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奎因，J. E.和J. M.伍德，2017。应用耦合的人类-自然系统框架来组织和框架私人土地生物多样性保护的挑战和机遇。生态和社会22(1): 39。
https://doi.org/10.5751/ES-09132-220139
应用耦合的人类-自然系统框架来组织和框架私人土地生物多样性保护的挑战和机遇。
摘要
保护科学致力于防止未来生物多样性丧失的补充目标，同时维持关键的人类基础。在本文中，我们通过两个土地管理的案例研究来讨论如何通过考虑规划和决策如何反映耦合的人类和自然系统(CHANS)来更有效地保护私人土地。第一个案例研究的重点是美国东部温带森林的保护地役权;第二部分侧重于中西部农业生态系统的保护机会，特别是农用林业的价值。对于每个案例研究，我们讨论了自然和人类子系统，子系统内部和子系统之间的元素和相互作用(由CHANS的元素组织)如何为保护创造挑战和机会，以及考虑子系统相关规模的重要性。对这些案例研究的回顾表明，使用CHANS视角获得的额外见解，特别是考虑到子系统在不同尺度上的相互作用，有助于识别社会和生态重叠的重要点，最终促进保护研究、规划和实践。介绍
保护生物学越来越多地与可持续性科学交叉，传统的自然保护目标(Soulé 1985)与粮食生产的优先次序(Quinn等人，2014)、减贫(Brashares等人，2014)和生活质量(Agarwala等人，2014)联系在一起。因此，保护科学研究人员和从业者正在考虑保护行动如何影响人类系统，以及如何受人类系统的影响(Kareiva和Marvier 2012)。理解这些联系是在维持人类社会基础的同时防止未来生物多样性丧失的关键(Raworth 2012)。在这种背景下，保护生物多样性显然成为人类和自然耦合系统的一部分(Liu et al. 2007)。考虑到系统思维的好处(Fiksel 2006)，保护研究、决策、规划和实践将受益于正式纳入耦合的人类和自然系统(CHANS)的元素，包括异质性、反馈、时滞和遗留效应、带阈值的非线性动力学和意外。此外，越来越多的证据表明系统之间存在跨尺度反馈和驱动因素，这就要求环境保护不能只关注单一尺度或系统，还要关注它们内部和之间的相互作用。
在人类改造的生态系统中，人类和自然系统之间的联系经常被含蓄地讨论到保护的概念化(Martin et al. 2014)。将保护生物学作为chan的明确讨论更为有限。CHANS已被用于评估不同的生物多样性定义如何影响实践和备选方案的考虑(Callicott等人，2007年)、城市景观中地球物理条件的脆弱性(Fan等人，2014年)，以及岛屿上语言和生物多样性的保护(Tershy等人，2015年)。Strohbach等人(2014)将城市野生动物保护作为CHANS的一个例子，与对私有土地的讨论更加紧密地结合起来。同样，Carter等人(2014)在最近一期关于CHANS的专刊中讨论了野生动物保护的CHANS方法，强调了它在连接不同学科和识别之前分析中可能没有识别的新关系和反馈方面的价值。此外，他们还讨论了跨尺度考虑人与生物多样性(或野生动物)之间关系的价值。
CHANS在生物多样性保护中的应用，特别是最近的可比案例研究(如Carter et al. 2014)，主要关注由政府当局指定保护的公共保护土地，如国家公园或科学保护区。尽管是保护工作的重要组成部分，但这些公共保护土地仅占全球陆地面积的14.8%，在美国仅占13.8%(世界银行2015年)。不受政府管理的私人土地占美国土地面积的60%(美国农业部2002年)。考虑到栖息地丧失和土地使用变化的程度以及缺乏正式保护，私人土地是一个重要的保护领域(Wallace et al. 2008)。私人土地保护为实现保护目标提出了一系列不同的挑战。私人土地被单独管理，用于多种目的，包括娱乐、自然资源开采、保护、农业、美学和居住。决策通常是在较小的土地单位上做出的，反映了不同的保护优先事项的集合或顺序(Quinn et al. 2015, Dayer et al. 2016)。每个包裹都嵌入不同的生物群系和人类类型中，呈现出人类和自然子系统之间的独特耦合。为了解决这一复杂性，我们通过对两个危机生态区域的当地和景观决策的案例研究，阐述了将私人土地保护作为跨空间和时间尺度的人类和自然系统耦合的价值(Hoekstra et al. 2005)。
