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米切尔，M. G. E.本内特，A.冈萨雷斯，M. J.莱科维奇，J. M.雷姆图拉，J. A.卡迪尔，K.范德海登，G.波伊里尔-吉斯，D.雷纳德，S.德尔莫特，C. H.阿尔伯特，B.雷菲尔德，M.杜米特鲁，h - h。黄，M. Larouche, K. N. Liss, D. Y. Maguire, K. T. Martins, M. Terrado, C. Ziter, L. Taliana, K. Dancose. 2015。Mont r - gie连接:连接景观、生物多样性和生态系统服务，以改善决策。生态学与社会20(4): 15。
http://dx.doi.org/10.5751/ES-07927-200415
Mont r - gie连接:连接景观、生物多样性和生态系统服务，以改善决策
摘要
为了最大化特定的生态系统服务(ES)，如粮食生产，人们改变景观结构，即现有的生态系统类型、它们的相对比例和它们在景观中的空间排列。这可能对生物多样性和生态系统产生重大的、有时是意想不到的影响。社区需要关于土地利用活动和景观结构的变化如何可能影响生物多样性和生态系统的信息，但目前对这些影响的科学理解是不完整的。Montérégie Connection (MC)项目利用了加拿大Québec蒙特利尔东部快速郊区化的农业景观Montérégien，调查了当前和历史景观结构如何影响ES供应。我们的研究结果强调了森林连通性和功能多样性对生态系统供给的重要性，并表明即使在单一土地利用类型中，生态系统供给也会随着景观结构的变化而显著变化。我们的历史分析显示，经济服务的提供水平，以及个体经济服务之间的关系，会随着时间发生巨大变化。我们正在利用这些结果建立定量的es景观结构模型，以评估该地区未来的四种景观情景:城郊发展、能源需求、全系统危机和绿色发展。这些情景结合了有关ES提供的经验和历史数据，以及当地利益攸关方关于全球和当地社会和生态驱动因素的投入，以探索土地使用决策如何影响整个区域到2045年的ES提供和人类福祉。通过整合经验数据、定量模型和情景，我们实现了MC项目的中心目标:(1)增加对景观结构对生物多样性和生态系统提供影响的理解，(2)有效地将这些知识与更好地管理生物多样性和生态系统的决策联系起来，(3)为该地区更可持续的社会生态系统创造愿景。介绍
世界各地的人们依靠生态系统服务(ES)维持生计和福祉(MA, 2005年)。ES的提供取决于生态系统的生物多样性和生态功能(Gonzalez et al. 2011)，而这又受到景观结构的影响，即当前生态系统的类型、它们的相对比例以及它们在景观中的空间排列(Gordon et al. 2008, Mitchell et al. 2015)。尽管世界各地的人们继续以深远的方式改变景观，以最大化特定的ES，如粮食生产(Foley et al. 2005, Ramankutty et al. 2008)，但我们对景观结构、生物多样性、生态系统功能和ES之间的联系的理解滞后(Kremen和Ostfeld 2005, Carpenter et al. 2009, Biggs et al. 2012)。这意味着人们正在改变地貌以改变服务提供，但在这样做的时候，对这些变化将如何影响多种服务和人类福祉的信息并不完全。
景观改变通常涉及破碎、隔离甚至取代自然生态系统(Foley et al. 2005, MA 2005)，导致更小、更孤立的栖息地斑块，斑块形状和条件的变化，以及景观连通性降低(Hanski 2005, Haddad et al. 2015)。自然栖息地的连通性丧失和碎片化会影响生物和物质的移动(Mitchell et al. 2013)，以及生物多样性水平(Fahrig 2003, Hanski 2005)和生态系统功能(Gonzalez et al. 2009)。由于生物和物质的移动以及生物多样性的维持是许多生态系统的关键(Kremen et al. 2007, Gordon et al. 2008, Cardinale et al. 2012, Balvanera et al. 2014)，景观连通性的变化可以在不同尺度上显著改变多个生态系统的提供(Kremen和Ostfeld 2005, Carpenter et al. 2009, Biggs et al. 2012, Mitchell et al. 2013, 2015)。例如，授粉和虫害调控取决于节肢动物从非作物栖息地碎屑到农田的移动(Ricketts等，2008年，chapin - kramer等，2011年)，并可能受到传粉者和捕食者群落多样性的影响(Hoehn等，2008年，Letourneau等，2009年)。然而，除了少数选择的ES外，关于景观结构和连通性的变化如何影响ES提供的例子非常有限，特别是在现实社会生态系统中与生态系统管理和规划相关的规模上(Biggs et al. 2012)。
