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可持续发展理论的形成经历了相当长的发展过程。20世纪五六十年代，人们在经济增长、城市化、人口、资源等所形成的环境压力下，对“发展=经济增长”的模式开始产生怀疑并展开研究。
1961年，联合国通过了关于“发展”问题的第一个决议——《联合国发展十年》，提出单纯的经济增长不等于发展，发展本身除了“量”的增长要求以外，更重要的是要在总体“质”的方面有所提高和改善。
1962年，美国海洋生物学家蕾切尔·卡逊（Rachel Carson）创作了环境科普读物《寂静的春天》，书中描写了因过度使（施）用化学药品和肥料而导致环境污染、生态破坏，最终给人类带来灾难，阐述了农药对环境的污染，用生态学的原理分析了这些化学杀虫剂对人类赖以生存的生态系统带来的危害，指出人类用自己制造的毒药来提高农业产量，无异于饮鸩止渴，人类应该走“另外的路”——可持续发展之路。
1972年，英国经济学家芭芭拉·沃德（Barbara Ward）和美国微生物学家雷内·杜博斯（Rene Dubos）受联合国人类环境会议秘书长莫里斯·斯特朗（Maurice F. Strong）委托，为同年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议提供了一份非正式报告《只有一个地球：对一个小小行星的关怀和维护》，从整个地球的发展前景出发，从社会、经济和政治的不同角度，评述了经济发展和环境污染对不同国家产生的影响，呼吁各国人民重视维护人类赖以生存的地球。《只有一个地球》是世界环境运动史上的一份有着重大影响的文献，很多观点被《联合国人类环境会议宣言》所采纳，把人类生存与环境的认知推向一个“新境界”——可持续发展的境界。
同年，美国未来学家丹尼斯·梅多斯（Dennis Meadows）等受罗马俱乐部（Club of Rome，一个旨在研究人类当前和未来处境问题的非正式国际性协会）委托，以计算机模型为基础，运用系统动力学对人口、农业生产、自然资源、工业生产和污染五大变量进行了实证性研究，并发布了研究报告《增长的极限》，报告呼吁人类转变发展模式——从无限增长转向可持续增长，并把增长限制在地球可以承载的限度之内。
1972年召开的联合国人类环境会议开创了环境保护事业的新纪元。此后，一系列类似会议相继召开，并促进了联合国环境规划署（UNEP）等多个全球性机构的建立。
1980年，世界自然保护联盟（IUCN）、联合国环境规划署和世界野生动物基金会（WWF）共同发表了《世界自然资源保护大纲》，提出“没有使千百万人得以脱贫的发展，自然保护的目标难以实现；发展与自然保护相互依存，发展需要以呵护地球为前提”。
1982年，联合国大会第48次全会通过了《世界自然宪章》，提出“人类是自然的一部分，生命有赖于自然系统的功能维持不断”。
1983年，世界环境与发展委员会成立，并在1987年发布了《我们共同的未来》研究报告，报告以“持续发展”为基本纲领，以丰富的资料论述了当今世界环境与发展方面存在的问题，提出了处理这些问题的具体和现实的行动建议；报告提出“环境与人类活动密不可分。环境是人类生存之所，发展是人类在此寓所内改善生存状况的行为”；报告提出了可持续发展的定义——“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”，这一定义随之得到广泛认可。
1989年，联合国环境规划署理事会（2013年改为“联合国环境大会”）专门为“可持续发展”的定义和战略通过了《关于可持续发展的声明》，认为可持续发展的定义和战略主要包括四个方面的含义：走向国家和国际平等；要有一种支援性的国际经济环境；维护、合理使用并提高自然资源基础；在发展计划和政策中纳入对环境的关注和考虑。
1992年，联合国环境与发展大会（UNCED）在巴西里约热内卢召开，这是继1972年6月瑞典斯德哥尔摩联合国人类环境会议之后，环境与发展领域规模最大、级别最高的一次国际会议。会议围绕环境与发展这一主题，在维护发展中国家主权和发展权、发达国家提供资金和技术等根本问题上进行了艰苦的谈判。最后通过了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》《21世纪议程》和《关于森林问题的原则声明》等重要文件。
2002年，联合国可持续发展世界首脑会议（WSSD）在南非约翰内斯堡举行，会议审议了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》《21世纪议程》及主要环境公约的执行情况；会议围绕健康、生物多样性、农业、水、能源五个主题，形成了推进全球可持续发展行动的战略与措施，通过了《约翰内斯堡可持续发展宣言》和《可持续发展世界首脑会议执行计划》两项文件。