这些案例研究突出了自然和人类系统中的动态以及相关子系统如何相互作用。第一个案例研究的重点是与保护地役权和受城市化威胁的温带森林生物群落相关的系统、要素和相互作用。在第二个案例研究中，我们探讨了农林复合系统作为将生物多样性保护与生物质生产相结合的工具的保护价值。对于这两种情况，我们展示了对多个系统的并行分析如何为改进过去的保护工作提供机会，并减少与私人土地保护相关的次优决策。
自然子系统
我们首先回顾了温带森林、农业生物群落和人类群落(图2)的保护工作中的自然子系统(图1)。提出了每个子系统的规模，以在案例研究的背景下框架关于土地管理的讨论。虽然我们最初关注的是自然系统，但很明显，人类系统塑造了主要的利益规模(即地役权和农场)，强调了这些系统的耦合特性。我们以关键物种的全球趋势和当地栖息地需求为框架，以鸟类物种为视角，重点介绍已实施的管理措施和保护策略。对全球变化和当地栖息地的考虑构成了所涉及的自然子系统，并为在CHANS框架下讨论具体的保护做法提供了有用的背景。
案例研究#1:西卡罗来纳的保护地役权
第一个案例研究的重点是温带森林的私人土地保护(图2)，特别是受到快速城市化威胁的森林。超过45%的全球温带森林覆盖已经消失(Hoekstra et al. 2005)，而这种生物群系只有不到10%受到保护(Hoekstra et al. 2005)。历史上主要是混合温带硬木，北卡罗莱纳州和南卡罗来纳州的西半部(图2)最近经历了温带森林覆盖的净损失，这是自20世纪40年代以来社会经济变化和人口增长的驱动(Drummond和Loveland 2010)。该地区的森林大多是碎片化的，孤立的第二和第三连续生长森林斑块分散在发达的城市和城郊地区之间。因此，该地区可能被更好地描述为一个人口稠密或居住的林地人类(Ellis和Ramankutty 2008)。与森林生物群落的保护模式一样，林地人类群落占陆地表面的11%，但只占受保护土地的2% (Martin et al. 2014)。
西卡罗来纳的森林属于蓝岭和山前生态区。蓝岭森林分布广泛，为多种物种提供栖息地，被认为是应对气候变化的重要热点地区(Anderson et al. 2014)。beplay竞技尽管最近土地用途发生了变化，但一些大型连片森林块和古老的生长斑块仍然存在，部分原因是地形更陡峭和地形复杂，不太适合伐木。山坡下，山前地区的森林主要包括小片孤立的落叶林、混交林和松林。与蓝岭森林一样，在这些森林斑块中发现的物种是多种多样的(Hunter et al. 2002, Pimm et al. 2014)。为了简化案例研究，我们关注两种鸟类;名字真囧)和金翅萤森莺(Vermivora chrysoptera)及棕头五子鸡(Sitta pusilla)，这两个物种都受到保护关注(《飞行伙伴2012》)。在过去的半个世纪里，褐头五子鸡的数量以每年0.54%的速度下降(Sauer et al. 2014)。作为松树专家(Withgott和Smith 1998年)，五子雀传统上被认为更喜欢大的成熟松树林。金翅莺的数量以每年2.6%的速度急剧下降(Sauer et al. 2014)。作为一种新热带候鸟，它们繁殖范围的最南端达到北卡罗莱纳州西部，它们主要喜欢海拔600米(2000英尺)以上的灌木丛生、早期演替的栖息地进行繁殖(Confer 1992年)。对于这两个物种来说，剩余栖息地斑块的碎片化造成了严重的复杂性，因为持续的物种数量是由移动、分散和资源可用性等因素在空间上决定的(Driscoll et al. 2013)。这些物种的成功保护显然取决于蓝岭和山前森林私人土地管理决策的结果。
案例研究#2:中西部和大平原的农业生态系统
我们考虑的第二个自然系统是农业用地，特别是排作物农业，它取代了美国中西部的温带草原和灌丛(图2)。与温带森林一样，草原、稀树草原和灌丛面积减少了45%，只有4.6%受到保护(Hoekstra et al. 2005)。作为人类物种，农田占无冰地表的15%，但只占保护区的7% (Martin et al. 2014)。自然栖息地的丧失和现有农业系统的集约化都导致了不同农业类型和地区的生物多样性下降(Krebs et al. 1999, Johnson et al. 2011)。农业在土地利用方面占主导地位，而且需要为人类维持粮食，因此必须解决生产性农业系统中所包含的生境的保护办法。
