【生態學】2.生態系統服務：類別與評估

生態系統服務
生態系統服務類別

供給
調節維護
支援
文化與精神聯絡

生態系統評估

環境經濟
支付生態系統服務費用
基於自然的解決方案

你知道麼？

生態系統為人類提供一系列維持生命的服務。例如，地球的生態系統過濾和調節我們飲用的水和呼吸的空氣，確保滿足我們的許多基本需求。但這些服務價值幾何？生活中沒有什麼是免費的。

關鍵概念

長期以來，生態系統一直在發揮作用，產生物質（蜂蜜、木材、土壤等）供我們獲取。
研究發現，生態系統還提供大量基本服務，例如水過濾和氣候調節。
全面考慮生態系統服務，包括提供（產品）、調節過程、支援生物多樣性、滿足文化需求。
賦予生態系統服務貨幣價值，在指導決策土地的使用時可以更有效地評估成本與效益。

圖1：男孩們在索馬利亞希爾謝貝利州巴拉德區馬安的非洲聯盟駐索馬利亞特派團修復的水井飲水。

我們從水龍頭接水喝，知道這可以解渴。但很少有人真正瞭解這杯水是如何生產的。各地的自來水可能通過了水處理，殺死細菌或去除其他汙染物，透過溝渠或管道輸送到我們接水的地方。付水費，就是在為管理這些水而付費。

但我們並沒有為另一個巨大的隱藏價值付費，這個價值遠遠高於運輸和（或）處理基礎設施的成本（如果有的話）。水到底從哪裡來？又有哪些投資讓水源源不斷？

花幾分鐘思考這個問題，因為你可以從多方面得出答案。

生態系統服務

“生態系統服務將自然資產（土壤、動植物、空氣、水）轉化為價值”

——EJOLT（環境正義、組織、責任、貿易Environmental Justice, Organizations, Liability and Trade），2013年

水是生態系統中自然提供的眾多資源之一。水迴圈從海洋到大氣再降雨，供應植被、表面徑流、地下水供應，它維持著地球上的生物覆蓋。水是地球免費提供的眾多“供給”之一，它透過迴圈和過濾等“服務”發揮作用，這些服務是由地球的生態系統提供的。仔細看這張圖（我們將在本模組的後面部分回顧），你個人從這些自然生態系統服務中受益了多少？哪些與你的生活無關？

圖2：生態系統自然提供的一系列服務。

美國生態學家韋斯特曼（Walter E. Westman）思考自然系統為我們提供所需物品和服務，他於1977年發表了一篇論文，題為《自然服務價值幾何？》（How Much Are Nature’s Services Worth? ），在文中正式提出“生態系統服務”（ecosystem services）這一術語。這篇論文呼籲評估自然生態系統對人類福祉的作用，並稱生態系統最重要的價值在於它提供我們可收取的物質（如樹木、岩石）（Westman，1977）。

“生態系統服務支援和維持人類生命”這個觀點越來越受關注，最終促成了一項為期四年的研究（Milennium Ecosystem Assessment，2005 ）。該研究憑藉1300多位科學家的專業知識，旨在評估世界生態系統如何支援人類福祉以及對生態保護的意義。舉一個研究發現的例子：溼地提供大量服務，比如水淨化、氣候調節、食物供應、養分迴圈、休閒娛樂、土壤形成等，直接惠及數百萬人。

此後有許多研究關注特定生態系統如何為人類提供服務。例如，南非的曼迪紹納（Emma Mandishona）研究辛巴威東部的農業社群如何依賴溼地。曼迪紹納選擇六片溼地，透過採訪、與村長交談、日常觀察，發現人們依靠溼地的一系列活動——澆灌果樹與蔬菜、收穫蚱蜢等食物、養殖魚類、編制蘆筍籃子。溼地因此成為重要的經濟中心（Mandishona and Knight，2022）。

無論在辛巴威農村還是紐約市，生態系統對於供水都至關重要。卡茨基爾山脈和哈德遜河谷的水每天為紐約市居民輸送超過10億加侖的水。透過保護周圍流域的自然過濾作用，紐約市節省了數十億美元的建設和運營過濾廠的成本。此外，紐約市內超過5000英畝的溼地有助於降低洪水風險、過濾汙染，並保持當地氣候涼爽。

