应对:Rockstr�m等．2009.”行星边界:探索人类的安全操作空间。”

行星边界的系统性质

• 摘要
• 行星的边界
• 应用生态系统分析概念
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

行星的边界

Rockström等人(2009)确定了一系列关键的可持续性问题，在这些问题中，人类活动造成的扰动带来了不可接受的全球环境变化的风险。他们试图用全新世期间观测到的变化范围作为人类安全活动空间的标志，量化每种生物的边界水平。总的来说，这组边界(表1)代表了通过弹性和地球系统科学的视角对全球可持续性的重要概念化，已经影响了全世界的研究和政策议程。Rockström等人(2009)的多学科专家审议过程考虑了几十年的地球系统研究，他们的文本经常表明系统方法在其分析中的深远影响(特别是补充讨论1)。然而，他们的文章没有明确说明边界本身的系统属性，导致了概念上的紧张，讨论如下。关于边界的定义和什么样的措施应该是控制变量的争论仍然存在(例如，Carpenter和Bennett 2011)。系统分析方法为这些边界重新定义或细化的争论以及行星边界概念的进一步发展提供了一个理论包含结构。

地球边界包括在全球范围内表现出来的系统过程，以及在区域或地方范围内聚集起来时成为关键的全球问题的环境问题。Rockström等人(2009)在他们的文章中注意到了这个尺度方面。他们还认识到，他们识别的问题并不都显示相同的系统特征，因此他们进一步将问题分为显示阈值行为的问题(也就是说，更改可以触发突然的非线性响应)和没有显示明确阈值的缓慢过程。然而，这种分类给我们带来了尴尬的概念上的挑战，这些问题在规模上从地方到区域，没有门槛。其中包括生物多样性丧失和化学污染等社会生态问题，这些问题显然已成为全球范围内关键的可持续性问题。简单的尺度/速度分类意味着为这些问题确定行星边界的理论理由仍然相对薄弱。将“目前没有证据表明存在行星尺度阈值行为”的缓慢过程纳入其中的理由是，它们通过调节碳、水、营养物质和矿物质的流动，“提供了地球系统的潜在弹性”。虽然这是事实，但它并不能解释为什么选择这些问题，而不是任何其他地方性的环境问题，也不能引导科学家去识别和弥补人类安全操作空间的整体证据基础上的任何战略差距。在研究和作为政策参与框架方面扩大这一概念的操作化需要解决这一缺点。

应用生态系统分析概念

重新审视定义了边界的问题的系统属性可能会有所帮助。明确不同的系统实体及其关系是解释系统如何受内部或外部事件影响的任何开发的先决条件。然而，行星边界概念的部分力量源于它没有承载结构复杂的信息(也没有密集的术语)。它的简单性意味着可以立即直观地掌握它。理想的情况是，对这一概念的理论发展将保持这种操作和概念上的吸引力，即使它们使人们能够对自然环境提供直接或间接满足人类需要的资源和服务的能力有更动态的了解。

在这里，de Groot等人(2002)所阐述的环境系统分析中的简单概念被用来区分系统的四个方面:结构、过程、功能和服务(表2)。de Groot等人(2002)与Rockström等人(2009)的观点相同，因为他们关注的是全球社会生态的可持续性。事实上，这个类型学对于最初的行星边界文章的一些贡献者来说是众所周知的，它的隐性影响经常可以看到(例如，“……生物多样性对维持生态系统功能和服务的重要性”，第14页)。


使用这种类型学，我们就可以更清楚地将行星边界概念可以应用到的地球关键问题进行分类。在这篇文章中，阈值被定义为“耦合人-环境系统功能中的非线性过渡”(p. 2)，其定义比实际需要的更为狭隘(c.f Prigogine和stenger[1984]对简单系统和复杂系统行为的丰富探索)，围绕阈值可以对边界做出规范性判断。德格鲁特等人(2002)的类型学提出了确定边界的互补原理。例如，我们可以区分:

• 对过程或生态系统功能造成基本上不可逆的不良影响(生物多样性丧失、土地使用、累积污染)的综合结构效应


• 过程本身的失控行为(气候及其生物物理反馈;臭氧消耗是连锁反应)


• 受变化过程影响的函数的临界阈值(生物地球化学扰动导致生态状态转移;气溶胶负荷改变气候模式)

