研究gydF4y2Ba

消费者偏好决定生态经济系统的弹性gydF4y2Ba

• 摘要gydF4y2Ba
• 简介gydF4y2Ba
• 模型gydF4y2Ba
• 分析gydF4y2Ba
  • 自然动力gydF4y2Ba
  • 在开放生态系统的条件下，利润最大化的收割大大削弱了恢复力gydF4y2Ba
  • 生态系统服务在消费中的互补性和相对重要性降低了恢复力gydF4y2Ba
• 讨论和结论gydF4y2Ba
• 对本文的回应gydF4y2Ba
• 致谢gydF4y2Ba
• 文献引用gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

由人类使用和管理的自然系统提供的生态系统服务可能表现出非平凡的动态。这使得这些系统的长期保护和可持续使用成为一个巨大的挑战。gydF4y2Ba

特别是，一个生态-经济耦合系统的特征可能是有限的恢复力(Holling 1973)。也就是说，它表现出多个稳定域，即“吸引力盆地”，这些稳定域在基本系统结构和控制以及向人类提供的生态系统服务的水平和质量上存在差异。这些稳定域由系统状态变量中的阈值分隔。理论上，系统在某些状态下的回弹性可以通过稳定盆地的宽度(也称为“纬度”)来衡量(Walker et al. 2004)。由于外源性自然干扰或对系统不适应的人为干扰，系统可能从一个稳定域翻转到另一个具有不同基本功能和控制的稳定域(Holling 1973, Levin et al. 1998, Carpenter et al. 2001, Scheffer et al. 2001)。例子包括一系列与经济利用高度相关的不同生态系统类型，如北部森林、半干旱牧场、湿地、浅水湖泊、珊瑚礁或公海渔业(Gunderson and Pritchard 2002年)。gydF4y2Ba

当系统经历一个制度转变，从一个具有更理想的生态系统服务提供的吸引力盆地，从基于生态系统服务价值的人类中心观点，到一个不那么理想的生态系统服务提供的吸引力盆地，人类将把这种变化评估为生态系统服务提供的恶化，甚至是“灾难性”的转变(Scheffer et al. 2001)。这种系统翻转可能威胁资源管理的跨期效率和生态系统服务使用的代际公平，从而可能损害可持续发展(Arrow et al. 1995, Perrings 2001, 2006, Mäler 2008, Derissen et al. 2011)。gydF4y2Ba

许多分析恢复力在耦合生态-经济系统长期发展中的作用的研究解释了恢复力的局限性，即动态系统中存在多个和有限的吸引盆地，这是通过系统在任何人类干预之前就存在的自然特征来解释的，如浅湖的生态特性或半干旱牧场中草和灌木物种之间的相互作用。然后，系统的人为管理必须适应这种自然特征，或转变自然系统的动态特征，以实现可持续性(例如Berkes and Folke 1998, Gunderson et al. 2001, Berkes et al. 2002)。Horan等人(2011)分析了一个生态-经济耦合系统的稳定性格局是如何由制度安排决定的，并可能通过制度安排改变。gydF4y2Ba

在本文中，我们指出，在为利润最大化的采收企业开放进入生态系统的情况下，消费者偏好可能会在动态系统中诱发类似的特征。在这里，“消费者偏好”一词指的是消费者对直接消费的不同商品(包括生态系统服务)所持有的偏好，这种偏好基于这种消费所赋予的个人效用，而不是对可能间接源于消费者行为的特定生态系统状态或属性的偏好，即“绿色消费主义”。gydF4y2Ba

