研究

捕捉社会-生态系统中的涌现现象:一个分析框架

• 摘要
• 简介
• 社会-生态系统(SES)分析框架与分析方法
• 将社会-生态系统分析为多层次复杂适应系统:社会-生态行动情境(SE-AS)框架
  • 扩大行动情况的概念
  • 在级别上和跨级别连接的操作情况的配置
• 社会-生态、社会和生态行动情况的类型
• 应用社会-生态行动情境(SE-AS)框架分析涌现的社会-生态现象
  • 波罗的海鳕鱼数量锐减
  • 帕米尔高原的贫困陷阱
• 讨论
  • 框架的附加价值
  • 与现有框架的比较
  • 应用程序
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

社会-生态系统(SES)是复杂的适应性系统(CAS)，由不同的人与不同生态系统的元素之间的相互作用构成(Berkes and Folke 1998, Folke et al. 2016)。这些相互作用产生了模式、结构和动态，这些模式、结构和动态以不断演变的方式反馈产生它们的过程(Levin et al. 2013)。当研究社会生态现象，如政权转移、转型或可持续治理时，我们面临着这样的挑战:揭示SES中人类和非人类元素之间的动态交互如何共同产生感兴趣的新兴现象。关于适应性治理、弹性和转型的实证研究表明，复杂的交互如何产生系统级模式，进而影响局部交互(Folke等，2003,Olsson等，2004,2008,Enfors 2013， Österblom和Folke 2013)。这种对SES越来越详细、描述性的理解提供了一个丰富的经验知识基础，然而，我们缺乏工具来综合这些知识，以对可能产生新兴社会-生态现象的社会-生态相互作用和过程进行可能的解释。

社会-生态系统是复杂的适应系统，由人类和非人类实体之间的关系和互动网络组成(Bodin和Tengö 2012;有关SES作为复杂自适应系统的动画剪辑，请参见http://www.seslink.org)．这些互动可以是人们之间的互动(社交-社交)，例如在社交网络、社区或政策制定领域;在人与生物物理实体(社会-生态)之间，例如，当一个农民种植一种作物，或一个组织实施一个保护区，或当沼泽地为定居点提供保护，免受春潮的影响;在生物物理实体之间(生态-生态)，例如一个物种捕食另一个物种。这种社会-生态相互作用网络不断适应和演变，产生宏观或系统层面的SES结果，如景观格局，并可能导致SES变化，如制度转移或转型。同时，涌现出的新颖系统级属性或动态，创造了行动者和生物物理实体可以在不断进化的过程中适应的新条件。因此，对SES动力学和现象的解释需要关注微观层面的相互作用和宏观层面的结果，因为它们都塑造了一个系统的演化。

长期以来，人们已经认识到SES的复杂适应性和多层次特性会导致突发的、通常是意外的和高度不确定的SES行为(Levin et al. 2013, Folke et al. 2016)。这种复杂性带来的治理挑战受到了广泛关注(Duit和Galaz 2008, Mahon等人2008,Levin等人2013)。然而，人类和生态系统与系统级社会或生态结构和过程之间的局部相互作用产生突发SES现象的因果过程却鲜为人知(Carpenter等人2009年，Levin等人2013年，Fischer等人2015年)。我们将涌现定义为无法仅用构成元素解释的新属性或功能的生成，例如，结果大于其各部分之和(Page 2015, Moore et al. 2018)。这种新颖性是一个持续过程的结果，在这个过程中，个体和生态系统之间的相互作用产生了改变未来人类行为和生态系统动态的紧急结果。例如，20世纪80年代波罗的海鳕鱼种群的崩溃，除其他因素外，是由于个别渔民对鳕鱼可获得性的看法、他们的捕捞活动，以及新兴的制度(补贴)、经济(鳕鱼价格)和生态(食物网的变化)结果之间的相互作用造成的(Lade等人2015年)。

长期以来，人类与自然之间的相互作用一直是SES研究的核心，但在分析SES时，如何公正地对待这种相互依赖仍然是一个挑战(Fischer et al. 2015)。在不突出社会或生态领域的情况下进行SES分析的方法和方法仍然很少见(Binder et al. 2013)。人-环境相互作用是人-自然耦合系统(Kramer et al. 2017)、社会-环境系统(Turner et al. 2016)或社会-生态系统(Fischer et al. 2015)等研究的重点。这些研究以根本不同的方式将互动(或链接、联系或关系等)概念化。意义的不同在于社会和生态被视为仅仅是联系在一起或仅仅是一个单一的、综合的系统的一部分的程度。在这个光谱中联系较松散的一面是人类系统和生态系统之间的单向或双向联系，例如，人类行为作为生态系统动态的驱动因素(Tilman 2001)，自然为人们提供利益(Díaz等人2015)，或生物物理因素对制度变化产生影响(Cole等人2014)。在一个更深入的视角中，人与自然的互动被概念化为通过思维、经验或地点构成(Ives等人2017年)，并被探索为人类在共同产生的生态系统服务中所扮演的角色(Fischer和Eastwood 2016年)。最后，越来越多的研究放弃了社会和生态之间的任何区别，并将社会-生态关系而不是实体视为SES的基本要素(Dwiartama和Rosin 2014, Cooke等人2016,West等人2018,Mancilla García等人2019)。

