合成，是特别节目的一部分提高人类福祉和环境管理的应用研究:在南部非洲使用复杂性思维

复杂性，建模和自然资源管理

• 摘要
• 简介
• 复杂性是什么?
• 理解的复杂性
• 建模的复杂性
• 复杂系统的例子
  • 南非的大象管理
  • 为水资源管理土地的复杂性
• 复杂性和管理
  • 利用多样性
  • 承认临时性，不断修改
  • 以系统的方式建立(心理)模型
  • 测量、扫描和感知
  • 对适当的设计有合理的期望
• 说明自然资源管理中的社会复杂性问题的配对案例研究
  • 比较两种流域管理情况
  • 比较保护与采矿:复杂性思维是否以及如何用于管理
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

自然资源管理者必须处理人与自然景观之间的相互作用及其相关的生态。越来越明显的是，自然资源管理者面临的问题是复杂的，因为他们必须处理的自然系统和社会系统相互交织，这使得预测他们对干预措施的反应非常成问题。然而，确定和管理这种复杂性，甚至讨论它，都不容易，而且由于没有明确和连贯的学科框架，人们可以在其中以连贯的方式处理复杂性，这一事实更加复杂(Bonabeau 2008, Lloyd 2001);不同的研究人员对研究复杂系统可以实现的目标提出了不同的主张(Rasch 1991, Chu et al. 2003)。一些人希望一种普遍的复杂性理论将为解决所有剩余的重大问题提供一个新的主模型。其他人认为，复杂性的研究并没有提供宏大的解决方案，而是通过向我们展示为什么建模和理解复杂系统是困难的，从而打开了我们的理解——这种方法涉及到我们理解的局限性(Stirzaker et al. 2010)。研究复杂性的第二种更关键的方法不应该被视为消极的。考虑到复杂性所带来的限制，或许是与世界接触的负责任的方式。忽视这些限制会导致中立或客观的错觉(von Foerster 1981)。

论文的第一部分讨论了复杂系统的显著特征，第二部分揭示了更关键的复杂性方法的含义;后者表明这些影响对科学实践和自然资源管理(NRM)行动可能意味着什么。对复杂性和理解复杂系统的问题的介绍自然会导致对复杂系统建模的讨论，然后是两个说明性复杂案例的草图——以表明现实世界的例子清楚地展示了复杂系统的所有特征，即使当社会只关注于理解和管理直接的生物物理子系统时也是如此。最后，我们更直接地考虑了在NRM中承认复杂性对管理实践的额外社会复杂性的影响，并再次用两个例子来说明这一点，每个例子都有一个阐明性的对比。

复杂性是什么?

如下所述，从复杂系统的角度发展出来的一个论点是，传统的还原论方法作为一种分析方法常常会失败(Morin 1992)。传统的简化试图将系统的整体行为简化为一些基本元素，然后精确地解释发生了什么。尽管在某种意义上，我们从来没有逃避减少的过程(当我们讨论复杂系统的模型时，请参阅下面的内容)，但复杂性不能以纯粹和中立的方式减少。由于这个原因，也不可能给出“复杂性”的确切定义。定义本质上是还原的。然而，概念可以被赋予意义，通过一个思想和特征的网络，使我们能够区分它与其他概念。其中一些已拆封在下面。

复杂性是一个系统的特征，由于系统各组成部分之间的相互作用而产生(Cilliers 1998);并不是单个组件的属性，而是它们彼此之间的关系导致了复杂的行为。系统的特性是这些相互作用的结果;它们不包含在单个元素中。将一个复杂的系统分解成单独的组件会破坏系统属性。因此，复杂的系统，如大脑、生命有机体、社会系统、生态系统和社会-生态系统，必须作为完整的系统来研究。另一方面，简单的或仅仅是复杂的系统可以拆开再组装，而不会损失任何东西。

我们可以总结出复杂系统的中心特征(Cilliers (1998)):