明确地做出这种区分有助于解释为什么某些问题确实应该被纳入行星边界——即使它们可能没有表现出非线性行为——并有助于使这个概念更具操作性。它使我们能够以更有针对性的方式处理不同类型的系统风险:它向我们指出这些风险可能出现的地方的种类，并应告知我们识别更好(更强大或更敏感)的措施，以跟踪社会在减少边界所代表的地球压力方面的进展。具体地说，它帮助我们关注变化的各种指标，这些指标可能是作为控制变量的鲁棒指标。Rockström等(2009)表示，他们的标准是控制变量应该是“全面的、聚合的和可测量的”。de Groot等人(2002)的分类提供了一种方法来确定什么可能是全面的或聚合的“足够”，并提出可能需要测量什么，以组成一个可靠的、响应性的控制变量。

它也让我们朝着明确什么可能是我们地球当前社会生态配置中的基本系统实体，以及那些从实体之间的联系和依赖中产生的系统实体迈出了一步。如果人类干预要对全球可持续性产生任何积极影响，就需要了解边界的动态行为及其相互作用。这种方法让我们开始考虑系统的相互依赖性，将原始行星边界论文中确定的关键可持续性问题联系起来。我们知道这些相互依赖的存在，并且很可能放大任何单一边界的风险，但我们仍然缺乏概念性的工具来处理这些全球范围的关注之间的反馈和交互。环境系统分析框架让我们陈述和解释为什么功能更改是依赖于结构更改的，并且在某种程度上让我们预测结构更改将如何对流程、功能和服务产生影响。它可以帮助我们构建模型调查——也许是新的全球模型——以让我们探索多重同时压力源的潜在风险的方式。

在一个相关的关注领域，我们正努力在概念上为那些在空间上异构地分布在世界各地的问题提出健壮的边界。部分答案与过程和功能的潜在地理特异性有关——主要关注的不是结构本身的物理干预。因此，例如，在赤道/热带亚马逊盆地砍伐森林，确实可能比其他地方同等面积的土地利用变化更值得全球关注，这并不是因为它的物质构成或所涉及的面积，而是因为这片特定植被与影响全球水和能量平衡的过程之间的相互作用。同样，在生态系统功能受到损害的地方，人类对基本营养元素生物地球化学流动的干扰更为重要(尽管我们也需要意识到，我们对营养太少的地方所作的判断具有深刻的人类中心性)，而且在一些地方，这些功能的变化具有全球性后果。通过将流与功能(以及生态系统服务)区分开来，我们可以开始细化我们对实际生物物理阈值的定义，以及人类安全操作空间的规范边界。

最后，这种系统分析方法还提供了一个框架，将行星边界概念更明确地与对全球变化的人类层面的理解联系起来。最初的论文几乎完全是用生物物理变化的语言框定的，尽管所确定的关键的可持续性问题基本上是人类活动的后果，而它们被确定为全球关切的原因是它们对人类企业当前的配置构成了风险。对行星边界概念的批判的一个重要领域集中在这一遗漏上。结构-过程-功能-服务的轨迹把我们从生物物理层面带到了全球可持续性的社会层面。它还提醒我们，地球的生态系统服务从根本上依赖于一个运转良好的整个自然界。因此，对行星边界概念的环境系统分析方法可以为当前的生态系统服务论述提供一个重要的补充，当前的生态系统服务论述似乎经常忽略生物物理现实，这在多次讨论的生态系统服务的权衡中得到了证明，该权衡隐含地假设人类社会所享有的多种环境效益可以在某种程度上独立存在，也可以相互替代(例如，Rodriguez等人，2006年)。尽管人们对生态系统服务话语的功利倾向以及其运作化的现实和地缘政治现实存在不同意见，但它与地球边界概念具有强大的概念影响力和政治动员动力。找到更有效的方法，以理论上连贯的方式将这些概念联系起来，这将为我们为实现全球生态完整、社会公平和经济福祉而作出的集体努力提供宝贵的贡献。

文献引用

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德·格鲁特，r·S, m·a·威尔逊，r·m·j·布曼斯，2002。生态系统功能、商品和服务的分类、描述和估价的类型学。生态经济学41:393 - 408。http://dx.doi.org/10.1016/s0921 - 8009 (02) 00089 - 7

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