刍议刍议““人类生存态势之人类生存态势之学学””

陆健健陆健健资源环境学院资源环境学院

2013 华东师范大学校庆报告

一，地球生态系统现状与人类发展一，地球生态系统现状与人类发展理念理念

二，资源利用战略：推进兼顾环境二，资源利用战略：推进兼顾环境生态与经济的绿色发展之路生态与经济的绿色发展之路

三，能源发展思路三，能源发展思路

一，地球生态系统现状与一，地球生态系统现状与人类发展理念人类发展理念

1.1 1.1 千年评估千年评估

《《千年生态系统评估（千年生态系统评估（ millennium ecosystem millennium ecosystem assessment assessment ））》》

由世界卫生组织、联合国环境署和世界银行等机构组织由世界卫生组织、联合国环境署和世界银行等机构组织开展的国际合作项目，于开展的国际合作项目，于 20012001 年年 66 月月 55 日启动。日启动。

首次对全球生态系统进行的多层次综合评估。首次对全球生态系统进行的多层次综合评估。

这项研究由这项研究由 9595 个国家个国家 13601360 多名科学家历时多名科学家历时 44 年完成年完成。。

评估结论：评估结论：

人类赖以生存的生态系统有人类赖以生存的生态系统有 60%60%正处于不断退化状态，地球上近正处于不断退化状态，地球上近2/32/3 的自然资源已经消耗殆尽。的自然资源已经消耗殆尽。

千年评估基本内容：千年评估基本内容：

千年评估的重大千年评估的重大贡献贡献 提出生态系统的状况和变化与人类福提出生态系统的状况和变化与人类福

祉密切相关。祉密切相关。

建议将研究“生态系统与人类福祉”建议将研究“生态系统与人类福祉”及为社会经济的可持续发展服务作为及为社会经济的可持续发展服务作为现阶段生态学研究的核心内容和生态现阶段生态学研究的核心内容和生态学发展的新方向。学发展的新方向。

生态科学的发展生态科学的发展

（美国生态学会生态远景委员会（美国生态学会生态远景委员会））““ 从研究现有未被扰动的原生生态系统向以人从研究现有未被扰动的原生生态系统向以人类为重要组分、聚焦生态系统服务和生态设类为重要组分、聚焦生态系统服务和生态设计的新生态系统的研究转型计的新生态系统的研究转型，将为维持地球，将为维持地球生命的质量和多样性奠定科学基础。” 生命的质量和多样性奠定科学基础。”

（（《《 ScienceScience 》》 vol.304, pp1251-1252)vol.304, pp1251-1252)

生态工程生态工程

人工设计的生态系统已超越了将生态系人工设计的生态系统已超越了将生态系统修复到过去状态的传统理念，它要求创造一统修复到过去状态的传统理念，它要求创造一个功能完善的生物群落，并与人类耦合成自然个功能完善的生物群落，并与人类耦合成自然－社会复合生态系统，使其为人类提供最优的－社会复合生态系统，使其为人类提供最优的生态服务。生态服务。

（（《《 ScienceScience 》 》 vol.304, pp1251-1252)vol.304, pp1251-1252)

生态工程的战略目标和关键措施生态工程的战略目标和关键措施

人类进行生态工程的基本思路在于用社会资产培育自然资产，拓展环境容量，恢复生态服务功能，促进区域的可持续发展。其前提是认知不同区域生态系统及其相关的生态系统服务功能发育，发展，和演变的规律。

1.2 1.2 人类文明人类文明

原始文明原始文明。约在石器时代，人们必须依赖。约在石器时代，人们必须依赖集体的力量才能生存，物质生产活动主要集体的力量才能生存，物质生产活动主要靠简单的采集渔猎，为时上百万年。靠简单的采集渔猎，为时上百万年。

农业文明农业文明。铁器的出现使人改变自然的能。铁器的出现使人改变自然的能力产生了质的飞跃，为时一万年。力产生了质的飞跃，为时一万年。

工业文明工业文明。。 1818 世纪英国工业革命开启了世纪英国工业革命开启了人类现代化生活，为时三百年。人类现代化生活，为时三百年。

生态文明建设生态文明建设

党的十八大做出“大力推进生态文明建党的十八大做出“大力推进生态文明建设”的战略决策，从设”的战略决策，从 1010 个方面绘出生态个方面绘出生态文明建设的宏伟蓝图。 文明建设的宏伟蓝图。

