سرمايه به سمت بي‌نهايت، ثابت باقي بماند. اين همچنين نشان دهنده آن است که هزينه کل توليد در طول منحني توليد همسان ثابت است. جانشيني کامل به معناي آنکه منابع و سرمايه به طور برابر مفيد هستند نيست. در حقيقت همانطور که دسترسي منابع کاهش مي‌يابد بهره‌وري نهايي سرمايه افزايش مي‌يابد تا به بي‌نهايت برسد. در حالتي که که هيچ جانشيني امکانپذير نيست و حالتي که دو نهاده بي‌نهايت جانشين هم هستند. به ترتيب در حالت اول دو نهاده بايد با يک نسبت به کار روند و در حالت دوم از نظر توليد کننده هيچ تفاوتي بين نهاده‌ها وجود ندارد و او ارزان‌ترين آنها را بکار مي‌گيرد. کشش تقاضاي انرژي در تئوري وابسته به کشش جانشيني مي‌باشد و همچنين در تئوري کشش جانشيني بين انرژي و ساير نهاده‌ها و در ميان‌حامل‌هاي انرژي ممکن بين صفر و يک باشد.
اقتصادداناني مثل سولو(1974)، به طور صريح حالت‌هايي را که کشش جانشيني براي منابع تجديد ناپذير و سرمايه بيشتر يا کمتر از واحد هستند را مشخص کرده‌اند. در حالت کشش جانشيني مذکور، امکان جانشيني وسيعي وجود دارد و بنابراين، شرايط غير پايدار به وجود نمي‌آيد. در حالت کشش جانشيني برابر با صفر اگر اقتصادي تنها از منابع تجديد ناپذير استفاده کند پايداري وجود ندارد. البته، درحالتي که منابع تجديدپذير وجود دارند، حداقل در نبود رشد جمعيت از نظر فني پايداري امکانپذير است.
اقتصاددانان نئوکلاسيک استدلال مي‌کنند که طبقه‌اي از مدل‌هاي رشد اقتصادي که شامل منابع است، توانايي محاسبه تعادل جرم و محدوديتهاي ترموديناميکي با شرايط ضروري را دارد. اگر کشش جانشيني بزرگ‌تر از واحد باشد، در اين صورت منابع ضروري نيستند. اگر کشش جانشيني کوچکتر يا برابر واحد باشد، در اين صورت منابع ضروري مي‌باشند. ضروري بودن در اين حالت به اين معنا است که با داشتن نهاده‌هاي غير طبيعي(منبعي) مثبت، توليد تنها زماني صفر است، که نهاده‌هاي طبيعي(منبعي) برابر صفر باشد، در غير اين صورت اکيداً مثبت مي‌باشد. تابع توليد کاب- داگلاس که شکل متداول آن در الگوهاي رشد استفاده ميشود، شرايط ضروري را دارد. اقتصاددانان استدلال مي‌کنند که حداقل مقداري از انرژي و مواد براي توليد کالاها و خدمات نياز است. اما زماني که کشش جانشيني برابر واحد است مقدار نهاده ضروري مي‌تواند بي‌نهايت کوچک باشد، اگر سرمايه مصنوع(ساخته‌شده) به اندازه کافي استفاده شده باشد. اقتصاددانان همچنين بيان داشته‌اند که منابع و سرمايه در الگوهاي نئوکلاسيک از اين حيث که مقدار مثبتي از منابع براي توليد دارايي‌هاي سرمايه‌اي لازم است، مستقل از يکديگر نيستند. بنابراين، موجودي سرمايه نمي تواند بدون کاستن از موجودي منابع افزايش يابد. برخي از اقتصاددانان تاييد مي‌کنند که مقدار مفروض کشش جانشيني برابر يا بزرگ‌تر از واحد بين انرژي و ديگر نهاده‌ها قوانين ترموديناميکي را نقض مي‌کند.