农业对生物多样性的负面影响以及农业生态系统的同质性的明确证据可能表明保护的相对清晰度，这一观点最好的例子可能是土地节约的论点(Green et al. 2005)，即生态系统被细分为原生土地(或自然系统)和农田(或人类系统)，系统之间很少相互作用(Fischer et al. 2008)。尽管提出了节约土地的证据，但农业生态系统的保护需要仔细研究跨尺度的人类和自然子系统之间的相互作用(Balmford et al. 2012, Fischer et al. 2014)。将农业用地的保护确立为CHANS更好地符合土地共享(Fischer et al. 2008)，承认并利用了农业与自然之间的联系。
反映土地共享原则的一种发展良好的做法是农用林业，即嵌入不同农业景观的工作树木。树篱、防风林、篱笆线和田地边缘、森林和其他木本植被是在农业生态系统中发现的农林业的例子。这些规划多样性的例子(Matson等人，1997年)提供了环境效益，包括减缓气候变化(Schoeneberger 2009年)，调节非点源污染(Udawatta等人，2011年)，为本地传粉者和野生物种提供栖息地(Mize等beplay竞技人，2008年，Batáry等人，2011年，Quinn等人，2014年)。本案例研究借鉴了内布拉斯加州东半部的野生动物保护工作，通过美国中西部典型的广泛而密集的农业系统中的林木覆盖。虽然草原鸟类历来是该地区的重点，但最近的工作主要集中在树木覆盖对留鸟和候鸟的保护价值(例如，Puckett等，2009年，Quinn等，2014年)。其中一个特别有趣的物种是贝尔氏紫蝶(绿鹃bellii)是内布拉斯加州遗产项目(Nebraska Legacy Project)下的一级保护重点物种。Bell 's Vireo是一种灌木筑巢物种，自1966年以来，其在美国中部的数量每年下降0.98% (Sauer et al. 2014)。与许多草原物种不同，这种绿狐猴代表了可扩展的农田保护机会，对农民来说机会成本很低(Gunton等，2016)。
人类的子系统
上述自然子系统的讨论反映了野生动物管理和生物多样性保护的传统重点。专注于自然系统的广泛研究表明，保护生物学能够识别并向从业者提出解决方案。然而，将保护研究转化为实践需要理解人类系统的动机、态度和外部控制(例如，Quinn和Burbach 2008)。因此，cans思维的后续步骤是将人类系统(图1)添加到保护规划和实践中。
案例研究#1:西卡罗来纳的保护地役权
保护地役权是一种管理工具，通常由私人实体使用，以保护土地的自然价值或历史、个人或经济原因(Wallace et al. 2008, Rissman 2013)。与地役权相关的人类系统(图1)包括土地所有者、土地信托、区域和国家机构和行为者，以及地役权本身的法律条款。虽然保护地役权是一个地方系统，反映个人层面的决策，但它们嵌入更大的人类子系统中。
西卡罗来纳的土地使用变化是由不断增长的人口和城市发展(Terando et al. 2014)和对木质生物燃料的需求(Johansson and Azar 2007)所驱动的。在蓝岭生态区，高海拔的发展是栖息地丧失的原因，特别是因为良好的栖息地也适合有风景的住宅。同样，南卡罗莱纳州皮埃蒙特生态区的郊区发展正在推动森林损失和土地使用变化。后一个生态区位于快速发展的南方大都市中心(Terando et al. 2014)，预计到2050年，南方大都市的人口将增长超过100%，这将导致更大的城市发展和对现有森林的持续压力。由于这些对土地日益增加的压力，以及县、州和联邦土地所有者有限的资源，需要有工具来进行超出政府行动之外的规划，特别是涉及私人土地所有者的规划。
保护地役权是一种具有法律约束力的协议，概述了被禁止的活动，即“消极语言契约”和授予人的保留权利，但不转让土地的所有权。重要的是，地役权的存在不是为了强制要求土地所有者采取平权行动，而是概述土地所有者已经放弃了哪些未来的开发或管理权利(Rissman 2013)。地役权持有人(土地信托机构或有时是政府机构)与土地所有者合作，以确保遵守这些契约，从而为当前和未来的用户保护当地生态系统及其相关利益。土地信托是负责在大范围内监督和管理地役权的组织，它无限期地保护着土地。美国土地信托总共保护了1900多万公顷土地(土地信托联盟2010年数据为4700万英亩)。蓝岭和山前分别拥有超过37,600和19,800公顷(93,000和49,000英亩)的土地(NCED 2015)。