• 复杂的系统通常由大量的部件组成。这些物理或非物理组件(如信息传递)之间的交互相当丰富，即任何组件都会影响其他组件，也会受到其他组件的影响。
• 组件之间相互关联的动态相互作用有三个特性。首先，至少有一些(实际上经常是很多)相互作用是非线性的。非线性确保了小的原因可以产生大的影响，反之亦然。这是复杂性的先决条件。其次，一些互动会产生反馈循环。任何活动的影响都可能产生反作用，有时是直接的，有时是经过中间阶段之后。反馈可以是积极的(增强、刺激、强化)，也可以是消极的(削弱、抑制、平衡)。第三，交互通常是相当短的范围，也就是说，信息主要是从邻近的邻居那里接收的。因此，系统中的每个组件对系统作为一个整体的行为一无所知。如果每个组件作为一个整体“知道”系统发生了什么，那么所有的复杂性都必须存在于该组件中，这在物理上是不可能的。 Short-range interaction does not preclude wide-ranging influence—since the interaction is rich, there are multiple routes to enhancement, suppression, or alteration.
• 复杂性是组件之间交互模式的结果。Emergence这个词常被用来制造一种印象，即当“事物聚集在一起”时发生了神秘的事情。我们使用它的方式没有不可言说的。突发性与系统中组件之间交互的动态特性有关，可以用复杂系统的组织结构来解释。涌现现象的动态特征不是一个预先建立的、给定的整体的属性，而是随着时间的推移，随着一个复杂系统的演变而产生并变得明显(Goldstein 1999)。
• 复杂系统是热力学上开放的系统，即它们与环境相互作用，因此在远离平衡的条件下运行。能量输入对系统的组织和生存至关重要。这种相互作用使得复杂系统的边界难以确定，因此，系统的范围通常是由描述系统的目的和观察者的位置决定的，而不是系统本身的特征，这个过程称为框架。
• 因为它们随时间变化，复杂的系统有历史。它们不仅随着时间的推移而进化，而且它们的过去对它们现在的行为负有共同责任。任何对一个复杂系统的分析，如果忽略了时间维度，那就是不完整的，最多只是历时过程的同步快照。

对这些特征的考虑导致了以下见解(Cilliers 2005):

• 系统的结构使它能够以复杂的方式运行。如果有太少的结构(例如，许多自由度)，系统可以表现得更随机，但不能更有效。因此，仅仅系统的容量(即可用自由度的总数)并不能作为其复杂性的有意义的指标。只有当系统的行为受到约束时，才可能有复杂的行为(Levin 1999)。然而，一个完全受限的系统也没有能力处理复杂的行为。复杂的系统总是表现出灵活性和约束之间的平衡。
• 由于对复杂系统的不同描述会以不同的方式分解系统，因此任何描述所获得的知识总是与描述的视角相关。这并不意味着任何描述都和其他描述一样好。任何特定的描述只能考虑系统的有限数量的特征。尽管没有决定哪个描述是正确的先验过程，但是一些描述会比其他描述提供更有趣的结果(Allen 2001)，就像在建模复杂性部分中讨论的那样。
• 在描述系统的宏观行为(或突发行为)时，并不是所有的微观特征都可以考虑在内(Richardson 2004)。任何宏描述都降低了复杂性，不可能是精确的。此外，宏观层面的涌现属性反过来影响微观活动，这种现象有时被称为自上而下或向下的因果关系(Ellis 2008)。然而，宏观行为只是微观活动的结果，要记住，这些活动受它们的相互作用、自上而下的影响以及系统与其环境的相互作用的影响。

这些见解对我们提出的知识主张具有重要意义。由于我们不能直接接触到全部的复杂性，我们的知识原则上是有限的。我们将在下面更详细地讨论这个问题。

理解的复杂性

论证如下:要完全理解一个复杂的系统，我们需要理解它所有的复杂性(Cilliers 2002, 2011)。此外，因为复杂系统是开放系统，我们需要在理解系统之前了解系统的完整环境，记住环境本身是复杂的。这在人类看来是不可能的。我们对复杂系统的知识只能建立在模型的基础上，但为了像模型一样运作——而不仅仅是系统的重复——它们必须降低系统的复杂性。这意味着必须忽略某些方面。被忽略的部分以一种非线性的方式与(现实世界)系统的其余部分相互作用，而且我们无法预测这种复杂性的降低会产生什么影响，特别是当系统及其环境随着时间的推移而发展和变化时(Allen et al. 2010)。

我们不可能拥有复杂系统的完整知识(Skyttner 2001);我们只能拥有某种框架内的知识。因为我们是有限的存在，所以无法走出复杂性;因此，没有针对框架的框架。我们选择我们的框架。这种选择不一定是任意的，但确实意味着框架本身不能用作客观知识的基础。复杂系统知识的生成是一个探索性的过程。随着知识发挥作用的环境的变化，我们必须不断修改生成知识的框架。因此，我们对复杂系统的认识总是暂时的，因此，我们必须对我们的主张保持谦虚。

我们不应该把这种情况解释为有什么不足之处，或者是需要改进的地方。在限制性框架的强加和知识的产生之间存在着一种必要的关系。一个人没有框架就不能拥有知识(Cilliers 2001)。虽然我们的知识必然是有限的(Allen 2001)，但这些限制是可行的，允许我们做出既不是相对的也不是模糊的断言(见Cilliers 2005)。这样的知识不是自由浮动的真理的结果;它在时间和空间中语境化。因为我们知道这个知识在绝对意义上是不客观的，所以我们不能把它当作客观来使用。这意味着我们的要求总是有一个规范的维度，对此我们必须承担责任。我们不能把这一责任转移到我们称之为“naïve”意义上的科学过程上。接下来，我们讨论复杂性思维对复杂系统建模的影响。

