人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)分析

1、2000年12月系統(tǒng)工程理論與實踐第12期文章編號:100026788(20001220001206人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)分析曾嶸,魏一鳴,范英,李之杰,徐偉宣(中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所,北京100080摘要:試圖運用系統(tǒng)論思想,提出人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展復(fù)雜系統(tǒng)的概念,闡述人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征、各子系統(tǒng)之間內(nèi)在協(xié)調(diào)機制及系統(tǒng)發(fā)展過程,對有效建立關(guān)于人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展這一開放的復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)控的綜合集成模型具有重要意義關(guān)鍵詞:可持續(xù)發(fā)展;系統(tǒng)分析;復(fù)雜系統(tǒng)中圖分類號:N945.1System A nalysis o

2、f H arm on izati on D evelopm en t am ong Popu lati on,R esou rce,Environm en t and Econom yZEN G Rong,W E I Y i2m ing,FAN Y ing,L I Zh i2jie,XU W ei2xuan (In stitu te of Po licy and M anagem en t,Ch inese A cadem y of Sciences,Beijing100080Abstract:T he natu re of su stainab le developm en t system

3、 lies in the w ay to harmon izetheir relati on s among popu lati on,resou rce,environm en t and econom y.D epending onanalyzing the essen tial featu re and structu re,in ternal m echan is m among sub system anddevelop ing p rocess of th is system in a system theo ry of view,th is paper p resen ted t

4、heconcep t of comp lex system of su stainab le developm en t.Keywords:su stainab le developm en t;system analysis;comp lex system1引言自從世界環(huán)境與發(fā)展委員會(W CED明確提出可持續(xù)發(fā)展定義1以來,可持續(xù)發(fā)展作為人類一個嶄新的目標和全新的發(fā)展模式已被世界各國和地區(qū)廣泛接受,許多專家學(xué)者以及政府組織都從各自不同的角度出發(fā),對可持續(xù)發(fā)展這一概念做了深刻和廣泛的研究24中國政府也于1994年率先制定出中國21世紀議程中國21世紀人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書,把經(jīng)濟、社會、資源

5、與環(huán)境視為密不可分的復(fù)合系統(tǒng),著重從三維結(jié)構(gòu)復(fù)合系統(tǒng)的觀點將經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源不可分割的結(jié)合在一起,提出可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略和行動措施5集中體現(xiàn)了中國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本觀點和主要內(nèi)容事實上,我們認為,可持續(xù)發(fā)展的實質(zhì)是自然與社會系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展,其核心內(nèi)容可以歸納為人口(Popu lati on、資源(R esou rce、環(huán)境(Environm en t和經(jīng)濟(Econom y(總體簡稱PR EE四項關(guān)鍵要素,以人與人類社會經(jīng)濟活動為一方,以人類賴以生存的資源和環(huán)境為另一方,組成了自然與社會相互作用、相互制約的動態(tài)開放復(fù)雜系統(tǒng)對于中國這樣一個發(fā)展中國家來說,經(jīng)濟發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的中心環(huán)節(jié)

6、,可持續(xù)發(fā)展的實質(zhì)是在一定時期和科學(xué)技術(shù)條件下,經(jīng)濟社會在人口、資源和環(huán)境三個約束條件下持久、有序、穩(wěn)定和協(xié)調(diào)地發(fā)展因此,我們認為:研究人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(PR EE的協(xié)調(diào)發(fā)展,建立PR EE協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)的分析和評價體系對研究可持續(xù)發(fā)展具有非常積極的現(xiàn)實意義收稿日期:2000204210資助項目:北京市自然科學(xué)基金(9992003;國家軟科學(xué)基金(99232系統(tǒng)工程理論與實踐2000年12月2人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟四個要素之間相互作用、相互聯(lián)系形成了一個復(fù)雜的體系,從系統(tǒng)論的觀點來看,這個體系構(gòu)成了一個系統(tǒng),在這里稱為人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)(簡