个人土地所有者和土地信托都影响私人土地的保护。在起草地役权的背景下，关于土地未来使用和开发的决定是复杂的，受到经济和个人因素的影响。认识到人类在这一过程中的动机是重要的，尽管具有挑战性。事实上，Monticino等人(2007)谈到了量化和预测物业所有者的“传统价值”等因素的困难。同样，保护地役权的谈判过程是艰巨的，有时还会引起争议，需要投入时间、资金、法律背景工作、财产文件以及各方就保留权利进行谈判。考虑到人类/社会变量(动机、态度、外部控制)对成功的土地保护交易非常重要。土地信托也可以直接影响特定保护地役权财产的决策，尽管它们追求特定保护目标的程度不同(Dayer等人，2016年)。一些土地信托公司更有意地与土地所有者互动，提出有利于保护关注的物种的管理做法，这可能得到或不得到土地所有者的便利。然而，如果将制度、目标和目标更好地结合起来，土地信托的保护目标可能没有那么具体或有意，因此也就没有那么有用(Dayer et al. 2016)。
土地信托公司经常在景观或区域尺度上做出决策，而不仅仅是受地役权限制的单个地块。由于有限的资金和管理能力，土地信托公司必须对特定景观内的哪些财产进行保护做出战略决策，从而造成地地权的空间安排的异质性和地面上的保护成功。了解自然系统有助于确定土地保护的优先次序，但人为因素在决策及其结果中至关重要。例如，如果一个特定地区的资源有限，而公众的吸引力转化为更多的资金，那么该地区的吸引力可能比物种保护更能推动土地信托的努力。
其他人类子系统通过地役权直接或间接地影响区域和国家范围内的保护，包括政府、非营利和其他私人机构。例如，组织机构的存在是为了使土地信托在更大范围内更有效。在美国，土地信托联盟(Land Trust Alliance)是一个全国性组织，负责批准对个别信托机构的认证，向潜在的合作伙伴保证这些土地信托机构遵守既定的标准和政策。政府代表可以介入维护地方、州或联邦一级的法令和法规。在这两个州，州基金经常被用来帮助促进土地保护项目(例如，南卡罗莱纳保护银行、北卡罗莱纳清洁水管理信托基金)。联邦项目和赠款为一些土地交易(如美国农业部、土地和水保护基金)和管理目标(如美国鱼类和野生动物局)提供必要的资金。
案例研究#2:中西部和大平原的农业生态系统
与保护地役权一样，农业生态系统的保护反映了人类子系统的多个尺度。虽然案例研究的重点是决策的主要规模，即农场，但决策反映了区域和全球驱动因素以及相互作用的机构和行为体。农民管理着近40%的陆地无冰表面，但他们的决策受到个人消费者通过地方、国家和国际粮食政策对粮食的选择的影响。不断增长的世界人口，对生物燃料的需求，以及不断变化的饮食，正给现有的农业用地和管理这些系统的人带来越来越大的压力。考虑到耕地的范围和相互竞争的需求，了解相互关联的人类系统对优化权衡至关重要。
在地方层面，农民是他们拥有和出租土地的主要决策者。他们的首要任务是生物量或粮食生产(Balmford et al. 2012)。因此，保护目标是次要的(不像上面案例研究中讨论的地役权)，大多数保护决策都考虑机会成本。此外，农民对环境保护的态度和随后采取亲环境做法的可能性受到多种社会因素和外部控制的影响，如家族史、政策、土地所有权、农场位置(Quinn和Burbach 2008年)。例如，当承租人或缺席土地所有人与拥有和居住在土地上的个人的保护动机和激励不同时，所有权模式可能影响保护做法的实施(Soule等人，2000年)。
在农场之外，选择出现在一个系统网络中，这些系统对保护有不同的看法、观点和动机。这些机构包括州和联邦机构、各种观点各异的农业非政府组织(ngo)，以及可能有相互竞争目标的保护组织。农业政策是一项重要的外部控制，它在地方和国家层面确定供资重点，并阐明最佳管理做法。在美国，《农业法案》和欧盟的《共同农业政策》一样，设定了国家对农田的保护重点，并向农民分配资金。在美国，州和大学的外联(例如，Brandle和Finch 1991)和联邦自然资源保护署(NRCS)提供建议，后者为在单个农场采用防风林等保护措施提供资金。消费者是这些子系统的一个额外的重要但间接的组件。消费者的偏好创造了对特定产品和特定生产方法的需求，比如有机农业。最后，正如温德尔·贝里所指出的(伊姆霍夫和鲍姆加特纳2006:5)，“为什么自然资源保护主义者应该对农业等有积极的兴趣?原因有很多，但最简单的是:环保主义者吃东西。”