为ES提供管理景观需要理解政策、治理和人类制度如何相互作用，从而带来景观结构和ES的变化(Andersson等人，2007年，Diaz等人，2011年)。然而，由于缺乏关于土地利用决策如何在不同尺度上影响多个ES的科学信息，不确定如何将这些信息纳入决策，以及研究人员和决策者之间的沟通不足(Likens 2010, Dietz 2013)，经常有人呼吁“明确和系统地将ES纳入决策”(国家研究委员会2004,Daily等人2009:22)，但仍未得到回应。大多数现有的ES模型都是为了在单一空间尺度上处理单个ES而开发的(Carpenter et al. 2009)，忽略了服务之间的交互，即使这些交互可能会影响主要利益的ES。此外，大多数研究只提供了一个时间快照，这不太可能足以理解ES供应的变化率或它们之间的相互作用(Renard et al. 2015)。最后，大多数ES模型使用每种土地利用或土地覆盖类型的数量作为ES的代理，在很大程度上忽略了景观结构的变化可能如何改变土地利用/土地覆盖与ES之间的关系。越来越多的证据表明，这些简单的代理不能很好地代表ES提供的实际模式(Eigenbrod等人，2010,2011)，而且土地利用/土地覆盖与ES之间的关系随着考虑的规模而显著变化(Anderson等人，2009,Holland等人，2011)。
与此同时，世界各地的景观越来越多地被管理为景观结构，特别是连通性，以保护受到高度保护关注的濒危生物多样性(例如，黄石到育空保护倡议，http://y2y.net)．然而，这些方法很少明确地包含ES。景观尺度上的多个生态系统和生物多样性保护的决策将通过更强大的理论、数据和模型得到改善，这些理论、数据和模型将景观结构、生物多样性、生态系统功能和生态系统在决策和管理工作最有效的尺度上联系起来(Carpenter et al. 2009)。
为了解决这些知识差距，我们在加拿大Québec南部的农业地区Montérégie进行了详细的案例研究。Montérégie Connection (MC)项目有三个主要目标:(1)开发和实证评估一个详细描述景观结构、生物多样性和ES之间联系的健壮概念框架(图1);(2)构建景观模型，可用于定量探讨不同情景下未来生态系统的提供，从而探索地方决策如何影响生态系统的提供;(3)扩大和深化与地方和区域非政府组织(ngo)和治理机构的沟通渠道，以确保对研究的长期投入和研究产品和成果的有效利用。我们通过对整个Montérégie的景观结构、生物多样性和多重生态系统提供的实证实地研究，建立了将土地利用/土地覆盖与多重生态系统提供联系起来的初步定量景观模型。这些模型将与与当地利益相关方合作开发的未来土地利用/土地覆盖情景进行配对，并将根据我们在Montérégie中对ES的历史分析来预测未来多个ES的供应。这些模型将继续使用项目结果进行更新和改进。在这里，我们描述了我们在Montérégie上理解景观结构-生物多样性-ES关系的过程，我们如何开发ES模型和未来情景，以及如何将这些组成部分联系起来，为该地区的土地管理提供信息。
我们选择了Québec南部的Montérégie地区，因为它是人类主导的农业景观的代表，目前正面临着城市周边发展的巨大压力。人类利用强度的增加要求对未来的景观结构进行有效的管理，以保护生态系统和生物多样性。历史上Montérégie地区为农业而清除的原生生态系统推动了景观结构的变化，对目前多种生态系统的提供产生了深远的影响。特别是，这些变化增加了粮食产量，但降低了调节ES，如水质调节和碳封存(Raudsepp-Hearne et al. 2010)。目前，该地区外围城市的大规模扩张和人口增长增加了对各种ES的需求。预计这些压力在未来还会增加(ISQ 2014)。与此同时，人们希望在该地区建立一条绿地并创建绿色走廊，以保护甚至可能增加区域生物多样性(MRC-VR 2007)。了解改变景观结构(特别是连通性)的人类活动将如何影响生物多样性、多种生态系统，并最终影响人类福祉(图1)对于该区域的有效管理至关重要。这一动机是我们研究的中心，并告知MC项目的主要概念框架和问题。
montÉrÉgie和richelieu分水岭
MC项目研究区域位于北美第八大城市蒙特利尔的东部和南部(图2)，重点关注加拿大Québec南部的Mixedwood Plains生态区和圣劳伦斯低地生态区。该地区夏季温暖，冬季寒冷多雪，年平均温度为~5℃，季节平均温度为夏季16.5℃至冬季-7℃。年平均降水量在800到1000毫米之间。地形基本平坦，150米以下主要是排水不良的粘土沉积物，在这些沉积物上发育了glesolic soil (Jobin et al. 2010)。然而，也有一些Montérégien山，孤立的深成侵入岩，高度从200米到400米不等(Feininger和Goodacre 1995年)。这些山丘长满了森林，经常被用来娱乐，是该地区生物多样性的重要蓄水池。