7、稱為PR EE系統(tǒng),這一系統(tǒng)的核心是由人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟子系統(tǒng)組成其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示它不僅具有一般系統(tǒng)的特征,而且系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及子系統(tǒng)之間相互作用機制比一般系統(tǒng)要復(fù)雜得多可持續(xù)發(fā)展不僅依賴于PR EE 各子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)發(fā)展,更取決于各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度這一系統(tǒng)具有以下幾方面的特征層次性與整體性整個系統(tǒng)不僅由P、R、E、E四個子系統(tǒng)構(gòu)成,而且每個子系統(tǒng)中又包含有不同級別的層次,層次之中又有層次例如,環(huán)境系統(tǒng)中包含有水、大氣、以及土壤等子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)中又可分為更小的亞系統(tǒng)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展雖有別于各子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)發(fā)展,但也要以它們內(nèi)部的協(xié)調(diào)發(fā)展為基礎(chǔ)然而,PR EE 系統(tǒng)不是各部分

8、要素雜亂無序的偶然堆積,而是各要素組成的有機整體因此,系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展不僅僅是各子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)發(fā)展,而且在于各子系統(tǒng)之間關(guān)系的協(xié)調(diào)這樣,整個系統(tǒng)才能具有子系統(tǒng)所不具備的特殊的整體功能關(guān)聯(lián)復(fù)雜性系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)內(nèi)部有著密切聯(lián)系,而且子系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與外部環(huán)境之間也存在相互依賴、相互作用的聯(lián)系這些聯(lián)系不僅多樣(如單向與多向聯(lián)系、穩(wěn)定與不穩(wěn)定聯(lián)系而且是非線性、不可逆的這些非線性、不可逆的復(fù)雜聯(lián)系是系統(tǒng)有序的根本原因,正是它們的“協(xié)同作用”,推動整個系統(tǒng)朝著持久、有序、穩(wěn)定和協(xié)調(diào)方向發(fā)展開放性比利時物理化學(xué)學(xué)家普利高津(I.P rigogine提出的耗散結(jié)構(gòu)理論認為:一個遠離平衡的開放系統(tǒng),不斷地與環(huán)

9、境交換物質(zhì)和能量,一旦系統(tǒng)的某個參變量變化達到一定的閾值,系統(tǒng)可以由原來的混沌無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時間、空間或功能上的有序狀態(tài)7從圖1我們知道,PR EE系統(tǒng)是一個高度開放的系統(tǒng),它像有機體新陳代謝一樣,與外界環(huán)境不斷交換資源、資金、人員、技術(shù)等要素,這種能量、物資和信息的交換對于降低系統(tǒng)的內(nèi)部增熵,提高系統(tǒng)的有序度產(chǎn)生重要的影響,是系統(tǒng)維持“耗散結(jié)構(gòu)”狀態(tài),形成有序和自組織的基礎(chǔ)和前提動態(tài)性PR EE系統(tǒng)是在動態(tài)演化過程中不斷形成耗散結(jié)構(gòu),并且這種耗散結(jié)構(gòu)本身也不斷地高級化的過程在時間軸上,PR EE系統(tǒng)是一個量變積累到質(zhì)變飛躍的過程:系統(tǒng)在達到某種協(xié)調(diào)狀態(tài)后,會隨著某些條件限制的突破產(chǎn)生躍

10、進過程,從而平衡被打破,隨后在系統(tǒng)的協(xié)同作用下,系統(tǒng)又逐漸達到新的協(xié)調(diào)狀態(tài),這樣循環(huán)往復(fù),在動態(tài)演化中不斷推動系統(tǒng)相向高層次、高水平的階段發(fā)展可調(diào)控性在PR EE系統(tǒng)中,人起著重要的作用通過對自然規(guī)律和社會規(guī)律不斷深化地認識,人類以各種信息形式控制系統(tǒng)內(nèi)各種能量流、物質(zhì)流和信息流的流向、流速和流量,降低系統(tǒng)的混亂度因此,由于人類社會活動的參與,PR EE系統(tǒng)實質(zhì)上是一個復(fù)雜系統(tǒng)自組織 組織合作的過程,人類可以通過決策選擇不同的發(fā)展模式對可持續(xù)發(fā)展過程進行干預(yù),這種干預(yù)具有雙向調(diào)控作用,它可能促進系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展,也可能延緩或破壞系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展地域性PR EE四者之間的關(guān)系在不同地域所表現(xiàn)出來的結(jié)