在一个耦合的生态-经济系统中，即使潜在的生态过程相当简单，管理机构也很稳定，但由于消费者对生态系统服务的特定偏好，某些期望状态的恢复力下降，即相应的稳定盆地宽度的减少或可选择的吸引盆地数量的增加。为了证明这一点，我们提出了一个简单的多物种生态系统模型，该生态系统可能被利润最大化的资源开采公司出于经济目的而收割。我们把生物间的相互作用建模为物种间的竞争。我们表明，多个吸引盆地可能被引入到系统的动态中，因此，某些期望状态的吸引盆地的宽度可能会减小，这仅仅是消费者偏好变化的结果。我们还分析了生态-经济耦合系统的弹性特性如何依赖于消费者对生态系统服务的偏好和物种间的生物交互作用程度。因此，我们清楚地区分了经济使用和消费者偏好对系统弹性特性的影响，以及生态相互作用的影响。gydF4y2Ba

模型gydF4y2Ba

考虑下面的模型，它对动态生态经济系统给出了高度程式化的描述。社会由gydF4y2BangydF4y2Ba相同的个体，他们的幸福来自于工业品的消费(gydF4y2BaygydF4y2Ba)和两种不同的生态系统服务，例如鱼类(gydF4y2BacgydF4y2Ba)和木材(gydF4y2BahgydF4y2Ba)．假设这三种商品对个人福祉都是必不可少的，而这两种生态系统服务在人类福祉方面是互补的。然后，可以用效用函数来描述一个有代表性的家庭的幸福gydF4y2Ba

(1）gydF4y2Ba

参数gydF4y2BaαgydF4y2Ba(0 αgydF4y2Ba< 1)表示代表农户对生态系统服务的依赖程度，其中的值越高gydF4y2BaαgydF4y2Ba描述了生态系统服务对家庭效用的较高相对重要性。参数gydF4y2BaσgydF4y2Ba(与gydF4y2BaσgydF4y2Ba> 0)表示鱼和木材消费之间的替代弹性:较小的值gydF4y2BaσgydF4y2Ba意味着鱼和木材的互补性更高。在极限情况下gydF4y2BaσgydF4y2Ba→0，鱼和木材将是完美的互补，效用只取决于相对稀缺的生态系统服务。在相反的极限下gydF4y2BaσgydF4y2Ba→∞，鱼和木材将是完美的替代品，效用将仅由两者生态系统服务的总和决定。gydF4y2Ba

鱼类种群的动态(gydF4y2BaxgydF4y2Ba)和木材(gydF4y2BawgydF4y2Ba)可以用下面的微分方程组来描述gydF4y2Ba

（2）gydF4y2Ba

（3）gydF4y2Ba

的功能gydF4y2BafgydF4y2Ba（gydF4y2Bax, wgydF4y2Ba),gydF4y2BaggydF4y2Ba（gydF4y2Baw xgydF4y2Ba)描述了鱼类和木材种群的内在增长，以及gydF4y2BaCgydF4y2Ba而且gydF4y2BaHgydF4y2Ba指渔获的鱼类及木材的总和。为了说明简单，我们指定gydF4y2BafgydF4y2Ba（gydF4y2Bax, wgydF4y2Ba),gydF4y2BaggydF4y2Ba（gydF4y2Baw xgydF4y2Ba)以标准方式作为具有物种间竞争相互作用的逻辑生长函数(例如，Scheffer 2009的附录A4):gydF4y2Ba

（4）gydF4y2Ba

（5）gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaρgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba表示内在增长率和gydF4y2BaκgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba鱼类种群的承载能力(gydF4y2Ba我= xgydF4y2Ba)和木材(gydF4y2Ba我= wgydF4y2Ba)和γgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba表示竞争对物种的影响gydF4y2Ba我gydF4y2Ba（gydF4y2Ba我= x, wgydF4y2Ba)。逻辑生长函数的规范和这种生物相互作用的特殊形式对下面得到的结果绝不是必要的。而是用一个众所周知的生物生长函数的函数形式gydF4y2BafgydF4y2Ba（gydF4y2Bax, wgydF4y2Ba),gydF4y2BaggydF4y2Ba（gydF4y2Baw xgydF4y2Ba)有助于澄清论点，并强调消费者偏好对生态经济系统动态的作用。gydF4y2Ba