在社会-生态系统研究领域，作为人类-环境研究的一个子领域，在空间和时间尺度上连接社会和生态系统的想法(Berkes和Folke 1998) (Gunderson和Holling 2002)已经演变成现在所谓的社会-生态系统的“交织”性质(Folke et al. 2016)，以便更好地捕捉跨尺度的动态社会-生态相互作用。然而，今天使用的大多数框架并没有跟随这一发展，仍然没有提供分析概念或工具来研究SES作为人类和非人类因素的交织网络(但参见Bodin和Tengö， 2012的社会-生态网络的例子)。许多人将社会和生态视为两个独立的子系统，通过生态系统服务等链接进行连接(Nassl和Löffler 2015)，并采取生态中心或人类中心的观点(Binder等人2013,Partelow和Winkler 2016)。这限制了解释人类在生态系统中根深蒂固的原因的可能性，而生态系统的特点表现在人类与其生物物理环境要素之间许多不断演变的关系和相互作用。这些互动可以是不同类型的，从为物质利益而开采自然资源，或影响资源开发的消费者消费选择(Crona等人2016年)，到通过了解、互动、感知或生活在生态系统中获得的无形利益(Russell等人2013年)，或与一个地方相关的意义和依恋(Stedman 2016年)。

我们提出了一个分析框架来解决上面强调的两个差距:(1)研究产生新兴社会-生态现象的过程，(2)更好地捕捉构成这些现象的社会经济地位相互交织的本质。该框架的目的是通过将现有知识整合到可能的解释中，从而增强对紧急SES现象原因的理解，然后通过实地活动或建模进行测试。这样的理解可以为SES治理提供深刻的见解，例如，通过确定哪些社会-生态相互作用的配置可能更有可能实现向可持续性的过渡。该框架支持绘制关于关键社会-生态相互作用的知识图谱，以及它们导致的结构和过程，这些结构和过程被认为已经产生了一个感兴趣的现象。我们使用的术语“交互”指的是人类和非人类参与者/实体之间的交互，而不是变量或系统之间的交互。它认为人类和自然通过大量的互动以及人们与社会经济地位中的非人类因素的联系、被其塑造、相互影响的方式深深交织在一起，以及反过来，非人类因素是如何受人影响并影响人的。我们使用社会-生态现象这个术语来指人们想要理解和解释的经验观察，例如波罗的海鳕鱼种群的崩溃或贫困陷阱。我们的目标是使用这个被我们称为社会-生态行动情况(SE-AS)的框架:

• 作为一种分析工具，明确并绘制关于可能产生令人感兴趣的现象的社会-生态相互作用和新兴过程和结构的现有知识;
• 支持对涌现的社会-生态现象的可能解释的发展，这可以为实地研究、实验或计算模型的发展提供信息;
• 作为边界对象，促进将生态和社会领域的关键相互作用知识整合到社会-生态变化的解释过程。

该框架及其对SES的基本概念建立在弹性思维的理解之上，即SES是复杂的适应性和紧密交织的系统(Folke等人，2016)，以及奥斯特罗姆的制度分析与发展框架(IAD;奥斯特罗姆1990)。我们工作的一个关键概念进展是引入了两种新的行动情境(AS)，即社会生态和生态AS。社会-生态行动情境捕捉了人类与非人类实体之间的关系和相互作用，它们是社会经济地位现象的核心原因。生态行动情景捕捉了生态系统各组成部分之间的相互作用，这些相互作用可以限制或使社会-生态行动情景成为可能。然而，我们的框架不仅仅是通过建立一种与IAD或SES框架显著不同的分析SES的方法来扩展行动情境概念(Ostrom 2007, McGinnis和Ostrom 2014)。这些差异在于我们如何强调社会-生态相互作用的动态，以及它们共同带来的社会经济地位现象的突发结果。

我们在过去几年里开发了这个框架，通过应用到我们自己的研究和发表的文献(见下文;附件1;R. Martinez Peña, K. Orach和M. Schlüter，未出版的手稿)、其他框架的回顾，以及探索观测到的SES现象的可能解释的动力系统和基于代理的模型的发展(Lade等人2013、2015、2017,Wijermans和Schlüter 2014, Martin和Schlüter 2015, Schill等人2016,Lindkvist等人2017)。为了简单起见，我们分析了社会-生态相互作用特别突出的情况，即自然资源使用的情况，将生态系统用于娱乐或精神活动，或作为污染的汇。

社会-生态系统分析的框架和分析方法

在介绍SE-AS框架之前，我们简要地讨论了一些选定的、知名的框架在捕捉SES的涌现和交织性质方面的能力。我们区分了侧重于系统级变量的框架和那些在微观层面结合个体参与者及其机构的框架。我们承认有许多不同的社会-生态系统分析框架，但综述超出了本文的范围(参见Binder等人2013对10个已建立的SES分析框架的比较)。

来源于自然科学的许多社会经济地位分析框架或方法都集中在系统层面，并通过总体状态变量来描述社会经济地位。这在基于动力系统理论的方法中是最常见的。它们描述了决定系统随时间发展的总状态变量之间的相互作用，它的平衡配置(可选的稳定状态)，这些配置的稳定性，以及它们之间的阈值。他们通常假设状态变量的变化遵循确定性的因果关系，微观尺度的相互作用可以聚合为宏观层面的状态变量的一致行为。因果循环图(Sterman 2001)和动力系统模型是研究系统层面SES动力学的常用方法。我们认为，尽管它们对理解关键反馈及其对SES动态的影响非常有用，但仅在宏观层面上概念化SES在捕捉CAS的突发特征方面有局限性，即由个体或集体行为者和生态系统成分及其相互作用的异质性导致的意外结果。

SES研究中最突出和最常用的框架之一起源于社会科学，是SES框架(Ostrom 2007, 2009, McGinnis和Ostrom 2014)。与系统级框架相反，它侧重于资源使用者之间的相互作用，特别是能够为可持续利用资源进行自组织的因素。该框架以集体行动理论为基础，是一系列变量的集合，这些变量表征了资源、资源系统、资源使用者和治理系统，经验证明，这些变量影响集体行动和可持续的公共资源使用。它具有诊断性，因为它旨在支持识别一系列相互作用的生物物理、制度和社区变量，这些变量可能会影响群体如何自我组织，以发展自然资源管理的制度安排。其核心是行动情境(action situation)，即有限理性个体群体参与战略互动的情境，这是奥斯特罗姆在制度分析与发展框架(IAD;奥斯特罗姆2005)。尽管IAD中的行动情境代表了由参与行为者及其属性定义的社会互动情境，但分析的重点通常是控制其互动的规则，而不是参与这些行动情境的不同行为者的代理或构成其互动的社会网络。