11、構(gòu)和矛盾是不盡相同的,有明顯的空間地域差異性但同時也應(yīng)該認識到地域的PR EE系統(tǒng)必須考慮到對其它地域發(fā)展的影響綜上所述,PR EE系統(tǒng)是一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)8,針對這一復(fù)雜巨系統(tǒng)應(yīng)研究各子系統(tǒng)內(nèi)部及其相互之間存在的復(fù)雜聯(lián)系,利用系統(tǒng)的自組織特性,運用調(diào)控手段來糾正系統(tǒng)在動態(tài)運行中產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)因素,尋求整個系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展達到新的層次 圖1人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展基本結(jié)構(gòu)(據(jù)文獻6修改3PREE 復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)在協(xié)調(diào)機制作為開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),影響PR EE 協(xié)調(diào)發(fā)展過程的因素十分復(fù)雜但系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的相互作用是內(nèi)在因素,分析它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,探討整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的機制

12、,對了解系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的演進過程,發(fā)揮人的協(xié)調(diào)作用具有重要意義3.1人口子系統(tǒng)PREE 系統(tǒng)的內(nèi)在動力人既是生產(chǎn)者,又是消費者,人力資源是會生產(chǎn)中最關(guān)鍵的要素,社會生產(chǎn)的動力來源于人的消費,而且人類的技術(shù)進步和發(fā)明創(chuàng)造更是各子系統(tǒng)向前發(fā)展的內(nèi)在動因圖2人口子系統(tǒng)從圖2中可以看出,人口子系統(tǒng)提供的一定數(shù)量和質(zhì)量的人口(勞動力是經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的條件,人類所掌握的科學(xué)技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的根本動力,它有利于促進經(jīng)濟質(zhì)量的提高、提高資源利用效率、改變產(chǎn)生污染的生產(chǎn)和生活方式;但是,人口的過快增長會占用大量的再生產(chǎn)資金,給經(jīng)濟系統(tǒng)帶來就業(yè)和消費壓力,制約經(jīng)濟的發(fā)展,同時,資源相對數(shù)量的減少、生活廢物的增加給

13、資源和環(huán)境子系統(tǒng)帶來了的巨大壓力因此,控制人口數(shù)量,提高人口質(zhì)量是人口系統(tǒng)中最迫切的問題人口的增長率要與經(jīng)濟發(fā)展速度相適應(yīng),要考慮到資源水平和環(huán)境容量;同時,應(yīng)努力提高國民教育水平,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)消費觀念,提高公民環(huán)境意識3第12期人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)分析3.2資源子系統(tǒng)PREE 系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)圖3資源子系統(tǒng)自然資源是人類社會存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)經(jīng)濟的發(fā)展是人力資源和自然資源綜合作用的結(jié)果,社會進步是自然資源滿足人們需求的體現(xiàn)隨著人類利用和改造環(huán)境能力的提高,自然資源所包括的外延和內(nèi)涵也不斷擴大,資源與環(huán)境的界限也經(jīng)常變動如圖3所示,發(fā)展與資源存量存在著沖突與協(xié)調(diào)兩種關(guān)系:技術(shù)進步與外

14、界投資使資源可促進資源利用率提高,培育可再生資源和尋找非再生資源,提高資源存量;而經(jīng)濟與人口子系統(tǒng)的消耗增了對資源的開采和使用,使資源存量不斷減少因此,資源子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展必須考慮區(qū)域內(nèi)資源的承載能力要合理利用資源,提高資源使用效率,對不可再生的資源(如能源、土地等必須優(yōu)化利用,對可再生資源(如水、森林等必須可持續(xù)的利用3.3環(huán)境子系統(tǒng)PREE 系統(tǒng)的空間支持環(huán)境是各種生物存在和發(fā)展的空間,是資源的載體環(huán)境質(zhì)量水平直接關(guān)系到人類的生活條件和身體健康;影響到自然資源的存量水平(如森林等和質(zhì)量水平(如水資源等和經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ) 圖4環(huán)境子系統(tǒng)如圖4所示,發(fā)展與環(huán)境承載力之間也存在著沖突與協(xié)調(diào)兩種關(guān)系