2012年，联合国可持续发展大会在巴西里约热内卢举行，又称“里约+20峰会”，是继1992年联合国环境与发展大会及2002年南非约翰内斯堡可持续发展世界首脑会议后，国际可持续发展领域举行的又一次大规模、高级别会议。会议围绕三个目标——“重申各国对实现可持续发展的政治承诺、评估迄今为止在实现可持续发展主要峰会成果方面取得的进展和实施中存在的差距、应对新的挑战”和两个主题——“可持续发展和消除贫困背景下的绿色经济、可持续发展的体制框架”进行了商议；会议发布了《我们憧憬的未来》，提出“可持续发展是每一个国家、每一个组织、每一个人的共同责任”。
2013年，根据2012年联合国可持续发展大会的呼吁，联合国环境规划署理事会升级为各成员国代表参加的联合国环境大会，成为全球环境问题的最高决策机制。联合国环境与发展大会每两年举办一届，旨在激发全球应对气候变化、污染、生态系统退化等挑战的集体行动。2021年2月23日，第五届联合国环境大会在肯尼亚首都内罗毕闭幕，呼吁加大力度保护自然，实现可持续发展。
2015年，《巴黎协定》（ The Paris Agreement ）提出要把全球平均气温较前工业化时期水平升高幅度控制在2℃以内，并向着限制在1.5℃以内努力。要实现这一目标，全球温室气体排放需在2030年前减少一半，并在2050年左右尽量达成净零排放，即碳中和。
2020年9月，习近平主席在联合国大会上首次表示“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。这也被称为中国碳达峰、碳中和的30·60目标。
2021年，联合国环境规划署发布最新报告《与自然和平相处》，提出全球可以改变与自然的关系，来共同应对气候、生物多样性和污染危机，以确保拥有一个可持续的未来，预防未来的大流行性疾病。一个可持续的未来，还意味着我们得从新冠肺炎疫情危机中吸取教训，减少大流行性疾病的威胁。该报告强调生态系统退化增加病原体从动物传感给人类的风险，以及同一健康方法的重要性，该方法将人类、动物和行星健康放在一起考虑。
综上，从20世纪60年代起，人类开始积极反思和总结传统经济发展模式的弊端，全球就“可持续发展”问题进行了60年的探讨，通过了一系列的框架、公约、文件等。在这个过程中，可持续发展的框架也逐渐清晰——可持续发展由“经济、社会和环境”三大支柱组成，旨在以平衡的方式，实现经济发展、社会发展和环境保护。
可持续发展，是指既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。
可持续发展的定义包含两个基本要素或两个关键组成部分：需要和对需要的限制。一是满足需要，主要是满足贫困人民的基本需要；二是对需要的限制，主要是指对未来环境需要的能力构成危害的限制，这种能力一旦被突破，必将危及支持地球生命的自然系统，如大气、水体、土壤和生物等。
可持续发展两个基本要素需要和对需要的限制的决定性因素是：收入再分配，以保证不会为了短期生存需要而被迫耗尽自然资源；降低主要是穷人对遭受自然灾害和农产品价格暴跌等损害的脆弱性；普遍提供可持续生存的基本条件，如卫生、教育、水和新鲜空气，保护和满足社会最脆弱人群的基本需要，为全体人民，特别是为贫困人民提供发展的平等机会和选择自由。
总之，可持续发展就是建立在社会、经济、人口、资源、环境相互协调和共同发展的基础上的一种发展，其宗旨是既能相对满足当代人的需求，又不能对后代人的发展构成危害。
可持续发展，与其他经济理论和概念的形成和发展一样，在过去的60年中形成了不同的流派，这些流派或对相关问题有所侧重，或强调可持续发展中的不同属性。从全球范围来看，比较有影响的有以下几类：
（1）着重从自然属性定义可持续发展。可持续发展中的“持续性”概念，最早是由生态学家提出来的，即所谓生态持续性，旨在说明自然资源及其开发利用程度间的平衡。1991年11月，国际生态学会（INTECOL）和国际生物科学联合会（IUBS）联合举办了关于可持续发展问题的专题研讨会。研讨会的成果深化了可持续发展概念的自然属性，将可持续发展定义为：保护和加强环境系统的生产和更新能力。从生物圈概念出发定义可持续发展，是从自然属性方面定义可持续发展的一种代表，即认为可持续发展是寻求一种最佳的生态系统以支持生态的完整性和人类愿望的实现，使人类的生存环境得以持续。
