生态和社会 生态和社会
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以下是引用这篇文章的既定格式:
Nemec, K. T. Chan, C. Hoffman, T. L. Spanbauer, J. A. hammm, C. R. Allen, T. Hefley, D. Pan, P. Shrestha. 2013。评估压力流域的恢复力。生态和社会 19(1): 34。
http://dx.doi.org/10.5751/ES-06156-190134
研究

评估压力流域的恢复力

1内布拉斯加大学林肯�,2内布拉斯加州大学林肯分校自然资源学院3.内布拉斯加大学林肯分校地球与大气科学系4内布拉斯加大学林肯分校公共政策研究中心5内布拉斯加州大学林肯分校美国地质调查局内布拉斯加州鱼类和野生动物合作研究小组,6内布拉斯加大学林肯分校统计学系7内布拉斯加州大学林肯分校生物科学学院

摘要

虽然已经开发了一些评估社会生态系统(SESs)恢复力的框架,但一些从业者可能没有足够的时间和信息进行广泛的恢复力评估。我们提出了一种弹性评估的简化方法,该方法回顾了科学、历史和社会文献,根据9个弹性属性对SES的弹性进行评级:生态可变性、多样性、模块化、对慢变量的承认、紧密反馈、社会资本、创新、治理重叠和生态系统服务。我们评估了两个大型项目对普拉特河中部(美国内布拉斯加州)恢复力的影响,一个是主要大坝的建设,另一个是生态系统恢复计划的实施。我们使用这个案例研究来确定在弹性评估中应用简化方法的优点和缺点。尽管普拉特河中部SES的社会恢复力自大坝前时期以来稳步增加,但与大坝前和生态系统恢复计划时期相比,大坝后时期的生态恢复力大幅下降。
关键词:生态恢复力;普拉特河;适应能力的评估;生态系统;社会适应力

介绍

缺水地区的河流系统是当今世界面临的一些最具挑战性的自然资源管理问题。人为压力显著改变了河流系统,影响了生态系统服务的提供(Meybeck 2003年)。在应对这些挑战时,资源管理者往往严重依赖社会生态系统(SES)的恢复力或能力,以吸收和应对干扰,同时保持其基本结构和功能(Holling 1973, Folke et al. 2002)。更好地理解这种恢复力的边界,即将系统的一种状态与其他可能不受欢迎的状态区分开来的阈值,可能有助于资源管理者避免或促进制度转移,以便维持或恢复所需的河流生态系统服务。在对韧性的更广泛理解中,研究人员已经确定了两种亚型,生态韧性和社会韧性(Folke et al. 2002)。生态恢复力是指一个生态系统在进入一种由不同生态过程控制的新状态之前所能吸收的扰动的大小(Holling and Gunderson 2002)。社会恢复力是社会系统(如社区)抵御和适应社会、政治或环境变化带来的干扰的能力(Adger 2000)。增强和保持恢复力越来越被确定为关注生态系统(例如,Kareiva等人2008,Benson和Garmestani 2011, Sierra Club 2012, WWF 2012)或社会系统(例如,Godschalk 2003, Norris等人2008,Gwimbi 2009, Longstaff等人2010)项目的管理目标或战略。然而,一种综合系统的管理方法考虑了生态和社会恢复力的组成部分,在管理复杂的反馈和规划变化方面,比将资源完全包含在生态系统或社会系统中更有效(Berkes和Folke 1998)。资源管理者和科学家可以通过评估一个相关SES的弹性来制定应对已知和意外变化的策略(弹性联盟2007,2010)。 A resilience assessment that identifies key issues and system drivers and evaluates the past and current level of resilience (Walker et al. 2009, Resilience Alliance 2010) represents an important first step in holistically managing for a resilient system.