建模的复杂性

科学建立在这样一种信念之上:通过我们的感官和测量仪器可以感知到的自然现象中存在规律(即因果关系)。对自然现象的科学研究包括创建这些关系的模型，如果是一个“好的”模型，它可以帮助我们理解、预测，甚至控制展示该现象的系统的行为。我们只能通过我们创造的模型来理解我们自己和我们周围的世界，这一事实对我们从事科学研究的方式产生了深远的影响。建模是科学的核心——说到底，我们拥有的只有模型。在本节中，我们探讨了承认复杂性对我们模型地位的影响。

这个行为，或者更确切地说，模特的艺术包括什么?模型可以采取多种形式。在自然科学中，最主要的形式是数学，以至于对许多人来说，模型总是这样:正式的符号系统。然而，就可以建模的形式而言，这太有限了。对于某些现象，心理表征或文本、视觉或空间叙述(如舞蹈)可能更合适;例如，安全过马路需要一个心理模型，一部小说可以是一个特定社会现象的模型。

我们如何制作模型?罗伯特·罗森(Robert Rosen)是一位在上个世纪后半叶工作的理论生物学家，他对建模过程进行了深入的研究，特别是在复杂性的背景下。根据Rosen(1985,1991)的说法，建立模型就是在我们选择作为研究对象的自然世界的那一部分(让我们称它为自然系统)和一个形式化的系统之间建立一种建模关系，为了找一个更好的词，一个形式化系统，它的推理结构模仿了自然系统中的因果结构(图1)。然后构造一个字典，将自然系统中的可观察对象映射到正式系统中的输入变量(一个编码过程)。在形式系统中操纵实体的推理规则被认为是自然系统中因果关系的图像。我们希望实现的是将两个系统中的蕴涵结构(自然系统中的因果结构和形式系统中的推理结构)对齐，这样，给定一个输入集，形式系统中的推理过程(一个“实验”)的结果可以被解码到自然系统中，从而对其行为做出预测。当我们的预测与自然系统的行为相匹配时，我们就可以宣称，形式系统是自然系统某个特定方面的模型。目的是建立自然系统和形式系统之间的关系，使箭头1 = 2 + 3 + 4。如果实现了这一点，则建模关系称为通勤关系。

编码和解码的行为，虽然是建模关系的一部分，但不是模型的一部分。它们来自外部，在这个意义上是任意的。建模的艺术在于选择合适的编码和解码字典;建模者是“编码和解码的守护者”(Casti 1989)。

所有模型都是抽象和约简，因为建模者选择对可能的可观察对象的有限子集进行编码。Casti(1989)讨论了各种各样的例子，包括Forrester所谓的全球“世界模型”(Forrester 1973)。在他的第一个模型中，弗雷斯特从非常多的可能性中选择了五个观测值:人口、自然资源、资本、污染和用于农业的资本比例。这些观测数据之间的假定联系以有限差分方程的形式进行了形式化，通过数值求解来预测现实世界系统的行为。

对于我们构建的真实世界系统的模型，复杂性意味着什么?作为一个起点，我们可以使用Mikulecky(2007)对复杂性的定义，他基于Rosen的想法:

“复杂性是现实世界系统的属性，它表现在任何一种形式主义无法充分捕捉它的所有属性。它要求我们找到截然不同的与系统交互的方式。明显不同的是，当我们制作成功的模型时，需要描述每个不同方面的正式系统是不可相互派生的。”

这是描述复杂系统的另一种同样有效的方法，不是像前面描述的那样，根据它们的属性，而是根据我们的模型和它们彼此之间的关系。从这个观点来看，一个简单的系统可以用一个模型(所谓的“最大”模型)来完全描述，而一个复杂的系统不能，而是可能需要几个(最终是无限多的)非等价模型。从这个意义上说，所有真实世界的系统都是复杂的;唯一简单的东西就是我们对世界的正式模型。对于更简单的系统来说，因果关系是明确的和不同的，系统可以被拆解并重新组合在一起，而不会失去任何东西:它们是碎片化的。与此相反，复杂系统中的因果关系是丰富和交织的，碎片化导致信息或功能的不可逆转的损失。

经过反思，这两种对复杂系统的描述得出了相同的结论。由于任何模型都是被建模的真实系统的简化，通过对复杂系统建模所获得的理解总是片面的。我们永远不可能拥有复杂系统的完整知识;如前所述，我们的理解总是暂时的。