弹性思维是基于社会-生态系统的观点，它是嵌入在更广泛的生态系统中的人类复杂的适应系统(Berkes和Folke 1998)。它承认机构和体制等结构因素的重要性，但往往采用的方法往往侧重于其中之一。例如，变革机构是转型研究近期发展的核心(Westley et al. 2013)，尽管系统级反馈和制度分别是制度变迁和适应性治理研究中考虑的关键方面(Chaffin et al. 2014)。因此，研究应用不同的框架和方法适合各自的重点。为了将弹性思维应用于现实世界问题而开发的框架、方法或工具，如弹性评估(Walker和Salt 2012)，往往只将社会和生态并列列出，而没有明确它们之间的动态关系。最后，社会-生态网络是一种利用网络理论来研究社会-生态相互作用的方法(Janssen等人2006,Bodin和Tengö 2012)。分析的核心单元是一个由社会和生态节点组成的社会-生态网络母题，这些节点可以通过各种方式连接起来。明确地考虑了社会-生态和生态相互作用，并推断了某些结构特征对突发SES行为的后果。然而，由于其静态特性，该方法不能捕捉SES作为复杂自适应系统的持续变化和演化。

与常用的框架相反，归纳性实证研究的结果表明，适应性或变革性治理的SES动态和出现显示了机构、社会网络、组织和机构的复杂相互作用(例如，Folke等人2003,Olsson等人2004,2008，Österblom和Folke 2013)。框架和理论的发展，捕捉微观层面的相互作用之间的联系，新兴的宏观层面结构和过程，共同决定了SES的行为是滞后的。在SE-AS框架中，我们希望通过建立Ostrom从IAD和相邻行动情况网络中提出的行动情况概念来解决这一差距(McGinnis 2011年b)，但通过融入人类和非人类实体之间的关系和代理，以及跨多个层次的互动，从而超越这项工作。

将社会-生态系统分析为多层次的复杂适应系统:社会-生态行动态势框架

我们提出社会-生态行动情境(SE-AS)框架，作为对上述框架的补充(图1)。SE-AS的主要元素是通过突发结果联系起来的行动情境。该框架由多层构成(图2)。最低层是由社会网络或空间结构构成的个体或集体行为者与生态实体之间的相互作用(图1，底部的网络;图2，行动者和生态实体网络)。被认为与从理论或经验角度理解现象出现相关的交互作用和情境被选择并表示为as(图2，第1层)。as的特征是其参与的参与者和构成其交互作用的规则、网络、空间等。一个AS的结果可能会影响另一个AS的规则、结构或参与者。一个AS对另一个AS的这些中水平影响由AS之间的联系来表示(图2，第2级)。例如，从制定规则的AS中出现的收割规则，将改变在收割AS中限制被管制物种收割的规则。该物种在一个采收AS中的收获可能通过改变渔民的动机或知识来影响另一个采收AS中渔民的行为。联系可以发生在社会-生态和社会之间，也可以发生在社会-生态和生态AS之间，但绝不可能直接发生在社会-生态AS之间。例如，捕捞社会生态AS对目标物种的数量造成的捕捞压力可能会影响其与生态AS中另一个物种的竞争，例如波罗的海的鳕鱼捕捞影响了其与小鲱鱼的竞争。这种对生态AS的影响，加上盐度和温度的变化等外部因素，导致食物网从鳕鱼主导转变为小龙虾主导(Möllmann et al. 2009)。 This in turn affected the harvesting SE-AS through changes in the availability of cod (as a material interaction) or in the perception of the availability of cod (as a nonmaterial interaction). A configuration of linked ASs represents a hypothesis or possible explanation of the interactions and emergent structures that generated a social-ecological phenomenon of interest, such as the collapse of the cod fishery in the Baltic Sea (Fig. 2, level 3).

扩大行动情况的概念

为了构建这个框架，我们扩展了Ostrom的行动情境(AS)的概念。特别地，我们将行动情境从纯粹的社会互动情境(社会行动情境，S-AS)扩展到另外两种类型的情境:一种情境捕捉了人类与非人类实体(如湖中、田野或特定景观中的鱼)之间的互动，我们称之为社会生态行动情境(SE-AS);以及捕捉生态或生物物理要素之间的关系或相互作用，如一个物种对另一个物种的捕食或作物对土壤质量的影响，我们称之为生态行动情况(E-AS)。

通过将Ostrom的行动情境概念扩展到社会-生态和生态AS，我们拓宽了行动者和互动类型的定义。社会-生态和生态AS涉及非人类实体，它们可以影响或阻止变化，并与其他生态或人类动因相互作用。人类行动者和生态实体都具有能动性，其定义为行为能力的行使或表现(Schlosser 2015)，尽管这种能动性可以是不同类型的，比如人类的有意行为和生态实体对环境刺激的反应。因此，我们把人类行动者和生态实体视为本体论上的平等，但承认他们可以有不同类型的代理。人类行为主体对社会经济地位结果的变化具有有意识和反射性的反应，这使得紧急结果取决于个体的认知过程。生态或生物物理实体主要对来自环境的信息或物质反馈作出反应。然而，有意的人类行为和非人类的无意识行为之间的分离是模糊的，因为人类的行为被认为是在没有有意识深思熟虑的情况下执行的，而非人类的动物也可能表现出智能、社会和主动的行为。SE-AS框架没有规定关于人类和非人类行为者/实体之间的本体论差异或生态实体的代理程度的任何特定立场，而是鼓励研究人员明确他们在分析中采取的特定立场。

