生态和社会 生态和社会
以下是引用本文的既定格式:
Angeler, D. G., B. C. Chaffin, S. M. Sundstrom, A. Garmestani, K. L. Pope, D. Uden, D. Twidwell和C. R. Allen。强制政权:人类世的管理挑战。生态和社会25(1): 4。
https://doi.org/10.5751/ES-11286-250104
洞察力

强制政权:人类世的管理挑战

1瑞典农业科学大学水产科学与评估系,2内布拉斯加大学林肯分校自然资源学院,3.蒙大拿州大学佛兰克森林与保护学院,4美国环境保护局,5乌得勒支大学法学院,乌得勒支水、海洋和可持续性法中心,6美国地质调查局-内布拉斯加州鱼类和野生动物合作研究小组,7内布拉斯加大学林肯分校农学与园艺系,8内布拉斯加大学林肯分校农业工作景观恢复力中心

摘要

管理经常会创造系统条件,这些系统条件很难模仿理想的自组织制度的条件。这种管理在人类和自然的复杂系统中无处不在,而且随着这些系统面临快速变化,这种管理可能会加强。然而,从长远来看,管理的成本(意外后果,包括负面的副作用)和社会动态是否最终会超过收益,这是高度不确定的。我们引入术语“强制制度”来概念化这种管理形式,并将其与弹性理论联系起来。这一概念包括主动管理和被动管理,分别维持理想的和缓和不理想的制度条件。强制制度可以通过人为维持其理想条件所需的管理数量来量化。强制政权是自我维持的理想体制的“幽灵”,但一旦管理中断,这些政权就会崩溃,最终成为“行走的死亡政权”。我们通过不同的人类和自然复杂系统(人类主体、水生和陆地环境、农业和全球气候)证明了强制制度的广泛应用。我们讨论了这些例子之间的共性和差异,以确定管理的利益和危害之间的权衡。强制制度的概念可以刺激思考,并告知管理层我们知道的和可以预见的与我们不知道的和因此不能预见的二元性:随着地球迅速走向一个没有历史类比的未来,普遍存在的可持续发展难题。
关键词:替代政体;胁迫的;跨学科的;管理;缓解;弹性;恢复

介绍

人与自然系统的动力学是高度复杂和不确定的,这是一个公认的科学公理(Allen et al. 2014)。这种复杂性和不确定性部分源于不同过程的相互作用,包括适应、重新校准和自组织(Holland 2014)。在这些动力学中固有的是复杂系统以不同的、通常是稳定的体系存在的潜力,每个体系具有根本上不同的结构、功能、过程和反馈(Holling 1973, Scheffer et al. 1993, Beisner et al. 2003)。替代制度普遍存在并发生在细胞(Ferrell 2002)、人类受试者(Angeler et al. 2018)以及地缘政治、生态、社会、社会生态、气候和经济系统(Miller and Williamson 1988, Biggs et al. 2018, Steffen et al. 2018)中。例如清澈的湖泊迅速变得浑浊,围绕大西洋鳕鱼组织的社会生态系统Gadus morhua换成了美国龙虾渔业,健康的人类受试者患上精神疾病,以及目前全球气候制度的快速变化。

政权转移通常是不受欢迎的,因为替代政权一旦在一个新的吸引域稳定下来,往往会永久退化和不确定,因为它们为人类提供的好处更少,而且往往不可靠。因此,根本需要将退化的系统制度转变为理想的自我延续的制度,以保证生态系统产品和服务的供应,即“理想的制度”。还需要保持理想制度的适应能力,避免超过可能导致对人类健康和安全有害的制度的临界阈值(制度转移)(Angeler等人,2019年)。利用理想的系统功能促进人类福祉的迫切需要导致通过弹性理论的透镜对替代系统制度及其管理进行更多的审查(Angeler等人,2016)。在生态恢复(表1)和恢复力文献(Angeler和Allen, 2016)中使用的成熟术语中,新的概念正在出现。例如,强制恢复力是一个用于关注生产生态系统(水产养殖、林业、农业生态系统;Rist等,2014)。它指的是由于外部人为投入,使一个系统能够维持高水平的生产,长期而言,这种投入可能导致侵蚀系统的恢复力。在长时间内强制系统的弹性是昂贵的,并可能导致系统转向一个不太理想的替代制度(Gunderson 2000)。同样,当一个系统经历了政权更迭时,新的、不受欢迎的政权可能需要持续和可观的管理来模仿期望的前政权(Angeler et al. 2018)。