复杂系统的例子

为了使NRM从业者能够将上述理论可信地与他们工作的实际系统联系起来，我们在下面描述了一个大象管理和一个与集水区相关的例子。在不怀疑早期的NRM风格的前提下，我们希望这些示例能够说明当前需要采取更广泛的、复杂的观点。虽然两者显然都是社会-生态系统的一部分，但我们有意在这里将讨论更多地集中在潜在的生物物理元素及其直接管理上，因为后续的例子将讨论在这种社会-生态系统中对社会工作的影响。构建这两个例子的方式应该有助于读者将文章第一部分所描述的复杂系统的特征联系起来。

南非的大象管理

大象管理历来存在争议，这也是南非政府最近召开大象管理评估的原因之一(Scholes和Mennell 2008)。从静态的承载能力范式，到生态系统是动态和异质的观点，例如，在不同的时间和地点，大象对环境的影响有很大的不同。当考虑到与大象一起导致生态系统变化的大量辅助因素(如火灾、蛀木动物、其他食草动物和干旱引起的饮食变化)时，系统观点的好处就会体现出来。存在大量的局部交互(如大象推倒树，或在随后发生或未发生的火灾中被烧毁的树的树皮)，而系统事件在很大程度上是相互“无知”的。长期以来，这种情况发生的更广泛的生态系统一直被证明在各种系统状态之间振荡(Dublin et al. 1990)。如今，更多的大象管理者认为，环境是在这些状态之间转换，而不是在受到干扰后，如果“管理得好”，就会反弹到某个预先设定的位置。大树的消失(一个经常被引用的担忧)在受大象影响的大草原上并不是普遍的，可以被认为是几个额外辅助因素(火灾、蛀木动物、其他食草动物，如黑斑羚，可以阻止小树的补充，干旱)的突发属性。生态系统可以进入的不同状态(例如，草地、稀树草原、封闭林地、灌木入侵)的数量是有限的，也就是说，没有无限的自由度。生态系统在特定的时间通过增强或抑制反馈保持在特定的状态，或者通过一个阈值到达另一个状态。系统的边界很难划定——是否包括全球气候变化的影响，这可能会加速树木的生长相对于草? History also matters. Whether the system “started” in 1900 after near extermination of elephant due to hunting, and other herbivores due to rinderpest, has made a major difference to current trajectories. Ecosystem managers need to question their models on a continuing basis, as no single line of thought appears to have even near full explanatory power. Top-down and bottom-up factors (sensu Ulanowicz 2009) clearly form an often unpredictable interplay of effects that produces the observed system that is to be managed according to human values—and once these are taken into account, as they must be, the system complexity increases. But even at a mainly biophysical level, as described, the attributes above qualify the elephant management system as a complex one.

我国的大象管理体制如何应对这一现实?政府评估(Scholes and Mennell 2008)明确指出，大象管理的环境差异很大，并建议在不同的时间、不同的地点对大象进行不同的管理，甚至道德多元化也应得到宽容。除了在少数高度关注大象的情况下，鼓励生态系统管理者将大象作为更广泛的复杂社会-生态系统的一部分来管理。这个评估给对抗性的情况带来了多样性的感觉，并在一定程度上放松了两极分化的参与者。确实没有唯一正确的公式，但有许多适合特定环境的潜在解决方案。所有这些都需要适应。

水资源管理土地的复杂性

社会依赖与水有关的生态系统产品和服务的持续生产。水跨越了社会、政治和经济的边界，科学家和水管理者，即使只看到水资源系统潜在的生物物理复杂性，也需要考虑在何种程度上最好地利用这种复杂性。

陆水相互作用是一组明显的关键因素，很难找到适当和有效的认识水平。我们需要认识到，土地利用和水资源的相互作用随时间和空间的变化而变化。水会垂直移动(蒸发、蒸腾和渗透)，也会横向移动(通过山坡、土壤、地下水和河流)，因此任何影响都可以通过集水区传播，并可能在时间和空间上意外地出现。通常这些都是阈值驱动的，所以系统有不同的稳定状态。系统组件之间的反馈在一定的空间和时间尺度范围内发生，这些可能涉及状态的变化(例如，液体到蒸汽)，并且不一定是集水区有限的。

陆水相互作用表现出突现的特性，其中一种表现是不同于观察或研究的惊人行为(例如，Gordon et al. 2008)。涌现是系统作为一个整体的特征。如果我们过分简化，孤立地查看组件或通过平均可变性来查看组件，那么考虑突发属性的能力就会消失。过于简单的指标(如水足迹，Jewitt和Kunz(2011))可能会导致错误的结果;相反，需要寻求必要的简单性(Stirzaker et al. 2010)。这应以不同组成部分之间的过程和联系、对其结构和功能的理解以及它们占主导地位或休眠的空间和时间尺度为基础。人类很容易掌握我们有直观感觉的人类中心尺度，但却很难掌握“我们自己世界的测量杆”之外的尺度(Gould 1993)。