生态系统服务的消费依赖于鱼类和木材的收获。有gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba相同的捕鱼公司和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_wgydF4y2Ba相同的木材采伐公司，确切的数量是根据这两个部门的市场情况内在决定的。让gydF4y2BaegydF4y2Ba_xgydF4y2Ba而且gydF4y2BaegydF4y2Ba_wgydF4y2Ba用劳动单位表示一些有代表性的渔业公司和一些有代表性的木材采伐公司所花的精力。Gordon-Schaefer生产函数描述了各个公司可以从各自种群中收获的鱼类和木材的最大数量gydF4y2Ba

(6）gydF4y2Ba

(7）gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaνgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba而且gydF4y2BaνgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba分别表示收获鱼类和木材的生产力。然后，鱼类和木材的总收获量简单gydF4y2Ba

（8）gydF4y2Ba

（9)gydF4y2Ba

假设每个家庭非弹性地提供一单位劳动，使经济的劳动总供给等于人口规模gydF4y2BangydF4y2Ba．家庭要么在资源收集部门工作，要么在制成品部门工作。假设劳动是制成品生产的唯一要素投入，并且生产是通过规模回报恒定的技术进行的，也就是说，每单位劳动生产gydF4y2BaωgydF4y2Ba0单位产出，工业制成品总产值为gydF4y2Ba

（10）gydF4y2Ba

分析gydF4y2Ba

为了证明在以利润最大化为目的的开放获取生态系统下，消费者对生态系统服务的偏好至关重要，我们从资源管理和消费者偏好的角度分析了耦合生态-经济系统在不同场景下的弹性属性。为此，我们采用基于状态空间中系统动态的图形表示的局部和全局稳定性分析。图表表示背后的分析在附录中得到。gydF4y2Ba

自然动力gydF4y2Ba

在没有任何社会获取资源的情况下，系统的动态完全由鱼和木材这两种资源存量的自然动态决定，如式(2)到(5)所示gydF4y2BaC = h = 0gydF4y2Ba．这个场景可以追溯到Lotka(1932)和Volterra(1926)，并为我们随后研究收获和消费者偏好对弹性的影响设定了基准。gydF4y2Ba

如果两种资源存量的动态是相互独立的，即如果没有物种间竞争(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaγgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0)时，两个存量都收敛到各自的承载能力。等斜线gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0和= 0因此是直线gydF4y2Baw =κgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba而且gydF4y2Bax =κgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba,分别。这种动态由图1中参数值的上部相位图表示gydF4y2BaρgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaρgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0.5,gydF4y2BaκgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba =κgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 1。绿线是等斜线gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0，红线是等斜线gydF4y2BadwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0。下面(上图)gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0等斜线的动力学特征为gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba> 0 (< 0)gydF4y2BadwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0等斜线的动力学特征为gydF4y2BadwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba> 0(< 0).在每个状态空间段中，绿色和红色箭头表示动态的这个方向。等斜线交点(点D:gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 1,gydF4y2BawgydF4y2Ba= 1)，一个有gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2Badt = dwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0，箭头表示这是一个稳定平衡。gydF4y2Ba

除了D，系统还有三个均衡:A (gydF4y2BaX = w =gydF4y2Ba0), B (gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 1,gydF4y2BawgydF4y2Ba= 0)和C (gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 0,gydF4y2BawgydF4y2Ba= 1).在没有物种间竞争的情况下(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaγgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0)，从状态空间表示(图1，上图)可以明显看出A是不稳定平衡，而B和C是局部鞍点稳定平衡。唯一稳定平衡D对应的引力盆地包含了整个状态空间gydF4y2Ba除了坐标轴以外(gydF4y2BaxgydF4y2Ba= 0,gydF4y2BawgydF4y2Ba≥0)和(gydF4y2BaxgydF4y2Ba≥0,gydF4y2BawgydF4y2Ba从该域中的任何系统状态，系统将自动收敛到平衡D。因此，平衡D是(几乎)全局稳定的，其中“几乎”指的是坐标轴的例外。就弹性而言，(几乎)自然系统的每一种状态都具有(几乎)无限的弹性。gydF4y2Ba

