合成，一部分的特别功能实践全局性:在经历气候变化的美国区域水系统中评估法律灵活性、生态韧性和适应性治理beplay竞技

区域尺度社会生态水系统的制度变迁与泛权

• 摘要
• 简介
• 这篇文章
• 案例研究:评估社会生态水系统的恢复力
  • 阿纳卡斯蒂亚河
  • 哥伦比亚河盆地
  • 佛罗里达大沼泽地
  • 克拉马斯河流域
  • 中里约热内卢大分水岭
  • 普拉特河流域
  • 澳大利亚的艾尔湖和大自流盆地
• 适应性治理和变革的全局
• 总结
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

几千年来，人类一直在改变生态系统来管理水资源。大约4000年前，干燥的美索不达米亚的水被收集在水库中，通过堤坝疏导，通过运河在景观中移动，并通过汉谟拉比法典进行分配(切赫2003年)。类似的做法至今仍在美国大陆的大部分(如果不是全部的话)区域规模的淡水社会生态系统中继续着。这些水系统经过改造，成功地满足了各种社会目标，包括供水、防洪、能源、农业和其他经济生产，以及日益增长的环境需求。

我们用社会-生态系统来描述人与水的复杂系统(Dietz et al. 2003)。这些系统包括高度受控的生态系统和通过环境管理和治理调节其与生态系统相互作用的社会系统。在集约化开发之前，北美的水系统是动态的生态系统——河流、河岸、湿地和陆地——支持复杂的生物多样性。在20世纪，管理系统的发展加快了，水坝和堤坝被建造起来，以限制洪水的影响，并为人类活动提供水和能源。渠化和其他建设使水的流动能够满足农业、城市发展和经济增长的社会需求。流域土地利用的变化导致水量和水质的变化，这反过来又改变了生态系统的结构和功能。简而言之，水资源的开发带来了高度控制和管理的生态系统，以满足具体的社会目标。虽然河流开发增加了社会的经济财富，但这是以牺牲生态系统功能为代价的。这些系统的管理主要集中在控制和稳定关键的生态过程，以实现这些多重社会目标。这种对河流系统某些服务的优化使它们容易受到气候变化的影响，随着降水和温度的模式和数量的变化，它们的适应空间非常小。beplay竞技

此时此刻，我们注意到人们对在我们研究的流域中恢复广泛的生态系统服务越来越感兴趣。生态系统功能的恢复有多种形式，包括濒危种群的恢复、河岸和湿地植被和基质的恢复以及生态系统的恢复。鉴于气候变化的开始，需要转移关注重点。beplay竞技生态系统的动态性质加上气候变化，使恢复到历史条件不再可能。beplay竞技此外，在人类主宰地球的时代，认为我们的以水为基础的生态系统与社会分离和独立的观点忽视了现实，因此，与此同时，由于对20世纪服务的优化而丧失了生态系统功能的广度，使这些系统处于危险之中。与优化和恢复的终点相反，我们主张需要协调生态系统功能与人类主导的关系。实现和解不是一个生态问题、法律问题、经济问题，也不是一个社会问题。相反，它是所有这些的结合，这就要求我们必须改变如何治理和管理这些系统。此时，北美各地的供水系统正寻求对老化的供水基础设施进行重新设计，以增强广泛的社会、经济和生态服务。我们认为，与动态系统、气候变化和多种社会依赖的整合相关的不确定性需要新的方法，这些方法被称为适应性beplay竞技治理(Dietz等人，2003年，Chaffin等人，2014年)一个）.