我们对行动情境的更广泛的概念也超越了奥斯特罗姆的AS，没有规定任何特定的人类行为模型，如有限理性行为者(McGinnis等人，2011)，并认识到行为者的利益、动机和信念是多样化的，在社会或社会生态网络中相互作用，可以故意选择改变或不遵守构成相互作用的规则。该框架无意规定一种特定的观点，即结果是否由控制互动或参与者的代理或两者的规则决定。我们鼓励研究人员在分析SES时批判性地反思关于人类行为的假设。

社会行动情境(S-AS)

社会AS是由参与的人类行动者、他们的能力、规则和控制他们互动的结构来定义的(Ostrom 1990;表1)行动情境中的行动者是一个拥有位置、特定信息和一定控制程度的个体。参与行为者的互动受一系列规则的管理，例如定位规则，这些规则定义了行为者在给定的行动情况中所处的位置，从而影响了他们可以采取的行动。参与者之间的交互产生的结果，如收获的新规则或现有规则的更改。与此同时，构建社交AS的规则可能会根据对结果的评估进行条件反射性的调整(McGinnis 2011一个)．我们扩大了奥斯特罗姆提出的社会AS概念，强调需要考虑由于参与行为者的不同动机和目标而产生的个人能动性，这可能导致不受外部规则规定的行为。因此，结果是行动和互动的结果，这些行动和互动受到规则以及参与行为者的不同机构、利益和目标的支持和限制。

社会-生态行动态势(SE-AS)

社会-生态AS是由参与的人类行为体和生态实体、它们的能力以及支配它们相互作用的社会和生物物理规则和结构来定义的。社会-生态AS中的人类行动者可以是个体、团体或组织，如资源用户、农民、监测机构、社区、游客或公民，他们与生态系统的组成部分有关系或相互作用。生态实体可以是生态系统的任何组成部分，如沿海地区、农田或自然保护区的鱼类种群，它们影响人类行为体，也被人类行为体影响。

SE-AS中的人类行动者可以有不同的需求、兴趣、价值观、知识、信念、技能、途径和机会集等，这些影响他们的行动和与生态实体的互动(Boons 2013)。生态实体可以具有空间分布、生长速度、质量等属性，这些属性影响它们对人类行为体和行动的影响。人类行为体与生态实体之间的关系和相互作用可以是物质的，例如人类行为体开采或污染资源;生态实体喂养或淹没人类。它们也可以是非物质的，例如，人类行动者感知、管理或依附于生态实体，而生态实体抚慰、保护或依附于人类(表1)。最近有人提出了一些关于人与自然互动的概念化和类型学，如区分物质和符号耦合(Manuel-Navarrete 2015)或物质、经验、认知、情感和哲学的人与自然联系(Ives等人2018年)。SE-AS框架没有规定人与自然交互的特定概念。

互动产生的结果可以是物质的，也可以是非物质的，比如一条鱼或一次收获、一种感知、新知识或通过地点感创造的意义(Masterson et al. 2017)。结果可以对AS的行为体和生态实体产生短期或长期的影响，并将以不同的方式直接或间接地影响它们。例如，渔获可能增加渔民的福祉和鱼类种群的死亡率，保护一个区域进行精神活动可能增加个人的心理福祉和生态系统的完整，单一养殖可能增加收入，但降低土壤质量。人类行动者可能会根据这些结果调整他们的行为(Boons 2013, Schill et al. 2015)，生态实体可能会消失或改变其功能。然而，值得注意的是，人类行为并不仅仅由AS的结果决定，还包括意向性和政治过程的结果(Manuel-Navarrete, 2015)。与社会AS一样，社会-生态AS由社会规则(如收割规则或监测协议)构成，但也由生物物理规则和结构(如鱼类种群的增长、资源的空间结构、景观的地理位置或物理可达性)构成(Epstein et al. 2013)。

生态行动情况(E-AS)

生态AS是由参与的生态实体、它们的属性和控制它们相互作用的生物物理规则定义的。生态实体可以是单个的有机体，如鱼或树;可以是生物群体或种群，如波罗的海的鳕鱼种群;也可以是特定地点的水、土壤或植被等更多的聚集单位。它们具有空间分布、生产率、增长率、质量和完整性等属性。它们接收信息或物质流，以几种可能的方式之一作出反应，并与其他实体互动。生态实体之间的相互作用包括捕食、争夺资源、促进或生态、地质或生物物理过程，如植被-土壤相互作用(见表1)。这些相互作用产生的结果如种群大小的变化(如捕食者-猎物相互作用)、土壤侵蚀、土壤保水能力的变化(如树木吸收水分并逐渐释放水分的过程)、或者侵蚀(植被稳定土壤的过程)。这些结果可以通过改变生态实体的性质(如土壤的养分含量)和影响它们未来的发展(如鱼类种群的增长)对生态实体产生短期或长期的后果。生态AS是由生物物理规律(如气候、非生物条件、食物网结构)和人为影响构成的，这些都在社会生态AS中得到了体现。

生物之间的相互作用，如捕食者-猎物关系，很容易表示为生态as。代表生物物理过程，如水或养分流动，这是更常见的表示储量和流量，可能是更具挑战性的。然而，这些生物物理过程可以通过种群之间的相互作用(如田间土壤和植被之间影响养分流动的相互作用)来捕捉。在一项研究中，不受空间和时间尺度内的行为影响的生物物理(和社会)过程被视为外部驱动力。

生态AS不同于整个生态系统，因为它们只关注那些被认为与分析特定SES现象相关的生物和非生物生态实体之间的相互作用。例如，为了分析波罗的海鳕鱼种群的崩溃，生态AS中包括了鳕鱼和小鲱鱼种群之间的相关相互作用，因为它们在波罗的海食物网中的相互作用被认为是生态体制转变的关键(Möllman et al. 2009)。这样，生态AS就被纳入了我们关于鳕鱼灭绝原因的假说中。另一种假说可能还包括一个生态AS，它代表了富营养化对鳕鱼种群动态的影响。

为什么有三种不同类型的AS而不是一种社会生态AS?