如果系统出现种间竞争，则由于来自其他物种的竞争，任何一个种群都无法达到其全部承载能力(图1、中图和下图)。只要种间竞争弱于种内竞争(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _我gydF4y2Ba然而，< 1)，生态系统在D点仍然表现出(几乎)全局稳定平衡(图1，中间图)。就恢复力而言，(几乎)生态相互作用适度的自然系统的每一种状态(0≤gydF4y2BaγgydF4y2Ba _我gydF4y2Ba< 1)因此具有(几乎)无限的弹性。gydF4y2Ba

如果种间竞争强于种内竞争(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _我gydF4y2Ba> 1;图1，下图)，这从根本上改变了，因为点D不再代表(几乎)全局稳定平衡。D现在只是马鞍稳定，但B和C是局部稳定的。因此，该系统表现出两个对应的吸引盆地:鞍道西北地区是平衡B的吸引盆地，鞍道西南地区是平衡c的吸引盆地。由于外生扰动，系统可能从一个吸引盆地翻转到另一个吸引盆地。这意味着，以强烈的物种间竞争为形式的生态相互作用对生态系统具有不稳定的影响。gydF4y2Ba

在开放生态系统的条件下，利润最大化的收割大大削弱了恢复力gydF4y2Ba

我们现在考虑了经济资源使用的影响。也就是说，我们不再研究一个孤立的自然系统，而是研究一个具有截然不同弹性特性的耦合生态-经济系统。在本节中，我们研究了在消费中生态系统服务之间的适度互补性的给定水平下，且不存在物种间竞争的这种影响。在下一节中，我们将系统地研究这两个参数的变化:互补性和物种间竞争。gydF4y2Ba

我们假设在经济部分，利润最大化的企业可以在开放获取的条件下从自然资源中获取资源物种，并将这些生态系统服务作为市场产品竞争性地出售给消费者。这是目前使用生态系统服务的主要经济机构。与没有资源收集和物种间竞争不太强烈的情况相比(参见图1，上、中阶段图)，现在生态系统的稳定性属性发生了根本性的改变(数学推导见附录)。这种动态由图2中所示的参数值的状态空间图表示gydF4y2BaρgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaρgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0.5,gydF4y2BaκgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba =κgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 1,gydF4y2BaγgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaγgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0,gydF4y2BaνgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaνgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 1,gydF4y2BaαgydF4y2Ba= 0.6,gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.4,gydF4y2BangydF4y2Ba= 1。gydF4y2Ba

绿线是等斜线gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0，红线是等斜线gydF4y2BadwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0。左(右)的gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0等斜线的动力学特征为gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba> 0 (< 0)gydF4y2BadwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0等斜线的动力学特征为gydF4y2BadwgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba> 0(< 0).在每个状态空间段中，绿色和红色箭头表示动态的这个方向。尽管一个(gydF4y2BaX = w = 0gydF4y2Ba)仍然是不稳定平衡，B (gydF4y2BaX = 1, w = 0gydF4y2Ba)和C (gydF4y2BaX = 0, w = 1gydF4y2Ba)现在是局部稳定平衡。D仍然是一个稳定的平衡，但它现在只是局部稳定。另外，还有两个新的平衡点E和F，它们是局部鞍点稳定的。与稳定平衡相关的吸引盆地分别为:上鞍道西北(B)、上鞍道(F)、两鞍道之间(D)、下鞍道(E)和下鞍道东南(C)区域。gydF4y2Ba