【考考自己】歷史上對生態系統服務的關注，主要集中在 _______ 上。

a.可以獲得的物質

b.應該維護的流程

c.值得保護的生物多樣性

d.保護生物多樣性

生態系統服務類別

再看看上面的輪圖，你會如何分類生態服務？圖中，有些是我們吃的東西（比如飲用水或食物），而另一些是生態系統完成的工作（比如過濾或調節）。

生態系統服務通常分為以下幾類：

–供給

“我們從植物、樹木、農場動物中獲取滿足身體需求的食物……微生物在分解垃圾方面發揮著重要作用，它們提供藥物和疫苗“……從某種意義上來說，這些生命形式支援著我們的生存。”

—薩爾曼（Salman Ahmed Shaikh），伊斯蘭經濟專案，2020年

生態系統提供豐富的原材料。例如水、礦物質、燃料、木材、纖維、水果以及其它生物或非生物。土壤、沙子、玻璃等材料都是生態系統自然產生的。我們透過某種方式處理這些材料來滿足我們的需求：將木材轉化成紙張、從植物提取物中生產藥物、將礦石製作成寶石。

生態系統提供的這些物質全都對我們的福祉至關重要嗎？

–調節維護

生態系統還提供調節和維護服務。植被淨化空氣，控制腐蝕、調節水供應，透過生物化學迴圈促進礦物質和營養物質的迴圈。在氣候變化（大氣中二氧化碳含量上升）大背景下，植物固碳更顯重要。（參見“控制地球溫度的因素”模組）。

葡萄牙生態學家維拉（Joana Vieira）研究植被結構與空氣淨化之間的關係。她與團隊選擇葡萄牙阿爾馬達（Almada）的一個大型公園（150英畝）開展研究。這個公園內有原始林地、人工植被與草坪。他們測量各種植被型別中地衣的多樣性。地衣的所有營養都來自空氣，因此對空氣汙染很敏感，是良好的生物指標。他們還將地衣從清潔的生長環境中轉移到公園的樹上，等三個月後再檢測地衣受到的汞汙染和鉛汙染。研究人員發現，比起人工管理的田地或種植園，管理較少的林地能更有效地過濾汙染物。這表明，至少在那裡野生生態系統提供的服務更好（Vieira等，2017）。

–支援

生態系統還為多樣性的生物（植物、動物、真菌、細菌等微生物）提供棲息地。生態系統在生產者（如植物）、消費者（如植食動物）、食物網更高層之間傳輸能量。

–文化與精神聯絡

生態系統也支援精神和文化活動。人類的演化與其自然棲息地密切相關。生態系統不僅為人類提供物品，也服務了人類的認知發展、精神實踐、文化活動、娛樂、靈感等深層次需求。

南非的一位環境科學碩士生德萊西（Peter De Lacy）研究了墓地花園等場所提供的服務。在30個這類場所中，他清點灌木與樹，並調查訪問這些場所的人，請他們從精神、生態、經濟角度評估花園的價值。結果表明，花園生態系統主要提供的是精神服務，第二位是生態服務，而最後才是經濟服務（De Lacy & Shackleton 2017）。

【考考自己】供鮭魚逆流產卵的河流，提供的服務可歸類為 _______。

a.調節與維護

b.支援

c.文化與精神聯絡

d.超過以上任何一項

生態系統評估

“然而，在不斷尋求使文明活動合理化的過程中，西方社會的政策制定者越來越多地要求以前被視為無價之寶的物品和品質的貨幣價值：乾淨的空氣和水、未馴服的野生動物、荒野本身。這種探索的背後是希望，透過權衡未開發的自然資源與資源發展效益，獲得決策的客觀依據。”

——韋斯特曼（Walter E. Westman），《大自然的服務價值幾何？》1977 年

如果生態系統提供的服務有價值，我們如何量化應該為此支付的費用？

1997年，美國系統生態學家羅伯特·科斯坦扎（Robert Costanza）及同事發表對全球生態系統服務貨幣價值的估算（是最早的估算之一）。他們梳理已發表文獻中對特定服務的貨幣價值估算，然後推斷其全球規模。據粗略估算，全球生態系統服務平均每年價值33萬億美元。雖然他們提示應該謹慎對待估算的準確性，但這份工作的重要意義在於認識到生態系統提供了巨大的經濟價值，在決策過程中應該考慮這種價值。這有利於開闢“環境經濟學”這一研究新領域。（Costanza等，1997）