Montérégie整个面积约11000平方公里，人口约140万人(约占Québec人口的18%)。它包含了该省生物多样性水平最高的生态系统(Tardif et al. 2005)，由城市、城郊、农村和广泛的农业区组成。农村社区和农业在历史上一直主导着Montérégien景观。近几十年来，农业生产已从奶业转向集中管理的玉米和大豆田，这导致了年作物增加，农场减少，农药和化肥使用增加(Bélanger和Grenier 2002, Jobin et al. 2010)。苹果园集中在Montérégien山排水良好的碎石斜坡上。根据2009年Landsat 5图像的土地覆盖分析(M. Dumitru，未发表的数据)．由于靠近蒙特利尔，该地区目前正在进行重大的住宅开发和城市周边地区的扩张(Dupras和Alam 2014)。这正导致生物多样性的显著丧失(Bélanger和Grenier 2002, Jobin等人2010)，并给当地土地管理者带来压力，要求他们在整个景观中提供多种生态系统。
MC项目的实地工作、建模和场景开发主要集中在Vallée-de-Richelieu Muncipalité区域Comté (VR-MRC)或区域县市政当局(图2)。mrc是Québec-specific政治实体，在许多较小的地方市政当局之间提供区域治理。他们的职责包括规划和管理土地使用，制定和执行城市规划规则，管理管辖范围内的水道和农业排水，以及其他职责。VR-MRC占地约75平方公里，人口约12万，由位于黎塞留河63公里两岸的13个城市组成。根据联合国教育、科学及文化组织的人类和生物圈计划，在加拿大指定的第一个生物圈保护区位于圣希拉尔山，是VR-MRC内的一座Montérégian山。它融合了一个紧密耦合的社会生态系统，包括一个充满活力的人类社区，麦吉尔大学高尔特自然保护区的研究中心(http://www.mcgill.ca/gault/)，以及各种自然生态系统。更重要的是，高尔特自然保护区与圣希莱尔山自然中心(http://www.centrenature.qc.ca这是一个成立于1972年的非营利性组织，独立于麦吉尔大学(McGill University)，是一个帮助地区保护工作的外联机构。目前VR-MRC的大部分城郊开发都集中在黎塞留河两岸的圣希拉尔山附近。
Montérégie上提供了大量的环境服务，包括食物、饮用水、与自然的联系、娱乐机会、以自然为基础的旅游、碳封存和储存、营养保持、授粉、虫害调节和土壤质量调节(Raudsepp-Hearne等人2010年，Ziter等人2013年，Mitchell等人2014年。一个, 2014年b，马丁斯等人。2015)。过去的研究表明，这些生态系统在整个景观中是异质的，在不同的空间尺度上，生态系统之间有许多积极和消极的相互作用。这导致了ES束的出现，即在整个景观中重复出现的ES的独特集合(Raudsepp-Hearne et al. 2010)。
研究框架和场景开发
MC项目旨在了解景观结构如何影响生物多样性、生态系统功能和不同ES的提供(表1、图1)，并将这些生态知识与决定人类行为，特别是决定景观结构的价值观、制度和决策联系起来。通过结合地理信息系统、田野调查和历史分析，我们收集了研究区域内景观结构、生物多样性和多个空间尺度下多重ES提供之间关系的经验数据(图3)。在最精细的尺度上，大约是单个农场、田地、果园或森林片段的大小，我们集中研究了生物多样性和ES在土地利用类型中的空间变化，即:与森林的距离在田野或距离边缘的森林碎片。在几平方公里的范围内，我们专注于了解景观结构，特别是森林碎片之间的连通性，如何影响生物多样性和ES供应。尽管每个项目组成部分在考虑特定的景观结构变量、土地用途、空间/时间尺度、物种群和ES方面存在差异，但总体结果表明，景观结构对生物多样性和服务的总体重要性，人类管理在调解这些关系方面发挥着重要作用。
与这一实证工作平行，我们对整个Montérégie的ES规定进行了历史分析。结合来自人口普查、省级部委和区域协会档案的数据，我们量化了1911年至2006年的粮食供应指标(五种田间作物、三种牲畜类型、乳制品和枫糖浆生产)，以及1971年至2006年的其他9种供应、调节和文化ES(表1)。我们在这里的主要目标是确定ES束(即正相关ES集)，并描述它们的供应和空间分布是否以及如何随时间发生变化。