术语“强制恢复力”从两个不同的机械角度使用:改善和模仿所需的制度。我们在更广泛的背景下考虑强制恢复力,考虑到被动和主动的管理,旨在有意创造人为的制度条件,以确保社会-生态可持续性。我们将术语“强制制度”描述为一种无法实现自组织的管理形式,因此需要持续的管理来维护和创建理想的系统制度。我们预计,在不久的将来,管理可能会加强,以满足快速变化的人类世中不断增长的人口对生态系统产品和服务的需求。长期来看,管理成本(意外后果,包括负面的副作用)的不确定性可能超过收益。同样不确定的是,社会动态如何导致意外的强制政权。因此,这个新概念激发了关于我们知道什么、预见什么与我们不知道什么、因此无法预见什么的讨论,这是一个普遍困扰可持续发展管理的难题。我们使用社会生态系统和其他复杂系统(人类大脑)来讨论这些问题,以证明这个术语的广泛应用,并检查它们的共性和差异。

定义

我们将强制制度与相关概念(表1)和弹性术语(Angeler和Allen 2016)区分,并将其定义为:创建非自组织系统制度,通过持续的管理来维持人类需求和福祉(图1)。强制制度定义中固有的是,管理不会打破稳定系统制度的反馈,这一概念与生态恢复理论很好地吻合(Suding等人2004年,Suding和Gross 2006年)。因此,没有管理的强制政权是站不住脚的;它们只是令人满意的自组织政权的“幽灵”,因此本质上成为“行走的死亡政权”,一旦管理中断就会崩溃。

强制制度的概念提供了一种跨越各种复杂系统类型的广泛管理视角。这个术语来源于社会科学,在社会科学中,强制被定义为自由的反义词(Twidwell et al. 2019)。强迫在强力说服行动者以实现目标方面需要互惠。这些目标不仅可能受到预期的,也可能受到意外的人类机构的影响,这些机构可能产生社会动态或权力关系产生的间接影响。因此,我们认为,在管理人与自然的复杂系统的特定背景下,强制是一个有用的类比。首先,定义社会生态系统或其他类型的复杂系统的人类管理目标需要使用说服,因为管理端点及其社会相关性的定义是主观的,并且在社会生态系统的行动者之间有所不同(例如,Blythe等人2018)。人们需要说服其他人来达成共同的管理目标。第二,胁迫术语的使用为讨论不同形式的政权管理提供了一个机制基础。例如,制度管理可以旨在在一个理想的制度中维持一个制度,这与模拟理想制度的条件的目标有着非常不同的含义。首先,社会生态系统已经处于一种对投资于它的人类有利和可取的制度中,管理工作将集中于支持甚至增加关键过程和反馈的弹性,以维持该制度中的系统。例如,浅水淡水湖的养分输入应该保持在较低的水平,以避免体制向富营养化条件转变的风险。在第二种情况下,一个社会-生态系统只有在一个特定的制度下,才能被维持反馈的持续人力投入所控制,而这些人力投入对维持反馈至关重要,比如定期给湖泊施石灰以维持其ph值。使用强制这个词有其价值,因为它关注的是管理在一个不稳定的世界中的长期生存能力,因此包含了围绕管理和其他形式的代理之间的成本和利益权衡的不确定性,例如, social dynamics, may entail.

不同管理选择的可行性和权衡也涉及从量化的观点来看相关的管理的操作方面,这进一步强调了类似使用强制术语的有用性。也就是说,一种强制制度可以通过维持其理想条件所需的管理数量来量化。这直接关系到一个系统的生态恢复力,因为维持生态反馈和与特定制度相关的关键过程和功能所需的人力投入越多,一个系统的恢复力就越弱(Gunderson 2000)。此外,管理者通常选择专注于保持特定恢复力的管理目标,如渔业、农业作物或木材等产品的一定收获率,或增加生态服务的恢复力,如防洪。这些管理目标旨在减少可变性(Holling和Meffe 1996),但实际上通过简化非生物和生物结构,降低了整个系统的弹性。

