生态足迹
【简介】“生态足迹”也称“生态占用”，在20世纪90年代初由加拿大大不列颠哥伦比亚大学规划与资源生态学教授里斯(William E.Rees)提出。它显示在现有技术条件下，指定的人口单位内（一个人、一个城市、一个国家或全人类）需要多少具备生物生产力的土地（biological productive land）和水域，来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。生态足迹通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响。比如说一个人的粮食消费量可以转换为生产这些粮食的所需要的耕地面积，他所排放的二氧化碳总量可以转换成吸收这些CO2所需要的森林、草地或农田的面积。因此它可以形象地被理解成一只负载着人类和人类所创造的城市、工厂、铁路、农田……的巨脚踏在地球上时留下的脚印大小。它的值越高，人类对生态的破坏就越严重。该指标的提出为核算某地区、国家和全球自然资本利用状况提供了简明框架，通过测量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，就可以知道人类对生态系统的利用状况，可以在地区、国家和全球尺度上比较人类对自然的消费量与自然资本的承载量。生态足迹的意义在于探讨人类持续依赖自然以及要怎么做才能保障地球的承受力，进而支持人类未来的生存。
1.计算方法生态足迹的计算是基于两个简单的事实：1、我们可以保留大部分消费的资源以及大部分产生的废弃物；2、这些资源以及废弃物大部分都可以转换成可提供这些功能的生物生产性土地。生态足迹的计算方式明确地指出某个国家或地区使用了多少自然资源，然而，这些足迹并不是一片连续的土地；由于国际贸易的关系，人们使用的土地与水域面积分散在全球各个角落，这些需要很多研究来决定其确定的位置。
1.1 生物生产面积类型及其均衡化处理
在生态足迹计算中，各种资源和能源消费项目被折算为耕地、草场、林地、建筑用地、化石能源土地和海洋（水域）等6种生物生产面积类型。耕地是最有生产能力的土地类型，提供了人类所利用的大部分生物量。草场的生产能力比耕地要低得多。由于人类对森林资源的过度开发，全世界除了一些不能接近的热带丛林外，现有林地的生产能力大多较低。化石能源土地是人类应该留出用于吸收CO2的土地，但目前事实上人类并未留出这类土地，出于生态经济研究的谨慎性考虑，在生态足迹的计算中，考虑了CO2吸收所需要的化石能源土地面积。由于人类定居在最肥沃的土壤上，因此建筑用地面积的增加意味着生物生产量的损失。
由于这6类生物生产面积的生态生产力不同，要将这些具有不同生态生产力的生物生产面积转化为具有相同生态生产力的面积，以汇总生态足迹和生态承载力，需要对计算得到的各类生物生产面积乘以一个均衡因子，
即rk=dk/D(k=1，2，3，… 6)
式中rk为均衡因子，dk为全球第k类生物生产面积类型的平均生态生产力，D为全球所有各类生物生产面积类型的平均生态生产力。本文采用的均衡因子分别为：耕地、建筑用地为2.8，森林、化石能源土地为1.1，草地为0.5，海洋为0.2。
1.2 人均生态足迹分量
Ai＝(Pi+Ii-Ei)/(Yi · N)(i=1，2，3，… m)
式中Ai为第i种消费项目折算的人均生态足迹分量（hm2／人），Yi为生物生产土地生产第i种消费项目的年（世界）平均产量（kg/hm2），Pi为第i种消费项目的年生产量，Ii为第i种消费项目年进口量，Ei为第i种消费项目的年出口量，N为人口数，本文m=33。在计算煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、柴油、热力和电力等能源消费项目的生态足迹时，将这些能源消费转化为化石能源土地面积，也就是以化石能源的消费速率来估计自然资产所需要的土地面积。
1.3 生态足迹
人均生态足迹(hm2／人)：ef＝∑rj/(Pi+Ii-Ei)/(Yi · N) (j=1，2，3，… 6；i=1，2，3，… m)
区域总人口的生态足迹(hm2／人)：EF=N · (ef)
1.4 生态承载力
