洞察力

发展生态系统保护的目标

• 文摘
• 介绍
• 一个通用的框架,发展生态管理的目标
  • 建立一个生态系统的理解
  • 清晰的权衡
  • 评估生态系统首选项
• 发展生态目标:普吉Sound-Inspired案例研究
• 建立一个对食物链普吉特海湾的理解
• 建立一个理解修改大叶藻普吉特海湾的人类活动
• 阐明权衡
• 揭示生态系统所需的状态
• 案例研究结果
• 结论
• 对这篇文章
• 确认
• 文献引用

介绍

保护多少才够呢?我们留出多少面积应该维护生态过程,支持生态系统功能或保护本地物种的生存?是什么相关的社会和经济成本实现生物多样性目标?这些问题在保护和环境管理的基础,但仍然是一个棘手的问题在地面上,因为他们迫使从业者面对任何固有的社会和经济约束保护努力。尤其是在栖息地靠近人口中心或人类活动,在权衡可能更严重。

发展中保护的挑战目标,即。,explicit goals that quantify the amount of an ecosystem component to be conserved, is one of the major tasks of modern conservation (Carwardine et al. 2009) and has received considerable attention from natural and social scientists (e.g., Byers et al. 2001, Watson 2003, Tear et al. 2005, Sanderson 2006, Geisler 2010, Di Minin and Moilanen 2012). In many single-species and single-sector management arenas, targets are well established. For example, the U.S. Endangered Species Act requires objective, measurable criteria that, when met, would result in the delisting of an endangered or threatened species; the Magnuson-Stevens Sustainable Fisheries Act mandates the development of fishing harvest targets and other reference points that are related to maximum sustainable yield, modified by ecological and economic considerations (Levin 2014); and the European Union’s Water Framework Directive set the goal of achieving “good status” for all of Europe’s surface waters (Hering et al. 2010).

已取得相当大的进展在设定目标的特定生态系统的组件(例如,带和Arponen 2011)。医学本科生成为,基于生态系统的管理规范,为整个耦合生态系统开发目标的紧迫性增加了(Samhouri et al . 2012年)。例如,最佳在渔业产量的概念,即。,the yield that maximizes fisheries benefits across ecological, economic, and social domains, is a holistic target that is receiving increased attention (Levin 2014). Because of the many and diverse linkages among ecological and social components of ecosystems, the challenges of developing meaningful system-scale targets are amplified. In part, this difficulty arises because, as Lackey (1998) noted, a key objective of EBM is to maintain ecosystems of sufficient condition that they provide desired social benefits. Critically, however, it is society (or powerful parts thereof), not scientists, that define desired social benefits. Thus, any consideration of targets must incorporate not just ecological understanding, but also dynamic societal values.

发展综合生态目标是具有挑战性的,因为它迫使政策制定者来显式地考虑如何管理行为传播在整个人类和生物物理领域的生态系统。例如,一个管理目标的清晰度栖息地恢复必须与目标物种栖息地的依赖;因此,栖息地的目标可能公布整个生态社区、影响广泛的生态系统组成部分的目标依赖特定的栖息地和物种(卡普兰等人。2012年,普卢默et al . 2013年)。一些目标可能被监管或有界的立法规定。然而,社会对货币的成本,如税收和用户费用或开发/运输模式的改变等非货币成本,包括文化成本(陈等。2012一个)与特定的目标,也可能会限制一些目标的政治可行性(Naidoo et al . 2006年,希克斯et al . 2009年)。

我们开发了一个框架,用于识别管理目标在生态系统中,我们使用一个例子说明这种方法出于海草在普吉特海湾恢复,美国。在这样做,我们将重点介绍一种手段融合生态和社会科学通知建立科学严格的和社会响应的目标。

一个通用的框架,发展生态管理的目标

尽管大量的循证医学方法对发展中存在的目标(例如,Pressey et al . 2003年,Samhouri et al . 2010年,2012年,大型et al . 2013年),这些方法受两个主要问题:(1)他们认为一个物种或生态系统指标,忽视生态系统组件之间的联系,(2)他们不考虑社会偏好。为了克服这些缺点,我们提出以下总体框架(图1)。

建立一个生态系统的理解

因为生态系统有交互组件,任何个人发展目标系统的元素需要理解它是如何与其他突出的生态系统组件。开发的理解生态系统,包括生物物理,社会经济,影响和管理系统实现管理目标的能力,在这个框架的第一步。概念对理解生态系统和生态系统模型已被证明有用的合成不同的科学信息(奥格登et al . 2005年)。概念模型被证明是有用的在资源管理改善的结果,特别是当科学家、资源管理和利益相关者共同开发模型(Svarstad et al . 2008年,陈et al . 2012b)。