管理的目标往往是将劣化的政权转变为不那么劣化的政权,甚至转变为自我维持和自我延续的理想政权。当管理不能恢复(因此只能模仿)过去或新颖的、自组织的理想政体的条件和功能时,它只能管理“(过去)理想政体的幽灵”。管理的目的也往往是保存不再可行的理想制度,如果管理停止,这些制度将转向一种通常不受欢迎的替代制度。在一个快速变化的世界里,这样的保护可能不会永远存在。一种相关的管理形式涉及人为的人工系统,例如农业等生产生态系统,这些系统需要不断的管理和补贴,以便在提高产量的情况下保持理想的系统条件。一旦这种系统的管理停止,它们就倾向于转向先前存在的自然生态系统,例如森林的演替(吉尔和马克斯,1991年)。生产系统和其他潜在的没有自然类比的复杂系统的强制制度特征也固有在强制弹性的定义中(Rist et al. 2014);也就是说,管理创造了一个人为的制度,并在其中以提高生产为目标。这表明,强制制度的概念也包括强制弹性(表1)。

在复杂的系统和范围内,强制制度无处不在,例如,从运动员使用提高成绩的药物,到减轻贫困陷阱,再到可持续的城市和政治体系。我们详细讨论了几个与我们的定义一致的强制制度的跨学科例子,并展示了跨不同的科学学科和人与自然系统的普遍适用性。我们提供了一些例子来证明强制制度的未被承认的普遍性,并根据规模(从人类个体到全球气候)来组织它们。我们的例子侧重于维持和模仿理想的条件,但我们承认,政权胁迫可能是不可取的,例如,在酗酒或滥用药物的情况下,人类自我胁迫自己的情绪和身体状态。

强制政权的例子

人类臣民的病态制度

双相情感障碍或躁狂抑郁症是一种具有明显情绪波动的情感障碍,一旦人体从健康状态转为患病状态,就会出现这种情绪波动(Angeler等,2018年)。这些情绪波动包括周期性的(低)躁狂症状(能量水平增加、睡眠需求减少、思维混乱、言语压力、频繁的激动、困惑和分心、性欲增强,以及极端形式的幻觉和妄想)和严重的抑郁发作(混乱、情绪空虚、绝望、自我羞辱、末日、快感缺乏、内疚、单色世界观和自杀意识;古德温和贾米森2007年)。该疾病包括一个谱系,其中(轻度)躁狂和抑郁症状在患者中表现为高变异性和程度,这些症状经常同时出现(混合状态;菲尔普斯2006)。这种疾病影响着3%到8%的人口(Goodwin和Jamison 2007),尽管这个比例可能更高,因为目前的诊断问题使单极和双极抑郁症的区分复杂化了(Bauer和Pfennig 2005)。

与其他精神疾病一样,双相情感障碍被设法减轻症状,改善患者的个人和人际功能。从强制制度的角度来看,这种管理通过精神药理学治疗、治疗、正念和锻炼来治疗疾病制度,以接近健康制度的条件(Phelps 2006)。一旦停止临床治疗,这种疾病是一种被强迫的状态,表现为(低)躁狂和抑郁的全面症状的复发(Milkowitz和Gitlin, 2015)。这是因为这种疾病是慢性的,无法治愈,这突出表明,患病的制度包括一个稳定的替代制度,不可能从这种制度回到健康的制度。因此,该疾病的治疗目标是管理“过去健康制度的幽灵”。双相情感障碍的治疗也体现了可能抵消管理效率的负面副作用,例如药物毒性、控制其他药物副作用的药物、体重变化、镇静、心血管问题和其他身体疾病(Correll等人2015,Milkowitz和Gitlin 2015)。

恢复和缓解退化的生态系统

地表水的人为酸化一直是北欧和北美东部工业活动蓬勃发展时期的一个主要环境问题。酸雨通过降低pH值和增加铝浓度,使其超过对生物致命的阈值,从而影响水生生态系统,导致生物多样性的丧失和群落结构和生态系统过程的深刻改变(Schindler 1988)。这导致在许多情况下从环中性状态转变为酸化状态(Baho et al. 2014)。为了抵消酸化的影响并模拟中立制度的条件,欧洲和北美国家实施了大规模的缓解方案,在地表水和集水区应用破碎的石灰石(石灰)(Henriksson和Brodin 1995年,sandoy和Romunstad 1995年)。