利用我们的经验数据、历史分析、其他现有的景观结构数据、该地区ES的文献和专家知识，我们建立了初步的空间显式模型，将景观结构与不同的ES联系起来。这些模型目前正在更新，以便更充分地考虑到我们的经验和历史分析。由于VR-MRC尺度下可用的数据不如我们的经验数据详细，因此不可能将现场测量的所有ES包含在 (表1)。对于那些与景观结构或其历史趋势没有相关信息的生态系统，情况尤其如此。相反，这些模型已经被构建，并将围绕一种基于我们的领域和历史研究中量化的简化关系的大局观方法进一步发展。重要的是，这些模型并不是简单地仅根据土地利用/土地覆盖预测生态系统供给，而是明确考虑了我们从实证工作中了解到的景观结构对生态系统供给的影响。因此，这些模型将是一个重要的进步，从仅基于土地利用/土地覆盖绘制生态系统的利益转移方法，转向更现实地表示生态系统提供如何随景观结构而变化。
在模型开发的同时，我们与当地利益相关者合作开发了VR-MRC可能的未来场景，帮助将他们的价值观、需求和知识与我们的研究直接联系起来(Cowling等人，2008年，Lamarque等人，2013年)。情景是关于未来可能是什么样子的一系列看似合理的故事，已被证明是单一未来战略规划过程的有用替代方案(Wollenberg et al. 2000, Bennett et al. 2003)。它们也可以用来指导在广泛的可能未来下稳健的决策制定(Peterson et al. 2003一个， Van der Heijden 2005)，并已有效地用于与当地利益攸关方合作，以解决关注的问题(Peterson等，2003年b)．通过创建明确包含景观结构变化的场景，并将我们的定量景观模型纳入其中，我们已经能够使用MC项目产生的科学知识，为Montérégie上的景观管理和决策讨论提供信息。
我们在VR-MRC中确定了未来土地利用变化的主要驱动因素，并通过与该地区主要利益攸关方(包括非政府组织、市政当局、环境部和农业部、农民和当地商会的代表)组织的两场研讨会生成了情景。这些驱动因素来自对过去土地使用变化的回顾性分析，对影响加拿大土地使用变化的全球驱动因素的理解，以及VR-MRC背景下的特定方面，如与蒙特利尔人口增长相关的城市扩张。然后，我们根据这些驱动因素的潜在影响和不确定性水平对其进行了分类，并选择了两个主要驱动因素，即能源来源和人口增长的性质，作为情景开发的基础。在小组中，研讨会参与者制定了9条故事线，然后由研究团队合成成4个场景。最后，由作为项目顾问委员会的一组利益相关者对这些场景进行修改和验证。
随着情景过程的进行，我们将使用我们最终的ES-景观结构模型，充分评估在四个情景中，每个VR-MRC的ES供应和生物多样性将如何变化，然后与利益相关者讨论驱动因素的变化将如何影响景观结构，从而产生多个ES供应的差异(图3)。我们只使用了初步的ES景观模型来评估每种情景下未来ES供给和生物多样性的变化。为此，我们首先调整了一个土地使用变化模型，以绘制每个场景下预期的未来土地使用。然后，我们与利益相关方顾问委员会讨论、修改和验证每张地图，考虑到该地区的独特方面，以确保现实的土地使用和景观结构。重要的是，每个场景在景观组成、景观结构和连通性方面都不同于其他场景。这些土地使用地图是我们初步的es景观模型的输入。其次，利用我们的实证研究结果，为我们的初步模型建立了景观结构与ES供给之间的简单关系。已与利益攸关方讨论了分析的初步结果，以制定本区域多种生态系统可持续管理的适应性战略。将场景和场景中建模的ES结果带回给我们的涉众，导致了有趣的讨论，这些讨论突出了在参与项目的涉众组中发生的重要学习。这一讨论还帮助我们确定了不同利益攸关方群体的重要价值观，以及这些价值观如何影响该地区的土地管理决策。 These results will be further refined as our models are finalized, and the full results of our paired scenario-ES model analyses for all 11 ES across the landscape (Table 1) will be communicated to regional stakeholders. The MC project illustrates the usefulness of the scenario approach, which involves researchers working closely with local communities to build, use, and refine tools to grapple with the challenges of environmental management in the face of local, regional, and global change.