如果不深入理解水治理的法律环境、其变化能力以及导致适应性治理出现的因素，我们就不太可能确定和实施所需的措施，为我们的流域和依赖它们的社会做好准备，使其治理能够应对正在发生的变化(Garmestani和Allen 2014年)。适应性水治理(AWG)项目就是要实现这种整合，其结果将在本专题中介绍。

这篇文章

本文概述了构成AWG项目工作背景的七个盆地评估。被选中进行盆地评估的六个北美水域代表着高度规范和发达的社会生态系统。这一澳大利亚盆地代表着一个自由流动的河流系统，但它也在联邦监管体系内。我们回顾了研究盆地的关键组成部分，并提供了每个系统的弹性评估的简要总结(Cosens et al. 2014, Cosens 2015)。因此，希望本文对本专题中的其他文章有所借鉴。流域评估显示，生态和法律过程可能以不同的方式触发、促进或约束适应性治理。评估结果表明，由于法律、治理和生态系统之间的相互作用，这些社会生态系统的历史具有不同的轨迹(恢复、适应、转型)特征。最后，我们总结了流域评估中确定的治理轨迹和跨尺度相互作用在确定流域应对气候变化能力方面的作用。

案例研究:评估社会生态水系统的恢复力

对北美6个水盆(图1)和澳大利亚1个水盆的深入评估已经在其他地方发表(Arnold等，2014,Benson等，2014,Birge等，2014,Chaffin等，2014)bCosens and Fremier 2014, Cosens et al. 2014, Gunderson et al. 2014, Cosens 2015)。流域团队使用了多种方法，在早期的恢复力评估方法的基础上(恢复力联盟2010年，Nemec等人2013年)，增加了对治理和法律作用的评估。每次评估都提出了流域社会生态系统对气候变化的恢复能力的问题。

从广义上讲，气候是一个特定地区的降水和温度的长期(几十年到几个世纪)模式(政府间气候变化专门委员会2007年)。beplay竞技在区域尺度的水系统中，气候模式一直是这类系统设计和管理的核心，在假定历史气候将持续的前提下，优化了基础设施和使用分配。在不同的案例中，气候带差异很大(表1)。大沼泽地属于亚热带热带稀树草原气候，其特征是温度的季节性变化很小(很少结冰)，有明显的旱季和雨季(Hela 1952)，管理系统根据这种年度循环演变，在雨季控制洪水，在旱季向农业、城市利益和保护区供水。北美西部的流域经历了显著的季节性变化，其特征是春季融雪径流(Mote et al. 2005)，而水基础设施和管理旨在平衡洪水控制、水力发电和灌溉的水文循环(Cosens和Fremier 2014)。美国西部的这些管理系统严重依赖于积雪中的自然蓄水(Cosens et al. 2014)。然而，越来越多的文献表明，控制东部和西部这些模式的水文过程正在发生长期变化，这对设计和管理所依据的基本假设提出了质疑(Milly et al. 2008)。与此同时，通过目的狭隘的工程对生态系统功能的妥协降低了这些水系统在没有人类干预的情况下可以适应的纬度。与气候变化有关的各种事件，包括更严重的供水极端事件，将继续考验社会-生态beplay竞技系统对这些大范围变化的反应和适应能力。了解这些复杂的社会-生态系统的动态是迫切的，因为气候变化颠覆了水基础设施、分配和保护的基础假设。beplay竞技

流域评估表明，随着气候变化对水平衡的影响开始显现，北美所依赖的一些供水已接近不可逆转的阈值。beplay竞技一旦超过这些阈值，改变的生态系统所提供的服务可能威胁到工程基础设施的充足性，可能损害现有的水基经济。流域评估还明确指出，有必要对保护、绿色基础设施、生态恢复和水坝重新运行进行重大投资(Richter和Thomas 2007)，以提高水基经济在面对气候变化时的适应性。beplay竞技要实现这一目标，就需要能够驾驭变化以及自身演进的治理。

对适应性治理方面的评估(表2)表明，公众对资源决策的投入和参与日益受到重视。由于承认克拉马斯河和哥伦比亚河的美洲土著人的基于条约的用水和捕鱼权，以前处于边缘地位的人口的参与能力有所提高。克拉马斯盆地灌溉者和印第安人部落之间涌现出的合作过程说明了诉讼导致的权力分配和参与能力的变化，并因此在打开合作过程的窗口中发挥了作用。这反过来又导致人们考虑改变流域管理，通过集中注意恢复受损的生态系统服务，可能提高应对气候变化的总体复原力。beplay竞技

