洞察力，部分进行了专题介绍为可持续发展协调艺术和科学

社会生态变化:湿地为农业转型而哀叹

• 摘要
• 简介
• 湿地
• 方法
• 听着Las Tablas de Daimiel的悲歌
• 讨论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

随着地球迅速走向高度不确定的未来，快速变化的社会-生态基线对人类构成了重大挑战。当前的社会和生态转型不仅激励科学研究设想和理解这些挑战，还要求将基于科学的信息转移到学术界以外的社会部门(Smith et al. 2013)。认识到实施富有想象力和实用的方法来提高公众意识和参与的潜力(Castree et al. 2014)，协作艺术科学方法正在成为向公众展示和传达社会-生态挑战的有用工具(Lesen et al. 2016)。

艺术学方法用于提高公众对可持续发展挑战的认识，因为其鼓励直觉、创造性思维和参与的潜力而得到认可(Scheffer et al. 2013)。这种潜力源于影响学习过程的两个相互作用的心理领域:情感(情感，感觉)和认知领域(思维)，这两个领域分别与艺术和科学有关(Lesen et al. 2016)。最近的研究表明，刺激这两个学习领域，例如通过社区在创造过程中的积极参与，可能比在没有科学培训的情况下，以专家为基础向公众传播知识更有效(Evans 2014)。

目前尚不清楚以艺术为基础的科学传播是否能独特有效地激发人们对环境变化的认识，并形成政策和治理(Lesen et al. 2016)。有限的效果可能部分源于许多可持续发展问题的艺术表现中所固有的被广泛承认的主观性挑战。在最坏的情况下，主体性会导致一种去语境化和对自然界秩序模式的错误理解。反过来，人们可能会认为可持续发展问题与个人经验和接触无关(Moser 2010)。这强调了需要为公众描绘可理解的环境问题，以引发社区行为的变化，增加参与，并加快行动(Evans 2014)。

大多数以艺术科学为基础的方法都是基于美术和舞蹈(Galafassi et al. 2018)。音乐可能是代表生态系统和其他复杂系统的时间动态结构的另一种方式，允许音乐和可持续性问题之间有希望的创造性联系(Angeler 2016一个，卡根和Kirchberg 2016)。传统上，自然启发了许多作曲家，包括德彪西、梅西安、撒里霍和竹光等，自然的模式在他们的作品中得到了艺术的反映。自然的其他声音表现方式是通过探索其音景(Schafer 1976)。对声音的探索正在引领一个新兴的研究领域，该领域致力于在环境中制造各种形式的声音和噪音。这是大自然的音乐，可以直接被人类的听觉感知和情感所接受(Pijanowska et al. 2011)。然而，社会和生态系统是复杂的，它们的许多组成结构和过程是人类感官无法触及的(例如，浮游藻类的季节性变化或板块构造)。可以让无声的声音被听到的方法可能有助于对自然的另一种表达和理解，并具有环境传播的潜力。

数据超声处理是一个新兴领域，它建立在使用科学数据产生声音信号的基础上(Hermann 2008, Worrall 2009)。Last和Usyskin(2015)认为，时间序列数据特别适合于超声处理，因为它与音乐声音有天然的相似之处。音乐和时间序列数据都是连续的，有持续时间，并随时间演变。在气候变化背景下，数据声波化已被用于表示声音上增加的行星温度(Crawford 2013)，北极海冰体积的迅速减少(北极死亡螺旋[Robinson 2013])，或湖泊的温度波动(安妮湖之歌[Gaiser 2016])。我们的目标是在音乐上表现20世纪70年代西班牙中部农业部门的深刻变革。我们将淹没面积和降雨数据的71年时间序列(1945-2016)翻译成一首挽歌，记录了这场深刻的社会生态转型导致的湿地不可逆转的退化。这首歌代表了旱地国家由于不可持续地使用有限的水资源而导致的自然水生环境的普遍衰退(Alvarez-Cobelas et al. 2005)。它可以作为一种工具，提高人们对持续不可持续地使用短缺水资源对人类健康、平等和冲突的潜在后果的认识(Horner-Dixon 1991年，McMichael等人2008年)。

在接下来的部分中，我们首先提供湿地的概述，Las Tablas de Daimiel。我们描述了它的历史水文功能是如何由于社会生态转型而被破坏的。我们专注于水文学，因为它基本上指导着湿地生态的所有模式和过程(Mitsch和Gosselink 2000)。在此背景化之后，我们使用淹没区域和降雨数据，并描述了我们编写“Las Tablas de Daimiel的挽歌”的方法。最后，我们在环境传播和可持续性的背景下讨论这一哀叹。