实证结果
研究结果表明，景观结构对生态系统供给具有重要而多样的影响。特别是，增加的森林片段连通性降低了枫树林内的节肢动物害虫控制(图4B, Maguire等人，2015)，以及附近大豆田的昆虫食草性和蚜虫数量(图4A, Mitchell等人，2014)b)，但对地上碳储量影响不大(Ziter et al. 2013)。河岸缓冲带和营养来源与农田和水道的相对位置也在该地区的水质调节中起着关键作用(Terrado et al. 2014)。我们发现，在单一土地使用类别中，ES的提供因距离依赖关系而异。例如，大豆产量随着与森林的距离渐近而增加(图4C)，而苹果园的结实率则随着与草甸距离的增加而线性下降(图4D, Martins et al. 2015)。重要的是，景观结构与生态系统提供之间的关系在不同的生态系统中存在很大的差异。这是非常重要的，因为这意味着对于不同的ES，单个景观结构更改的结果将有很大的不同，这大大增加了希望管理多个服务的管理人员的难度。
此外，尽管景观结构对不同物种群的多样性有明显的影响，但这些影响对生态系统提供的结果并不一致。例如，与森林的距离和田地的宽度改变了大豆害虫和节肢动物捕食者的多样性，但对害虫的调节没有影响(Mitchell等，2014年一个)，边缘效应改变了森林碎片的树木多样性，但不会改变碳储量(Ziter et al. 2014)。相比之下，更大的蜜蜂功能多样性增加了果园中的苹果果实和种子的结实率(图4E, Martins et al. 2015)，而更大的树木功能多样性增加了未管理森林碎片的地上碳储量(图4F, Ziter et al. 2013)。
我们的历史分析结果表明，不仅个体ES会随着时间和空间发生变化，整个服务束也会随着土地使用和管理的变化而发生变化(Renard et al. 2015)。20世纪70年代的地方市政当局往往是ES的多面手，提供广泛的服务组合，但到2006年，大多数只专门生产一小部分服务。这些结果为ES相互作用的动态性质提供了证据，并展示了历史方法如何有助于识别这些变化关系背后的驱动因素。
场景描述
四种情景(框1)延伸到2045年，并在两个主要驱动因素上有所不同:(1)住房、交通和农业使用的能源来源，以及该地区能源的自我生产水平;(2)遏制或扩大城市扩张的程度。完整的故事情节可在网上找到(http://MonteregieConnection.com)．
城郊发展
该情景探讨了当城市扩张同时增加能源需求、显著改变景观结构及其提供ES的能力时会发生什么(图5)。由于大量移民涌入该地区(每年增加0.9%的人口)和城市致密化计划的失败，Montérégie地区的城市面积扩大了约80%。在黎塞留河沿岸的农田和森林上新建的郊区开发项目，得益于升级后的高速公路连接到蒙特利尔市中心。圣希莱尔山南部城市的不断发展导致大面积森林和农田的损失。剩下的农场规模很大，几乎全部种植大豆和玉米。小农田之间的小森林斑块的消失大大降低了景观的连通性，导致生物多样性和生态系统的下降。最终，随着绿地和农业旅游的减少，生活质量会降低。
能源需求
全球能源短缺导致Québec页岩气水力压裂(fracking)暂停期的结束(图6)。随后在VR-MRC北部的页岩气开发对供水、水质和农业生产产生了负面影响。与此同时，沿主要公路建设了风力发电设施。城市扩张是有限的，重点是增加城市密度。郊区的发展导致了一些农田的损失，但这与北部的森林砍伐和农业扩张相平衡。页岩气的开发提高了该地区的经济福利，使土地管理者能够加强森林保护，改善户外娱乐活动，并通过碳储存增加气候缓解。
全系统危机
到2020年，由于严重的经济危机降低了该地区的人口增长，压低了房价，城市扩张几乎是不存在的(图7)。此外，外来昆虫，特别是绿灰螟虫(Agrilus planipennis)及亚洲长角甲虫(攻击glabripennis)，攻击硬木树，造成大面积退化和森林和枫树的损失，导致枫糖浆产量减少。这导致了农业的扩张而不是集约化，导致了以牧场为基础的畜牧业农业系统的回归，以及转向在高价值农业土地上的市场花园。为了木材生产(农林复合)或缓解气候变化(碳储存)，将边际农田重新造林。
绿色发展