我们提出社会-生态、社会和生态AS的区别纯粹是出于分析的原因。最终，SES中的一切都是社会-生态的，因为所有的人类互动都嵌入在生物物理环境中，今天的人类行为影响着所有尺度的生态系统。然而，人类与其生物物理环境之间的相互作用发生在不同的时间和空间尺度上，或多或少可以是直接的。间接相互作用是指人类对生态实体或生态实体对人类的影响通过另一个生态或社会过程传递。例如，在波罗的海鳕鱼数量锐减的情况下，人类对小鲱鱼数量的影响是通过鳕鱼数量的变化传播的。因此，我们代表了在生态行动情况下鳕鱼和小鲱鱼之间的相互作用，并将其与捕捞鳕鱼的社会-生态AS联系起来，后者在鳕鱼-小鲱鱼相互作用中影响鳕鱼数量的大小。在波罗的海，小鲱鱼也被捕捞，因此直接受到人类活动的影响，然而，在我们对鳕鱼渔业崩溃的分析中，我们认为这种相互作用无关紧要。因此，为了分析的目的，引入社会AS是有用的，它可以捕捉那些对于特定的感兴趣的现象和特定的空间和时间尺度，不直接受生态实体影响的社会互动，以及那些不直接受社会实体影响的生态AS。SE-AS框架通过不同类型AS之间的链接捕获这些间接交互。任何社会生态AS总是与社会生态AS的结果相联系，并因此受到其影响。

哪些社会-生态相互作用被认为是直接的，并因此被包括在分析中的社会-生态as是分析师的选择，取决于研究问题和研究的时间和空间尺度。例如，土壤质量的变化可能是社会-生态AS的直接结果，也可能是生态AS的结果。它的目的不是系统地捕捉一个系统中存在的所有可能的社会-生态关系和相互作用，而是集中注意那些被认为对产生利益现象很重要的关系和相互作用。然而，开发几种不同的假设是可能的，也是鼓励的，然后根据经验或通过数学或计算模型来探索或测试它们。

在级别上和跨级别连接的操作情况的配置

一个AS的聚合或突发结果可能通过改变其规则或影响其参与者的属性(如信仰、价值观、成长或死亡)来影响另一个AS。E-AS的结果，例如鳕鱼与小鲱鱼相互作用产生的鳕鱼数量，通过改变可获得鱼类的数量，影响了SE-AS中渔民与鳕鱼之间的相互作用，但也影响了渔民对可获得鱼类的感知，从而影响了他们的捕捞行为。捕捞SE-AS的突现结果通过改变鳕鱼的丰度来影响鳕鱼与小鲱鱼之间的相互作用。我们把这种通过紧急结果连接起来的自治系统网络称为自治系统配置。

McGinnis (McGinnis 2011b)，他引入了邻近的AS网络，以促进IAD应用于复杂的策略设置，如多中心治理系统。当一个AS生成的结果有助于确定管理另一个AS内部交互的规则时，两个AS是相邻的。我们提出了一个类似的AS网络，我们称之为配置。然而，与相邻(社会)行动情境的网络相反，我们的配置还包括社会生态和生态AS。同时，如McGinnis(2011)所述，一个AS的结果不仅可以决定另一个AS的规则，还可以影响参与主体和生态实体的属性。其他建立在相互关联的行动情况理念上的框架是管理和过渡框架(MTF;Pahl-Wostl 2009)和游戏生态框架(Lubell 2013)

AS的配置代表了一个概念模型或假设，它是关于相互作用及其可能产生SES现象的聚合或紧急结果的概念模型或假设，例如，制度转移或陷阱，在系统层面(图1中间的椭圆形)。与此同时，紧急现象可能对AS以及它们之间在中观和微观层面的联系产生反馈，例如鳕鱼崩溃对政策制定的影响。然而，这种反馈可能比宏观层面现象出现的时间晚得多(Levin et al. 2013)。请注意，SE-AS框架的级别是相对的，因为微观级别比宏观级别小。它们不被认为是唯一的(本体论的)类别。不同层次的描述是由分析人员为了分析的目的而做出的，并根据感兴趣的现象、研究问题和研究目的来定义。我们还强调，在微观和宏观层次之间可能存在几个中间层次。

最后，SES中的过程高度依赖于环境，假设的相互作用可能只会在特定的社会和生态条件下产生感兴趣的现象。这些条件是政治、文化和生物物理环境的特殊特征，它们会影响涌现的SES现象，但不会在该现象发生的空间或时间尺度内发生变化。图1描述了它们。

社会-生态、社会和生态行动情况的类型

在自然资源或生态系统管理的背景下，我们提出了六种代表人类和生物物理环境之间常见相互作用的社会-生态作用情况的一般类型:种植/收获、转换、再创造、文化活动、生态监测和污染(表1)。我们之所以选择它们，是因为它们是在广泛的自然和生态系统管理案例研究中关键的社会-生态相互作用。该清单旨在作为一个起点，以确定社会经济研究所的社会-生态行动情况的类型。我们根据所涉及的有意或无意的人类活动对社会-生态AS进行了分类，例如开垦一块土地(耕作)，收获一个鱼群(收获)，收集生态系统状态的信息(生态监测)，或污染一条河流(污染)。每个泛型类型可以进一步指定为子类型。例如，种植/收获包括渔业和农业。改造包括建设基础设施以更好地获取自然资源(如灌溉运河)，也就是说，改变景观以免受自然灾害或进行保护，或将湖泊恢复为清澈的水状态。AS中捕捉到的人类与生态实体之间的相互作用通常是多种类型的。例如，在钓鱼AS中，当我们将鱼的提取概念化时，交互作用可以是物质的，但当提到渔夫捕鱼的经验时，交互作用也可以是非物质的。许多AS可能代表几种类型的相互作用。