湿地

Las Tablas de Daimiel (TDNP)是一个曾经延伸的泛滥平原地区(150-250公里)的残余沼泽²在西班牙中部(39º08'N, 3º43'W)(图1)。湿地证明了20世纪下半叶在气候干燥和水资源稀缺的地区进行了大规模的农业转型。Sánchez-Carrillo和Angeler(2010)对这种社会-生态转型进行了深入的描述，并可以简要概括如下。

直到20世纪70年代，湿地的水文和生态功能都是由延伸冲积平原上两条河流的洪水维持的(Gigüela和Guadiana) (Sánchez-Carrillo和Alvarez-Cobelas 2010)。由于地下水位接近地表，漫滩也是Llanura Manchega Occidental含水层的天然地下水排放区(Sánchez-Carrillo和Alvarez-Cobelas 2010)。直到20世纪50年代，小型水磨大坝帮助TDNP留住了水。现在，它们都没有功能，但它们仍然是湿地的文化遗产。由于地表洪水、地下水排放和大坝之间的复杂相互作用，TDNP的淹没区域遵循秋季和冬季降雨的定期扩张周期，以及与半干旱的地中海气候相关的夏季干旱的收缩周期(图2)(Sánchez-Carrillo和Alvarez-Cobelas 2010)。这些历史上明确定义的水文模式导致了独特的、部分地方性的动植物群，它们反过来以渔业、养牛和鸟类狩猎的形式提供了生态系统服务，更重要的是，它们是艺术灵感的来源(Alvarez-Cobelas et al. 2010, Sánchez-Carrillo et al. 2010)。

从1974年起，该地区经历了重大的农业转型，由雨水灌溉土地(小麦、葡萄园和橄榄)组成的传统农业被持续地下水灌溉的草本作物(如玉米、苜蓿、甜菜、甜瓜)农业所取代，这些作物对水的需求很高。从1974年到1989年，灌溉土地面积增加了324%，地下水开采量从152毫米增加到568毫米^3.年^－1(Sánchez-Carrillo et al. 2010)。这一速度超过了地下水的补给，由于水位下降，导致湿地和含水层之间的脱节。因此，湿地的整个水文状况发生了变化，完全依赖于不稳定的河流输入和Tajo-Segura集水区偶尔的流域间水转移(Sánchez-Carrillo和Alvarez-Cobelas 2010)。在1991-1995年、2005-2009年等几年中，多次干旱导致湿地几乎完全干涸，进一步加剧了水文变化。TDNP水文体制的破坏是由于地下水排放造成的缓冲地表水损失的损失，在1974年以后的淹没区模式中表现得非常不规则(图3)。与淹没区相反，降雨量在年际和年际变化强烈，在转换前后的平均模式(37毫米月)上表现得不太明显^－1以前，32毫米月^－1之后)，最大(163毫米月^－1以前，月长179毫米^－1之后)，和最小(0毫米月^－1因此，利用淹没面积和降雨变量表征TDNP的复杂水文功能表明，其水文平衡更多地取决于人类活动的后果，而不是气象因素(Sánchez-Carrillo和Alvarez-Cobelas 2010)。

制定关于灌溉用水需求的欧洲农业环境计划导致了抽水限制，减少了灌溉面积。然而，这些措施不足以将地下水位恢复到1970年之前的水平，1994年含水层被宣布明显过度开采(Cirujano et al. 2010)。1997-1998年和2004-2005年以及最近的2010-2014年记录的异常潮湿时期导致了含水层的暂时恢复(Castaño等人，2013年)。然而，这引发了农民对政策的压力，要求增加地下水开采用于农业灌溉。因此，这导致湿地淹没面积的恢复微乎其微。

自20世纪50年代以来，湿地范围缩小，生态完整性受到强烈影响(Sánchez-Andrés et al. 2010)。退化是由许多人为活动造成的，包括有争议的为了根除疟疾和增加耕地而进行的干旱历史。后来，河流废水排放和农业径流污染造成的水质恶化加剧了这一问题。尽管自20世纪70年代中期以来实施了水文修复计划以及法律保护和养护(拉姆萨公约、欧洲生境指令(97/62/EC)、联合国教科文组织、生物圈保护区(人与生物圈计划、拉曼查Húmeda区域)，但湿地退化从未得到改善。其余具保育价值的本地物种(例如，锯茅[Cladium mariscus])正面临灭绝的危险，而曾经种类繁多的鱼类已被少数优势入侵物种所取代(鲤鱼[鲤属carpio]、南瓜子翻车鱼[Lepomis gibbosus]，蚊鱼[Gambusia holbrooki])。