向可持续发展方向的重大转变发生在Montérégie地区(图8)。该地区人口继续以平均每年0.7%的速度增长，但由于对现有和新城市中心的高密度化的有效努力，城市扩张受到限制。这些新的城市区域包括绿色走廊，包括自行车道和连接蒙特利尔市中心的铁路。优先使用可再生能源。为了在该地区建立一个绿色走廊网络，新城市发展每损失一公顷森林，就种植两公顷新森林来补偿。到2035年，保护区覆盖该地区的17%。大部分农田采用了农林复合的原则，这导致林地和枫树产品、休闲和蘑菇作物的显著增加。
讨论
MC项目的主要目的是提高对景观结构、生物多样性和生态系统提供之间联系的理解，并利用这些知识为土地使用决策提供信息。为了有效地做到这一点，我们结合了广泛的方法，从详细描述ES和土地使用关系的传统生态田野调查，到ES的历史分析。最重要的是，情景与初步定量景观ES模型的结合，使MC项目能够调查景观结构、ES供应和人类活动之间的反馈。这些结果将继续完善我们的es景观结构模型。我们对场景的使用还允许MC项目利用与区域涉众之间的信任和长期关系。这是将整个Montérégie的ES提供的科学知识有效地纳入地方和区域决策的关键。
MC项目的实证结果表明，景观管理决策需要考虑景观结构，以有效管理生态系统。我们观察到景观结构对多个生态系统具有较强的影响，但这些关系的形式在不同生态系统之间差异很大。目前，在ES研究中对景观结构的明确考虑并不多见。在某种程度上，这是因为ES建模工作到目前为止都专注于简化的景观模型;考虑到其他方面的知识差距，了解景观结构对生态系统的更复杂的影响一直不是优先考虑的问题。然而，景观规划通常涉及如何在空间上安排不同的土地用途/土地覆盖的决策(例如，Phalan等，2011年)。如果不了解土地用途/土地覆被的空间安排将如何影响生态系统的提供，就很难通过景观规划对生态系统进行准确的管理。因此，非常有必要考虑和量化景观结构和ES提供之间的联系(卓别林-克莱默等人，2015年，米切尔等人，2015年)。MC项目概念框架的开发和应用，以及MC项目中ES与景观结构之间实证关系的量化，证明了景观结构对郊区化农业景观中ES提供的重要性。
MC项目的实证结果还强调，人类活动通过改变景观结构和连通性，对ES供应和生物多样性具有重要影响。特别是对于Montérégie，我们的研究结果表明，农业扩张和森林破碎化是重要的驱动因素。景观连通性、碎片化和ES供给的距离依赖性变化都在决定整个Montérégie景观的整体ES供给中起着作用。这些影响通常对每一种生态系统都是独特的，在不同的土地利用类型和不同的土地利用类型中各不相同，而且往往受到生物多样性变化的调节。这些见解突出了目前许多ES建模的利益转移方法的弱点，在这种方法中，每个土地利用/土地覆盖都被赋予一个静态的ES值，而没有考虑景观结构对生态动态或生物多样性水平的影响。相反，我们的研究结果强调，生态系统供给可以在不同景观的更小尺度上发生变化，理解这些模式和潜在的生态机制是管理生态系统供给景观的关键。这些结果的一个重要结果是，可能需要不同尺度的景观结构的异质性来最大化农业景观的多重ES，如Montérégie (Mitchell et al. 2014b)．然而，最大化不同生态系统所需的具体空间尺度和异质性水平是不确定的，在某些情况下，优化一个生态系统的景观异质性可能会对另一个生态系统或生物多样性保护产生不利影响(Fahrig et al. 2011, Seiferling et al. 2014)。这突出了在景观尺度上设计和规划多种生态系统和生物多样性的困难。
MC项目期间出现的一个重要挑战是在多个空间尺度上测量VR-MRC的ES和生物多样性。过去的研究已经证明了生态和社会过程在ES提供基础上的规模依赖性(Anderson et al. 2009, Isbell et al. 2011)。尝试在多个尺度上理解这些关系是该项目的关键方面，主要表现在两个方面。首先，了解不同空间尺度上的过程如何相互作用来决定生物多样性和生态系统的提供，已经并将继续允许我们以更复杂和完整的方式在Montérégie上模拟这些不同的过程。在某些情况下，在不同尺度下衡量的ES出现了不同的经验结果，使我们了解了ES提供的重要过程。例如，在区域尺度上，ES之间的许多强大的权衡和协同作用(Raudsepp-Hearne等人，2010年)在接近森林碎片时就变得较弱，这可能是因为森林碎片能够改变环境条件并影响生物体向附近农田的移动(Mitchell等人，2014年)b)．在其他情况下，提供社会服务的重要比额表因社会服务而异;病虫害治理取决于森林之间的公里连通性(图4A, 4B)，而作物供应则受到与森林和草甸数百米距离的影响(图4C, 4D)。其次，在多个尺度上的工作使我们能够与在不同尺度上管理景观的利益相关者联系起来(例如，区域规划者、城市管理者、个体农民)。这有助于确保我们的量化模型和情景的结果将与广泛的利益攸关方相关，并将纳入整个区域发生的各种土地管理过程中。