尽管已经提出了一些用于进行弹性评估的框架(例如,Walker等人2003,2009,resilience Alliance 2007, 2010),但由于关联SESs的高度动态和多维属性(Berkes和Folke 1998, Walker等人2002),将这些技术应用到现实系统仍然是一个挑战。此外,尽管一些从业者可能会发现这些或类似的框架是有用的和合适的(参见弹性联盟2013年的一些案例研究),其他人可能想进行弹性评估,但缺乏足够的时间或信息来使用现有框架中通常详细和耗时的方法。我们提出并应用了一种简化的弹性评估方法,该方法综合了Walker和Salt(2006)的九个弹性度量:生态可变性、多样性、模块化、对慢变量的承认、紧密反馈、社会资本、创新、治理重叠和生态系统服务。

我们应用这9个弹性指标来评估两个影响普拉特河(美国内布拉斯加州)中部SES的大型项目的效果。这些项目包括建造一个49米高、5公里长的土坝和实施一个生态系统恢复计划。我们的评估主要集中在三个时间段:(1)从普拉特河地区的欧美定居到金斯利大坝的建设和麦康纳伊湖水库的填筑,即大约从19世纪中期到1941年;(2)大坝建设后至普拉特河恢复实施计划(PRRIP)实施前,即1941-2006年;(3) PRRIP实施至今,即2007年至今。我们提供了一个案例研究的弹性,一个多元化的社会经济体系,这是一个理解是至关重要的有效管理。我们还提出了一个进行简化弹性评估的框架,可用于其他SESs中的科学家和管理人员。

普拉特河概况

普拉特河是内布拉斯加州北普拉特市附近的北普拉特河和南普拉特河的交汇处形成的。北普拉特河和南普拉特河都发源于科罗拉多州的落基山脉:北普拉特河向北流入怀俄明州,然后向东南流入内布拉斯加州,南普拉特河向东北流经科罗拉多州,进入内布拉斯加州。普拉特河一般向东流,在内布拉斯加州的普拉茨茅斯与密苏里河汇合。

普拉特河的中部完全位于内布拉斯加州境内,支持着多样性的栖息地和物种。截至1990年,普拉特中部记录了409种鸟类,其中208种已知至少在该地区筑巢过一次(Sidle和Faanes, 1997年)。此外,世界上超过86%的沙丘鹤(天鹤座黄花)的人口在迁移过程中使用中央普拉特(国家研究委员会2004年)。在社会方面,普拉特中心地区主要用于灌溉农业、水力发电生产和娱乐活动(Eubanks et al. 1998,国家研究委员会2004)。

普拉特河中部的历史

金斯利大坝之前(1941年之前)

历史上,普拉特中部是一条富含沉积物的河流,每年的水文曲线变化很大(Hadley et al. 1987)。从19世纪60年代开始,人们修建了运河,将普拉特中部的水流分流用于灌溉(Eschner et al. 1983)。1887年,金斯利大坝开始规划,即努力调节河水,为内布拉斯加州农村带来更多的水力发电(Hamaker 1958)。19世纪90年代,该地区经历了干旱,这一努力获得了政治动力,因为大坝和水库将为作物提供灌溉用水(Hamaker 1958)。在无数次立法失败和关于水权和资金问题的大量辩论之后,美国参议员乔治·诺里斯的支持使该项目得到了公共工程管理局的资助,金斯利大坝于1941年完工(Schaufelberger和Beck 2010)。

金斯利大坝到PRRIP的建立(1941-2006)

由金斯利水坝(Kingsley Dam)建造的麦康纳湖(Lake McConaughy)蓄水量近25亿立方米(CNPPID 2011)。金斯利大坝的运行降低了水库下游水文曲线的变异性,使得全年的水流稳定(图1;Sidle和Faanes 1997)。虽然对灌溉和电力生产有利,但新的水流制度通过减少或消除冲刷事件的次数改变了普拉特河的生态系统,冲刷事件使沙洲和河岸上的植被消失,并捕获了以前形成高度流动沙洲的沉积物(美国内政部,2006年)一个).由于栖息地的恶化和减少,三种依赖普拉特的鸟类,内陆最小燕鸥(Sternula antillarum athalassos)、管道船(Charadrius melodus)和鸣鹤(天鹤座美国)和一种鱼类,白鲟(Schaphirhynchus白色),在1967年至1990年间,根据《濒危物种法》(ESA)或其前身《濒危物种保护法》,被列为受威胁或濒危物种(Freeman 2010)。