本案例研究建立在农民、研究人员和自然资源保护主义者之间的合作基础上。内布拉斯加州大学林肯分校的研究人员与内布拉斯加州可持续农业协会(NSAS)和内布拉斯加州林务局合作，通过能力建设赠款获得资金，以提高内布拉斯加州东部与农用林业系统相关的保护实践的成功和采用(图2)。这项赠款来自内布拉斯加州鸟类保护伙伴关系，允许系统之间的信息交换，包括私人、州、以及联邦农业保护组织，提高对私人农田保护重要性的认识。这种跨机构和跨学科的协作是有益的，因为它迫使每个组或子系统明确表达其需求，并与其他组找到共同点。在这种关系中，农民通过NSAS与研究人员分享了他们最想得到答案的保护问题。同样，大学研究人员能够更好地设计他们的研究问题，以反映农民更可能采用的保护措施。
禅的元素和互动
识别相关子系统(图1)有助于理解在私有土地生物多样性保护中发挥作用的机构和行为体(例如，Turner et al. 2003, Carter et al. 2014)。然而，如上所示，子系统不能孤立地工作，仅仅描述系统不足以理解节约的机会和成本。CHANS框架为理解人类与自然系统、环境和社会关切、学科和行动规模之间的相互作用提供了一个模型。认识和理解这些因素及其相互作用对成功和可持续的保护至关重要。下面我们将单独讨论特定的CHANS元素和交互，因为它们与我们的案例研究相关，以便更好地说明它们如何在上面讨论的系统的上下文中发挥作用。通过这个过程，可以清楚地看到，在CHANS框架中构建一个感知到的孤立元素通常会揭示与另一个元素的未知交互。此外，意识到元素和交互之间的联系可以让研究人员、从业者和利益相关者在对私有土地做出决策时更好地评估权衡和妥协。
我们从规模的概念开始，在跨元素和交互的人类和自然子系统的不同规模上构建。接下来，我们将讨论异质性、反馈、时滞和遗留效应、带有阈值的非线性动力学和意外在我们的示例区域中如何影响私有土地的研究、规划和实践。
规模
尽管人们普遍认为没有正确的尺度来运作(Levin 1992)，但人们一致认为，考虑更大的尺度对成功的保护是必要的(Fahrig 2001)。然而，在私有土地上，人类系统(土地所有权)和自然系统(物种栖息地要求)之间的脱节可能给私有土地的保护带来挑战。虽然在某些情况下，例如美国西部的巴塔哥尼亚，一个人拥有大量的土地，但任何一个私人土地所有者的管理空间范围往往是有限的。因此，养护目标应与现有资源相一致。鉴于人类和自然系统界面的复杂性，如何扩大保护应用的规模，例如，增加地权、接近受保护土地或提高基质质量的问题仍然不确定。因此，在私人土地上保护物种首先需要确定可供个别土地所有者采用的适当做法。然后，地块以外的努力应该考虑土地所有者之间的协调，以保护适当的大片土地(Powell 2012, McKenzie等人2013)，并考虑如何管理一个单位土地周围的矩阵类型，因为很明显，一块斑块周围的较大矩阵是当地保护成功的一个重要调整因素(Fahrig 2001)。
案例研究中强调的两个物种代表了可以在更小的尺度上捕捉到的保护机会:单个栖息地斑块的尺度。更大的斑块尺寸，而不是更大的松树栖息地在景观上，是棕色头五子树丰富斑块的重要驱动因素(Wood和Quinn 2016)。因此，感兴趣的私人土地所有者可以在其财产上维护和重建松林，无论其位于城乡梯度上或靠近其他森林斑块。同样，Bell的Vireo数量和巢穴的每日生存也受到农场内部和紧邻农场的作物和非作物土地使用模式的影响(Quinn等人，2014;奎因,未发表的数据)，包括毗邻农田的木本植被。
当在地方范围内(单一地役权或农场)无法进行保护时，各机构和组织之间的规划和战略伙伴关系可以帮助创造成功的机会。在罗安高地，长满草的秃顶非常适合金翅莺的栖息地恢复，土地信托和保护组织，如南阿巴拉契亚高地保护协会和阿巴拉契亚步道保护协会，保护和管理着许多毗连的土地。通过这种方式，私人机构通过补充美国林务局有限的土地所有权，帮助提供可用的繁殖栖息地之间的连接。这些努力要求跨人类系统的多个利益攸关方参与到保护计划的制定和执行中来。区域甚至县域层面的规划有助于协调人类系统和自然系统的规模，并找到对双方都有利的战略解决方案。