به عبارت ديگر، جانشيني از نظر فني امکان پذير نخواهد بود مگر آنکه سرمايه‌گذاري‌هاي اجتماعي، سرمايه کافي‌اي در طول زمان براي جايگزين منابع طبيعي تمام شده(تخليه شده) و خدمات زيست محيطي فراهم نمايد. ميزان سرمايه‌گذاري‌هاي صورت گرفته تابعي از وضع و محيط نهادي اقتصاد دارد. براي مثال، در يک اقتصادي که از لحاظ فني (کشش جانشيني واحد) امکان پايداري وجود دارد و تنها منابع تجديد ناپذير وجود دارند. پايداري در دو حالت اقتصاد رقابتي يا اقتصاد برنامه‌ريزي شده متمرکز که قاعده تصميم‌گيري حداکثرسازي جريان تنزيل‌شده مطلوبيت نسل‌هاي آتي که از نرخ تنزيل مثبت و ثابت استفاده ميشود اتفاق نخواهد افتاد مصرف سرانه در نهايت بعد از دوره اوليه رشد به سمت صفر کاهش مي‌يابد زيرا منابع و خدمات زيست محيطي زودتر از سرمايه که مي‌تواند به جاي آنها انباشته شود خالي ميشوند. پايداري تحت وضع و محيط نهادي مشخصي حاصل ميشود. اگر مطلوبيت افراد با وزن برابر معين و بدون در نظر گرفتن زماني که آنها زندگي مي‌کنند و با هدف حداکثر کردن مجموع مطلوبيت‌ها در طول زمان ، رشد در مصرف به طور نامحدودي اتفاق خواهد افتاد. که اين معادل حداکثر کردن خالص ارزش حال با نرخ صفراست. بنابراين، واضح است که سطح ثابتي از مصرف در طول زمان امکان پذير است. نتيجه مهم در اين مورد قانون هارتويک (1977)40، مي‌باشد که نشان داده است اگر پايداري از نظر فني امکانپذير باشد، سطح ثابتي از مصرف به وسيله سرمايه‌گذاري مجدد رنت منابع در شکل‌هاي ديگري از سرمايه، که مي‌تواند جانشيني براي منابع باشد، قابل حصول است. دِکسيت و همکارانش (1980)41، قانون موجودي‌هاي سرمايه چندگانه را بسط دادند در حالي که هارتويک قانون اقتصاد باز را بسط داده است. عامل کليدي ديگري که اجازه رشد را بر اساس مواجه با محدوديت منابع فراهم مي‌کند، تغييرات فناوري است . پيشرفت فني به عنوان منافع بهره‌وري کل عوامل تعريف شده است که حاکي از آن است، در حالي که نهاده‌هاي توليد ثابت هستند محصول افزايش مي‌يابد(استرن، 2003).
نگاره 3-1- کشش جانشيني بين سرمايه و منابع
ماخذ: مطالعات استرن(2003)
3-3-1- انتقادات و ديدگاه‌هاي متفاوت درباره الگوهاي رشد
بسياري از اقتصاددانان زيست محيطي اساساً نگاه متفاوتي به تحليل فرايندهاي گذشته اقتصاد نسبت به فرآيندهاي ارائه شده توسط اقتصاددانان نئوکلاسيک دارند. مسير اصلي تئوري رشد بر محدوديتهاي نهادي رشد تمرکز دارد. زماني که اقتصادداني مانند سولو محدوديتهاي فني را براي رشد در نظر گرفته‌اند، اقتصاددانان زيست محيطي تمايل دارند تا آنها را جدي نگيرند(سولو 1978، 1993، 1997). اقتصاددانان زيست محيطي تمايل دارند در عوض تمرکز روي مواد اساسي اقتصاد کنند. انتقاد از تئوري رشد بر محدوديتهاي جانشيني و محدوديتهاي پيشرفت فني به عنوان روش‌هايي براي کاستن از کميابي منابع تمرکز دارد. براي اين کار دو جنبه وجود دارد. در جنبه اول، توليدات بيشتر از منبع نهاده‌ي محدود شده و جنبه دوم، محدوديت ظرفيت محيط طبيعي براي جذب اثرات انرژي و منابع استفاده شده‌مي‌باشد. جانشيني سرمايه توليد شده و تغييرات فني مي‌تواند به طور بالقوه کاهش قابل توجهي براي هردو مورد داشته باشد(استرن، 2003).