阿纳卡斯蒂亚河

阿纳卡斯蒂亚河(表3)流经华盛顿特区，然后流入波托马克河。阿纳科斯蒂亚河已经从自然流域过渡到城市流域，恢复工作将需要大量的人为干预(Arnold et al. 2014)。这个分水岭是一百多万人的家园。土地利用和其他污染源的变化已导致水体高度退化。《清洁水法》的实施和随后的诉讼导致了当地流域组织和适应性努力的出现，以恢复流域的审美和娱乐品质。Anacostia的治理结构是跨空间的多标量治理结构，即联邦治理结构，并嵌入到更大规模的恢复计划中(切萨皮克湾)。因此，联邦和区域各级为地方能力建设和应对提供了大量必要的知识和资金。需要为新兴的地方组织增加资源，以增强流域应对气候变化的适应能力(Arnold et al. 2014)。beplay竞技

哥伦比亚河盆地

20世纪初，联邦政府对位于美国和加拿大太平洋西北部的哥伦比亚河(表4)的投资导致了主要水坝基础设施的发展，以实现防洪、航运、灌溉和水力发电等社会目标(Cosens和Fremier 2014年)。因此，更高级别政府的区域投资为流域及其附近城市地区的某些社会部门带来了好处。发展也导致了鲑鱼数量的急剧下降，鲑鱼的生命周期中淡水部分依赖于河流及其支流。到20世纪下半叶，美国土著部落对权利的主张导致他们参与渔业管理。由于美国《濒危物种法》，联邦法院承认了鲑鱼的权利，并为鲑鱼的恢复提供了资金，使得以前被边缘化的社区得以进行这种重大的能力建设。尽管河流开发的经济目标在很大程度上取得了成功，但通过优化实现这一目标使流域的适应空间有限，因此容易受到气候变化的影响。在哥伦比亚河，治理的规模延伸到国际层面。目前美国和加拿大之间对该条约的审查可能是增加管理和基础设施灵活性以及协调某些生态系统功能的机会。(Cosens和Fremier 2014)。

佛罗里达大沼泽地

佛罗里达大沼泽地(表5)是一个生物丰富的亚热带湿地，为约800万人提供水，是一个数十亿美元的农业企业，也是生物多样性的保护。在过去的一个世纪里，该体系成功地促进了经济和社会发展(Light et al. 1995)。但就像哥伦比亚河一样，这也付出了环境代价，包括列入十几个濒危物种，以及濒临灭绝的大沼泽地国家公园(Everglades National Park)。2000年的《大沼泽地恢复法案》要求实施适应性管理，以恢复这片广阔的生态系统。Everglades系统具有适应性治理的许多必要属性，如确定的阈值、试验的权力(如适应性管理)和机构的多样性。然而，适应性治理受到过度规定的规划和诉讼的阻碍，使得佛罗里达大沼泽地的社会生态系统适应气候变化的能力受到限制。beplay竞技在哥伦比亚河流域和佛罗里达大沼泽地，高层的僵化管理和未能平衡经济投资的稳定性与调整管理措施的灵活性，形成了实施更灵活的适应性治理的障碍。

克拉马斯河流域

位于俄勒冈州中南部和加利福尼亚州北部的克拉马斯河流域(表6)一直是典型的西部水资源冲突的场所，冲突双方是与保护组织、商业和娱乐渔业利益结盟的美国土著部落，以及联邦填海工程和保守地方政府服务的灌溉者。克拉马斯盆地独特的河流景观支持了干旱的上部盆地的灌溉农业，该盆地有季节性扩张的雪养湖泊、河流和沼泽，以及山区、森林覆盖的下部盆地，为鲑鱼产卵提供了重要的栖息地。目前，上游流域的经济依赖于克拉马斯河的持续灌溉水，而上游和下游流域的美洲土著部落都决心维持具有文化意义的濒危和受威胁鱼类的存活数量。在俄勒冈州和加利福尼亚州边界附近，河流的自然狭窄处为20世纪中期修建四座水力发电大坝提供了理想的场地，阻断了鱼类进入上游盆地的通道，并极大地改变了河流下游的水质。尽管克拉马斯盆地关于水和鱼类管理的冲突在2001年达到了公众抗议的阶段，但法律的持续作用，特别是《濒危物种法》和对印第安人保留水权的主张，最终成为了合作进程和当地适应性解决方案出现的催化剂。如果没有正式制度化，这些解决方案是不稳定的，目前正等待联邦政府的批准和领导。(Chaffin et al. 2014b）.