人们越来越认识到,石灰只是减轻酸化的影响,而不是恢复环中性环境,从而管理酸化环境,使其接近有利于生态系统服务提供的湖泊条件,如休闲和商业捕鱼和水产养殖。就像两极的例子一样,黎明为“过去的环中性湖泊政权的幽灵”进行管理。一旦停止管理,石灰环境最终会回到酸性环境(claire和Hindar, 2005年)。在保护生态学中,石灰被认为是病态的,因为它深刻地改变了生物地球化学和生物变量(Angeler et al. 2017),这提供了另一个强制管理的负面副作用的例子。

在变革的海洋中维持理想的政权

尽管草原在地理和进化上具有固有的孤立性,但一个普遍的威胁是树木的入侵(Briggs et al. 2005)。在北美大平原上,许多草原生态系统受到东部红杉入侵的威胁Juniperus virginiana(Roberts等人,2019)。这个物种以前很少见,因为它对火极其敏感。然而,自19世纪50年代农业殖民者涌入美国大平原以来,火灾在很大程度上被抑制了,破坏了火灾扮演重要角色的自然干扰机制(DellaSala和Hanson 2015)。这促进了东部红杉和其他木本物种入侵大平原,并导致了生物群落水平的格局变化(Roberts等人,2019年)。在过去的50年里,森林的前沿一直在稳步向北移动,并于1966年从堪萨斯州南部移动到内布拉斯加州南部(Roberts et al. 2019)。这种缓慢的移动(相对于人类的寿命),但空间上广泛的从草原到木质灌木地的转变,对人类和自然有着严重的影响。

在北美,草原和草原生物群落高度濒危(Samson and Knopf 1994, Grant et. al. 2004),在美国,一些草原物种受到威胁,已被列入濒危物种法案(ESA)。大草原鸡(Tympanuchus cupido)及亨斯洛麻雀(Centronyx henslowii)需要欧空局的管理,而对这些物种的最佳管理实践是保持草原栖息地。这在一片雪松的海洋中是很难做到的,因为周围不希望的(木质)环境的繁殖压力是恒定的,这使得树木在草原上的生长非常成功(Cassey et al. 2018)。更复杂的是,许多北美草原现在高度碎片化,因此,包括火在内的空间传染过程被排除了,除非是故意引入(Fuhlendorf et al. 2018)。对于那些因杉木种植而被隔离的草地,解决办法是通过规定的火灾和“灌木丛管理”(如Archer和Predick 2014)来对这些草地进行集中管理。这些方法在维持草地斑块方面取得了成功,但这些斑块越来越孤立,容易受到破碎化效应的影响。集约管理的停止会导致这些残余物草地斑块由于周围景观的极端繁殖压力而迅速转变为灌丛。这凸显出,目前的草原管理创造了一个不再可行的幽灵政权。

人工的有益制度:农业生产

许多形式的农业,例如集约灌溉农业,都是全新的、由人类管理的制度,完全是为了为人类创造利益,即粮食生产(Rist et al. 2014)。灌溉农业作为一种强胁迫系统,在世界干旱地区的作物生产中表现得尤为明显。例如,在亚利桑那州,一个降水少、地表水自然可利用的地区,有48.5万公顷的土地正在进行灌溉生产,其中估计有6.4万公顷种植棉花Gossypium相对于其他生长在干旱气候下的作物,spp.是一种极其耗水的作物(Lustgarten and Sadasivam, 2015)。在20世纪早期到中期,地下水被专门用于在该地区种植更大的棉花田,满足两次世界大战期间的高国内需求,但随着含水层的减少和抽水成本的增加,亚利桑那州在其长达近一个世纪的战斗中占了上风,从科罗拉多河引水数百公里,用于灌溉亚利桑那州中部的农田(包括棉花)。如今,大多数棉农使用地下水、科罗拉多河的水,以及来自亚利桑那州其他联邦和州垦殖工程的地表水进行灌溉。