生态异质性
自然系统的异质性反映了自然土地覆盖变化、干扰和人为土地利用变化。同样，在人类子系统中，异质性作为个体、政策、政治和社会哲学、社会经济激励、制度遗产以及人口统计和增长率的变化的函数而存在。正如景观异质性反映了当前和历史上的土地利用一样，个人和地区对生境类型的偏好创造了不同的和不断变化的管理目标。
在农业生态系统中，景观异质性在局部和景观尺度上作为保护目标的价值已在多种背景下得到证实(farhigg等，2011,Pickett和Siriwardena, Quinn等，2014)。事实上，生境异质性是土地共享的一个关键因素(Fisher et al. 2008)。农林复合做法，包括防风林系统、树篱、田间缓冲区和果树，在为农场提供环境和经济价值的同时，创造了异质性。在内布拉斯加州东部，农用林业为Bell 's Vireo和其他灌木类鸟类创造了栖息地(Quinn et al. 2014)。然而，同样的做法可能是有代价的，因为其他具有同等保护优先级的物种需要大片没有树木的区域，并且不能从栖息地的异质性中获益(Quinn et al. 2012)。
地役权的具体条款、土地使用和土地所有者的历史，以及自然和社会经济条件在区域分布(Baldwin和Leonard 2015)和土地信托的地役权组合中产生了异质性。在这种社会和自然的异质性中管理是具有挑战性的。根据地役权谈判时的时间和地点的保护优先级以及土地所有者的优先级(Wallace et al. 2008, Rissman 2013)，具体地役权谈判的选项差异巨大。一些地役权包括采伐木材或清理特定栖息地的权利，而另一些地役权则禁止任何此类活动，以实现最大限度的保护目标。随着时间的推移，在土地上做出的选择创造了异质性、时间滞后和遗产效应。不同经济和生态价值的异质性对土地信托提出了挑战，它必须在土地所有者和景观之间管理多重保护目标。例如，在西卡罗来纳，据报道有390多处地役权保护着超过44,515公顷(11万英亩)的土地，这些土地在景观恢复力、连通性和多样性方面各不相同(图3;Anderson et al. 2014, NCED 2015)。在具有高生态价值的旗舰生态系统中的地权，如蓝岭山脉或罗安高地，吸引了人类的价值观，并为保护创造了支持。然而，土地信托还将持有地权，并监测其他未嵌入这些优先景观之一或低连通性或景观多样性地区的地块。 Likewise, only subsets of these easements have the necessary natural systems to warrant habitat creation/restoration for targeted species, e.g., Golden-winged Warbler, Brown-headed Nuthatch. Communication of this variation is an essential part of the relationship between the landowner and the land trust.
反馈回路
考虑通过关系建立的反馈循环可以增强私人土地所有者的保护影响，并利用小的投资来获得未来的持续成功。当对农田的地役权或保护行动使当地土地所有者受益时，他们继续维护和改善当地生态系统的意愿或动机可能会增加。因此，当地的保护团体，例如北卡罗来纳州奥杜邦金翅莺协会或内布拉斯加州林业局的农用林业实践，可能提供维持和增加栖息地的成本分担激励措施。土地所有者通过获得正强化而受益，例如，他们在同行中取得的成功受到赞扬、财产价值增加、有资格获得更多资金和更广泛机构的支持，这些可能会促进土地所有者增加其管理承诺规模的意愿。与此同时，土地信托或其他保护机构，无论是私人的还是公共的，受益于增加受威胁物种管理土地的空间范围，这可能会提供更多的资金或额外的和补充的保护目标。最终，当区域的成功招募到新的土地所有者时，这种努力又回到了个人的规模上。