中里约热内卢大分水岭

位于新墨西哥州中部的Middle里约热内卢Grande(表7)被定义为从圣达菲附近的Cochiti大坝到阿尔伯克基南部大象丘水库的河流部分。印第安人普韦布洛人，西班牙殖民时期的社区，以及盎格鲁-美国人拥有灌溉用水的权利。这条河被管理为向下游的德克萨斯州和墨西哥提供水。为了保护濒临灭绝的水生物种，管理已经进行了调整。由于下列因素的综合作用，该制度已非常接近一个阈值:根据先前的拨款原则过度分配水;管理不严，缺乏水权的定义和执行;城市开发与河流水文相连的地下水在联合管理中未考虑地下水滞后时间;河流与泛滥平原的分隔;气候变化导致的持续干旱不仅减少了供水，还改变了山地森林生beplay竞技态系统和火灾制度。对现有发展的僵化的政治依附和经济依赖，使流域社会处于弱势地位。 Transition without economic dislocation will require local leadership and capacity building as well as federal investment to restore some of the watershed’s ecologic capacity to adapt and to reduce the degree of water dependency (Benson et al. 2014).

普拉特河流域

内布拉斯加州中南部普拉特河流域中部(表8)的水资源法律、政策和基础设施在欧洲定居后不断发展，以优化灌溉和防洪的需求。发展给该系统带来了高昂的生态代价，包括水生和河流生境退化和若干濒危物种被列入名录。列入名单引发了对生态退化的应对措施，其中包括一个三州和联邦合作的普拉特河恢复和实施计划，该计划有能力协调全系统生态恢复的适应性方法。普拉特河恢复计划是在社会生态系统尺度上应用适应性管理方法进行恢复的第一步(Birge等，2014年)。

澳大利亚的艾尔湖和大自流盆地

对艾尔湖盆地及其与澳大利亚大自流盆地连接的评估为应用AWG项目初始阶段的成果提供了机会，并用于测试本专题中提出的法律指南(Cosens等，2017年)。内部排水的艾尔湖盆地占地114万平方公里，约占澳大利亚国土面积的15%，包括澳大利亚内陆的大部分地区。该盆地包括新南威尔士州、昆士兰州和北领地的部分地区，其终点湖Eyre湖或Kati Thanda湖位于南澳大利亚，这是该土地的传统所有者Arabana(或Arabunna或Urabunna)人所知道的。艾尔湖盆地人烟稀少，其高度变化的河流仍然自由流动。

人类对该盆地水资源开发的主要遗留影响是19世纪末和20世纪初在大自流盆地(艾尔湖地表水盆地下面和外面的地下水盆地)开发的数千个井口，用于畜牧用途。随着大自流盆地含水层内压力的下降，人们正在努力封盖和控制地层流动，但许多地层仍在自由流动。殖民化的影响以及直到最近几年才承认土著对土地和水域的所有权，对该盆地土著社区参与水资源管理的能力产生了持久的影响。最近的研究表明，气候变化可能会减少盆地南部的降水并增加温度beplay竞技，而向盆地提供季风降雨径流的盆地北部可能会经历降水增加和更严重的极端事件。艾尔湖和大自流盆地目前分别进行管理。艾尔湖盆地受联邦、昆士兰州、南澳大利亚州和北领地之间的一项政府间协定的约束，该协定只涉及避免跨界影响，尽管政策声明希望采取全流域管理办法，但并未为全流域管理提供框架或权威;相反，州内水资源管理是州法律的主题。

Cosens(2015)指出了该盆地面临的一系列治理问题。建立土著社区参与的渠道仍然是一项挑战，增加地方参与州和联邦规划和管理活动也是一项挑战。在应用和实施封井措施时，治理应该更加一致。地表水和地下水的联合管理是一个持续的挑战。

另一个差距是缺乏一个有约束力的争端解决机制来解决国家间关于水资源开发的争端。面对气候变化，这些挑战创造了一个脆弱而脆弱的系统(Cosens 2015)。beplay竞技