在亚利桑那州的沙漠地区,棉花种植制度的强制性本质很明显,因为棉花的市场价格不再持续支持维持其生产所需的投入(抽水成本、燃料、化肥、农药和劳动力)。此外,由于盆地下游对更多高价值作物的需求,以及城市对菲尼克斯等城市用水需求的增加,其他国家为科罗拉多河目前用于支持棉花农业的水支付的机会成本或意愿正在迅速上升。美国和州政府已经并将继续通过直接补贴农民、低息或无息农业贷款以及通过大规模基础设施项目直接或间接补贴供水来促进和激励亚利桑那州的棉花种植(Lustgarten和Sadasivam, 2015)。如果没有大规模的灌溉基础设施、数百公里运输用水的补贴成本、对农民持续的年度激励、工业化的棉花种植以及随后周围生态系统的绿化,亚利桑那州干旱的中部很可能会停止。这表明,在这类强制系统中缺乏一种自我维持的机制,而一旦农业要素被消除,自然生态系统的演替动态开始进一步支持了这一机制,例如,旧的农田演替(Gill and Marks 1991)。集约化农业还突出了管理产生的大量负面影响,例如使用影响自然环境的营养物质和农药(Goudie 2018)。这个例子是其他在全球范围内扩张并可能带来重大可持续挑战的水密集型种植系统的典型例子。

全球气候的政权

大量模拟证据表明,未来世界气候将发生深刻变化,人类燃烧化石燃料将对气候系统特征产生重大影响,如温度、极地冰盖覆盖、海洋喷流和海平面上升(IPCC 2014)。这些特征的变化预计会突然和非线性地发生,这是政权转移的关键特征。这种由温度升高引起的气候系统的突然、显著和持续的变化已经在发生,这得到了经验观察的支持。例如,证据包括北极海洋环境(Kortsch et al. 2012)和北半球其他海洋区域(Beaugrand et al. 2015)、地下水系统(Figura et al. 2011)和森林火灾状况(Westerling et al. 2006)的变化。

Steffen等人(2018)将我们当前的气候制度描述为一个冰期-间冰期极限旋回,周期约为10万年,在过去120万年中自组织和维持。我们可能已经进入了另一种模式,叫做“温室地球”,在这种模式下,地球轨道的不确定性表明,如果地球系统完全转向这个吸引器,人类生命的维持将面临不同程度的风险。Steffen等人(2018)认为,我们需要考虑故意强迫地球系统接近冰期-间冰期制度和温室地球之间的阈值。在这种冰期-间冰期制度下,人为地维持地球系统需要人类大量的外部补贴,因为这样的国家不会自我组织。一系列措施,包括全球经济的去碳化、加强生物圈碳汇、行为改变、技术创新、新的治理安排和转变的社会价值,被认为是管理地球系统远离温室地球吸引物所必需的最小的、但可能还不够的改变。目标将是阻止地球系统完全进入一个潜在的灾难性温室地球制度,通过强制制度。对“冰期-间冰期气候幽灵”的管理可能会为人类赢得时间,最终将地球系统移回冰期-间冰期吸引器。这个例子强调了概念的上下文依赖性。人类管理的可取之处是防止地球系统转移到温室吸引物上,这显然比另一种方法更可取。

强制性政权:共性与差异

我们的例子涵盖了一系列等级组织和复杂系统类型(从人类主体到地球气候),代表了强制制度概念在广泛的人、自然和科学学科系统中的应用。所有的例子都有一个共同点,没有持续的管理是站不住脚的。灵感来自海伦·普雷让1993年的小说死人走路在美国,我们把一个被胁迫的政权称为“行尸走肉的政权”。尽管有这个共同的特点,我们的例子在几个方面有所不同(表2)。这些方面涉及管理形式、重点和目标、对扰动状态和系统动力学的模仿,以及系统与其他系统的连接。