在国际上率先提出的人类发展新理念。在国际上率先提出的人类发展新理念。

绿色发展绿色发展

绿色发展是建立在生态环境容量和资源承绿色发展是建立在生态环境容量和资源承载力的约束条件下，将维持与拓展生态系载力的约束条件下，将维持与拓展生态系统服务功能作为实现可持续发展重要支柱统服务功能作为实现可持续发展重要支柱的生态文明发展模式。的生态文明发展模式。

二，资源利用战略二，资源利用战略

推进兼顾环境生态和经济的绿推进兼顾环境生态和经济的绿色发展之路色发展之路

2.1 2.1 碳排放：低碳，零碳与负碳碳排放：低碳，零碳与负碳

能源问题在影响人类经济生活的同时，也对能源问题在影响人类经济生活的同时，也对整个地球的环境和气候产生了重要影响。整个地球的环境和气候产生了重要影响。

大量化石能源的消耗导致全球气候变化的现大量化石能源的消耗导致全球气候变化的现象已得到世界各国的广泛关注。象已得到世界各国的广泛关注。

2010 2010 年年《《上海统计年鉴上海统计年鉴————能源生产和消费能源生产和消费》》中的能源数据中的能源数据 ,, 上海市能源消费碳排放量为 上海市能源消费碳排放量为 7. 7. 2133 × 102133 × 1077tt

根据上海 根据上海 2010 2010 年年《《上海统计年鉴上海统计年鉴————农业、城农业、城市建设市建设》》中的农田面积与城市绿地面积中的农田面积与城市绿地面积 ,, 上海吸上海吸收碳收碳 ( ( 碳汇碳汇 ) ) 能力为 能力为 2. 3 × 102. 3 × 1066 t t 。。

通过碳本底计算发现通过碳本底计算发现 ,, 上海的碳排放量是碳吸收上海的碳排放量是碳吸收能力的近 能力的近 35 35 倍。每年净排放量约 倍。每年净排放量约 700700 万 万 tt 。。

2.2 2.2 碳汇生态工程碳汇生态工程

2.1.1 2.1.1 人工林碳汇人工林碳汇

每万亩碳汇林一年吸收平均约为每万亩碳汇林一年吸收平均约为3.61×103.61×1066kgkg 碳，按照碳，按照 20122012 年欧洲航空碳年欧洲航空碳税税率换算可实现税税率换算可实现 231231 万元人民币的碳指万元人民币的碳指标价值。标价值。

碳汇净水复合系统碳汇净水复合系统

净水林泽具有兼有碳汇、净水和涵养功能净水林泽具有兼有碳汇、净水和涵养功能的林泽，其自身初级生长力及人工辅助营的林泽，其自身初级生长力及人工辅助营造的林泽区微生物群落，整体去氮能力可造的林泽区微生物群落，整体去氮能力可达到每万亩每年可从周围水体环境中提取达到每万亩每年可从周围水体环境中提取6.8×106.8×1077kgkg 总氮，是普通芦苇或香蒲湿地的总氮，是普通芦苇或香蒲湿地的约约 5-65-6倍，是提升水体自净能力和处理水体倍，是提升水体自净能力和处理水体面源污染的经济有效途径面源污染的经济有效途径

太阳能太阳能 大气中的CO2

大气中的CO2

生物质生物质

活性炭活性炭净水净水

碳指标碳指标

《自然能汇碳净水复合系统》基本模式一

《自然能汇碳净水复合系统《自然能汇碳净水复合系统》》基本模式二基本模式二《自然能汇碳净水复合系统《自然能汇碳净水复合系统》》基本模式二基本模式二

太阳能太阳

能大气中的 CO2

大气中的 CO2

生物质生物质

节能减排材料

节能减排材料

节能减排产品

节能减排产品

碳指标

碳指标

净水净水

2.1.2 2.1.2 海洋碳汇生态工程海洋碳汇生态工程

大型藻类碳汇生态工程 大型藻类的工业化种植研究的历史背景： 应对 1979 年代石油危机，尝试用生物能源取代部分对化石能源的需求。

实验区域：美国东西海岸实验区（图中红框中的灰色区域，每片 11000 平方

公里）海洋农业和能源复合农场概念（ Wikex, 1975 ）

≈实验褐藻的平均固碳能力 926.48 t C km-2 a-1.