湿地可以被认为是在退化的替代状态下运行，从这种状态中恢复到干扰前的状态是极不可能的。TDNP的转变包括社会生态遗产、价值和潜力的损失。这一损失启发了我们的作文的名字:Las Tablas de Daimiel的挽歌。

方法

我们使用数据超声技术对TDNP的转变进行了听觉记录，这是上世纪下半叶西班牙中部农业部门持续变化的结果。在将生物物理变量转换为音乐分数方面，可以应用广泛的方法，并尝试不同程度的音乐复杂性。我们创建了一个简单的歌曲结构，使用两个变量作为TDNP的声音来记录它的转换。

我们从长期生态研究(LTER)站点Las Tablas de Daimiel (LTER- spain;LTER_EU_ES_026)，以及降雨量(毫米月^－1)数据来自湿地西岸气象站(1961-2016年)和附近的Daimiel市(1945-1960年)。淹没区或淹没区(ha)被翻译成音乐乐谱中的第一个声音。我们之所以选择淹没区，是因为它是一个综合了湿地复杂水文功能的替代物，而湿地复杂水文功能又会影响所有生物物理过程，包括生态系统服务供应和恢复力(Angeler et al. 2013)。第二个变量(声音)由降雨模式组成。在分数中包括降水，涵盖区域气象方面。尽管降水有助于调节TDNP的水文平衡，但它在很大程度上独立于淹没面积(Sánchez-Carrillo和Alvarez-Cobelas 2010)。

自1945年以来，这两个变量以月为间隔连续测量，这为记录转换提供了良好的时间分辨率。为了准备第一个声音(淹没区域)，数据范围在10到1900公顷之间，以100公顷为间隔进行排序，结果为21个间隔。为了强调挽歌的忧郁性质，我们选择用小调而不是大调来作曲。为了简单起见，我们使用A小调作为关键签名，因为它没有平坦和尖利的音高(A, B, C, D, E, F, G, A)。单行八度A被分配到时间序列(900-1000 ha)中的平均淹没区等级，每个淹没区等级区间上下都用A小调音阶中的相应音高进行编码。这导致音高从小八度F(最低淹没面积等级:0-100公顷)到三度d(最高淹没面积等级:大于1900公顷)。

与洪水地区相似，构成歌曲中第二声音的降雨，从最低(0-10毫米)开始排列^－1)至最高(每月大于100毫米)^－1)．我们没有使用月度数据，而是任意选择了春夏秋冬三个月的平均值，以区分降雨的声音和淹没区的声音。大八度A被分配到时间序列(30-40 mm月)的平均降雨等级^－1)，而以上及以下的每一个降雨等级区间，都以A小调对应的淹没区声音编码。这导致音高从大八度E(最低降雨等级:每月0-10毫米)不等^－1)至小八度d(最高雨量等级:每月超过120毫米^－1)．

然后在免费软件Musescore 2.1.0 (https://musescore.org/)．我们将时间特征设置为12/8，这与淹没区域和降雨的时间序列长度和分辨率很好地吻合。也就是说，有了这个拍子，每个月(洪水地区)变成一个8音符，每个季节(降雨)变成一个四分音符。组合中的每个测量值都对应于时间序列中的一年。考虑到整个时间序列中的864个月，该组成由72个措施组成。节奏设置为1/8 = 180，将71年的时间序列压缩为4分52秒的歌曲时长。我们在高音谱号中对淹没区域进行了评分，在低音谱号中对降雨进行了评分，并在Musescore Mixer中选择了Ahh Choir选项，以女高音的声音来表达淹没区域，以低音的声音来表达降雨。我们用连字符连接了相同的音符，并添加了最后一个小节(73小节)来使歌曲完整，而不是让它突然以时间序列的最后一个音符结束。我们还强调了从中强音(曼氏金融)至强音(ff)．除了这些修改之外，为了尽可能保持原始淹没区域和降雨数据的音乐表现力，在评分上没有做任何修改。《戴米尔的挽歌》载于附录1。

听着las tablas de daimiel的悲歌

Las Tablas de Daimiel的挽歌可以在附录2的音频文件中听到。女高音反映了淹没区域的周期性，高音反映了冬季和春季的高淹没期，低音反映了干燥的夏季和秋季的低淹没期。这些季节模式在不同年份之间显示出一定的变化。，一个mong measures in the composition—and were recurrent until the hydrological disruption became evident as a result of the agricultural transformation in 1974. This disruption manifests in the Lament of Las Tablas de Daimiel by lower pitches and more chaotic seasonal patterns starting at measure 38, and the sustained low pitches during several measures (from 48 to 51 and 61 to 65), which reflect the supraseasonal droughts.