这些本地管理内部的反馈可以更广泛地与社会联系(Brashares et al. 2014)。私人土地所有者在高海拔山脊上限制建筑权利的决定将为公众带来好处(未开发土地或可持续农业系统的美学价值和风景美景)，或农民在下游建立森林缓冲区的决定将改善水质，降低水处理成本。对土地所有者的经济激励和不利激励鼓励个人继续提供这些公共利益。生态系统服务的支付，例如农业和旅游业的保护支付，正越来越被广泛认为是人类行为和保护方面反馈机制的重要说明(Tallis et al. 2008, Allen 2015)。当成功时，当地和区域子系统之间的互惠关系将产生反馈，增加保护工作的范围和影响。考虑反馈可以提高保护成功的可能性，因为积极成果的展示有助于投资有限的资金和建立区域支持。向公众明确这些间接结果可以为单个土地保护项目提供支持和理由。
虽然这里没有讨论，但当保护优先级不能在单个财产上实现时，当尽管个别土地所有者努力，但没有看到任何收益时，就会发生负面反馈。这可能会阻碍未来的努力。针对特定管理目标的土地保护必须是战略性和针对性的。最终，寻找反馈循环可以帮助研究人员、规划者和实践者成功地理解和利用保护机会。
过去耦合对未来可能性的时间滞后/遗留效应
识别时间变化是研究、规划和实践的关键(Ramalho和Hobbs 2012)。人-自然系统相互作用及其社会经济或生态后果之间的滞后时间给景观保护规划带来了复杂性(Liu et al. 2007)，并使仅根据过去趋势预测未来变化变得更加困难。我们的案例研究中的自然系统发生了迅速的变化，但保护重点、行动或看法可能反映的是遗产而不是现实。例如，尽管美国东南部的温带森林在20世纪被农业所取代，但今天的森林景观正在快速城市化中消失，这是一个更近期的威胁(Terando et al. 2014)。同样，19世纪晚期在中西部将原生草原转变为农田的决定，将其从一个草地生物群系或人口和土地覆盖水平低的野生人类群落转变为一个几乎没有原生栖息地的农田人类群落(Ellis et al. 2010)，决定了目前在中西部私人土地上的保护选择的范围(Quinn et al. 2014)。
在地方范围内，管理选项受过去土地所有者决策的控制，并受到传统的影响(Monticino et al. 2007)。以经济为中心的土地利用(农业、地表采矿、伐木)的家族传统或历史成功可能会阻碍亲环境行为，例如，防风林和保护地役权限制了有影响的土地利用，但过去和现在的土地所有者也会从财产的生态系统服务中获得不平等的回报。例如，林场准备好重新收割可能需要几十年的时间，而防风林对农民和野生动物的全部好处可能需要一代人的时间才能显现。现任土地所有人可能受到前任管理人员或土地所有人的决定的不利影响，因为他们目前要处理消极的滞后效应，例如由于木材采掘工作不力或土壤管理不善造成的侵蚀，例如移除梯田。地役权的永久性增加了未来时间滞后的有趣元素。个别地役权条款，基于原土地所有者的目标，将决定特定物业是否会随着时间的推移发生变化，决定未来土地使用情景的程度。尽管保护地役权的永久时间尺度可能具有吸引力，但同样的持久性可能会限制未来价值，因为固定的边界限制了个别地役权适应未来气候变化或在未来气候变化下提供利益的能力(Rissman et al. 2015)。beplay竞技这些时间效应的例子为保护工作带来了挑战和机遇，进一步说明了CHANS的各要素是如何相互关联的，因为它们也涉及到反馈、非线性动力学以及人类和自然子系统内部和之间的规模。
带阈值的非线性动力学
识别自然系统对损失或恢复的非线性响应可能是人类系统之间交流的最关键的信息之一。确定重要的生态系统和栖息地特征及其对生物多样性保护的影响，是开发有助于战略性利用资金的模式的关键。当资源或经济条件限制了可选方案，特别是可用于保护的连续土地的空间范围时，确定最低阈值可以防止在保护方面的投资规模太小而无效。有兴趣为物种保护努力做出贡献的私人土地所有者将受益于使用最小斑块面积的数据(例如，Bayard和Elphick 2010)，以确定是否有必要进行保护。我们在Bell 's Vireo上的数据表明，在小块的粗叶山茱萸(山茱萸drummondii)在异质农场系统中可以对物种保护产生巨大的效益，而农民的机会成本却非常低(如果有的话)。然而，在同一地区保护草原物种需要更大的面积，根据物种的不同，至少需要25-100公顷的斑块(Helzer和Jelinski 1999)。同样，在美国东南部，有兴趣的土地所有者如果不确定他们是否有适合金翅莺的栖息地，可以根据管理场所的配置使用阈值;如果保护区距离现有的繁殖栖息地300米(约1000英尺)以内，至少可以创建2公顷(5英亩)的栖息地，而超过这个距离的保护区应旨在创建约10公顷(25英亩)的栖息地(金翅莺工作组2013年)。鉴于地役权不可能对每一块土地都实行，农民也不可能把他们所有的土地都用于物种保护，了解成功的阈值可以防止一种反馈，即无效努力的负面结果会影响未来的保护努力。
