关键词:自适应、复杂自适应系统、异质性、非均衡性、仿真。

发表于1999年8月6日。

生态系统是相互作用组件的动态组合，在空间和时间的多个尺度上自组织为相互作用的瞬息一变的模式(Levin 1992)。最基本的常量是变化:自然界的平衡描述了一个远未达到平衡的系统，在相对停滞期和剧烈变化期之间交替。

这一观点的普遍性是显而易见的，因为它从多个理论中重新出现，每个理论都建立在不同的证据基础上。达尔文当然认识到变化的重要性，以及它在生物多样性出现中的重要作用。最近，间断平衡理论建立在停滞期之后的重大变化时期的创造潜力的基础上(古尔德和埃尔德里奇1977)。在生态系统中，Watt(1947)和MacArthur and Wilson(1967)强调了地方种群动态的非平衡性质，这是一种对群落组织和生物多样性维持具有根本重要性的现象(Levin and Paine 1974, Pickett and White 1985, Gilpin and Hanski 1991)。最近，Holling(1995)扩展了这些概念，认为生态系统经历有规律的组织和崩溃周期。

Holling认为，聚合生态系统的特征将是生长和开发的模式，以及它们各要素之间日益增加的联系。经过漫长的时间,r -选定的物种将由K -选择的物种(在霍林称之为保护的阶段)，最终导致过度连接，释放储存的营养物质，重组，并可能翻转到其他行为领域。词语是不同的，但概念化与Bak(1996:1588)关于自组织临界性作为自组织系统的一般特征的讨论有显著的相似性。巴克的沙堆模型是用生态系统个体发生的语言重新表述的，它认为，随着时间的推移，一个发展中的生态系统将变得越来越紧密，增加其动态部分之间的相关性。在这种联系中是重大变化的种子，Holling描述了释放和重组。

人们可能会争论这些观点的普遍性，以及进化力量可能在多大程度上改变它们;但是，经典的平衡理论远远不够，这一点已被生态学家们广泛接受。慢慢地，也许是太慢了，这种接受已经开始影响自然资源的管理——例如，在认识到火在更新有限资源方面的生态作用，或者在保护科学中出现了元种群模型。

Carpenter, Brock和Hansen(1999，本期)明确地认识到生态系统的动态和非线性本质，以及它们从其组成部分之间的局部相互作用中自我组织的事实。也就是说，生态系统是复杂的、具有适应性的系统(Levin 1998)，因此具有历史依赖、复杂动态和多个吸引盆地的特征。这类系统的管理提出了根本性的挑战，由于假定的控制者(人类)是系统的基本组成部分，因此也是问题的基本组成部分，这一事实尤其困难。继Holling和Meffe(1996)之后，Carpenter等人(1999)认为命令与控制方法比不适当的方法更糟糕，认为需要建立灵活、适应性的制度，并认识到个人决策的基本霸权是有效管理计划的基石。

大型系统的管理科学不够精确，而仿真模型为决策者提供了一种强大的方法。就像飞行员通过在飞行模拟器上花费数小时来了解他或她的决定的后果一样，生态系统和资源管理者也可以通过探索模拟他们面临的挑战的模拟游戏来获得洞见。20年前，巴兹·霍林、卡尔·沃尔特斯和雷·希尔本与众多合作者在不列颠哥伦比亚大学的适应性管理研讨会中开创了这种方法，Carpenter等人(1999年，本刊)在此基础上建立了这种方法。他们选择的系统包括通过非点源污染使湖泊富营养化，但其他系统也可以。他们探索了许多不同的管理结构，并阐明了可能的不同类型的行为。伴随论文的可下载软件将出版带入一个新的领域，允许模仿UBC研讨会。这种普通和非凡的强大结合的潜力，正是设定的那种进步保护生态除了标准期刊。

从这项研究中可以得出许多经验教训，并对其起到指导作用。最重要的是实验、学习和适应的重要性(Holling 1978, Lee 1993, Janssen和Carpenter 1999)。此外，正如管理必须具有适应性一样，人们必须认识到强大的适应性和自组织力量塑造了生态系统(Levin 1998:1417)。自上而下的方法不能充分解释这些不可抗拒的力量;另一方面，灵活和适应性的方法可以利用它们为更大的利益服务。

更一般地说，对生态系统和生物圈的复杂性和适应性的认识为我们提供了健全管理的指导方针，但我们忽视了这些方针，而Carpenter等人(1999)的方法则解决了这些问题。在其他地方,在脆弱的统治(Levin 1999)，我在《环境管理八诫》中总结了这些:

1. 减少不确定性

2. 期待惊喜

3. 保持异质性

4. 维持模块化

5. 保留冗余

6. 加强反馈回路

7. 建立信任

8. 己所不欲，勿施于人

经典的指挥和控制方法很少能够结合所有这些原则，因为根据多组标准进行优化可能会出现无法解决的冲突。探索性和适应性的方法，如Carpenter等人(本期)探索的方法，为协调管理与自然力量，维护生态系统及其提供的服务提供了希望。

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