回想一下個人使用的服務，你認為我們作為一個社會是否為生態系統為我們提供的所有好處支付了費用？

–環境經濟學

此前，金融市場並未考慮這些因素，因此在決策中大多被忽視。環境經濟學領域指出，生態系統與該那邊景觀的那些人類活動的成本與收益相關。透過研究如何為這些自然資產（natural capital）定價，人們逐漸認識到了它們的價值。

自然資產的價值包括直接價值、間接價值、非使用價值、期權價值：

直接價值：當我們透過直接使用某物而獲得價值時，例如從森林蜂巢中採集蜂蜜。
間接價值：當我們透過間接使用某物而獲得價值時，例如我們的農作物被野蜂群授粉。
非使用價值：當我們從生態系統中不太明顯的方面獲得價值時，例如，當得知存在巨型魷魚，我們感到喜悅。
期權價值：當我們不計現有價值而願意為未來價值付費時，例如預期能在國家森林步道上徒步旅行。

你能在圖3中看到生態系統服務在發揮作用麼？將它們的價值分為直接、簡介、非使用、期權。

圖3：人類與流域互動的示意圖。

評估生態系統服務的價值與維護成本的關係，為管理生態系統提供所需資訊。

例如，西班牙環境經濟學家泡拉（Paola Ovando Pol）及其同事開發了綜合財務會計系統，用於估算生態系統服務的價值。考慮蘑菇、水、牲畜的價值時，他們考慮到經濟原則（比如私人設施與資本受益）。研究人員將該系統用於西班牙安達盧西亞的39個農林業農場，發現森林型別造成增值方式的差異。針葉林每公頃產生160美元收入（來自木材等），硬木林每公頃產生400美元收入（天然生長的軟木塞等）(Ovando等，2016)。

根據財務會計計算，如果要在失去針葉林或硬木林之間做選擇，該選哪一個？

為生態系統服務的不同方面賦予價值，可以搞清楚維持一種服務與維持另一種服務之間的權衡。例如，夏威夷最大的私人土地持有組織卡美哈梅哈學校（Kamehameha Schools）規劃其土地使用，受益於生態系統服務科學家戈登斯坦（Josh Goldstein）及其同事的價值量化工作，更好地平衡了相互競爭的價值，包括食物種植、生物燃料原材料、林業。該研究模擬七種土地使用情況下碳儲存、水質、財務回報，結果顯示各有利弊。例如增加生物燃料生產會改善水質，但減少了碳儲存（Goldstein等，2012）。

–支付生態系統服務

“當然，毋庸置疑，經濟可行性限制了土地利用的可行與否。過去如此，將來也同樣如此。”

– 自然保護者奧爾多·利奧波德（Aldo Leopold），《沙鄉年鑑》（A Sand County Almanac ,1970 年）

所以，如果生態系統服務對人類有金融價值，那麼誰為它們付錢？

新興的生態系統保護計劃包含“支付生態系統服務”（payment for ecosystem services，縮寫為PES）。其理念是，土地所有者因其土地提供的服務而獲得經濟補償，鼓勵保持生態系統完整，生態系統服務執行。

例如，佛羅里達州的PES計劃為牧場主提供經濟補償，讓他們以保證生態系統服務的方式來管理土地。密集的牧場經營可能導致養分徑流進入溪流、土壤儲水能力減弱。以結果為導向，州政府向大沼澤地區的牧場主支付費用，以減少土地上磷排放。提供給牧場的前期資金用於革新水管理（Bohlen等，2009）。

按服務付費的方法不僅用在流域保護方面，還用在其它方面，例如生物多樣性保護。但付費服務的難度在於需要持續的金融和社會資本。

對環境服務進行經濟核算的另一種方法是市場交易。全球減少碳排放的戰略就用到限量與交易。碳排放正在導致全球氣候變化，因此對溫室氣體排放進行限量。但企業可以買賣排放許可，從而形成了供需市場（請參閱“控制地球溫度的因素”模組）。

例如，墨西哥是二氧化碳排放量較高的國家，也是最早採用限額與交易的方法的國家之一。墨西哥2013年實施碳稅，對碳儲存而非碳排放進行估值。2019年，墨西哥啟動一項試點排放交易計劃，碳排放必須保持在限額內或向他人購買排放許可證。雖然排放交易的策略還在發展中，證據顯示在它對減少碳排放有效。設定碳排放價格，可以激勵企業發展低碳技術的創新。