15、:環(huán)境承載力的上升取決于環(huán)保投資和環(huán)境改造技術(shù)水平,從這方面上看,經(jīng)濟發(fā)展可以為環(huán)境改善和治理提供必要的資金和技術(shù),兩者是協(xié)調(diào)的;另一方面,經(jīng)濟增長和消費水平提高會增加污染的排放,導(dǎo)致環(huán)境承載力下降,兩者又是有矛盾的環(huán)境子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)鍵在于發(fā)展要與環(huán)境系統(tǒng)的承載力相適應(yīng),一方面要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高生產(chǎn)技術(shù)水平,減少污染排放;另一方面,要增加環(huán)境治理投入,提高污染治理技術(shù)水平;同時,要提高公民環(huán)境意識,改變傳統(tǒng)的消費模式,實現(xiàn)可持續(xù)消費3.4經(jīng)濟子系統(tǒng)PREE 系統(tǒng)的核心經(jīng)濟子系統(tǒng)以其物質(zhì)再生產(chǎn)功能為其它子系統(tǒng)的完善提供了物質(zhì)和資金的支持,尤其對于中國這樣的發(fā)展中國家,經(jīng)濟發(fā)展始終是發(fā)展的中

16、心問題只有在經(jīng)濟發(fā)展到一定程度下,才能有更多的資金投入到技術(shù)改造和環(huán)境保護中去;才能發(fā)展文化教育事業(yè)、提高生活水平、改善生活條件,促進社會進步 圖5經(jīng)濟子系統(tǒng)從圖5中可以看出,經(jīng)濟子系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和矛盾關(guān)系表現(xiàn)為:各種非生產(chǎn)性投入(如環(huán)保、教育、消費等會減少生產(chǎn)性投資,從而抑制經(jīng)濟增長,因此,經(jīng)濟子系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)之間存在利益沖突;但是另一方面,增加其它子系統(tǒng)的投入有利于系統(tǒng)外在要素(人力資源、自然資源、環(huán)境質(zhì)量等質(zhì)量的提高,在它們的推動下,有助于經(jīng)濟效益的改善,所以經(jīng)濟子系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)之間又存在著協(xié)調(diào)關(guān)系經(jīng)濟子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展不僅在于注重經(jīng)濟增長數(shù)量,更在于追求經(jīng)濟效益、改善經(jīng)濟

17、結(jié)構(gòu)、合理各種資金分配,特別是要依靠科技進步來提高生產(chǎn)的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益綜上所述,人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟子系統(tǒng)之間既彼此沖突又相互協(xié)調(diào),它們之間“協(xié)同作用”是可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的內(nèi)在因素也就是說,在外部控制參量達到一定閾值時,人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟子系統(tǒng)之間通過協(xié)調(diào)作用和相干效應(yīng),可以使系統(tǒng)由無規(guī)則混亂狀態(tài)變?yōu)楹暧^有序狀態(tài),實現(xiàn)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展4系統(tǒng)工程理論與實踐2000年12月4PREE 復(fù)雜系統(tǒng)的過程分析我們認為人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的本質(zhì)是要求經(jīng)濟社會在人口、資源和環(huán)境三個約束條件下持久、有序、穩(wěn)定和協(xié)調(diào)發(fā)展,我們著重從經(jīng)濟發(fā)展與人口、資源、環(huán)境的限制關(guān)系來討論可持續(xù)發(fā)展過程由前述