很明显，这里所考虑的特定资源管理制度，即对利润最大化的采收公司的生态系统的开放准入，从根本上改变了生态系统的弹性属性。尽管在没有资源收获和不太强烈的物种间竞争的情况下，只有一个(几乎)全局稳定的平衡，因此(几乎)系统的每一种状态都具有(几乎)无限的弹性，但在开放进入利润最大化的收获企业生态系统的情况下，系统有三个局部稳定的平衡。其中每一个都有一个相关联的吸引区，只包含有限的部分状态空间，因此系统可能由于外生扰动从一个吸引区翻转到另一个吸引区。特别地，平衡D(两种资源物种都存在)及其吸引盆地中的任何状态都只有有限的恢复力，而这些状态中的任何一种都可能受到干扰，从而使系统转向另一个吸引盆地，并产生另一个以其中一种或另一种物种灭绝为特征的局部稳定平衡。gydF4y2Ba

生态系统服务在消费中的互补性和相对重要性降低了恢复力gydF4y2Ba

消费者对生态系统服务和制成品的偏好是生态系统弹性属性的重要决定因素。这是通过说明之前考虑的制度设置来证明的，即，对利润最大化的收获公司的生态系统的开放获取，替代弹性是如何变化的gydF4y2BaσgydF4y2Ba鱼类和木材的消耗，以及生态系统服务的相对重要性如何变化gydF4y2BaαgydF4y2Ba，影响生态系统的弹性特性。gydF4y2Ba

在前一节中，对这种情况进行了分析，以确定鱼类消费和木材消费之间的替代弹性gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.4，反映了一种温和的互补性(参见图2)。图3说明了在其他条件相同的情况下，替代弹性变化为时生态系统的弹性属性gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.95(互补性低)和gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.05(互补性高)。gydF4y2Ba

从图3(左图)可以明显看出，即使对于开放获取和利润最大化的资源获取，在消费方面生态系统服务之间互补性较低的情况下，系统的弹性属性与没有人力资源管理和物种间竞争适度的自然动态非常相似。也就是说，由于生态系统服务在消费方面的互补性较低，生态系统服务的相对重要性较低，资源收集只会降低稳定平衡D下的物种丰度(参见图1)，但这种平衡及其吸引盆地中系统的每一个状态都具有(几乎)无限的弹性。gydF4y2Ba

随着两种生态系统服务在消费上的互补性增强，即gydF4y2BaσgydF4y2Ba时，该平衡的弹性减小。这种恢复力下降的原因是生态系统服务之间的互补性带来的恶性循环。由于生态系统服务的使用效益受到稀缺服务的限制，因此更多的努力花在了获取这种资源上。收获努力的增加，反过来又进一步减少了资源的丰富性，从而导致了自我强化的动态。的某一阈值gydF4y2BaσgydF4y2Ba（gydF4y2BaσgydF4y2Ba图3中的局部稳定平衡D(左图)失去了稳定性，变成了唯一的鞍点稳定平衡(图3，右图)。这种平衡的引力池只是一条一维线。这意味着，它的回弹性大大降低，系统的状态非常脆弱，对外源扰动非常敏感。gydF4y2Ba

消费者偏好还通过生态系统服务在消费者效用函数中的相对重要性影响生态经济系统的弹性属性。gydF4y2BaαgydF4y2Ba．如果生态系统服务在效用函数中相对不重要，与制造产品相比，系统显示出几乎无限的弹性。相反，增加生态系统服务的相对重要性会使系统不稳定。如果生态系统服务的相对重要性非常大，生态系统的恢复力急剧下降，微小的外生扰动可能导致其中一个物种的灭绝。gydF4y2Ba

图4说明了这个结果。再次以图2为参考点，图4的阶段图显示了消费者效用功能中生态系统服务相对重要性的变化如何改变系统的弹性属性。在其他条件相等的情况下，减少的值gydF4y2BaαgydF4y2Ba0.4到0.25稳定了系统，此时内部平衡D几乎是全局稳定的(图4，左图)。相反，通过提高生态系统服务在消费者效用函数中的相对重要性gydF4y2BaαgydF4y2Ba从0.4到0.75意味着系统的失稳:内部平衡的吸引力盆地现在只包括鞍道，因此它的弹性急剧降低，系统对外生扰动非常敏感(图4，右图)。gydF4y2Ba