PRRIP建立后(2007年至今)

1994年,金斯利大坝被要求向联邦能源管理委员会(FERC)申请重新颁发许可证。FERC重新颁发许可证的时机与科罗拉多州、怀俄明州和内布拉斯加州(普拉特河流经的三个州)解决ESA关切的意愿一致。这三个州和美国内政部在2007年建立了PRRIP,最终为管理普拉特河中部制定了一套适应性的方法。PRRIP的三个主要管理目标是增加河流流量,恢复河流沿岸的栖息地,并使用适应性管理来确定濒危和受威胁物种的栖息地(PRRIP 2012一个).

方法

研究区域

该恢复力评估仅限于普拉特河的河段,从北普拉特河的McConaughy湖延伸到查普曼湖以东约327公里处。该区域包括影响普拉特河中部社会生态恢复力的两个主要项目:金斯利大坝的建设和PRRIP的实施。

评估弹性

我们回顾了与研究领域相关的科学、社会和历史文献,以确定系统在三个时间段中的每个时间段是否具有与Walker和Salt(2006)的每个弹性特征相关的弹性。我们还评估了社会资本专题小组确定的社会资本特征的五个组成部分的恢复力,即群体和网络、信任、集体行动、社会包容和信息与沟通(世界银行2011年),以创建社会资本的综合评分。尽管社会恢复力和生态恢复力是相互交织的,但我们分别评估了社会恢复力和生态恢复力的属性,以提供对恢复力要素更清晰的评估(Allen et al. 2003)。由于并非所有的属性都适用于两种恢复力,我们评估了社会恢复力方面的8个属性,生态恢复力方面的3个属性(表1)。我们赞同Walker和Salt(2006)创建的生态变率属性,但不包括社会变率,因为根据他们的定义,变率指的是生态现象的发生和量级的变率,如洪水和野火,这些生态现象没有相应的社会属性。一个系统的类似方面,如社会和文化异质性被纳入社会多样性和社会模块化变量。同样,社会属性、社会资本、创新和重叠治理也没有生态上的对等物。我们认为,缓慢的生态变量本身和紧密的生态反馈与生态变率密切相关,以至于这些特性都包含在生态变率特性中,而生态系统服务是一种社会结构,而不是一种生态结构,因为它们指的是人类从自然中获得的利益。

我们使用快速原型方法(Nicolson et al. 2002)对每个属性的弹性进行评分,方法是让大多数作者分别对每个属性进行评分,评分范围从1到5,1是弹性最小的,5是弹性最大的(表1)。此外,我们对每个弹性评分的不确定性进行评分,评分范围从1到3,即低、中或高。我们个人的排名受到各自学科专业知识的影响,包括生态学、经济学、地球科学、法律心理学、分子生物学、社会科学和统计学。为了确定弹性评分是否随时间变化,我们通过计算所有评分者的个人评分的平均值(n= 8)跨越3个时间段。然后,我们使用10万次自举迭代的平均值非参数自举样本中的等尾百分位数,获得平均弹性得分的95%置信区间(Efron和Tibshirani 1993年,R Development Core Team 2007年)。通过比较每个时间段的置信区间,我们测试了3个时间段的平均弹性得分的显著差异。如果置信区间重叠,我们得出的结论是,平均弹性得分没有显著差异(Gardner和Altman 1986)。然后,我们使用我们的不确定性估计的模式来创建每个属性的不确定性的集体评估。