18、的系統(tǒng)的內(nèi)在協(xié)調(diào)機制我們可以知道,可持續(xù)發(fā)展過程是系統(tǒng)中各要素相互耦合的結(jié)果,我們可以把這些耦合因素分為兩類:一類是對PR EE 協(xié)調(diào)發(fā)展起促進作用的因素,可稱為利導(dǎo)因子;另一類是對PR EE 協(xié)調(diào)發(fā)展起限制作用的因素,可稱為限制因子4.1PREE 協(xié)調(diào)發(fā)展量變積累階段在這個階段,經(jīng)濟發(fā)展有兩者形式:一種是在協(xié)調(diào)發(fā)展的起始階段,利導(dǎo)因子起著主導(dǎo)作用,這時系統(tǒng)發(fā)展的呈圖6曲線A 所示的指數(shù)型(r 型增長;另一種是當經(jīng)濟發(fā)展到一定程度,隨著人口過度增長、資源短缺、環(huán)境惡化等問題的出現(xiàn),不僅不可再生資源等因素成為經(jīng)濟發(fā)展的限制因子,而且一些利導(dǎo)因子(如人口也轉(zhuǎn)變?yōu)橄拗埔蜃?這時系統(tǒng)的發(fā)展軌跡呈圖6曲

19、線B 所示的閾限型增長(K 型增長前者主要追求發(fā)展速度,發(fā)展過程表現(xiàn)為人口迅速增長、資源大量開采、環(huán)境向外開拓,這種發(fā)展只能維持一段時間,一旦超出人口資源環(huán)境容量限制,系統(tǒng)將走向崩潰;后者主要是注重發(fā)展的穩(wěn)定性,發(fā)展的過程表現(xiàn)為人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展相互適應(yīng)、相互協(xié)調(diào)4.2PREE 協(xié)調(diào)發(fā)展質(zhì)變飛躍階段系統(tǒng)的量變積累過程同時也是信息積累過程通過對系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)機制以及與外部環(huán)境要素的相互轉(zhuǎn)換規(guī)律認識的不斷深化,人類可以依靠調(diào)控手段和科技進步突破人口資源環(huán)境容量的限制,使系統(tǒng)發(fā)展向更高水平發(fā)展,最終達到質(zhì)的飛躍過程世界上任何事務(wù)都是量變和質(zhì)變的統(tǒng)一,可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展也不例外從時間上看,可持續(xù)發(fā)展

20、是一個既包括量變積累又包括質(zhì)的躍遷的過程從圖7中可以看出,在一定時期內(nèi),經(jīng)濟發(fā)展在各要素的協(xié)同作用下,達到一定的穩(wěn)定平衡狀態(tài);但是在一定的條件下(如技術(shù)進步,經(jīng)濟發(fā)展水平可能突破人口、資源、環(huán)境容量的限制,達到更高水平 圖6可持續(xù)發(fā)展過程的logistic 曲線圖7可持續(xù)發(fā)展過程組合的logistic 曲線5結(jié)語人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟不僅是PR EE 系統(tǒng)中的核心要素而且易于量化分析,因此從人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的角度探討可持續(xù)發(fā)展具有深刻的現(xiàn)實意義從狹義的角度說,可持續(xù)發(fā)展的實質(zhì)是在一定時期和科學(xué)技術(shù)條件下,經(jīng)濟社會在人口、資源和環(huán)境三個約束條件下持久、有序、穩(wěn)定和協(xié)調(diào)地發(fā)展本文試圖

21、從系統(tǒng)論思想出發(fā),分析其系統(tǒng)特征,探討系統(tǒng)內(nèi)在的協(xié)調(diào)機制和發(fā)展中量變積累到質(zhì)變飛躍的過程,認識人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟這一開放的復(fù)雜系統(tǒng),為建立PR EE 系統(tǒng)分析與評價體系提供理論指導(dǎo)5第12期人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)分析6 參考文獻: 系統(tǒng)工程理論與實踐 2000 年 12 月 1 CED (W o rld Comm ission on Environm en t and D evelopm en t . O u r Comm on Fu tu re R . O xfo rd: W O xfo rd U n iversity P ress, 1987. 2 Ca ldw ell L

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