MC项目还强调了了解历史土地使用/土地覆盖变化和ES规定的变化的重要性。过去土地利用对当前生物多样性模式、生态系统结构和功能的长期影响已得到广泛认可，并已被广泛应用于景观和恢复生态学(Flinn和Vellend 2005, Hermy和Verheyen 2007, Vellend等人2007)。VR-MRC也不例外，当前森林下层生物多样性与历史景观配置的关系比当前条件的关系更大(Larouche 2013)。然而，目前大多数ES研究只能在一小段时间内量化ES的提供(但参见MacDonald和Bennett 2009年，Lautenbach等人2012年，Renard等人2015年)。这意味着可能影响ES提供的较长时间尺度上的社会生态动力学尚未得到很好的描述。例如，土地利用和土地覆盖的历史遗留问题可以显著影响目前的生态系统功能和生态系统供应。我们的历史分析使我们能够更好地理解生态系统的权衡和协同效应如何随着时间的推移而变化，以及其他变量(如农业政策和管理)对生态系统的提供有多重要。这将使我们能够完善我们的量化ES景观模型，以更好地反映未来的这些动态，并更好地理解机构和社会网络如何实现有效的长期ES管理(Swetnam et al. 1999)。
我们将场景与中级复杂的初步景观结构- es模型结合使用，这对于MC项目的目标——提供将用于区域决策的研究产品——已经并将继续至关重要。MC项目中描述的当代和历史景观结构与es的关系是复杂的，这些关系对当地利益相关者和决策者未来的影响往往不是立即明显的。明确地将情景中的土地利用/土地覆盖和景观结构变化与生物多样性和生态系统规定联系起来，使我们能够将这些生态关系转化为不同利益攸关方更容易理解的结果。一个例子是农业扩张导致森林连通性的丧失如何导致生物多样性和城市周边发展情景中的生态系统丧失。这种将复杂的社会生态结果转化为叙事的能力依赖于建立具有中等复杂性的模型，该模型可以将VR-MRC规模的可用数据、关于景观结构和ES动态的信息与更直接的未来情景联系起来。我们预计，随着我们继续开发和改进我们的ES景观模型，并使用它们来探索土地使用变化如何影响ES供应，这种方法的价值将变得更加明显。
我们还发现，场景开发本身可以帮助有效地交流科学知识和结果。利益相关者在整个方案的开发和验证过程中都参与其中，这导致利益相关者之间就Montérégie的未来、土地管理决策和景观结构的变化可能会如何影响ES以及不同群体希望或重视哪些具体的ES进行了长时间的讨论。它还促进了关于该地区土地使用变化的不同驱动因素的存在、重要性和影响的对话，如能源使用、城市发展、经济变化、入侵物种。这些讨论本身与每个方案的初步ES提供结果不同，是提高认识和将科学研究的知识转移到区域决策的一种方法。
在这四种情景中设想出的不同而多样的未来，使我们得以开始探索全球和当地社会驱动因素、人类行为和生态压力对ES供应的综合影响。例如，绿色发展更可持续的未来与《能源需求》中明显的全球经济驱动因素或《全系统危机》中入侵物种的生态驱动因素形成鲜明对比。这些场景与当地利益相关者产生了共鸣，使他们能够更好地理解景观结构变化对ES提供的影响，以及他们的决策如何影响这些过程。项目研讨会上的利益相关者积极参与到这些情景中，当情景结果呈现时，他们坐在座位的边缘，并立即与周围的人讨论这些结果，他们希望该地区的未来是什么样子，以及如何实现它。利益相关者的参与是一种强大的方式，可以让非科学家参与科学研究和围绕ES社会生态系统管理的对话。
我们还发现，场景可以有效地沟通ES管理中的约束，例如，最大化某些ES的决策，或影响特定ES的决策，可能导致其他ES的意外变化。例如，在城郊发展方案中，通过移除小片森林来增加农业生产的决定，导致该地区娱乐和农业旅游的机会减少。同样，为满足能源需求而开发的页岩气也降低了VR-MRC的水供应和质量，但也间接地让土地管理者通过改善该地区的经济增长来增加户外娱乐和碳存储。到目前为止，我们将未来情景与定量es景观模型相结合的方法是该项目能否将传统的经验生态结果和知识转化为工具和产品的关键，这些工具和产品将被地方和区域决策者和土地管理者使用。
