，而且很難與可持續(xù)的量化觀點(diǎn)結(jié)合起來。這種方法不應(yīng)解釋為缺少相關(guān)的社會(huì)科學(xué)主題，而是由于它包含的內(nèi)容太具有挑戰(zhàn)性。最終，社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)應(yīng)該與可持續(xù)相關(guān)行動(dòng)的研究（也可能是已實(shí)施）充分結(jié)合起來。我們發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)挑戰(zhàn)，但是很少提及如何面對(duì)這些挑戰(zhàn)。

整合理解的作用
到2050年，現(xiàn)代技術(shù)能養(yǎng)活90億人口的世界嗎？是的，可以，假如能為農(nóng)業(yè)部門提供充足的土地、能源水、先進(jìn)技術(shù)設(shè)備和合適的管理體系。
到2050年，能源能滿足90億人口的需求嗎？是的，可以，假如能為能源部門提供充足的土地、水、先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和合適的管理體系。
到2050年，水資源能滿足90億人口的需求嗎？是的，可以，假如能為水利部門提供充足的能源和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備。
到2050 年，不可再生資源部門能夠提供先進(jìn)技術(shù)部門所需的材料，以滿足90億人口的需求嗎？是的，可以，前提是能為這一部門提供充足的土地、能源、水和合適的管理體系。
是否能夠以量化的、系統(tǒng)的方式探討這些重要的、重疊的需求，以使這個(gè)星球朝著長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)方向發(fā)展呢？這是一個(gè)關(guān)鍵的問題，并且是以下章節(jié)討論的主題。
我們注意到一個(gè)有趣的現(xiàn)象，至少在進(jìn)行第一次整合量化管理的嘗試時(shí)，可以獲知一些信息，這些信息與搞清國(guó)家物資賬目的最新成果息息相關(guān)（e.g.，NRC 2004；OECD 2004）。在一些國(guó)家，現(xiàn)有的賬目正在初步成型之中，當(dāng)其內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)或接近實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性所需的進(jìn)展相一致，并考慮如何監(jiān)測(cè)這些進(jìn)展時(shí)，將展現(xiàn)出它的重要性。我們通過這個(gè)論壇來探索個(gè)人與可持續(xù)的重要組成部分的聯(lián)系，現(xiàn)在已經(jīng)至少有了一個(gè)初步的樣式。本書探究的是，當(dāng)我們把它們假設(shè)成一個(gè)整合系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行怎樣的優(yōu)化。正如我們所知，對(duì)于我們?nèi)祟惙N族的生存和地球的可持續(xù)，這是一個(gè)主要的挑戰(zhàn)。沒有什么比這更值得探索的了。