【考考自己】生態系統服務免費生成，因此也應該免費提供給消費者。

a.對。

b.錯。

–基於自然的解決方案

圖4中，為生態系統管理付款的受益人是誰？

圖 4：該圖顯示瞭如何從管理流域的上游社群到支付服務費用的下游城市社群來確保生態系統服務。

受益者包括下游（他們獲得水源和其他流域服務）、上游（他們負責照管流域並獲取服務）、其他物種（受益於流域健康）。

人們認識到，生態系統提供人類的服務具有價值，甚至必不可少。於是，注意力和資金正在轉向“基於自然的”（nature-based）解決方案，一種利用自然過程解決人類問題的方法。它既承認自然提供服務的能力，也承認人類技術維持和利用這些服務的能力。目標是找到解決方案，獲得雙贏（保護與發展生態系統）。

例如，冰島幾個世紀以來過度放牧，導致土地退化。最近一個世紀，冰島土壤保護局一直在努力恢復生態系統。冰島環境科學家費格（David F. Finger）領導研究冰島南部朗加韋利爾地區的恢復工作是否對生態系統服務產生了影響。透過比較不同（仍然退化、部分恢復、完全恢復）地區，他研究與水相關的生態服務如何發揮作用。他們發現，生態系統的恢復有利於地下水儲存，減少河岸侵蝕河流，讓流動模式更穩定（Finger等，2016）。

基於自然的解決方案在越來越大的範圍內獲得成功。我們由此提升了能力，在滿足人類需求的同時，也為我們自己和其他物種維持生態系統服務。生態系統服務擴大到全球範圍，就很難量化也很難被取代。

【考考自己】生態系統既可以服務於人類價值，也可以服務於保護價值，但不能同時服務於兩者。

a.對。

b.錯。

資料來源：

Devin Reese, PhD. “Ecosystem Services” Visionlearning Vol. BIO-5 (7), 2022.

https://www.visionlearning.com/en/library/Biology/2/Ecosystem-Services/279

References

Bohlen, Patrick J., Sarah Lynch, Leonard Shabman, Mark Clark, Sanjay Shukla, and Hilary Swain. "Paying for environmental services from agricultural lands: an example from the northern Everglades." Frontiers in Ecology and the Environment 7, no. 1 (2009): 46-55
Costanza, Robert, Ralph d'Arge, Rudolf De Groot, Stephen Farber, Monica Grasso, Bruce Hannon, Karin Limburg et al. "The value of the world's ecosystem services and natural capital." Nature 387, no. 6630 (1997): 253-260.
De Lacy, Peter, and Charlie Shackleton. "Aesthetic and spiritual ecosystem services provided by urban sacred sites." Sustainability 9, no. 9 (2017): 1628.
Finger, David C., Þórunn Pétursdóttir, and Guðmundur Halldórsson. "Hydro-meteorological risk reduction through land restoration in Rangárvellir, Iceland-an overview of the HydroResilience project." In EGU General Assembly Conference Abstracts, p. 4889. 2017
Goldstein, Joshua H., Giorgio Caldarone, Thomas Kaeo Duarte, Driss Ennaanay, Neil Hannahs, Guillermo Mendoza, Stephen Polasky, Stacie Wolny, and Gretchen C. Daily. "Integrating ecosystem-service tradeoffs into land-use decisions." Proceedings of the National Academy of Sciences 109, no. 19 (2012): 7565-7570.
Mandishona, Emmah, and Jasper Knight. "Feedbacks and Trade-Offs in the Use of Wetland Ecosystem Services by Local Communities in Rural Zimbabwe." Sustainability 14, no. 3 (2022): 1789.
Millennium Ecosystem Assessment (Program). Ecosystems and Human Well-Being. Washington, D.C.: Island Press, (2005). https://www.millenniumassessment.org/en/index.html
Ovando, Paola, Pablo Campos, José L. Oviedo, and Alejandro Caparrós. "Ecosystem accounting for measuring total income in private and public agroforestry farms." Forest Policy and Economics 71 (2016): 43-51.
Vieira, Joana, Paula Matos, Teresa Mexia, Patrícia Silva, Nuno Lopes, Catarina Freitas, Otília Correia, Margarida Santos-Reis, Cristina Branquinho, and Pedro Pinho. "Green spaces are not all the same for the provision of air purification and climate regulation services: The case of urban parks." Environmental Research 160 (2018): 306-313.