在生态承载力的计算中，由于不同国家或地区的资源禀赋不同，不仅单位面积耕地、草地、林地、建筑用地、海洋(水域)等间的生态生产能力差异很大，而且单位面积同类生物生产面积类型的生态生产力也差异很大。因此，不同国家和地区同类生物生产面积类型的实际面积是不能进行直接对比的，需要对不同类型的面积进行标准化。不同国家或地区的某类生物生产面积类型所代表的局地产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”表示。某个国家或地区某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率。同时出于谨慎性考虑，在生态承载力计算时应扣除12％的生物多样性保护面积。
ec＝aj×rj×yj(j＝1，2，3，… 6)
式中 ec为人均生态承载力(hm2/人)，aj为人均生物生产面积，rj为均衡因子，yi为产量因子。
1.5 生态赤字与生态盈余
区域生态足迹如果超过了区域所能提供的生态承载力，就出现生态赤字；如果小于区域的生态承载力，则表现为生态盈余。区域的生态赤字或生态盈余，反映了区域人口对自然资源的利用状况。
2.研究与应用实例2.1 Wackernagel等人的开创性研究
Willian Rees的博士生Wackernagel等曾对世界上52个国家和地区1997年的生态足迹进行了实证计算研究表明，全球平均人均生态足迹为2.8hm2，而可利用生物生产面积仅为2hm2，全球人均生态赤字0.8hm2。在计算的52个国家和地区中35个国家和地区存在生态赤字，只有12个国家和地区的人均生态足迹低于全球人均生态承载力。中国1997年的人均生态足迹为1.2 hm2，而其人均生态承载力仅为0.8 hm2，人均生态赤字为0.4 hm2。因此，从全球范围而言，人类的生态足迹已超过了全球生态承载力的35%，人类现今的消费量已超出自然系统的再生产能力，即人类正在耗尽全球的自然资产存量。
2.2世界自然基金会(WWF)的《2004地球生态报告》
为了让各个国家在占用了多少自然资源上“有账可查”，2004年，世界自然基金会(WWF)的《2004地球生态报告》使用了“生态足迹”这一指标，并列出了一份“大脚黑名单”。这份由WWF和联合国环境规划署共同完成的报告于2004年10月21日在瑞士格兰德正式发布。十几位来自WWF总部、挪威管理学院、美国威斯康辛大学和全球足迹网络的专家参与了研究，报告的数据来自联合国粮农组织、国际能源机构、政府间气候变化专门委员会以及联合国环境项目世界保护监测中心。
在这份“大脚黑名单”上，阿联酋以其高水平的物质生活和近乎疯狂的石油开采“荣登榜首”———人均生态足迹达9.9公顷，是全球平均水平(2.2公顷)的4.5倍；美国、科威特紧随其后，以人均生态足迹9.5公顷位居第二。贫困的阿富汗则以人均0.3公顷生态足迹位居最后。中国排名第75位，人均生态足迹为1.5公顷，低于2.2公顷的全球平均水平。“但中国人口数目庞大，其人均生态承载能力(即大自然能够给予的消耗量)仅为0.8公顷，生态赤字高达0.7公顷，而全球的平均生态赤字为0.4公顷。”专家们认为，由于发展中国家的人均自然消耗量还将迅速增加，中国的整体生态形势更加不容乐观。报告显示，美国、日本、德国、英国、意大利、法国、韩国、西班牙、印度均是生态赤字很大的国家。“很简单，如果生态足迹超过了生态承载能力，就是不可持续的。为实现全球的可持续发展，每个人都有义务和责任来减少自然资源的消费，减小自身的生态足迹。”《报告》的主要作者、生态学家骆乔森(JonathanLoh)说。报告说，巴西、加拿大、印度尼西亚、阿根廷、刚果、秘鲁、安哥拉、巴布亚新几内亚、俄罗斯、新西兰等国家由于国土面积辽阔、人口相对稀少或者位于热带亚热带地区，在“生态盈余(总生态足迹小于总生态承载容量)榜”上位居前列。“就在这些生态盈余国家的居民为全球生态环境作出贡献时，西方人正在以难以持续的极端水平消耗自然资源———北美人均资源消耗水平不仅是欧洲人的两倍，甚至是亚洲或非洲人的七倍。”专家们批评说，“如果全球的居民都达到美国居民的生活水平，人类将需要5个地球。”报告的作者们称，他们试图从另一角度寻找“谁应该对目前的全球生态危机负有更大责任”这一争论不休话题的答案。
“那些生态赤字较大国家的资源消耗量已经超过了本国的资源再生能力，其结果就是加剧了环境恶化，或者将这种生态危机通过原材料进口等国际贸易方式转移到了其他国家或地区。”郝克明还担心，大大小小的环保组织如何说服人们为了追求高水平生活而不去高破坏地消耗地球资源。“在目前，使政府、工业界和公众转向可再生能源，推广节能的技术、建筑和交通系统具有至关重要的意义。”马丁说。