顺便说一下，我们注意到，提高收获技术的生产率，gydF4y2BaνgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba而且gydF4y2BaνgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba，在质量上与增加生态系统服务在消费者效用函数中的相对重要性具有完全相同的效果，gydF4y2BaαgydF4y2Ba:在市场经济和开放获取生态系统的情况下，这两种变化都会导致采收压力的增加，从而降低可持续资源利用的潜力。同样，降低资源的内在增长率，gydF4y2BaρgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba而且gydF4y2BaρgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba降低了它们从收割中恢复的能力，并以同样的方式在质量上破坏了系统的稳定。gydF4y2Ba

到目前为止，从分析中得到的一般见解是，存在两种资源物种的内部平衡的弹性(点D)倾向于降低(i)随着两种生态系统服务在消费方面的互补性的增加，即替代弹性的减少，以及(ii)随着生态系统服务对消费者福祉的相对重要性的增加。换句话说，尽管消费中的生态系统服务的互补性和相对重要性降低了两种资源存在的内部平衡的弹性，但消费中的生态系统服务的可替代性和相对不重要性往往使该平衡及其吸引盆地中的所有系统状态具有更强的弹性。这种普遍的见解在物种间竞争中继续成立。这将在本节的其余部分中显示。gydF4y2Ba

然而在图2到图4中没有种间竞争，在图5的相似构造的相图中有微弱的种间竞争(γgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= 0.25)。图5显示，在种间竞争下，消费的互补性也会产生不稳定效应。生态系统服务相对重要性的不稳定效应也是如此(未显示)。gydF4y2Ba

在图5的所有三个相图中，两个物种都灭绝的平衡A都是不稳定的。在互补性低的情况下(gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.95;图5，上图)，D是一个(几乎)全局稳定的平衡，而B和C只是鞍点稳定。因此，只有一个盆地的吸引力和两个物种共存是可能的。的某一阈值gydF4y2BaσgydF4y2Ba(约gydF4y2BaσgydF4y2Ba局部稳定平衡D失去了稳定性，变成了鞍点稳定平衡:D位于鞍道上，B和C是局部稳定平衡。换句话说，如果互补性足够高，就会有两个吸引盆地，内部平衡D显示出非常有限的弹性(gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.4，中间和gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 0.05;图5，下图)。注意，与图2到4相比，的阈值gydF4y2BaσgydF4y2Ba在图5中，由于物种竞争的附加不稳定效应，阈值互补性较高(即较低)。gydF4y2Ba

物种间竞争加剧的不稳定效应也发生在资源采收过程中。对于给定的资源互补性水平，如图6所示。gydF4y2Ba没有物种间竞争(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaγgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0;图6，上图)，两种资源都存在的内部平衡D局部稳定，但由于开放获取资源的获取，其弹性有限。随着物种竞争的引入，这种内部平衡的恢复能力急剧下降(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaγgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 0.25;图6，中图):平衡D的引力池缩小为一条一维线。因此，该系统非常脆弱，对外源干扰非常敏感。一旦离开D点，系统将会收敛到B点或C点，在那里只有一个物种存在。B和C都保持局部稳定平衡。进一步提高物种间竞争的强度(gydF4y2BaγgydF4y2Ba _xgydF4y2Ba＝gydF4y2BaγgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba= 1.25;图6，下图)在鞍点平衡D处，两种物种的丰度都较低。gydF4y2Ba

对比图6和图1可以看出，在经济资源利用条件下，物种间竞争加剧对弹性的影响也同样存在。然而，在图6中，由于资源收获和消费者偏好已经降低了均衡D的弹性，低水平的物种竞争足以显著进一步降低系统状态的弹性。换句话说，开放获取的经济资源利用、生态系统服务的相对重要性和消费的互补性导致了韧性的下降，而随着物种竞争的加剧，这种下降可能会更大。gydF4y2Ba