固碳量≈单位面积生物量产量（干重） * 碳含量 * 生态工程区面积

光合作用吸收固定二氧

化碳

工业化收获能源或其他产业的

原料

国家国家 二氧化碳排二氧化碳排放放(( 千吨千吨 ))

占全球排占全球排放的比例放的比例(%)(%)

所需的大所需的大型藻类海型藻类海洋工程面洋工程面积积(( 千平方公千平方公里里 ))

所属海洋所属海洋面积面积(( 千平方千平方公里公里 ))

工程区工程区占海洋占海洋面积的面积的比例比例 (%)(%)

中国中国 7,031,9167,031,916 23.3323.33 20702070 29892989 69.2469.24

美国美国 5,461,0145,461,014 18.1118.11 16071607 1245012450 12.9112.91

印度印度 1,742,6981,742,698 5.785.78 513513 23042304 22.2622.26

俄罗斯俄罗斯 1,708,6531,708,653 5.675.67 502502 75897589 6.636.63日本日本 1,208,1631,208,163 4.014.01 355355 44794479 7.947.94

全球全球 29,888,12129,888,121 100100 87988798 361000361000 2.442.44

全球二氧化碳排放概况与大型藻类生态工程捕获等量二氧化碳所需的海洋面积比较（以 2008年排放量为例）

全球可用于大型藻类生态工程的海洋区域

大型藻类种植模结合风能产业的模式

牡蛎生态系统的生态功能：食用、水体净牡蛎生态系统的生态功能：食用、水体净化、提供生境、能量耦合功能：通过滤食化、提供生境、能量耦合功能：通过滤食将水体中大量颗粒物以假粪便形态输入到将水体中大量颗粒物以假粪便形态输入到沉积物表面，支持底栖次级生产。沉积物表面，支持底栖次级生产。

牡蛎壳约占牡蛎总重量的牡蛎壳约占牡蛎总重量的 84%84% ，牡蛎壳中，牡蛎壳中碳含量为碳含量为 12%12% 。其中封存碳量约占牡蛎总。其中封存碳量约占牡蛎总量的量的 10.08%10.08% 。单位面积固碳量为。单位面积固碳量为 1.5-1.5-3.6kgm3.6kgm-2-2 。。

海洋牧场海洋牧场

贝类碳汇贝类碳汇

每万亩牡蛎养殖场吸收碳每万亩牡蛎养殖场吸收碳10×1010×1066~24×10~24×1066kgkg 碳，约碳，约 640-1500640-1500 万人万人民币的碳指标价值。民币的碳指标价值。

上海每年上海每年 700700 万吨碳排放，可用约一千到万吨碳排放，可用约一千到一千五百平方公里的海洋牧场予以吸收。一千五百平方公里的海洋牧场予以吸收。

三，能源战略：趋势与对策三，能源战略：趋势与对策

人类发展利用的化石能源在人类发展利用的化石能源在 2121 世纪上半叶迅世纪上半叶迅速地接近枯竭，化石能源与原料链条的中断，速地接近枯竭，化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧。必将导致世界经济危机和冲突的加剧。

能源，新能源，清洁能源能源，新能源，清洁能源

从碳排放的角度认识，现有的新能源划分为从碳排放的角度认识，现有的新能源划分为含碳和非含碳两个类型划分。含碳的类型又含碳和非含碳两个类型划分。含碳的类型又如沼气、生物质能、页岩气、可燃冰、洁净如沼气、生物质能、页岩气、可燃冰、洁净技术处理过的洁净煤、油等，非含碳的能源技术处理过的洁净煤、油等，非含碳的能源有如太阳能、风能、氢能、广义水能（水电、有如太阳能、风能、氢能、广义水能（水电、潮汐能、波浪能、洋流能、以及海洋表面与潮汐能、波浪能、洋流能、以及海洋表面与深层之间的热循环等）、核能、地热能等。深层之间的热循环等）、核能、地热能等。

风能发电风能发电

全球风力发电全球风力发电

波能发电波能发电

波能发电示意图波能发电示意图

流能发电流能发电

生态友好型清洁能源生态友好型清洁能源

生态友好型清洁能源：无碳无核无坝能源生态友好型清洁能源：无碳无核无坝能源

发展生态友好型清洁能源，将促进世界的能发展生态友好型清洁能源，将促进世界的能源产业与环保产业的新一次升级，解决能源产业与环保产业的新一次升级，解决能源问题的同时促进环境改善，是保护我们源问题的同时促进环境改善，是保护我们美丽的地球家园，实现人类可持续发展的美丽的地球家园，实现人类可持续发展的必由之路。必由之路。

谢谢！谢谢！