数值模型,可以模拟生物物理变化或社会经济系统的组件是最有用的。这可能是相对简单的应用方法,如模糊逻辑认知地图(灰色et al . 2012),循环分析(凯里et al . 2013年),或贝叶斯网络(Uusitalo 2007),建立概念模型。在其他情况下,定量能力存在,复杂的仿真模型,比如Ecopath Ecosim(母羊;克里斯腾森和沃尔特斯2004)或亚特兰蒂斯号(富尔顿et al . 2011年)可以应用。模型的选择取决于特定的科学和管理领域(Plaganyi 2007);然而,不管所使用的建模方法,其目的是了解局部生态系统组成部分的变化和人类活动传播通过系统以及这些连接的不确定性。

清晰的权衡

交换是循证医学的核心。最常见,研究人员和经理们考虑权衡潜在的竞争目标等相关资源开采,能源生产,或保护(Levin et al . 2009年)。个人在他们持有的价值观有所不同(Rockeach 2008);因此,他们将在他们如何评估不同的权衡(希克斯et al . 2009年)。实现各种管理选项的成本可以有很大区别,当然也有可能影响交易的性质。重要的是,实现成本不仅是货币;大量的非货币成本相关文化、交通、和宜居性与管理行为相关联,事实上已经被强烈的主题研究(例如,陈等人。2012一个塔利斯et al . 2012年)。因此,除了检查管理目标之间的权衡,重要的是要确定的经济、社会和文化不同的成本管理选项(Krutilla 1967年,尼尔森2006)。

评估生态系统首选项

经济学家和社会科学家已经开发出许多方法来评估环境状态对个人或社区的愿望(Haab 2002年麦康奈尔,尼尔森2006年,2009年普卢默Guerry et al . 2012年)。经济学家,例如,生态系统组件的方法估算值,不能轻易地购买或出售(例如,卡森et al . 2001年)。社会科学家们利用定量分析的沟通内容(Neuendorf 2002),系统调查(Safford et al . 2014年),和车间和个人访谈(Donatuto et al . 2014年)评估的偏好。不管方法,这一步的关键方面是愿望的组件的完整套件的评估生态系统。偏好从而揭示的方式占联系,成本,和福利系统中固有的。知道所需的生态系统状态,最低可接受的状态,可接受的条件和范围,政策制定者可以开发管理目标,反映了什么是可能的,以及公民想要什么。

这个框架的一个重要方面是它可以受道德或社会规范约束,目标只能发生在可接受的水平。在一些地区,这些规范将由法律或法规法典关于诸如干净的水和空气,人类健康,濒危物种,可持续的收成,等等。在其他情况下,规范可能不是编纂,需要额外的社会科学研究。因此,这种目标选择方法找出生态服务状态是社会理想的区域内已经被普遍接受。

发展生态目标:普吉SOUND-INSPIRED案例研究

我们说明我们的生态方法设定目标案例研究的灵感来自普吉特海湾,美国。这个案例研究风格和简化,但出于现实世界的这一地区面临的诸多问题。普吉特海湾生态系统包括41500 km²的海洋、淡水和陆地的栖息地在一个分水岭,支持大型和不断增长的人口中心在西雅图和塔科马地区。该区域还包含农村社区林业关系密切,钓鱼,和农业。今天,普吉特海湾也是19印第安部落,南部海岸赛利希语,和他们的文化和社区紧密联系的声音(鹅口疮2009)。普吉特海湾的水域和海岸线构成一个独特的河口系统,因为它的美丽和生态价值的重要性(Safford et al . 2014年)。尽管如此,像其他海洋和河口生态系统,普吉特海湾一直受到各种各样的人类活动的影响,包括农业、重工业,木材收成、钓鱼、和港口的发展和住宅地产。因此,普吉特海湾生态系统退化,支持它的过程是受损的。

在这个案例研究中,我们关注生态的大叶藻目标,高度重视的栖息地的生态和经济效益(芒福德2006年,普卢默et al . 2013年)。它的树冠形态三维复杂提供至关重要的产卵、觅食,托儿所,解决许多物种的栖息地(芒福德2006)。为例,商业、休闲和文化重要的少年太平洋鲑鱼(属雄鱼)和邓杰内斯蟹(Carcinus高地”)用大叶藻躲避掠食;它提供了重要的太平洋鲱鱼产卵基质Clupea pallasii),一个关键的猎物;和许多鱼类饲料及周边地区的大床。除了这些直接影响,大叶藻的变化也有间接影响,透过近岸食物网。例如,增加大叶藻与大量的捕食者价值增加了普吉特海湾居民,如秃鹰(卷leucocephalus)、港海豹(Phoca vitulina)和海狮(Zalophus californianus)。随后这些捕食者的增加是与变化在普吉特海湾的猎物社区(普卢默et al . 2013年)。此外,大叶藻用于仪式海岸赛利希语人,大叶藻的收集和处理是中央在跨代的传统和知识的转移。