结果

生态属性

生态多样性

生态多样性恢复力评分在坝前时期明显高于坝后时期和PRRIP时期,反映了人类对普拉特河河道的改造大大降低了坝后时期的生态多样性,但在PRRIP实施后略有上升(表2;图2、3和4)。大多数科学文献表明,在19世纪中后期,普拉特河是一条辫状河,河岸上有有限的树木,许多地区是开放的、无植被的水道,包含大量流动的沙洲(Currier和Davis 2000年,国家研究委员会2004年,Horn et al. 2012年)。然而,一些科学家不同意这一观点,他们认为植物丛生的岛屿很常见,普拉特河沿岸有大量的河岸林地(Johnson and Boettcher 2000)。在这两种情况下,不受监管的普拉特湿地在水文上与漫滩湿地相连(Sidle和Faanes 1997),这造成了漫滩生境的时空异质性,有可能支持植物和动物的高度多样性(国家研究委员会2004年)。金斯利大坝峰值流量的减少显著缩小了大坝下游河流的宽度,减少了流动裸露沙洲的数量,增加了河道内永久的河岸植被(美国内政部,2006年)一个, Horn et al. 2012)。

截至2010年,PRRIP在普拉特河沿岸获得了约3200公顷的生境群,这些生境被保护、修复或维护为内陆最小燕鸥、管鸻和鸣鹤的栖息地(PRRIP 2009, 2010)。然而,由于大坝后和PRRIP时期的栖息地多样性水平不接近大坝前的栖息地多样性水平,后者可能包括数千公顷的开放沙洲和浅水栖息地(美国内政部,2006年)b),韧性得分仅略有上升(表2)。

生态变化

与生态多样性的情况一样,由于河流水线的变异性减少,大坝前时期的生态变异性水平明显高于大坝后和PRRIP时期,尽管从大坝后到PRRIP时期得分有所增加(表2;图2、图3和图4)。在欧美移民之前,普拉特河的水线有很大的季节性变化,5月和6月是峰值流量,8月到3月是低基准流量(图1;Sidle和Faanes 1997)。河岸湿地受到洪水的影响,河道和岛屿的形态随着时间的推移发生了变化(Sidle and Faanes 1997)。在19世纪晚期,在大坝建设之前,河流的水文被广泛的灌溉运河用于农业(Eschner等人1983年,Horn等人2012年)。

随着大坝的建设,这条河的水线基本上变平了:春季峰值流量储存在水库中,在夏季干旱月份释放(图1;国家研究委员会2004年)。尽管PRRIP的既定目标之一是增加历史春季流量峰值期间的水量,从而增强水文曲线的可变性,但这一目标尚未以一种具有生态意义的方式实现(PRRIP 2012c).

生态模块化

模块化的平均弹性得分在三个时间段内逐渐增加,但这种变化在统计上不显著(表2;图2、3和4)。在大坝之前,地下水位和漫滩湿地的水文连接形成了模块化,地表水的时空流动促进了河流、地下水位和湿地之间的松散连接(美国内政部,2006年)一个).大坝建成后,由于地表水被限制在更狭窄的水道中,与洪泛平原的联系更加疏离,形成了水道内水与栖息地之间更强的内部联系,削弱了水道与洪泛平原之间的联系,模块化增强了。在PRRIP期间,模块化几乎没有变化,因为PRRIP还没有增加普拉特的泉水流量,这可能通过改善普拉特河、地下水位和泛滥平原栖息地之间的连通性来降低模块化。

社会属性

社会的多样性

与大坝前时期相比,PRRIP时期的社会多样性恢复力显著提高,反映出参与决策的利益相关者的多样性增加(表2;图2和图4)。社会多样性的增加增加了系统的弹性,因为它允许更广泛的社会背景和应对扰动的潜在方式。三县项目承诺为内布拉斯加州中南部带来灌溉用水和水力发电,该项目的支持者包括著名的立法者和商人(Hamaker 1958, Richter 2002)。大多数反对该项目的人来自农民,他们反对土地债券,担心大型公共电力和灌溉项目的成本(Hamaker 1958)。尽管利益相关者的观点和利益的多样性被表达出来,共享的决策是有限的(Hamaker 1958, Richter 2002)。