适应性治理和变化的全局

如果社会要管理这些系统的变化，我们利用、管理和治理自然资源的方式必须与生态理论相联系。正如20世纪70年代生态恢复力理论的发展导致了适应性管理等资源管理方法(Holling 1978)， Panarchy理论(Gunderson和Holling 2002)的发展是适应性治理发展和理解的有用框架(Chaffin et al. 2014)一个， Chaffin和Gunderson 2016)。Panarchy理论认为，在特定的空间和时间尺度下定义的系统，随着时间的推移表现出共同的变化模式或轨迹。

全局性理论将系统动力学分解为尺度相关的(如系统轨迹)和跨尺度的相互作用(Gunderson和Holling 2002)。相互作用的类型发生于较大规模的系统(自顶向下)和较小规模的过程(自底向上)。这种相互作用不是连续发生的，而是与系统变化的不同阶段相关联的。自下而上的生态过程可能导致级联现象的不稳定。森林火灾、害虫爆发、政治革命和流行病都是这种过程的例子，被称为叛乱(Gunderson和Holling, 2002年)。自上而下的不稳定也可能发生;生态学的例子包括大沼泽地的热带气旋，美国西部流域的ENSO;社会方面的例子包括政治选举，以及实施法规的重大改变，例如联邦政府将该盆地的一种濒危水生物种列入名单。当更大规模的流程在系统重组阶段非常关键时，就会发生另一个关键的跨规模交互。一个例子是，改变营养关系的生物多样性功能形式的变化如何导致生态系统的变化(Folke et al. 2004)。 The trajectory of ecological regime shifts occur after systems can depend critically on broad scale influences during reorganization.

因此，如果社会生态系统要在没有重大破坏的情况下驾驭变化，就必须在系统轨迹和与系统管理和跨尺度交互相关的规律之间建立联系。下面的段落将讨论在我们的盆地研究中识别不同的轨迹以及跨尺度相互作用的作用。

一个共同的轨迹可以被描述为成长和发展的路径;基础设施的建设和运行是为了实现特定的社会目标(Holling和Meffe 1996)。在水资源案例研究中，这些途径包括修建水坝、堤坝、运河，以控制和限制水的流动，以满足防洪和供水的社会目标。在增长和发展时期，设计了许多正式的治理结构来监督基础设施的建设和实施。此外，还指定了多个资源分配权限。在这些时期，政府方面的治理需要集中在冗余的、重叠的管理位点之间的协调、决策制定的多个节点和利益相关方的参与规则。在这些案例研究中，大小河流在这些发展时期都受到了严格的控制和管理。实现了防洪、调水为人所用的社会目标。在这些阶段，治理将重点放在效率和成本控制上，经济组成部分将依赖于持续增长。所有北美案例研究的发展和增长都依赖于联邦一级的资源和能力建设，同时也依赖于联邦、州和地方各级之间的冗余、重叠和竞争。 As water management systems develop over time, policies and actions have been largely successful in meeting social objectives. This is a period or time of formal structures of governance, or institutionalization in law and government (Chaffin and Gunderson 2016). But it is also a period in which the growth and stability of higher levels of government might have facilitated preparation and development of tools to navigate change. Among these are cross-scale and cross-sector networks, and the use of resources to build local capacity as well as to re-engineer local water infrastructure to provide space for adaptation.

在所有的案例研究中，随着时间的推移，系统的恢复力下降，使这些系统更容易受到外力的影响(Gunderson and Holling 2002)。在六个北美案例研究中，这些外部冲击的形式是降雨量高或低的时期、风暴事件或其他自然灾害，以及对现有经济构成威胁的新法规的实施或通过诉讼主张权利。这些事件中的每一个都被视为危机或不稳定，然后导致影响未来系统轨迹的反射性活动(Holling和Gunderson 2002)。