在南非，减少流量活动(SFRA)的概念说明了在实践中对几种复杂性属性的尝试。1998年《国家水法》第36(2)条将“减少水流活动”定义为:

“…任何活动(包括任何特定作物或其他植被的种植)……[,]…很可能会大大减少通往保护区、履行国际义务或其他用水户的水道内的水的供应。”[“储备”是指为环境流动和满足人类基本需要而留出(即“储备”)的水量]。

宣布某一土地使用符合SFRA的条件，需要(i)确认/确定该作物可能对水资源造成影响，(ii)量化这种影响对水流状况的影响，最后，(iii)制定和执行该声明的管理过程。由于“重大”一词和通过储备金的概念，产生了重要的考虑。“显著”具有空间和时间两个尺度维度。潜在的SFRA有多广泛，其影响在哪里——持续多长时间，或在一年中的什么关键时刻?

南非是半干旱地区，水流变异性高。平均值(例如年径流量)是过去水资源管理的堡垒，也是许多指标的基础，作为衡量复杂性的标准是毫无意义的。对土地利用影响的长期研究强调了低流量时期是土地利用影响最显著的时期(Jewitt 2006)。当自然土地利用处于休眠状态时，以及在人类和自然系统最需要水的时候，高生物量作物会继续蒸腾(用水)，从而对流量产生最大(相对)影响。因此，SFRA的重点是低流量时期，用水许可证也考虑到了这一点。在空间上，南非的水管理是在第四集水区的规模上运作的，但在颁发许可证时考虑了这些构成其更大集水区一部分的等级结构。在认识到流域内陆水相互作用的复杂性的基础上，通过一种实用的、但科学上稳健的方法，对商业林业进行了调控，以减少流量。

复杂性和管理

因为复杂的系统是很难谈论和理解的，所以将管理决策建立在这个概念上是很棘手的，因为人们缺乏系统的理解，不知道如何改变他们的实践，以一种可防御的方式匹配现实(beauement和Broenner 2011)。尽管有这样的困难，但对于管理者来说，学会这样做是必要的。本文假设自适应管理被隐式地(如果不是显式地)接受为NRM中处理复杂性的重要实践基础。为了将这种适应性管理根植于复杂性思维中，我们现在提出了五个关键原则，我们相信实践者可以集中精力帮助他们在面对管理决策时制定自己对复杂性的特定适当反应。这些不是作为入门或一组详细的指导方针。存在许多这样的指导方针，尽管它们总是与复杂性思维联系不紧密。作为撰写这篇论文的倡议的一部分，其他几篇论文也在各自的权利范围内跟进，通常涉及对这篇论文中提及的一个或多个更广泛主题的进一步详细阐述。因此，我们下面讨论的5个原则更类似于一般的精神灯塔，可以从它开始。它们就像一只手的手指，相互关联。这些原则主要涉及科学家的文化态度，而不是量化和经验主义的问题。

利用多样性

水和生物多样性等自然资源本质上与社会系统相互交织，这些社会系统通常有一系列具有非常不同的价值观、期望和时间范围的利益相关者。尽管社会-生态系统的多样性被认为可以增强复原力(Levin 1999, Folke 2006, Ives and Carpenter 2007)，但它也会带来代价，比如损害团结感。太多的一致性会降低潜在的响应范围。总体而言，多样性的减少可以提高短期效率，但会造成长期脆弱性(Nelson et al. 2011)。这种多样性经常被视为一个障碍——我们在实践中如何管理它以实现短期目标并保持长期弹性?我们现在关注的是知识多样性，其中每个个体都有不同的心理模型(Jones et al. 2011)，我们总是看到心理模型聚集到相对同质的领域(例如，科学学科作为群体心理模型)，每一个都有一个身份和一定程度的排他性。在每个领域都有有效的沟通规则和方式。知识领域之间的无形边界(例如，科学学科之间，科学、政策和管理之间，或农业、卫生和保护等部门之间)构成了障碍，群体往往抗拒影响力。然而，这些相同的边界也连接着各个领域，这些领域的界面代表着丰富的学习机会，以及潜在的、彻底的新见解。

当各个领域之间的距离不是太近，也不是太远时，最有成效的知识重叠就发生了。刺激这种生成张力的方法被记录下来(温格2010)。身份对于基于过去学习的社会学习系统至关重要，它帮助我们定义什么对我们重要，我们信任谁，我们与谁分享知识。弥合界限要求我们参与其他领域，在一定程度上暂停我们的身份，以一种不具威胁性的方式向其他存在方式开放(温格2004)。我们应该承认自己的多重身份(例如，父母、工程师、排球运动员和摄影师)。在某些领域，我们可能是核心成员，而在其他领域，我们可能是外围成员。跨知识领域协调身份可以帮助个人成长和社会凝聚力。当多个利益相关者的不同身份在一个社会生态系统中共存时，如果一个更高层次的身份(称为集体身份;Hardy et al.(2005))是共享的。