大坝建成后,三县项目新截留的湖泊和供水运河为农业和相关产业的发展提供了水。麦康纳湖的创建也刺激了野生动物和体育俱乐部的建立,基斯县的一个新的旅游业服务于多达20个不同州的娱乐爱好者(里克特2002年)。自PRRIP实施以来,农业一直是项目区域内的主要经济活动,旅游业继续以沙丘鹤每年的迁徙和与河流和水库相关的娱乐机会为基础(CPNRD 2011年)。

社会模块化

社会模块化弹性得分随时间变化不大(表2;图2、3和4)。在19世纪晚期,没有沿着铁路的城镇和农场被维护不善的土路松散地连接起来,这些土路通常是泥泞的,难以到达,导致整个系统的信息和通信流动有限(Hudson 1985, Koster 1997, Weber 2005)。虽然20世纪20年代内布拉斯加州高速公路系统的发展改善了道路条件和通信,但内布拉斯加州仍然是一个主要的农村州,社区之间的联系松散(Koster 1997, Weber 2005)。

三县项目进一步加强了道路建设和农村电气化,促进了通信(Hamaker 1958, Schaufelberger和Beck 2010)。虽然技术的进步使人们能够更及时地对天气变化作出反应,并改善通信,但社区之间更紧密的联系也可以促进冲击和干扰在整个系统的传递。如果社会群体相互依赖,以至于经济危机等干扰的影响在整个系统中迅速转移,或者如果系统处于另一个极端,群体之间很少有交流渠道,那么系统的模块化程度就很低。或者,如果系统的组件连接松散,并且一个组件的更改不太可能强烈影响其他组,则系统是高度模块化的。高度模块化的系统还以经验和反应的多样性为特征,并且有足够的连接性,从而促进了群体内部和跨群体的社会学习(Janssen和osinas 2005, Beilin等人2013)。高模块化为系统提供了弹性,因为不同社会群体之间的松散沟通允许更好地适应干扰(Janssen和ossnas, 2005, Beilin等人,2013)。通信技术的不断改进和利益相关者对PRRIP开发的更多参与,在普拉特河社区内创造了更紧密的社会联系,但普拉特河社区由从资源机构到农民到非农业普通公众的多样化群体组成,他们保持着与PRRIP独立的独特身份和交流渠道,与大坝后时期相比,模块化略微增加(Smith 2011)。

承认缓慢的生态变量

随着时间的推移,对慢生态变量的认知显著增加,增加了系统的恢复力(表2;图2、图3和图4)。在中部板块,慢变量包括河流流量、岛屿形成、植物群落结构、泥沙装载和营养动态、地下水补给和枯竭以及土壤和地下水中有毒化学物质的积累。在三县项目中,水文系统的可变性没有得到承认(Hamaker 1958, Richter 2002),水文可变性的控制主要受到法律制定的影响,从而降低了系统承认慢变量的能力。

在20世纪80年代和90年代,人们越来越认识到缓慢的生态变量,如地下水水位,1984年通过立法保护河流流量,2004年通过立法要求自然资源区(NRDs)和内布拉斯加州自然资源部积极解决地下水和地表水用户之间的冲突(Stephenson 1993年,Zuerlein 2007年)。PRRIP通过将适应性管理方法应用到其恢复计划中,将实验和学习结合起来(Smith 2011, PRRIP 2012b),认识到长期的生态和社会过程极大地影响生态系统的健康。尽管该计划正在作出协调一致的努力应用适应性管理,但试验和适应往往受到缺乏灵活性的法律框架和未能解决管理行动中的缓慢变量的限制。