（2）着重从社会属性定义可持续发展。1991年，世界自然保护联盟、联合国环境规划署和世界野生动物基金会共同发表了报告《保护地球——可持续生存战略》。报告关于可持续发展的定义为“在生存于不超出维持生态系统涵容能力的情况下，提高人类的生活质量”，并提出了可持续生存的九条基本原则。报告认为，各国可以根据各自的国情制定各不相同的发展目标，但是发展的内涵必须包括提高人类健康水平、改善人类生活质量以及获得必需资源的途径，发展的目标必须是创造一个保障人们平等、自由、人权的环境，使人们的生活在所有这些方面都得到改善，才是真正的“发展”。
（3）着重从经济属性定义可持续发展。这类定义有不少表达方式，但都认为可持续发展的核心是经济发展。当然，这些定义中的经济发展已不是传统的以牺牲资源和环境为代价的经济发展，而是“不降低环境质量和不破坏世界自然资源基础的经济发展”。爱德华·巴伯（Edward B.Barbier）在《经济、自然资源、不足和发展》一书中给出的可持续发展定义为“在保持自然资源的质量和其所提供服务的前提下，使经济发展的净利益增加到最大限度”；另外，大卫·皮尔斯（David Pearce）认为可持续发展是“今天的资源使用不应减少未来的实际收入”；希克斯·林达尔（Hicks Lindahi）认为可持续发展是“在不损害后代人的利益时，从资产中可能得到的最大利益”；莫汉·穆纳辛格（Mohan Munasinghe）认为可持续发展是“在保持能够从自然资源中不断得到服务的情况下，使经济增长的净利益最大化”。
（4）着重从科技属性定义可持续发展。实施可持续发展，除了政策和管理国家之外，科技进步起着重大作用。没有科学技术的支持，人类的可持续发展便无从谈起。因此，一些学者从技术选择的角度扩展了可持续发展的定义，认为“可持续发展就是转向更清洁、更有效的技术，尽可能接近‘零排放’或‘密闭式’工艺方法，尽可能减少能源和其他自然资源的消耗”。还有的学者提出，“可持续发展就是建立极少产生废料和污染物的工艺或技术系统”。
（5）着重从可持续发展目标定义可持续发展。1987年，《我们共同的未来》给出了可持续发展的定义；1989年，《关于可持续发展的声明》进一步细化了可持续发展的内涵；2000年，《联合国千年宣言》通过了8项联合国可持续发展目标（MDGs）；2015年，《变革我们的世界——2030年可持续发展议程》通过了17项联合国可持续发展目标（SDGs）。在这个过程中，全球对于“可持续发展”的定义基本达成了一致意见。可持续发展，是指在不损害后代人满足其自身需要的能力的前提下满足当代人的需要的发展。可持续发展要求为人类和地球建设一个具有包容性、可持续性和韧性的未来而共同努力。要实现可持续发展，必须协调三大核心要素：经济增长、社会包容和环境保护。这些因素是相互关联的，且对个人和社会的福祉都至关重要。消除一切形式和维度的贫穷是实现可持续发展的必然要求。为此，必须促进可持续、包容和公平的经济增长，为所有人创造更多的机会，减少不平等，提高基本生活标准，促进社会公平发展和包容性，推动自然资源和生态系统的可持续管理。
从可持续发展定义的形成过程来看，可持续发展具有丰富的内涵，主要包括以下几个方面：
（1）共同发展。地球是一个复杂的巨系统，每个国家或地区都是这个开放的复杂巨系统（open complex giant systems）不可分割的子系统。系统的最根本特征是整体性，每个子系统都和其他子系统相互联系并发生作用，只要一个系统发生问题，都会直接或间接地导致其他系统的紊乱，甚至会诱发系统的整体突变。这在地球生态系统中表现得最为突出。因此，可持续发展追求的是整体发展和协调发展，即共同发展。
（2）协调发展。协调发展既包括经济、社会、环境三大系统的整体协调，也包括世界、国家和地区三个空间层面的协调，还包括一个国家或地区经济与人口、资源、环境、社会以及内部各个阶层的协调。持续发展源于协调发展。
（3）公平发展。世界经济的发展呈现出因水平差异而表现出来的层次性，这是发展过程中始终存在的问题。但是这种发展水平的层次性若因不公平、不平等而引发或加剧，就会从局部而上升到整体，并最终影响到整个世界的可持续发展。可持续发展思想的公平发展包含两个维度：一是时间维度上的公平，当代人的发展不能以损害后代人的发展能力为代价；二是空间维度上的公平，一个国家或地区的发展不能以损害其他国家或地区的发展能力为代价。
（4）高效发展。公平和效率是可持续发展的两个轮子。可持续发展的效率不同于经济学的效率，可持续发展的效率既包括经济意义上的效率，也包含自然资源和环境的损益成分。因此，可持续发展思想的高效发展是指经济、社会、资源、环境、人口等协调下的高质量发展。
（5）多维发展。人类社会的发展表现出全球化的趋势，但是不同国家与地区的发展水平是不同的，而且不同国家与地区又有着异质性的文化、体制、地理环境、国际环境等发展背景。此外，可持续发展是一个综合性、全球性的概念，要考虑到不同地域实体的可接受性。可持续发展本身包含了多样化、多模式、多维度选择的内涵，因此，在可持续发展这个全球性目标的约束和指导下，各国与各地区在实施可持续发展战略时，应该从国情或区情出发，走符合本国或本区实际、多样化、多模式的可持续发展道路。