类似地，我们提出了一份典型的社会和生态as列表。社会行动情境的类型建立在SES框架中的行动情境列表上(行动情境:互动和结果，McGinnis和Ostrom 2014)，但被扩展到其他与我们分析的案例研究相关的情况，如交易。有大量的社会行动情况可能在特定的背景下相关，我们的清单的目的不是全面的。同样，我们只是选择了生态作用的情况。

应用社会环境行动情境(se-as)框架分析涌现的社会生态现象

我们通过将该框架应用于政权转移和陷阱的几个案例以及级联全球危机的一个案例来说明该框架的应用，以发展关于涌现的社会-生态现象原因的假设。所有这些现象都构成了主要的治理挑战，因此在分析SES时特别值得关注。我们的分析是基于文献综述或我们自己的实证研究(见表2中的图例和关键文献)。每一项应用的目的是开发AS的配置，这些配置代表了产生政权转移或通过加强现有结构和过程使系统停留在当前状态的关键交互的假设。我们提供了7个案例研究(表2)，其中两个在附录1中描述。

使用SE-AS框架对观测到的SES现象进行分析，首先要确定从理论或经验角度被认为是产生观测到的现象的关键的焦点或几个焦点的社会-生态行动情况(见附录2应用该框架的指导问题列表)。上述界定的六种社会-生态行动情境类型可作为选择重点行动情境的指导。在波罗的海鳕鱼崩溃的情况下，焦点社会-生态行动的情况是渔民从波罗的海和瑞典西海岸捕获鳕鱼(图3)。在概念化AS时，需要确定参与者和涉及的生态实体，他们可能的行动、属性和因素，如规则、生物物理因素或构成他们相互作用的社会网络。人们想要在分析中纳入的AS组件的详细程度取决于研究的目的和兴趣。例如，在分析波罗的海鳕鱼种群的崩溃时，我们考虑了波罗的海渔民对捕鱼时间的决定是如何受到他对鳕鱼可获得性的感知的影响，以及他对船队的投资(沉没成本效应)的影响。他的投资决策可能会受到一项政策的影响，例如从制定规则的as中产生的补贴。鳕鱼存量作为捕捞as中的生态成分，可能受到捕捞前期压力以及鳕鱼与小虾食物网相互作用的突发结果的影响。这些反过来又受到温度和盐度的影响。因此，影响焦点社会-生态AS的因素要么是其他社会、生态或社会-生态行动情况的突发结果，要么是外部驱动因素(如温度)。

波罗的海鳕鱼数量锐减

波罗的海鳕鱼渔业的崩溃是一个被充分研究的生态制度转变的例子(Möllmann et al. 2009)。尽管气候变化和盐度变化等生态驱动因素是众所周知的，但社会过程对气候变化的贡献直到最近才受到关注(Lade et al. 2015)。我们应用SE-AS框架来发展一种关于社会-生态相互作用的假说，这种相互作用可能加速或阻止了鳕鱼的崩溃(图3)。主要的社会-生态行动情况是渔民的鳕鱼捕捞(捕捞SE-AS)。我们假设，在这种社会-生态AS中，渔民的决策会影响渔业的稳定性(与生态系统本身相比)，因此其倾向会发生制度转变。基于经验证据，我们假设渔民花时间钓鱼的决定受知觉的鳕鱼捕捞盈利能力、他以前的捕捞经验和他的渔船的投资(沉没成本效应;Lade et al. 2015)。

然后，我们可以通过识别影响这些决策因素的社会和生态相互作用来分解这些决策因素。渔民对鳕鱼丰度的感知受之前捕捞经验的影响，这是过去社会-生态捕捞互动(感知AS)的结果。渔民们对鳕鱼数量高的看法是由于之前的鳕鱼繁荣。生态as中鳕鱼与小鲱鱼、鳕鱼与鲱鱼之间的竞争与捕食(competition, pre天敌as)等食物网相互作用对鳕鱼丰度有一定的影响。因为这些生态相互作用已经得到了很好的研究(Möllmann et al. 2009)，所以我们在这里不进行详细的讨论。行为主体对鳕鱼捕捞盈利能力的感知受到鳕鱼市场价格的影响。鳕鱼的市场价格也受到其他地区鳕鱼供应的影响，瑞典政府的补贴都被认为是1980年代渔业压力大的关键因素。社会AS中的市场价格是由渔业社会-生态AS(市场交易AS)产生的鳕鱼供应所影响的市场交易而产生的。最后，一名渔民对船队的投资受到瑞典政府提供的补贴的影响。这些补贴是制定规则的社会AS的结果，它受到渔业AS(决策AS)提供的信息的影响。 The fishing pressure, as an outcome of the fishing interactions, was also influenced by an external driver, namely immigration of fishers from the west coast of Sweden, who were attracted by the prospect of high catches during the cod boom.

一项基于模型的分析揭示了这些不同相互作用在解释鳕鱼崩溃中的作用，渔民对不断变化的鳕鱼种群的适应行为有助于推迟鳕鱼崩溃，直到生态相互作用的非线性动力学导致了鳕鱼崩溃(Lade et al. 2015)。渔民们对鳕鱼供应变化的反应是改变他们在捕鱼时间、船队投资以及西海岸渔民是否进入波罗的海方面的决定。然而，由于对鳕鱼可得性的认识更新缓慢，投资新船队的沉没成本效应，以及与生态动态相互作用的补贴，渔民对不断变化的环境的适应能力被推迟，最终导致了渔业的崩溃。

帕米尔高原的贫困陷阱

塔吉克斯坦东部的帕米尔山脉仍然是前苏联国家中最贫穷的地区之一。与此同时，它们拥有高度的农业生物多样性和一个世纪以来培育非常恶劣环境的传统(Van Oudenhoven和Haider 2012)。今天，发展组织已经在很大程度上取代了政府的基本治理职能，以满足社会需求。然而，尽管采取了长期的干预措施，贫困仍然存在，而农业生物多样性和农业知识却在下降。我们应用SE-AS框架分析了帕米尔高原的贫困陷阱，特别是了解了捐赠组织引入新种子是如何促成这种社会-生态陷阱的产生的(图4)。