3-4- محدوديتهاي جانشيني بين نهاده‌ها
بيشتر از يک نوع جانشيني بين نهاده‌ها وجود دارد و بيشتر از يک دليل که چرا جانشيني ممکن است محدود شده باشد وجود دارد.
جانشيني مي‌تواند در داخل گروهي از نهاده‌هاي توليد شده مشابه- براي مثال بين سوخت‌هاي متفاوت- و ميان گروهي از نهاده‌ها- براي مثال ميان انرژي و ماشين آلات وجود داشته باشد. همچنين تفاوتي بين جانشيني در سطح خرد- براي مثال در يک فرايند مهندسي منفرد يا در يک بنگاه منفرد- و در سطح کلان- در کل اقتصاد- وجود دارد. به علاوه، برخي از انواع جانشيني در يک کشور ممکن است که در سطح جهاني امکان پذير نباشد.
سولو(1997)، استدلال مي‌کند که نوع اول جانشيني(در داخل گروه)، و بالاخص جانشيني منابع تجديدپذير براي منابع تجديد ناپذير، از اهميت بيشتري برخوردار است. ترديدي وجود ندارد که اين نوع از جانشيني نقش مهمي در شکل گيري الگوي منابع طبيعي استفاده شده در اقتصاد بازي مي‌کند. در الگوي بلندمدت استفاده انرژي در اقتصادهاي صنعتي به وسيله جانشين‌هايي از چوب براي زغال، گاز طبيعي و انرژي برق ابتدايي از هم تميز داده شدهاند(هال وهمکارانش1986). کشش جانشيني در درون اين نوع گروه ممکن است از واحد بيشتر شود. اين نشان دهنده آن است که برخي از نهاده‌ها ضروري نيستند.
به هر حال، اقتصاددانان زيست محيطي بر اهميت محدوديتهاي نوع ديگري از جانشيني، و بالاخص، جانشيني سرمايه توليد شده براي سرمايه طبيعي تمرکز دارند. سرمايه طبيعي براي هر دو دريافت انرژي و براي جذب اثرات انرژي و هم براي استفاده منبع ضروري است، البته اين تابع کاهشي است. حتي اگر مقدار خيلي ناچيزي از انرژي براي توليد لازم باشد، همه فعاليت‌هاي توليدي- فرايندهاي تبديل مواد که از انرژي استفاده مي‌کنند- در محيط طبيعي منقطع خواهند شد. اغلب يک شکل از شکست محيطي- براي مثال آلودگي- با يک شکل ديگري از شکست محيطي- براي مثال سدهاي توليد برق- جابجا خواهد شداسترن، 2003).
3-4-1- انرژي و سرمايه: جانشين و مکمل
تجزيه و تحليل‌هاي تجربي در مورد مسئله جانشيني داراي تعداد اندک و نتايج متفاوت است. برخي پيشنهاد مي‌کنند که سرمايه توليد شده جانشين خوبي براي مواد اصلي است(برون و فيلد1979)42. ديگران دامنه وسيعي از جانشيني بين سرمايه توليد شده و مجموع نهاده‌هاي عمده که در سطوح بالا وابستگي شديدي به الگوي تصريح شده اوليه دارند، يافته‌اند(موروني و تراپيني 1981)43. برخي ديگر امکان کم يا صفر را براي جانشيني بين سرمايه توليدي و مواد راهبردي يافته‌اند(ديدمن و تورنر1988 )44. بر اساس مشاهدات استرن( 1997)، مطالعات اقتصاد سنجي با به کار گرفتن تابع توليد ترانزلوگ و ساير شکل‌هاي تابع توليد، نتايج متفاوتي در مورد جانشيني يا مکملي سرمايه و انرژي به دست آورده‌اند(برندت و اَپاستالاکيس 451990 و وود 461979).