根据可持续发展的定义，将可持续发展的基本特征简单地归纳为经济可持续发展（基础）、生态环境可持续发展（条件）和社会可持续发展（目的）。
（1）可持续发展鼓励经济高质量增长。主要是强调经济增长的必要性，必须通过经济增长提高当代人的福祉水平，增强国家实力和社会财富。同时，可持续发展不仅要重视经济增长的数量，更要追求经济增长的质量。经济发展包括数量增长和质量提高两部分，数量的增长是有限的，而依靠科学技术进步，提高经济活动中的效益和质量，采取科学的经济增长方式才是可持续的。
（2）可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境。经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。可持续发展要以自然资源为基础，同生态环境相协调，要求在保护环境和资源永续利用的条件下，进行经济建设，保证以可持续的方式使用自然资源和环境成本，将人类的发展控制在地球的承载能力之内。要实现可持续发展，必须使可再生资源的消耗速率低于资源的再生速率，使不可再生资源的利用能够得到替代资源的补充。
（3）可持续发展的目标是谋求社会的全面进步。发展不仅仅是经济问题，单纯追求产值的经济增长不能体现发展的内涵。可持续发展理念认为，世界各国的发展阶段和发展目标可以不同，但发展的本质应当包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，创造一个保障人们平等、自由、受教育和免受暴力侵害的社会环境。也就是说，在人类可持续发展系统中，经济发展是基础，自然生态（环境）保护是条件，社会进步才是目的。而这三者又是一个相互影响的综合体，只要社会在每一个时间段内都能保持与经济、资源和环境的协调，这个社会就符合可持续发展的要求。显然，在新时代下，人类共同追求的目标，是以人为本的自然—经济—社会复合系统的持续、稳定、健康的发展。
《保护地球——可持续生存战略》提出了可持续发展的九条基本原则：尊重和保护生活社区；改善人类生活质量；保护地球活力和多样性；最大限度地减少非再生资源的消耗；使发展规模保持在地球的承载能力之内；改变个人的态度和行为；使社区关心自己的环境；提供协调发展与环境保护的国家框架；建立全球联盟。
这九条基本原则，既强调了人类的生产方式与生活方式要与地球承载能力保持平衡，保护地球的生命力和生物多样性，又提出了人类可持续发展的价值观，着重论述了可持续发展的最终落脚点是人类社会，即改善人类的生活质量，创造美好的生活环境。概括来看，可持续发展的三大基本原则是公平性、持续性、共同性，以此实现共同、协调、公平、高效、多维的发展。
（1）公平性原则。所谓公平，是指机会选择的平等性。可持续发展的公平性原则包括两个方面：一方面是当代人之间的公平，即代内的横向公平；另一方面是指代际公平，即世代之间的纵向公平。可持续发展要满足当代所有人的基本需求，给他们机会以满足他们过美好生活的愿望。可持续发展不仅要实现当代人之间的公平，也要实现当代人与未来各代人之间的公平，因为人类赖以生存与发展的自然资源是有限的。从伦理上讲，未来各代人应与当代人有同样的权利来提出他们对资源与环境的需求。各代人之间的公平要求任何一代都不能处于支配的地位，即各代人都应有做同样选择的机会空间。
（2）持续性原则。这里的持续性是指生态系统受到某种干扰时能保持其生产力的能力。资源环境是人类生存与发展的基础和条件，资源的持续利用和生态系统的可持续性是保持人类社会可持续发展的首要条件。这就要求人们根据可持续性的条件调整自己的生活方式，在生态可能承受的范围内确定自己的消耗标准，要合理开发、合理利用自然资源，使可再生资源能保持其再生产能力，不可再生资源不至过度消耗并能得到替代资源的补充，环境自净能力能得以维持。可持续性原则从某一个侧面反映了可持续发展的公平性原则。
（3）共同性原则。可持续发展关系到全球的发展。要实现可持续发展的总目标，必须争取全球共同配合行动，这是由地球整体性和相互依存性所决定的。因此，致力于达成既尊重各方的利益，又保护全球环境与发展体系的国际协定至关重要。正如《我们共同的未来》中写到的，“今天我们最紧迫的任务也许是要说服各国，认识回到多边主义的必要性”，“进一步发展共同的认识和共同的责任感，是这个分裂的世界十分需要的”。这就是说，实现可持续发展就是人类要共同促进自身之间、自身与自然之间的协调，这是人类共同的道义和责任。