惊喜
对耦合的人类和自然系统的研究揭示了意想不到的或未解释的保护机会和挑战。在小块私人土地上通过年度监测或生物清单发现的稀有物种可能会挑战优先考虑大规模保护的保护规范。事实上，越来越多关于人类系统保护成功的文献充满了惊喜(Martin et al. 2014)，传统的保护实践关注的是原始和未被触及的环境，而不是人类塑造的生态系统中的保护机会。例如，令人意想不到的是，受威胁的褐头金雀在山前山区住宅开发土地内的松树斑块中比在农村或森林土地使用类型内的斑块中更丰富(Wood and Quinn 2016)。这种意外应该被视为一个保护的机会，因为合适的栖息地并不总是由未受干扰的、大片的、与人类系统隔离的原始或原生栖息地表示。对地役权的保守做法可能导致只接受完整自然生态系统中的保护地役权的土地信托，这可能排除郊区或农业景观中受威胁物种的合适栖息地。同样地，在农田人类环境中工作的保护组织如果不接触农民，以确定农田人类环境中的保护机会，就会是疏忽，特别是考虑到农用林业捆绑的生态系统服务利益。
人类系统的复杂性也会带来惊喜。究竟是谁决定参与为保护而征地，以及为什么要参与，这是很复杂的。在快速发展的地区，单个私人行为者或利益攸关方就有能力做出令人惊讶的战略决定。例如，拥有金融资本、动机强烈的个人可以发挥很大的作用，北卡罗来纳州的慈善家和“保护房地产经纪人”就证明了这一点，他们在土地信托无力进行开发的情况下购买土地，但并不打算进行开发。环保组织可能无法事先识别这些个体，但这些个体的影响应该得到庆祝和分享，这样其他人可能会有动力采取类似的行动。最后，惊喜并不总是积极的。土地所有人可能会惊讶地发现，土地信托基金因为其有限的生态价值而对其土地不感兴趣，或者意识到作物市场价值的意外变化可能会对成功的保护计划的范围和效果造成意外的变化。后一点也许可以从2000年代后期农作物价格上涨后，保护储备计划(Conservation Reserve Program)土地的减少中得到最好的观察。
结论
对私人土地生物多样性保护工作的分析，应将其视为人类与自然的耦合系统。我们在CHANS框架下对近期保护行动的正式综合说明了以前分析中可能没有发现的新的关系和相互作用。在这里，保护研究和实践的交叉，即哪些土地被保护，如何被保护，为什么被保护，清楚地展示了系统之间的耦合。将CHANS的思维应用到我们的案例研究中，表明了多个机构将如何制定保护优先事项，以及机构和优先事项之间的相互作用将如何创造挑战和机遇，反映出过去、当前和未来的控制。在美国东部，我们看到私人土地所有者和非营利保护组织之间的协调如何利用资源进行土地保护和管理。在中西部，我们看到，对地方范围内保护解决方案的渴望可以团结个人和机构，通过农用林业找到共同点。形式化的过程以一种允许更好、更彻底的研究、计划和实践向前发展的方式组织子系统和它们的交互。
由于传统的保护目标与人类系统的优先事项(公共卫生、城市规划、农业)相一致，为在私人土地上工作的个人提供一个框架，将使保护生物学作为一个领域，更容易与可持续性科学的补充目标相一致。为了创造一个可持续的地球，我们必须保持在关键的环境阈值之下，同时为所有人解决社会基础问题(Raworth 2012)。在私有土地上，让机构和人类子系统的行动者参与保护成果将有助于确保保护成功的多种策略。新的经济驱动力、人口变化和土地管理遗留问题将继续影响保护的现实。这项任务的巨大困难要求各学科之间以及各种机构和行为者之间，特别是管理私人土地的机构和行为者之间进行交流。CHANS框架为研究和对话提供了一个模式，将环境和社会关切、学科和行动规模联系起来。
致谢
我们感谢J.史密斯、C.伍德、编辑和两位匿名审稿人对手稿的有益评论。我们感谢H. baal对图1的帮助。我们感谢Furman Advantage、David E. Shi可持续发展中心和内布拉斯加州鸟类保护伙伴关系的支持。
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