در کل به نظر مي‌رسد که سرمايه و انرژي در بلندمدت بيشتر جانشين هم مي‌باشند و در کوتاه‌مدت بيشتر مکمل هستند. و اينکه ممکن است سرمايه و انرژي جانشين ناخالص باشند ولي مکمل خالص باشند(اَپاستالاکيس 1990).
3-4-2- نوآوري و کارايي انرژي
از ديدگاه برندت(1990)47، سازوکارهاي متفاوتي از طريق مصرف انرژي مي‌توانند بر رشد بهره‌وري کل تاثير گذارند. در فرضيه شِر48 اثبات شده است که نوآوري‌ها مي‌تواند از طريق منابع انرژي مانند انرژي برق که در تجهيزات سرمايه‌اي مجسم شده است صورت مي‌دهد. نوآوري متعاقباً اجازه سازماندهي کارگاه‌هايي که در راستاي کارايي بيشتر و بهره‌وري هستند، را مي‌دهد. جورگنسن49 به اين نتيجه رسيده است که تغييرات فني به يک طرف متمايل است و به سمت استفاده انرژي براي مثال، با ثابت نگه‌داشتن همه قيمت‌ها، سهم هزينه‌هاي اختصاص داده شده به استفاده انرژي در طول زمان تمايل به افزايش دارد. اگر اين چنين باشد، قيمت پايين‌تر انرژي به سرعت بخشيدن به رشد بهره‌وري کل مي‌‌انجامد و بالعکس.
مباحث زيادي در مورد روند کارايي انرژي در اقتصادهاي توسعه يافته به ويژه بعد از دو شوک قيمت نفتي در دهه 1970 صورت گرفته است. براي نمونه در اقتصاد امريکا در دوره 1973 تا 1991 مقدار افزايش واقعي توليد ناخالص داخلي بيشتر از افزايش مصرف انرژي اوليه بوده‌است(استرن، 2003).
3-4-3- محدوديتهاي جانشيني در سطح کلان
با توجه به نگاره(3-2)،منحني E = f(M) منحني توليد يکسان نئوکلاسيک براي سطح ثابتي از محصول است که E انرژي و M مواد اوليه است. براي ساده سازي، در نمودار تصوري فرض شده است که هيچ موادي براي استخراج يا دريافت انرژي ضروري نيست. هزينه‌هاي انرژي غير مستقيم مواد با g(M) مشخص شده است. نتايج افزايش هزينه‌هاي مستقيم و غير‌مستقيم انرژي در توليد يکسان خالص E=h(M) نشان داده شده است(استرن 1994). تعميم دادن هزينه‌هاي مواد بجاي استخراج انرژي در ظاهر نشان دهنده آن است که نهايتاً بازده کاهنده براي همه عوامل در سطح کلان وجود دارد و بنابراين ناحيه کاراي اجتماعي تابع توليد جمعي‌سازي شده، ناحيه نسبت‌هاي بي‌نهايت عوامل را در نظر نگرفته است.
در سطح جهاني، کشوري مانند کويت مي‌توانند منابع طبيعي‌اش را تخليه و درآمد آن را از طريق بازارهاي مالي در سرمايه توليد شده نواحي ساحلي‌اش سرمايه‌گذاري کنند. ولي اين روش جانشيني سرمايه توليد شده بجاي سرمايه طبيعي نمي‌تواند براي جهان در حالت کلي امکان پذير باشد.
همانطور که در نگاره(3-2) مشاهده ميشود منحني توليد يکسان f(M)، به صورت هذلولي قائم است و اين بدان معنا است که نرخ جانشيني در طول آن ثابت است. اما، با در نظر گرفتن اينکه منابع و انرژي به مقدار محدودي وجود دارند، باعث ميشوند تا انحناي منحني توليد يکسان بيشتر شود که اين نشان دهنده کاهش جانشيني بين مواد و انرژي است(استرن، 2003).
نگاره3-2- محدوديتهاي جانشيني در سطح کلان
ماخذ: مطالعات استرن(2003)
3- 5- عوامل موثر در ارتباط