社会紧张的反馈

从大坝后到PRRIP期间,通过社会紧密反馈的恢复力显著增加(表2;图3和图4)。20世纪30年代初,由于干旱和水土流失导致作物产量下降,许多农民放弃了他们的田地(Peters等,2007年)。最终,一个门槛被跨越,导致侵蚀扩散,并在田地之间变得普遍,然后跨越景观(Peters et al. 2007)。直到1937年土壤保持区形成(Hansen and Libecap 2004),农民很难适应这些收紧的生态反馈,因为松散的社会反馈不能促进对干旱的协调反应。然而,在普拉特河中部地区,一些农民似乎通过将普拉特河的水引入运河或通过灌溉井获取地下水来适应干旱(Hamaker 1958)。考虑到沙尘期的松散反馈和紧密反馈,坝前时期的回弹性较低。

在大坝建成后的那段时间里,随着农村电气化的发展,让农民了解天气和市场变化的信息反馈增加了。蓄水湖和灌溉渠也放松了农业社区的生态反馈。从长远来看,无论干旱等环境条件如何,随时都能获得灌溉用水,会在生态变化和社会适应这种冲击的能力之间产生更宽松的反馈。PRRIP的科学研究和教育组成部分促进了对人类行为如何与自然相互作用的学习和提高认识,使利益攸关方更好地理解复杂的反馈循环如何影响系统,并相对于早期时期提高弹性(Smith 2011)。

社会资本

社会资本表现出与社会紧密反馈相同的模式,从大坝后到PRRIP时间段显著增加(表2;图3和图4)。当众多团体朝着将公共权力和灌溉引入内布拉斯加州农村的共同目标努力时,强有力的领导是显而易见的。然而,正如抗议和农民对土地债券的担忧所证明的那样,人们对三县项目的领导几乎没有信任(Hamaker 1958)。

大坝建成后,农村电气化促进了交流的增加,为建立强大的社会网络带来了更大的潜力。然而,与项目相关的灌溉努力促进了农场的整合,这反过来又缩小了社区规模,阻碍了社会基础设施的发展(Schafer 1993, Hiller et al. 2009)。在PRRIP实施期间,社会资本增加了,因为PRRIP目前的治理委员会由来自三个伙伴州、美国垦明局、美国鱼类和野生动物管理局、用水用户和环境组织的代表组成(Smith 2011)。由此产生的社交网络将每一个个体群体和所代表的利益联系起来,允许定期的面对面交流。

创新

创新弹性得分随时间的增加而增加,且大坝后与PRRIP时段之间差异显著(表2;图2、图3和图4)。大坝前普拉特河中部的水资源短缺导致了广泛的灌溉试验,如地下蓄水和无补充水的农业(Hamaker 1958)。然而,获取农村公共权力的动力导致了实验和学习的窒息,鼓励依赖从运河灌溉的水。

内布拉斯加州在1972年创建了23个nrd,这是一种基于流域边界的地方管理水资源的新方法,提高了创新得分(NARD 2011)。然而,由于创新往往与人口密度和规模呈正相关(Ernstson et al. 2010),这段时间内布拉斯加州农村的人口减少也在一定程度上阻碍了创新。

创新得分在PRRIP期间最高,因为PRRIP目前参与了一系列创新实验,评估河流沿岸受威胁和濒危物种的栖息地需求(PRRIP 2010, 2012b).尽管这些项目基于适应性管理的概念,但实验往往受到州内现行法律框架的限制。例如,内布拉斯加州的大部分河流和小溪已经被完全或过度占用,使得可供实验使用的水有限,而且往往很难获得,而且价格昂贵。

重叠的治理

从坝前到坝后期间,重叠治理显著提高了恢复力,而从坝后到PRRIP期间,恢复力的提高较小(表2;图2、3和4). Predam、地方组织以及后来的州和联邦政府都致力于在普拉特河上建立和创建一个公共电力和灌溉项目(Hamaker 1958)。这显示了三县项目治理中的合作冗余。然而,土地要么是公共财产,要么是私人财产,在这个时代没有提到重叠的使用权(Hamaker 1958)。