在我们的研究领域开发有效的方案意味着用法语和英语与不同的利益相关方联系和交流。在这种情况下，一个致力于建立与当地团体的信任和联系的职业生涯可能会带来不成比例的收益。我们能够吸引利益相关者的注意，并确保他们愿意参与，通过我们的一位首席研究员与圣希莱尔山自然中心的关系，他在麦吉尔的高尔特自然保护区主任期间与该中心建立了15年的信任关系。这些类型的桥梁组织，可以利用他们与社区中其他人的关系，将许多不同的参与者带到桌子上(Folke et al. 2005)，是确保像MC这样的项目与创建现实和包容性场景所需的不同声音连接的关键(框2)。
框2:涉众对MC项目的看法
作者:基斯·范德海登，Geneviève圣希莱尔山自然中心的波伊里尔·盖斯
15年来，圣希莱尔山自然中心(CN)一直致力于提高公众对我们自然遗产的重要性和脆弱性的认识，重点关注圣希莱尔山(MSH)作为该地区为数不多的保护区之一。作为这一使命的一部分，并怀着在城市发展面前确保MSH得到保护的愿望，国家森林联盟积极参与与邻近土地所有者的对话和外联活动，探讨如何保护他们的土地和生物多样性。希望这将为MSH提供一个缓冲区，并提供连接山和其他地区林地的绿色走廊。
MC项目对CN来说是一个受欢迎的消息，因为它提供了一个理想的机会来加深对包括MSH在内的绿色空间所提供的许多ES的理解，并为持续的山脉和该地区自然区域的保护提供支持。MC项目不仅提供了关于生态系统的信息，还提供了区域公园和周围森林碎片的生态数据，以及帮助当地土地管理者预测其决策对生态系统影响的实用工具。研究人员提供了地图和场景，清楚地说明了规划决策对当地绿色空间提供的ES的潜在后果。
我们成功的另一个关键因素是为MC项目安排了专门的沟通官员，以管理与利益相关方的接触。不幸的是，这个角色在科学项目中很少见，但对我们项目的成功是绝对必要的。理解和引导研究领域中不同利益相关者、决策者、非政府组织、工会和公共团体的情况，是参与这些团体、构建场景和利用我们的项目进入当前决策过程的关键。这些交互不断地为我们的经验的、历史的、初步的建模和场景构建练习提供信息(图3)。如果没有这种有效地与重要的涉众接触的能力，MC项目将不会如此相关或有效。
结论
MC项目及其概念框架代表着我们在理解人类活动如何在整个社会生态系统的景观尺度上改变ES供给方面取得了重大进展。了解景观结构和连通性如何改变生物多样性、生态系统过程，并最终改变ES的提供，对于更准确地预测土地利用/土地覆盖变化的后果至关重要。然而，这种新知识的最终影响取决于我们将其转化为管理人员、政策制定者和其他行为者能够理解和使用的工具的能力。MC项目对场景的使用对于让涉众参与MC项目的每一步并构建涉众与研究人员一样投入的协作项目至关重要。最终，这使我们能够更好地捕捉Montérégie的社会生态系统中不可或缺的社会和制度动态。尽管与利益相关者合作创建场景，甚至创建完整的科学研究，涉及许多生态学研究传统上没有面临的挑战，但理解结果的好处和将这些知识应用于资源管理的潜力是巨大的。我们相信，这种类型的协同设计是理解如何管理景观和生态系统，促进生态系统和生物多样性的关键，并利用这一知识创建工具，有助于建设多功能和可持续的景观。
致谢
我们感谢与Montérégie连接(MC)项目合作的众多组织和利益攸关方，特别是圣希莱尔山自然中心、圣希莱尔山镇以及该地区允许我们使用他们的田地和森林的许多农民。丹尼斯·班维尔(Denis Bainville)为这些场景创作了引人注目的插图。许多本科生现场助理在现场和实验室提供了必要的帮助和支持。MC项目由NSERC向EMB、AG、MJL和JMR提供的战略项目赠款支持;Ouranos财团向AG、EMB和MJL提供的赠款;以及Max Bell基金会对MJL, AG和EMB的资助。与利益攸关方的合作和社区参与得到了Trottier科学和公共政策研究所的支持。野外工作和建模由NSERC、FRQNT、Québec生物多样性科学中心和欧洲委员会向博士后研究人员和研究生提供的奖学金支持。
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