主要的社会生态AS是耕作，代表了农民和土地之间的关系(耕作AS)。我们假设，捐助者的干预破坏了维持农业多样性的文化实践，而农业多样性是高山地区适应能力和生态完整性的基础(L. J. Haider, W. J. Boonstra, A. Akobirshoeva和M. Schlüter，未出版的手稿)．在干预之前，农民种植什么作物的决定受到社区仪式的影响，例如共同准备以当地特定谷物为基础的礼仪菜肴(图4左侧)。农业是一种集体企业，其中种子共享和经验交流;这为创新提供了机会。这表现为农民通过民间传说、食谱和日常实践共享知识和共同创造的社会AS。农田作物的多样性是由一个共同进化的过程创造的，在这个过程中，能够很好地适应社会-生态环境的成功创新得以保持。与这种耕作方式相关的农业实践保持了土壤，并增强了更大的农业生态系统在帕米尔高原恶劣环境下的适应能力(土壤保持AS)。

捐助方的干预促进了改良种子品种，主要目的是提高几种主要作物的产量，如小麦和土豆(图4右图)。其目的是使贫困家庭的现金盈余能够促进生计多样化，从而改善福祉。然而，随着时间的推移，这些种子品种失败了，因为它们不适应帕米尔尼地区的环境条件，需要大量的肥料，但目前没有。植物固氮、保持水分和控制侵蚀等多种功能的减少导致土壤进一步退化(soil degradation as)。此外，由于改良的种子不需要传统的知识，种植制度发生了变化，从而也改变了社会AS，导致失去了社会学习和创新的机会。这种互动可能被农民(竞争AS)之间更具竞争性和交易性的关系所取代。社会学习的丧失和相应的土壤退化造成了一个难以逃脱的社会-生态陷阱。

我们的实证研究表明，这种陷阱确实出现在帕米尔高原的一些社区，在那里我们可以找到一个有趣的过渡阶段，即即使生态成分已经丢失(L. J. Haider, W. J. Boonstra, A. Akobirshoeva和M. Schlüter，未出版的手稿)．然而，其他社区反对引入这种种子。人们对外部干预的不同反应是正在进行的实证研究的主题。

讨论

框架的附加价值

SE-AS框架建立在SES概念的基础上，SES是深度交织的、复杂的自适应系统。它超越了现有的框架，专注于微观层面的社会-生态相互作用和它们产生的紧急结果之间的SES现象的出现。它将人类和非人类实体之间的互动置于分析的中心。该框架将交互作用结构为三种类型的行动情景(AS)，它们通过紧急结果联系在一起。链接AS的配置代表了产生感兴趣的紧急现象的相互作用和过程的可能解释。AS和它们的突发结果作为分析工具，集中分析那些从理论、观察或经验的角度被认为与感兴趣的现象最相关的交互作用。

该框架的主要贡献有两方面。首先，它将SES概念化为由交互结构(即空间安排、规则、社会网络)约束和激活的不同人类和非人类实体之间的交互组成，这些交互结构是由这些交互创造和影响的。该框架支持这样一种分析，即认识到这些跨多个层次的演变相互作用是社会-生态现象出现的关键机制。SE-AS框架提供了一种方法，将这些相互作用构造成相互关联的AS，从而对复杂的因果关系和涌现现象作出可能的解释。社会-生态和生态as允许纳入社会-生态和生态过程的相关动态，从而超越了将生物物理因素视为社会互动静态约束的观点。这种观点鼓励分析人员对产生在SES中形成相互作用的规则和结构的过程进行具体的描述。关注人类和非人类行为者/实体，而不是变量，允许对不同类型的代理、行动和异质行为者的交互进行说明。例如，一些行为者不遵守环境法规延误了政策的实施，这可能会对与恢复浑浊湖泊相关的生态相互作用产生显著的非线性影响(R. Martin, M. Schlüter, T. Blenckner，未出版的手稿)．

其次，在应用该框架时，研究者或研究团队需要根据实地研究、专家知识、文献或经验证据的综合，确定被认为与特定突发现象相关的应用系统和它们之间的联系。在这样做的过程中，该框架鼓励对参与者做出明确的假设，即不同物质和非物质相互作用与手头问题的相关性。由此产生的假设或概念模型可以为实地研究、实验或基于主体的模型提供信息，以测试其有效性并调查选定的社会-生态相互作用。正如我们对7个例子中的一些的经验所表明的那样，这种概念模型开发和模拟建模或实证工作的迭代过程可以帮助揭示SES中发挥作用的复杂因果关系，并增强对社会-生态动力学的理解(Schlüter et al. 2019)。我们设想，这样的过程最终将有助于理论发展和识别对管理和治理至关重要的交互作用。

与现有框架的比较

尽管基于IAD和SES框架的行动情况，SE-AS框架在三个重要方面与它们不同。首先，它将社会-生态互动，而不是社会互动，置于分析的核心，从而将焦点转移到社会-生态关系和互动，作为关键的解释元素。平等对待人类和非人类实体是克服社会和生态之间的二分法的第一步，从而更好地解释SES交织在一起的本质(Stone-Jovicich 2015)。然而，它仍然将人类和非人类实体概念化为在任何互动之前存在的独立实体，也就是说，它们在相互互动之前首先存在。与此相反，过程关系视角认为这些实体本身是通过社会和生态关系和相互作用而构成的(T. Hertz, M. Mancilla García, M. Schlüter，未出版的手稿)．是否以及如何使用该框架来支持基于流程关系视角的分析仍有待探索。