与女高音相似，低音捕捉到了降雨的季节性，夏季降水较少，音调较低。尽管降雨量年际变化，但无论是在农业转型之前还是之后，这首歌在不同季节的音高范围都保持相对稳定(附录1和2)。

讨论

在科学大数据时代，数据声波化越来越有可能揭示隐藏在人类感知中的社会生态系统变化。我们应用这种方法来记录西班牙中部农业部门的社会生态转型，以及这种变化是如何破坏沼泽的水文功能的。

数据可以通过音乐以不同的方式表达(Robinson 2013)，因此我们在《Las Tablas de Daimiel挽歌》中通过女高音和低音的声音来表现农业转型是主观的。尽管如此，来自实验研究的证据表明，没有受过正规音乐培训的听众可以在数据中做出有用的区分(Last and Usyskin 2015)，这突出了数据声波化对可持续发展传播的有用性。这与音乐学和心理学中关于音乐引发人类紧张的能力的详尽研究有关;例如，音乐创造联觉体验(Kagan和Kirchberg 2016)，发展反思(Merleau-Ponty 1969, De Certeau 1984)，训练批判性系统思维(Bausch 2012)，并将想象力和听众复杂的审美创造力联系起来(Hargreaves et al. 2012)。在音乐和心理学之间进行进一步研究，可以评估数据超声化，特别是表现方法的选择(例如，音乐流派、乐器)可能如何影响将这种方法应用于可持续发展挑战的传播。

虽然通过超声化来表现可持续性挑战的潜力很大，但尚不清楚以艺术为基础的科学传播在引发环境变化意识和制定政策和治理方面是否独特有效(Lesen et al. 2016)。在听这些歌曲之前，提供具体的可持续发展挑战的背景可能有助于学习过程。此外，基于同一问题的历史和文化方面的几个互补的表述可以促进学习。涵盖不同时期的视觉艺术可以提供这种额外的学习支持(Thomsen 2015, Brinley Buckley et al. 2017)。具体来说，在Las Tablas de Daimiel的案例中，胡安·德奥帕佐(Juan D’opazo)和伊格纳西奥·梅科(Ignacio Meco)的美术作品，以及私人和公共收藏的历史照片(拉曼查水与湿地中心的图像收藏)，可以补充我们的哀悼;此外，湿地干燥和潮湿情况的航拍照片(图2)。此外，关于Las Tablas de Daimiel的定期绘画和摄影工作坊也可以创造艺术，促进人们与湿地的联系。

更一般地说，来自其他学科的方法还可以支持数据声波化，以了解可持续性挑战。生态批评研究文本、电影、广告和其他媒体，从学术、政治和/或活动家的观点来描绘人与自然的关系(Gladwin 2017)。声音生态学研究生物、非生物源和人类对环境中生物产生的声效应(Schafer 1976, Pijanowska et al. 2011)。声音生态学和数据声波化在声学上沟通可持续性问题时可能并不相互排斥。声音生态学代表了环境中可以听到的声音，而数据声波化则提取了隐藏在科学数据中的声音，这些声音往往捕捉到了人类无形的自然模式和过程。这些方法结合起来提供了生态系统固有的更广泛的声音范围，这可能会在可持续性素养的背景下激发思考并引起意识。

总之，需要跨学科的方法来整合不同的知识领域(Muhar et al. 2013)，并提供机会将知识的产生与转型社会联系起来(Vilsmaier and Lang 2015)。《Las Tablas de Daimiel的挽歌》展示了数据超声化作为一种工具的应用，通过音乐来表现并潜在地传达可持续发展的挑战。这首歌不仅见证了20世纪70年代西班牙中部的农业转型;它代表了全球湿地面临人类活动严重威胁的命运(Junk et al. 2013)。湿地是生物多样性的热点，是标志性野生动物的栖息地，并为人类提供一系列生态系统服务(Mitsch和Gosselink 2000)。因此，有必要最大限度地保护湿地，以保证湿地为人类提供的利益。当气候变化可能加剧持续不可持续地使用短缺水资源时，需要公众意识和参与来引发政策转变，并远离可能损害人类健康、平等和冲突的做法(Angeler 2016年)beplay竞技b)．本文和其他工作(Crawford 2013, Robinson 2013, Gaiser 2016)强调了数据超声处理在代表此类挑战方面的潜力。由于人类世的快速社会生态变化将人类和自然系统转移到一个不确定的未来，实施这种传播可持续性的方法具有很高的价值。

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