承认临时性，不断修改

临时性和可修正性是有效处理复杂性的核心。这不应该被解释为不应该有规则。相反，由清晰易懂的战略产生的规则对NRM至关重要。现在需要的额外的细微差别是认识到规则总是临时的，处理“现实世界的复杂性”的技能是判断何时以及如何修改这些规则。因此，规则应该以这样一种方式建立，即它们可以被修改，并且能够合理地发生转换。在一个官僚体制僵化的世界里，修订往往需要尽早而不是推迟，尽管判断“等待”的时间越长越关键，因为慢也有优点(Cilliers 2006)。我们必须明智地衡量和反映，以便我们能够最好地决定何时修改这些规则。例如，弹性理论(Gunderson and Holling, 2001)处理稳定与变化之间平衡的方式也包含了同样的悖论。因为系统不可能被完全了解，所以不可能有一个“完整”的策略。但这并不意味着我们的战略应该是模糊的，因为这将进一步瘫痪我们的倡议。 We need good plans, but we also need to realize they will ultimately be (at least slightly) wrong. A culture in which provisionality prevails, with its inherent and necessary tensions, is the responsible and strong position.

以系统的方式建立(心理)模型

模型提供了一个系统的简化表示，并且通过提供“如果”讨论的机会，对建立一个NRM平台非常有用。提供一个系统的表示或模型意味着识别、理解和表示系统的生物物理和社会组成部分的模式，从而提供了一种从感知到概念化的方法。思维导图或“系统模型”软件，可能用于群体设置，提供了一个强大的方法来做到这一点，以及形成对共同问题的共同理解的基础。

模式或结构可以被认为是一个系统的突发行为，其中一个尺度上的动力学可以被视为另一个尺度上组件的集体行为(Levin 1992)。这些动态表现为它们的物质实体的功能，能量流过系统，以及一个系统的不同生物物理和社会成分之间相互作用的力量之间的平衡。将这样的模型概念化意味着确定哪些力量是主导的，但复杂的环境意味着随着模型的不同框架，例如从一个空间或时间尺度转移到另一个，认识到丢失或获得的信息。

因此，复杂性的观点意味着理解一个模式并构建一个模型来表示这样的模式必须受到并行识别的限制，这些限制是由我们构建模型的边界所施加的。因此，我们必须认识到，我们的思维模式或世界观是不完美的，需要是动态和灵活的，以反映一个不断变化和动态的世界，以及驱动因素可能改变和力量之间的平衡将发生变化的环境。

因此，我们需要不断地重新审视我们围绕我们的系统所画出的边界，重新测试我们构建模型的假设，并允许不同的，也许不舒服的模式出现。这需要开放的思想，反思的能力，以及愿意拒绝一个假设或模型，并在环境需要时转向另一个假设或模型。然而，这并不意味着我们应该在设定自己的界限时过于犹豫。相反，我们应该清晰和精确，因为这为我们提供了一种更严格的方法来提炼和重新测试我们的假设和假设。

测量、扫描和感知

作为一种管理工具，度量对于理解复杂系统中的关系模式非常有用。能够评估(在定性和/或定量方面)并理解组件之间的交互，以及组件本身的行为，为管理操作提供了基础。尽管测量是必要的，但它本身是不够的。简化主义测量方法的特点是经常使用的格言“如果你不能测量它，你就不能管理它”(Drucker 1993)。这种观点区分了硬测量(被认为是有价值的)和不可测量(被认为是没有后果的，也没有对系统的功能产生影响)，这是一种对复杂环境过度约束的方法。这种框架的局限性在于，尽管人们无法看到系统中所有的复杂性，但由于过于狭隘地关注系统中严格可测量的方面，它甚至进一步抑制了可观察到的复杂性。

相反，在复杂环境中测量的两个方面应该超越传统的测量概念。传统的对物理现象的定量和/或定性测量和监测需要通过扫描(专注于观察)和感知(智能地捕捉过程或模式及其意义)来增强。扫描和感知是通过注意测量值之间的关系来敏感地了解系统的信息。感知需要从个别的、可能是孤立的措施后退一步，以最大限度地减少碎片。

这不仅适用于物理复杂性，也适用于衡量社会复杂性。把人当作机械的组成部分来管理，无法解释社会生态的复杂性，因此为行为引入了一种约束而不是使之成为可能的结构。另一个后果是，这些措施往往会成为绩效目标，因此不再是有用的措施。