在这些不稳定时期之后，这些系统进行了重组，开始了新的增长和发展阶段。正是在重组期间，系统的弹性受到考验，在这一时期，一个新的制度(如上所述)可以产生。这种新制度的特点是有一套不同的程序和结构。这些时期是适应性治理可能通过正式和非正式的扰动响应网络出现的时期，前提是适当的结构、能力和流程最好能促进扰动的出现，至少不会造成障碍(表2)。这也是跨尺度交互作用至关重要的时期。

在不稳定和重组阶段，跨治理位点的新联系出现或得到加强。例如在哥伦比亚河或克拉马斯盆地成立国家科学院委员会。这样的突发群体往往具有认识性，并专注于解决导致资源意外的不确定性，以及对不可预见的系统动态可能的响应和适应。跨规模的互动可以通过提供资源，包括来自政府高层的技术支持，促进这些联系。

例如，在克拉马斯河流域，在经历了一段时间的局部生态崩溃和社会危机之后，来自流域内不同资源使用和管理利益的少数领导人在流域内出现的一系列合适的场所下走到了一起。这些场所，以及流域领导人希望为困扰整个流域的持续社会和生态问题找到一个集体解决方案的愿望，有助于促进一系列的讨论，从而建立信任、建立网络、就资源使用和分配进行谈判，这足以激发非政府组织以及州和联邦政府的购买和投资。在这个领导人联盟中，形成了认知网络，并创建了围绕克拉马斯冲突的具体方面进行讨论、谈判和社会学习的场所，包括濒危鱼类恢复、水文和水利用模型以及法律冲突解决(Chaffin 2014年)。

此外，新的管理形式或新的政府形式可能单独出现，或将非正式产生的管理形式或政府形式制度化。一个例子是在大沼泽地发生严重干旱后，成立了南佛罗里达水管理区(Light et al. 1995)。另一个例子是在哥伦比亚河的美国部分建立了西北电力和保护委员会，这是一个由国会授权的州际委员会，与公众参与区域电力规划和提高流域内鱼类和野生动物的保护。

来自更大范围的控制和资源可能会以被描述为不适应或刚性陷阱的方式约束后续的系统轨迹(Holling 2001)。因此，当跨规模的相互作用为维持现状而不是促进创新注入资源时，重组过程中出现的适应性治理障碍可能会出现。这种在面对干扰时增长周期的延续只会增加系统面对下一个冲击的脆弱性。另一方面，缺乏一个更高规模的政府，在发生骚乱后为地方创新和重组提供资源，可能会导致严重的社会和经济混乱。

案例研究的区域，如大沼泽地的社会生态系统，似乎处于一个僵化的陷阱，并对变化有相当的弹性(冈德森和光2006)。陷入困境的体系具有高度的制度多样性(在数量上和功能上)，但在危机之后只能出现变化(无论是好是坏)。尽管是多中心的，Everglades的治理体系是分级的，严格的，不灵活的。另一个迹象是无力协商(甚至讨论)许多政策变化，更不用说尝试它们了。大量资本流入的结果维持了系统中现有的权力关系，导致当前的治理和管理系统被描述为刚性陷阱(Gunderson et al. 2014)。系统反常弹性的另一个关键特征是如何面对新奇、实验和不确定性。

通过使用这个框架，将对生态系统中复杂系统响应的理解与对介导社会-生态系统相互作用的复杂治理系统的理解联系起来，就有可能绘制出一条更有可能帮助社会在变革中导航的路线。本专题的目标是从识别系统轨迹和跨尺度相互作用的作用，即在研究的流域中的全局性，转移到综合该框架和其他理论构建提供的关键教训，以理解提高调节水系统适应性的障碍和机会。

总结

被选来调查生态系统、法律系统和适应性治理之间相互作用的六个北美流域都代表着高度规范和发达的社会-生态系统。回顾这些系统的历史发展或轨迹，可以反映出适应性治理、生态系统制度和法律制度之间复杂的相互作用。流域评估显示，生态和/或法律过程可能以不同的方式触发、促进或约束适应性治理。流域评估表明，这些系统的法律、治理和生态系统组成部分之间的复杂相互作用可以产生不同的轨迹，包括(a)发展和稳定的模式，(b)危机和复苏的周期，其中包括适应和学习的蹒跚阶段，以及(3)创新、创新和转型时期。

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