大坝之后,普拉特中部地区的水资源管理出现了很大的重叠。几个机构,例如内布拉斯加州中央公共电力和灌溉区、内布拉斯加州狩猎和公园委员会、州NRDs和美国鱼类和野生动物管理局,都参与到水资源管理中来(Zuerlein 2007, Freeman 2010)。PRRIP由一个包括联邦、州和地方代表在内的治理委员会管理,允许多层治理共同对项目进行管理(Smith 2011)。然而,PRRIP治理委员会也必须在内布拉斯加州的分裂治理结构中工作,因为该州管理地下水和地表水的机构是独立的。

生态系统服务

生态系统服务提供的恢复力评分随着时间的推移稳步增加,尽管增加在统计上不显著(表2;图2、图3和图4)。土壤提供的生态系统服务在1936年通过的《土壤与保护国内分配法案》中得到承认,该法案向农民支付减少产量以保护土壤的费用。然而,在三县项目期间没有通过其他包括未定价的生态系统服务的主要法律或法案,也没有任何发展建议或评估将生态系统服务考虑在内(Hamaker 1958)。

对生态系统服务的认识,如粮食生产、生物多样性和McConaughy湖与水相关的娱乐机会(Richter 2002, Zuerlein 2007),在大坝后增加了。然而,这些进步被灌溉过度占用地表水和地下水以及农业集约和径流造成的水质退化的更大趋势所掩盖(Frenzel et al. 1998, Freeman 2010)。尽管该地区的水在灌溉和水力发电方面非常有价值,但在PRRIP期间,水和物种为更大的生态系统提供的好处在很大程度上仍未被认识到(Freeman 2010)。

讨论

尽管普拉特河SES中部的社会恢复力自大坝建成前以来稳步上升,但与大坝建成前和PRIPP时期相比,大坝建成后的生态恢复力大幅下降(图5)。后来在大坝建成后建立的环境法律和机构通过提供州内水资源的重叠治理,提高了社会恢复力,而PRRIP的完成也在一定程度上提高了社会恢复力。这包含了涉众的参与。尽管PRRIP试图扭转一些负面的生态影响并增强系统的连通性,但这些变化是高度工程化的,相对于更大的系统规模较小。拟议中的恢复工作,如沙岛建设,需要大量资源。在大坝建成之前,与洪水有关的水文过程影响了普拉特河,而现在,工程过程对普拉特河的影响更大。因此,目前对该系统弹性的改善很小。尽管这一分析表明,社会系统和生态系统可能是相互关联的,但它们不一定会一起运动的事实证明,要理解一个社会经济系统的弹性,必须明确考虑这两种弹性。我们分别应用了Walker和Salt的每个原则,但SES的整体弹性是一个紧急系统属性,必须全面考虑。根据定义,涌现属性大于或至少不同于它们各个部分的总和。我们发现蜘蛛网图(图2、图3、图4和图6)对于提供系统弹性的整体视觉描述非常有用。 We acknowledge that some variables are inherently related and will either increase or decrease concurrently. For example, systems with high ecological variability will provide appropriate habitat and other resources for a greater variety of species than systems with low ecological variability. A social system with tight feedbacks will allow innovation to be rapidly distributed but will also allow disturbance to move quickly through the system. It is useful to examine all of the variables as a whole through cobweb diagrams and separately in the text of a resilience assessment both to better understand the overall resilience of the system and to help identify which variables could be managed to influence other variables and provide the desired level of resilience for the system. In addition, the variables that are most important for conferring resilience may vary within each SES. For example, within the Platte River SES, economic variability in the river’s flows and overlapping governance are particularly important for the system’s resilience.