度量准则的复杂性观点应该是:如果您所做的一切都是度量，从“硬”的意义上说，您将无法管理复杂性。扫描和感知空间中各种测量的相互作用，可以以更有效的方式处理复杂性。

对适当的设计有合理的期望吗

在我们“高效”组织的现代世界中，任何形式的失败都是不能容忍和预期的。然而，通过探索不确定性和明智地学习，失败可能被视为解决复杂性的一个可能的、甚至是必要的阶段。

在现代主义的意义上，设计的“希望”是基于可预测性和确定性的概念。因此，从这个角度来看，更复杂的设计意味着(而且经常)改善结果。然而，“复杂的”反观点需要意识，甚至是相对的舒适，在意识到具体的结果可能不会按计划实现。承认你对系统知识的临时性极大地影响了对解决方案的期望，以及所选择的响应可能的成功。考虑到复杂环境的不确定性意味着监测意外后果是重要的。在复杂的环境中，知道计划是一个不完美的计划是管理者的一个关键心理位置。所需要的是基于新的见解、学习和从执行“不完美”的计划中收集的信息来调整计划的意愿。承认与复杂性相关的不确定性只是承认你在另一个具有不同动态的不同空间中，而不是在一个没有结构的地方“迷失在空间中”。设计仍然很重要，但一个更合适的策略包含许多“安全故障”干预或“智能实验”(hefetz et al. 2009)，涉及少量的时间、金钱和资源，而不是昂贵和耗时的单一所谓的“故障安全”解决方案。然后，所有的失败都能让我们更好地了解这个系统，随着(尽管有时)适度的收获出现，成功的实验可以逐渐被放大，看看会出现什么。 The process is iterative and is never formally accomplished, given that the complex dynamics are likely to remain and adapt.

在传统意义上，这种通过实践学习的方法并不意味着您在管理情况方面束手无策。相反，有一个必要的积极的漫游，结构化的学习和对新信息的最佳响应成为关键能力。这种方法确实需要摆脱一种思维模式，即认为只有一个正确的答案，解决方案是具体的、可靠的和可预测的。相反，心态应该是一种成长的心态，将“聪明的错误”视为学习的机会。

说明自然资源管理中的社会复杂性问题的配对案例研究

接下来的两个案例研究着眼于人类社会和管理组织对复杂问题(或被认为可能不那么复杂的问题)的反应，并说明了在上一节中描述的五个关键原则的不同使用的必要性。第一种对比是流域之间的对比，第二种对比是对复杂性的感知和不感知方式的对比，它由两种截然不同的主体构成，一种主体的主要任务是促进自然保护，另一种主体的主要目标是采矿。

比较两种流域管理情况

这一比较是在南非两个不同地区的社会态度和方法之间进行的，其中一个地区在看似有利的环境下长期投资进行合作，以实现这一目标;而另一场几乎陷入了僵局。

因科马提集水区从南非工业中心地带(Gauteng)的东部边缘一直延伸到东部邻国斯威士兰和莫桑比克，这两个国家分享了部分集水区，其经济高度依赖水，主要的经济驱动力是林业、灌溉农业和生态旅游。水使用者的身份、文化、知识和态度在整个流域，甚至在南非地区也有很大差异。Inkomati集水区管理署(ICMA)是南非的一个机构(与邻近机构有密切联系)，也是根据1998年《国家水法》成立的第一个机构，开创了分散式和参与式水资源管理的先河。

为了制定一个共同的路线图，从当前的(部分不理想的)现实到更理想的社会-生态系统，ICMA使用了一个外部促进者来适应性地规划和建立所有相关利益相关者的共同目标感。协调人采取了一种系统性的方法，并很好地掌握了如何使人们和团体处理复杂性。成功的适应性规划依赖于利益相关者的包容性和不同利益相关者之间的建设性对话(Rogers和Breen 2003)。在这一过程中，利益相关者就流域的关键属性以及未来应指导管理决策的价值或操作原则达成了一致(见Pollard和Du Toit, 2007)。促进者扮演了跨知识领域的重要桥梁角色，通过共享的共同构建的愿景为利益相关者提供了更高层次的身份，并为社会学习提供了一个面向新目标的共享空间。促进者显示了促进利用多样性的特殊和基本能力。