2.3 《亚太区2005生态足迹与自然财富报告》
2006年4月19日公布的《亚太区2005生态足迹与自然财富报告》显示，亚太区人民耗损资源的速度接近该地区自然资源复原速度的两倍，而居住在该地区的人类所需的地球资源比该地区生态系统可提供的资源量高出1.7倍。自1961年到2001年，中国人均生态足迹的增长几乎超出了原来的一倍。亚洲是目前世界上经济发展最快、人口最多的区域，其整体生态足迹对全球影响深远，但欧洲人和北美洲人的平均足迹仍比亚洲人高3倍到7倍。在过去的8年里，中国的人均生态足迹比较稳定。
3.批评早期的关于人口过剩（overpopulation）的很多理论和计算预测都已经被证明是错误的，重要原因之一就是科学技术的进步使得一些以前不能利用或利用率低的资源变得可以和更经济有效的利用。关于生态足迹的理论和计算也存在类似问题，因为它的统计和计算涉及到大量的资源利用和消费问题。
一些专家认为，生态足迹的计算结果只能反映经济决策对环境的影响，也就是只注意了经济产品和社会服务能的耗费，而未注意生态产品和生态服务能的耗费，而且在考虑资源的消费时，只注意了资源的直接消费而未考虑间接消费，同时也忽略了资源开发利用中其它的重要影响因素，如工业城市化的推进挤占耕地，由于污染、侵蚀等造成的土地退化情况。生态足迹方法并没有设计成一个预测模型，是一种基于现状静态数据的分析方法，其计算结果不能反映未来的发展趋势，其所得结论具有瞬时性。因此方法的计算结果不能反映人类活动的方式、管理水平的提高和技术的进步等因素的未来影响。同时在将生产能力差异很大的耕地、化石能源土地、牧草地、林地等转化为可比较的生物生产型面积时，采用乘转化因子（均衡因子和产量因子），转化因子的确定显然假定了不同的生物生产面积类型之间固定的替代弹性，事实上，它们之间的环境影响是不可相互替代的。而且该转化因子的确定主要是考虑生物物理方面的因素，并未考虑长期的技术潜力和社会方面的权重（如市场价格的影响）。计算能源净消费所需的生物生产面积是通过计算吸收燃烧化石燃料所产生的CO2所需的生物生产面积，显然忽略了另外一种重要的温室气体甲烷。
当前生态足迹分析方法及其指标还是一个在不断改进的新生事物。“加拿大生态研究小组”等很多科研机构和学者正在研究如何将环境污染的生态影响纳入生态足迹的计算表格中。生态足迹分析法将逐渐完善，并有效地促进人类对可持续发展的探索。
在世界地球日网站（见词条参考资料）上可以检测世界各国某人对地球资源的影响，用生态足迹测验需要多少生产力的土地与水资源才能容纳你的所用所弃，并与其他人的生态足迹及地球所能供应的资源做比较。
“生态足迹法（ecological footprint）”这一概念是生态经济学家Ress教授及其学生Wackernagel教授和Wada博士提出并加以发展的。生态足迹就是能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间（biologically productive areas），其含义就是要维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的或者能够只纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积。生态足迹估计要承载一定生活质量的人口，需要多大的可供人类使用的可再生资源或者能够消纳废物的生态系统，又称之为“适当的承载力”（appropriated carrying capacity）。生态足迹将每个人消耗的资源折合成为全球统一的、具有生产力的地域面积，通过计算区域生态足迹总供给与总需求之间的差值——生态赤字或生态盈余，准确地反映了不同区域对于全球生态环境现状的贡献。生态足迹既能够反映出个人或地区的资源消耗强度，又能够反映出区域的资源供给能力和资源消耗总量，也揭示了人类生存持续生存的生态阈值。它通过相同的单位比较人类的需求和自然界的供给，使可持续发展的衡量真正具有区域可比性，评估的结果清楚地表明在所分析的每一个时空尺度上，人类对生物圈所施加的加压及其量级，因为生态足迹取决于人口规模、物质生活水平、技术条件和生态生产力。