目前在普吉特海湾大叶藻覆盖约22800公顷,主要在大型浅湾(Essington et al . 2011年)。长期趋势的大叶藻丰富不确定;尽管如此,有一些担心海草的损失,特别是在较小的,孤立的网站(Essington et al . 2011年)。大叶藻在普吉特海湾的威胁减少光的活动数量或扰乱沉积物在近岸地区,包括海岸线铠装,水上的结构如码头和船坞,营养和沉积物加载(Rehr et al . 2014一个)。

建立一个对食物链普吉特海湾的理解

对于这个工作,我们用母羊,建模的方法,模拟了营养生态互动的官能团。核心母羊方程记录其他地方(克里斯腾森et al . 2005年),是普吉特海湾的细节参数化的母羊(哈维et al . 2012年)。普卢默et al。(2013),我们添加了“中介效应”模型,即适当的捕食关系是受大叶藻的丰度的影响。具体地说,大叶藻可以捕食者的觅食效率较低,例如,通过提供庇护的栖息地猎物,或增强食肉动物的觅食效率,例如,通过聚合的猎物,呈现他们更加脆弱。改变鳗草生物量影响食物链模型的其余部分通过三个途径:相对可用的大叶藻食草动物,例如,水鸟;的死大叶藻有机质有助于碎屑池;协调生态互动,例如,通过改变捕食关系的力量。

建立一个理解人类ACTIVITEIS修改大叶藻普吉特海湾

因为数据关于人类活动之间的功能关系和普吉特海湾大叶藻缺乏,我们进行了一次专家抽取的专家被问到,他们希望大叶藻应对营养负荷增量变化,泥沙运输、水上的结构,和海岸线铠装(Rehr et al . 2014一个)。Rehr和同事(2014一个),那么使用贝叶斯网络分析生成变化的大叶藻和人类活动之间的关系。粗的估计成本,减轻这些影响,以及潜在影响上下班时间和属性值与此缓解相关(例如,修改或减少雨水径流海岸线铠装),是由员工提供在普吉特海湾伙伴关系(http://www.psp.wa.gov),国家机构负责监督普吉特海湾的复苏。我们的研究从而关注成本与特定的管理行为是被相关政府机构工作人员。因此,我们的治疗并不显式地检查所有潜在的社会和文化的影响(例如,坡et al . 2014年)与海草修复有关。

阐明权衡

我们检查了16个指标之间的权衡。我们选择七个生物指标(生物质成人鲱鱼、野生太平洋鲑鱼,秃鹰、食草鸟类,海鸥(属Larus),南部居民虎鲸鲸(Orcinus虎鲸,大叶藻)从母羊模型输出,因为他们的突出在普吉特海湾管理共同体(例如,http://www.psp.wa.gov/vitalsigns/index.php)。四个指标与人类压力:面积不透水表面,营养负荷,水上的结构、数量和海岸线装甲。两个参数,农村经济增长和城市密度,选择代表的发展模式。最后,属性值,直接修复或管理成本,和通勤时间被选为指标的成本。

我们探讨这些变量之间的权衡在7个场景(表1)。这些场景是松散地基于“无约束”和“管理增长”替代期货分析Bolte拍摄和Vache(2010),它为我们提供了泥沙和养分投入预期变化,海岸线铠装,水上的结构。其他方面的指导下成长的场景管理,交通和土地利用模式的普吉特海湾地区委员会(http://www.psrc.org/data),及相关栖息地保护和恢复目标和阈值设定的普吉特海湾的伙伴关系。使用功能的大叶藻和压力之间的关系Rehr et al . (2014一个),我们近似大叶藻的变化与每个场景相关联。

我们下一个评估结果的七个场景使用普吉特海湾母羊模型,在大叶藻丰富社区直接和间接地影响如前所述。模型运行50年来每个大叶藻扰动后,使系统达到一个新的平衡状态。

揭示生态系统所需的状态

规范的方法是一种强大的方法收集和整理数据关于利益相关者价值(Vaske et al . 1993年)。规范定义被认为是正常或公认在文化背景,和可以作为社会标准来评估生态系统条件下,人类活动或管理策略。规范通常被称为社会规范曲线图形设备杰克逊(1965);在我们的例子中,x轴表示生态状态和y轴描绘了利益相关者偏好。