哈特比斯波特大坝位于南非西北省。该大坝最初是为灌溉而设计的，是西北省和鳄鱼(西)马里科水管理区(WMA)经济枢纽的重要组成部分。Hartbeespoort镇靠近大坝的围墙，各种各样的村庄(主要是休闲、生活方式和普通住宅)坐落在河岸上。大坝因水质差而臭名昭著，自20世纪70年代初以来，由于磷酸盐和氮浓度升高，大坝一直处于肥厚状态(国家水利研究所(NIWR) 1985)。大坝影响着各种各样的利益相关者，他们的抱怨也多种多样。2010年，南非水研究委员会开展了一项研究项目，调查利益相关者参与和志愿服务的行为驱动因素(Blignaut和Choles, 2011)。研究结果表明，该城镇的社会结构出现了分裂，尤其是在受影响的利益相关者中。不同的身份似乎完全投入到自己的知识领域，似乎无法与持不同观点的利益相关者联系起来，并利用他们的多样性。这些涉众中的大多数都专注于解决更大问题的一个小方面，似乎没有意识到他们所面临的真正的复杂性。目前没有有效的领导或统一的愿景来解决这个问题，因此，也没有系统的观点。 Due to the scale of this water problem, none of these individual stakeholders or stakeholder groupings will be able to have an impact individually, leaving the catchment stuck with a tenacious problem. At one stage several years ago, a potentially unifying pressure group did exist (the Hartbeespoort Water Action Group (HWAG)). Negative experiences in this group seem to have cemented the individual identities even further, and attempts to span the knowledge boundaries are resisted.

比较保守与挖掘:复杂性思维是否及如何用于管理

传统的组织结构通常更倾向于实现命令和控制类型的资源管理，而不是使用认识到复杂性的自适应方法。这种方法既适用于负责资源管理的组织管理，也适用于实际的资源管理。我们特别选择了采矿(在NRM连续体的“硬”或不可再生一端)和保护(在“软”一端)。组织的目的允许或限制复杂性思维被要求、接受或实现的程度。例如，在我们的研究中，以SANParks为代表的保护机构认为，它应该应用复杂性理论的见解，至少在生态系统研究和管理方面。矿业部门目前认为，考虑到其目的，接受复杂性的程度要低得多——这是可以理解的，尽管最近它们的经营背景大大扩大了。

在南非采矿部门，除了具体的例外情况(例如技术发展)外，很少有努力拥抱多样性，即鼓励各种不同的想法作为一种资源。相反，标准化是一种强大的驱动力，它在实现目标方面非常有效(Deloitte and Touche 2009)。最近的一些因素使这种方法有所松动，包括环境问责制和人类意识的提高(例如，关于工作人员的安全)。期望的操作稳定性与任何主动的临时性、可修正性的态度相反，而主要是被动的。该行业认为其“经过试验和测试”的模式很适合现实，而反思是有限的。测量被视为可预测的控制杠杆。人们相信，未来是可以设计的，很少会出现反常的结果。

目前，自然资源保护的立场比较温和(Roux和Foxcroft, 2011)。围绕大象、火、河流和生态系统管理等问题的争论强调，有效地了解这些问题需要多样化的观点和方法。人们的看法，甚至是对该系统如何运作或响应的看法，都凸显了理解和管理的临时性，尤其是在克鲁格国家公园(Kruger National Park)过去20年发生严重干旱和洪水之后。尽管一些科学家表现出了坚定的态度，但事实上的立场反映了对基础模型的不断修正。在多个尺度上进行的测量被认为是不完美的，尽管这是现有的最佳证据，而且更多的是作为基础来“推动”系统，看看它是否像思想一样响应，而不是控制它。在组织中，关于科学家/管理者绩效管理系统的争论仍在继续，一些人认为该系统不像管理这种复杂性所需要的那样灵活。总的来说，伴随而来的不确定性没有那么令人不安，但有明确的(如果是临时的，不断变化的)目标和规则。

结论

我们希望本文中提出的理论和实际例子的结合可以说服自然资源科学家和管理者在他们遇到的大多数情况下越来越多地采用复杂系统的观点。将不太复杂的系统概念化为复杂(一旦采用了足够的复杂性方向)几乎没有风险。即使以更简化的方式处理各种制度，也应尽可能寻求两种办法之间的互补关系。在上个世纪的大部分时间里，在农业、林业和水资源管理中使用的命令与控制风格的方法有时取得了很大的进步，但在过去的20年里，人们越来越意识到传统NRM的局限性和副作用(例如，Pahl-Wostl等人2007年)，科学家和管理者被鼓励开始使用复杂思维(Levin 1999年)。我们已经讨论了为什么复杂性思维提出了一种富有成效的新的替代或补充范式(Morin 1992)，供自然资源管理者广泛使用。在过去20年里，一些自然资源管理者确实开始使用适应性管理风格，以应对NRM中由于不确定性和变化带来的挑战而被视为有问题的表现。除了少数例外(例如，De Leo和Levin 1997, Ruitenbeeck和Cartier 2001, Stirzaker等人2011)，这种向适应性管理的转变发生时，很少有人认识到它应该从根本上以复杂性理论为基础，这是本文希望弥补的差距。正如我们已经说明的那样，复杂的系统可能很难管理，特别是在以不恰当的方式处理时，但我们也已经表明，如果按照所提供的理解来处理，它们会变得更加容易处理。通过选择采用复杂性导向，可能会为更可持续地实践NRM打开重要的新窗口。

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