总的来说,我们的弹性评估方法提供了一种相对快速、简化的方法,可能会吸引没有时间和资源进行更详细的弹性评估的从业者、决策者和科学家。它依赖于对科学、社会和历史文献的搜索,以表征一个社会经济系统在重大扰动前后的恢复力,并有助于引发关于如何增加系统恢复力的讨论。在进行评估时,我们发现了该方法的几个优点和局限性,这些优点和局限性影响了我们理解普拉特河SES和SESs的恢复能力。

Walker和Salt(2006)列出了9个有助于恢复力的属性:可变性、多样性、模块化、承认慢变量、紧密反馈、社会资本、创新、治理重叠和生态系统服务。由于这些特性大多是以社会弹性的形式描述的,所以我们只有3个生态弹性特性可供评估,即可变性、多样性和模块化,而有8个社会弹性特性可供评估,即多样性、模块化、对慢变量的承认、紧密反馈、社会资本、创新、治理重叠和生态系统服务。

我们发现有些变量比其他变量更容易评估,要么是因为有足够的数据,要么是因为变量的定义很清楚。总体而言,生态弹性变量的不确定性较小,因为与社会弹性变量相比,许多生态变量更容易量化。例如,普拉特河水系的生态变化水平可以清楚地确定为20世纪初,因为水文图是基于这一时期的流量数据构建的。虽然流量水平可以量化,但具有高度可变流量的河流动态仍然存在固有的不确定性,这可以赋予系统弹性。对于某些属性,即使没有太多的量化数据,也可以从现有数据中推断出变量的相对状态。生态多样性水平可根据泛滥平原内生境的异质性以及入侵、侵略物种和受威胁和濒危物种的相对丰度来推断。社会多样性可以通过考虑利益相关者群体的数量和利益相关者参与决策和规划的机制的存在与否来评估。创新和重叠治理的不确定性在所有三个时间段内稳步下降,因为在大坝后时期创建的nrd和PRRIP很容易与资源管理试验和方法的增加以及自然资源管理重叠的增加联系在一起。

其他属性则比较难以评估,而且由于缺乏信息或变量没有明确定义而具有较大的不确定性。社会特征的变化更加微妙,在文献中没有生态变量记录得那么好,特别是在大坝之前的时期。有些变量的定义也比其他变量更主观。例如,在评估模块化时,没有确定的方法来衡量系统内的人员联系如何积极地、消极地或协同地影响系统。另一个尚未明确定义的因素是应用于系统的社会弹性的紧密反馈循环。在这一评估中,我们描述了反馈循环,以在社会系统中合并经验和技术知识。然而,要理解人类对这些知识的使用以及它如何反馈到系统中,需要比这个初始评估中提供的更深入的定性分析。测量慢变量对社会系统的影响还需要深入了解人类如何看待系统,以及系统内的人在多大程度上认识到长期的社会和生态过程。在普拉特河系统内,随着时间的推移,人们对慢变量的意识不断增强;然而,在管理决策中对这些变量的理解和考虑程度尚不清楚。

结论

从业者通常只有有限的时间和资源来进行监测或评估,因为资助的重点往往集中在项目的实施上。我们对弹性评估的简化方法对于生成讨论和确定系统中弹性的特征非常有用。尽管弹性在概念上是一种突现属性,但通过将其分解为9个组成部分,管理者可以识别出那些他们能够更好地影响的组成部分。我们强调了这类工作中固有的不确定性的重要性和存在的问题,部分原因是确定弹性的主观性质。这种不确定性有些是测量不充分的结果,可以减少,但有些是人为限制的结果。没有预见未来的能力,也没有关于过去的有限数据,不确定性将永远是这类评估的一个重要因素。

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致谢

内布拉斯加州鱼类和野生动物合作研究单位由美国地质调查局、内布拉斯加州狩猎和公园委员会、内布拉斯加州大学林肯分校、美国鱼类和野生动物管理局以及野生动物管理研究所之间的合作协议共同支持。K. T. Nemec、J. Chan、C. Hoffman、T. L. Spanbauer、J. A. hammm、T. Hefley和D. Pan获得了内布拉斯加大学林肯分校(nsf# 0903469)的国家科学基金会压力流域恢复力和适应性治理项目的支持。这个手稿的早期版本由Sheri Fritz的评论和Leo Acosta, Sarah Becker, Corinne Kolm和Sergio Rico的输入进行了改进。我们感谢Kerry Hart设计了一个交互式图形,展示普拉特河SES随时间的恢复力变化。

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