产生社会规范曲线,我们查询128人来自兴趣,自愿观众识别通过查询关键线人表示在该地区的主要的利益相关者群体,包括环保人士、贝类养殖、休闲渔业、沿海开发和政府。参与者的年龄从18岁到84岁(平均年龄51岁),和40%的女性,60%的男性。参与者中,45%的受访者自称民主党人,15%的共和党人,和40%的无党派人士,都在普吉特海湾地区的居民。一旦确认,确保参与者进行评估的范围包括个人与普吉特海湾居民环境意识的范围由Safford et al。(2014)。

参与者暴露在场景在两个方面。我们第一次使用雷达地块(图2),它已被证明有用的可视化多维权衡(例如,Guerry et al . 2012年)。然而,由于雷达情节的数值特性可能不会产生共鸣的一些受访者(1984年贝尔),我们也开发了程式化的图像(图3)。这些图片提供可视化的有效替代复杂的系统和通知环境政策(百花大教堂et al . 2009年),和以前是用来说明不同的自然状态在规范性调查(贝特曼2009)。我们审查图像,以确保他们有效沟通数值数据的图像,和文章中提供的细节Rehr et al . (2014b)。简单地说,我们从事数码生产机构(Studio 216中,http://www.studio216.com)生成计算机可视化定量与上面描述的场景和本文通过Bolte拍摄和Vache (2010)。然后我们测试计算机生成的图像来确定个人的程度可以可视化的解决分歧。Rehr和同事(2014b)表明,粗的差异我们用于本研究的参与者。

训练有素、专业主持人提出雷达情节和计算机生成的图像参与者。主持人系统地解释了每个图形的关键特性。然后我们要求被试在李克特量表得分的每个场景从2(完全不可接受)+ 2(理想状态)。要求一个单一的分数为每个场景中,我们有效地迫使参与者考虑固有的权衡任何管理行为或不作为。

案例研究结果

我们的场景描绘一系列农村经济增长的发展计划,不透水表面,海岸线盔甲,水上的结构,和营养负荷彼此有紧密的关联(图2;斯皮尔曼秩次相关,R > 0.80)。一般来说,这些指标的发展呈负相关成本(图2;斯皮尔曼秩次相关,R < -0.65)。增加大叶藻通常是与增加成本相关(R = 0.43),减少开发(R > 0.90)的指标,并增加在城市密度(R > 0.90;图2)。总的来说,我们的场景描绘积极的人际关系的大叶藻标志性物种的地区包括秃鹰、太平洋鲑鱼和太平洋鲱鱼(R > 0.90),而代表逆海鸥协会鳗草(图2)。

看到雷达情节和程式化的图片时,代表七个场景,参与者显示强烈的负面反应的两个最激进的无约束增长场景(图4)。大叶藻在这些场景中下降了35%和25%,超过67%的参与者认为这些场景(即是相当不受欢迎。2)。愿望评级最高(值= 1.0)场景5和6,中鳗草分别增长了10%和25%。协议中参与者高出一般场景涉及大叶藻破坏与恢复;四分位范围对于场景2、3和4是1.0,而对于现状的场景和场景5、6、7四分位范围是2.0。总的来说,首选的国家大叶藻的增长在10%到25%之间,而现状是最小可接受的条件。

结论

海洋是邪恶的问题所困扰,即。,problems with a plurality of legitimate perspectives (Ludwig 2001) but no clear right or wrong answers (Jentoft and Chuenpagdee 2009). Such wickedness provides a clear challenge for the development of conservation targets, because implementing reference points represents a crossroads where policy makers face a potentially staggering array of choices. Trade-offs among different components of the social-ecological system may hinder simultaneously achieving all societal goals; accordingly, science could inform decision making by underscoring the costs and benefits of specific targets and how these are distributed among stakeholders. Such information, in the hands of the appropriate decision makers and discussed in the appropriate forums, allows for the informed participation of citizens in the development of social-ecological targets that reflect their values.

我们认为通过征求输入目标从那些受保护行动,和边界这个输入生态可实现的和兼容,可以推进整体管理。这里介绍的方法提供了一个透明的方法征求利益相关者参与和输入设定保护目标。我们的案例研究结果表明,愿望山峰生态状态,包括大叶藻增加10% - -25%,尽管社会和经济成本与这种级别的恢复有关。因此,大叶藻增加10% - -25%可能是一个合理的初始保护目标。重要的是,愿望的生态状态没有人或开发低有关。毫不奇怪,看来,尽管受访者希望看到改善生态系统的组件,他们不愿意完全消除人们从系统。

这是一个真理,如果我们不知道我们要去的地方,我们一定会有一个艰难的时期。也许同样公理的事实是如果一个广泛的选民并不有助于定义目的地,道路会很颠簸。我们希望我们说明的框架将提供一个平滑的前进道路,以科学严谨的发展和社会的保护目标。

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