讨论和结论gydF4y2Ba

我们的分析表明，消费者偏好是生态-经济耦合系统动态特征的一个重要决定因素，例如有限的弹性。特别是，我们已经清楚地区分了经济使用和消费者偏好的影响，以及生态相互作用对系统弹性特性的影响。gydF4y2Ba

我们已经确定了三种不稳定的影响，它们真正源自为经济目的而使用的生态系统中的消费者偏好。首先，我们已经证明，与自然动态相比，在开放进入生态系统的情况下，竞争性企业的利润最大化收获大大削弱了生态-经济耦合系统内部平衡的弹性。其次，我们已经证明，生态系统服务在消费方面的互补性显著降低了系统内部平衡的弹性，当两种物种都存在时。这一结果背后的经济学逻辑是:在两种互补的生态系统服务中，较少的一种是限制生态系统服务使用的效益。因此，在开放获取的制度设置下，这种生态系统服务是收割的主要导向。收获努力的增加，反过来又进一步减少了资源的丰富性，从而导致了自我强化的动态。gydF4y2Ba第三，我们已经证明，生态系统服务对消费者福祉的相对重要性的增加会破坏系统的稳定。这一结果背后的经济学逻辑如下:如果消费者的幸福在更大程度上来自生态系统服务，那么他们用于生态系统服务的预算份额就会增加。在市场经济和开放获取资源的情况下，这导致采收压力增加，从而减少了可持续利用资源的潜力。相反，如果消费者的福祉不是，或只是在很小程度上来自消费生态系统服务，那么对生态系统的收获压力就非常低，它显示出一种几乎全球性的弹性内部平衡。众所周知，这三种偏好效应会破坏生态经济系统的稳定，并产生多个吸引盆地和有限的弹性:物种之间的竞争加剧和内在增长率较低(例如，Scheffer 2009)。gydF4y2Ba

虽然我们的模型分析是基于特定的函数形式和特定函数的某些性质，当然，这些性质决定了所获得的结果，但我们的结果将在相当数量的泛化中定性地存活下来。对于效用函数(1)，我们的结果关键依赖的关键性质是两种生态系统服务之间的互补性和合成产品对综合生态系统服务的可替代性。对于这两种生物资源的逻辑增长函数(4)和(5)，我们的结果关键依赖的一个关键性质是，当存量下降到零时，内在增长率是有界的。具有这一性质的其他模型，如用于描述鱼类种群动态的Beverton和Holt(1957)或Ricker(1954)模型，在定性上也会得出同样的结果。相反，如果内在增长率增加到无穷大，而库存水平下降到零，人们将得到质的非常不同的结果。假设存在一种或两种生物资源的最小可行种群水平将使整个系统更加不稳定，正如我们在其他地方所证明的那样(Derissen et al. 2011)，因此将加强我们的结果。对于Gordon-Schaefer-harvest函数(6)和(7)，我们的结果所依赖的关键性质是，收成与库存水平呈正相关。任何其他具有此属性的收获函数都将在质量上产生相同的结果。就制度设置而言，当资源得到最佳管理时，生态系统服务之间的强互补性也会降低生态经济系统的弹性，前提是应用的贴现率相对较大(Quaas et al. 2011)。gydF4y2Ba

在自然和社会科学家以及资源管理从业者为理解和管理生态-经济耦合系统的可持续性而共同努力的过程中，我们的研究结果要求对这些系统及其管理进行真正的跨学科和综合分析。gydF4y2Ba

对本文的回应gydF4y2Ba

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致谢gydF4y2Ba

我们感谢两位匿名审稿人和主题编辑的批判性和建设性的讨论，并感谢德国联邦教育和研究部在no号拨款下的财政支持。01 un0607。gydF4y2Ba

文献引用gydF4y2Ba

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