第二，该框架承认社会和生态过程的重要性，如环境治理或食物网动态，这可能更远离直接的人与自然的相互作用的重点，但形成了相互作用的规则和代理人的动机和目标。这些生态和社会-生态过程可能并不总是通过构成许多框架基础的学科框架可见。在SE-AS中，这些动态可以通过社会和生态AS捕捉，这些社会和生态AS通过突发结果与社会-生态AS联系起来。生态学AS的明确考虑使得研究者可以考虑生态动力学及其结果，这在Ostrom的SES框架中被简化为几个资源系统变量。最近对Ostrom的SES框架(包括生态学)的扩展增加了生态规则，这些规则可以帮助定义生物物理条件如何塑造社会互动(Epstein et al. 2013)，但他们没有首先考虑共同产生这些规则的社会-生态和生态过程。

第三，SE-AS框架通过关注AS内部和跨AS的动态交互来解释SES的动态和涌现性，随着时间的推移，这些动态交互可能产生了兴趣现象。多个AS内同时进行的交互通常会相互影响。例如，鳕鱼和小鲱鱼之间的食物网相互作用不断受到渔民和鳕鱼之间相互作用的影响。由此产生的鳕鱼数量是由生态和社会-生态动态共同决定的。将生态过程视为外部条件、驱动因素或固定速率(如人口增长率)的分析将错过这些重要的相互交织的动态。然而，SE-AS中提出的一种解释并没有指定行为者和交互之外的因果关系，因为这只能通过实证研究、基于代理的模型或实验来探索。

该框架不同于因果循环图，它关注的是参与者及其相互作用，而不是聚集变量和连接它们的流。AS中的行动者或生态实体可以是异质的，它们的相互作用可以通过社会网络或物理空间来构建。AS表示的详细程度取决于分析的重点。此外，在SE-AS中开发的一种可能的解释不像因果循环图通常那样假设相互作用的实体或AS之间存在确定性的因果关系。相反，AS的配置定义了参与者、生态实体、它们的属性、相互作用和规则，这些被认为是利益现象的因果解释的重要元素。例如，帕米尔高原的农业实践被认为是从知识交换中的社会互动中产生的，这种知识交换受到耕作的社会生态以及生物物理和制度环境的影响，这种影响不能在微观或宏观层面上简化为简单的因果关系。该框架的重点是产生紧急结果的交互，而不是变量之间的确定性关系。SES中的因果关系很难分析，需要通过实地研究、实验或建模来探索。

SE-AS框架为不同的现实解释留下了空间。例如，AS的结果可以由AS的结构特征决定，或由其参与参与者的代理决定，或两者都决定。由于SES是复杂的自适应系统，SES的结果很可能是由自下而上的自组织过程和紧急的自上而下的结构约束之间的相互作用决定的。在SES中，“部分和整体……在地方和全球层面上以一种‘相互因果关系’共同构成”(Thompson和Varela 2001:421)。其他人则强调，需要理解行为者使用的战略与塑造其运作环境的更广泛的系统动力学之间的关系，从而表明需要考虑微观层面的机构和宏观层面的系统结构或动力学之间的联系(Westley et al. 2013)。SE-AS框架没有对SES结果的原因、人类行为的模型或机构与结构的角色规定一个特定的观点。然而，研究者有责任在使用该框架时对这些问题的特定立场保持透明。

应用程序

我们开发了框架作为工具(1)组织关于社会-生态相互作用的经验知识;(2)明确二者与SES结果的相关性假设;(3)促进跨领域的跨学科合作，发展对SES现象的社会生态学解释。因此，该框架从支持构建SES理论所关注的现象的原因分析，到增强SES模型的透明度，以及作为知识整合的边界对象，发挥了不同的作用。该框架在抽象层次和分析细节方面是灵活的，因为每个AS都可以解包到特定研究问题所需的深度。我们将该框架应用于七个案例研究表明，识别关键组件及其相互作用的过程对SES模式和动态的原因做出了明确的假设。它支持披露和讨论关于产生观察到的现象的关键机制和过程的不同假设的过程。例如，帕米尔高原的生物多样性和人类福祉可以在以下情况下得到维持:(1)农田种植与社会互动相联系，这些社会互动保持并共同创造适合当地景观的知识和实践，或(2)农田种植通过与外部行动者的知识交换得到支持。尽管确定关键因素和降低复杂性的挑战始终是经验的挑战，但我们的框架和我们引入的行动情况类型可以帮助构建一个问题情况，并以清晰透明的方式组织现有知识。

在分析中包含哪些AS，在微观层次上表示哪些过程，哪些异构性重要，以及在哪里设置系统边界，这些决定是困难的，并且取决于所关心的问题或现象。它们需要以透明的方式进行。在许多情况下，关于一种现象的知识不足以说明所有相关的行动者、生物物理实体和相互作用。我们开发了框架，以支持跨学科团队的讨论，目的是引出和整合不同领域的可用知识。框架可以作为一个边界对象，促进将生态和社会领域中对行动者、属性和规则的不同理解整合为一种或几种可能的社会-生态解释的过程。请注意，该框架的目标不一定是找到一个最好的解释或整合不同的理解，可能是矛盾的，而是帮助澄清不同的理解，作为进一步探索和学习的基础。矛盾或缺失的信息或知识可以通过可并行测试的替代解释来捕捉，并通过假设发展和测试的迭代过程来引出新的假设，等等。

考虑到SES的复杂性和现有学科、跨学科和跨学科知识的多样性，没有一个单一的框架是最好的或足够的分析和治理。相反，SES研究受益于多种视角和方法(Bousquet et al. 2015)。通过SE-AS框架，我们的目标是支持加强对SES动力学的理解的研究，特别是在不同层次和不同层次导致系统级紧急变化的机制。我们希望，我们的框架将被用来制定战略和措施，以防止不可取的变化或促成理想的变化，例如向可持续性的转变。SE-AS框架为发展这种理解提供了一个步骤;这一步骤有望通过提供一种方法来分析和理论化SES，将其作为人类在自然界中复杂的、适应性的、相互交织的系统，来补充其他方法。

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