我们的示例代表了两类管理目标和重点:维护管理和恢复管理。第一类是维护管理,以草原为代表,目标是保护标志性的野生动物和放牧牧场。如果没有管理,这些商品将受到雪松侵蚀的威胁,这一过程已经成为替代的、快速扩张的林地制度的主要驱动力(Briggs et al. 2005)。也就是说,维护草原制度的管理是为了防止这些系统越过通向雪松制度的门槛。在这种情况下,管理维持着一个草原幽灵政权,没有人类的干预就不再可行。这种类型的管理也发生在新的,高度人工系统,如灌溉农业,没有自然系统的制度类似。维护管理也明显体现在实施地球管理措施,为人类维护一个与当前冰期-间冰期气候制度相关联的安全操作空间(Rockström等,2009年,Carpenter等,2017年,Steffen等,2018年)。尽管很吸引人,但考虑到我们星球上综合生态、经济和社会系统的连通性和跨尺度复杂性,防止地球系统从冰期-间冰期吸引器转向温室地球吸引器的地球管理措施的有效性尚不确定(Holling 2001)。鉴于这种不确定性,目前尚不清楚对一种现有的、但已不再可行和自我维持的气候制度的管理能有多有效。气候方面的例子还表明,与导致气候恶化的措施(不可持续使用化石燃料)相比,维持气候制度的管理涉及截然不同的人类干预形式(地球管理措施)。 The climate example highlights that hysteresis can impose limitations on the efficacy of regime management, a fact well known in restoration ecology (Suding and Hobbs 2009), requiring different, more complex and likely costlier approaches to keep the dead regime walking. The second category, managing for restoration, is evident in the bipolar and acidification examples. Contrary to the grassland and climate cases, these examples show that management is designed to mitigate the impact of undesired regimes and approximate conditions of a previous desired regime. That is, management focuses on the ghost of a desired regime past. Also in these cases, coerced regimes arise from our inability to overcome hysteresis, which would be prerequisite for reincarnating the ghost as a self-organizing regime. In other words, we are incapable of moving the system back to its original configuration because the original conditions permitting the previous regime are no longer an option, either from lack of knowledge regarding feedbacks and mechanisms regulating the original regime, or because the basic prerequisites for a specific system configuration, i.e., local and regional environmental conditions, no longer exist, or both.

从我们的例子中可以看出,强制管理的类型、数量、频率和所需要的管理结果各不相同。因此,我们的示例系统在其程度和管理形式方面是被迫的。强迫,就像韧性一样,在本质上没有好坏之分;这完全取决于环境和人类的感知。在一个多种人类和生态复杂适应系统的非平稳性日益增强的时代,气候变化本身就要求我们做出充分知情的选择,包括何时何地对系统进行干预,以及何种程度的管理将可能实现我们的预期目标。beplay竞技生态和社会-生态系统将越来越有可能成为死亡的政权,因为潜在的环境条件允许它们在当前政权的变化中运行。人类希望管理一个理想的系统制度并不意味着我们有能力这样做。特别是,由于缺乏数据、缺乏资源以及对影响生态系统的所有变量缺乏控制,我们可能无法管理具有弹性和自我加强能力的理想制度。当系统缺乏自组织时,下一个最佳选择可能是在系统中强制提供理想的条件,否则系统将进入由不同政权管理的不同吸引盆地,尽管即使这个管理目标也必然会受到劳动力、时间和金钱的可用性的限制。从评价所需管理的类型和数量的角度来评价可能的系统干预措施,即它们在生态和经济上是否可持续,可能是非常有用的; the frequency required; and the consequences generated, such as wastes, vulnerabilities induced, and potential knock-on effects of management, in order to explicitly understand the trade-offs at stake. For example, intensive agriculture versus agroecological farming systems differ in their impacts on soil, biodiversity, the delivery of ecosystem goods and services, pollution of aquatic systems, and their resilience to system disruption (Gordon et al. 2008, Koohafkan et al. 2012, Altieri et al. 2015, Garibaldi et al. 2017). It also seems likely that more intensive management over larger spatial and temporal scales runs the risk of generating more unintended consequences, e.g., homogenization and variance reduction (e.g., Holling and Meffe 1996), not initially considered when intervention began. This highlights the need to account for trade-offs between benefits and harm of regime management (Fig. 2), a pervasive dilemma (e.g., Rodríguez et al. 2006). These trade-offs and systems dynamics may be additionally influenced by the openness and connectivity of the system (Allen et al. 2016). From our examples, coerced grassland regimes have the fewest unintended or externalized negative side-effects, because management is based on fire, which comprises part of a natural disturbance regime(DellaSala和Hanson 2015)。相比之下,管理过去躁郁症和酸化湖泊的理想政权的幽灵会产生更明显的副作用,因为管理补贴与系统是相异的。在双相情感障碍的精神药理学治疗中,有大量化学药物的输入,这些化学药物不会在机体中自然发生,并可能导致心血管问题和其他身体疾病(Correll等人,2015)。在酸化的湖泊中,石灰的输入不仅会导致湖泊生物地球化学结构的深刻改变,还会导致藻类体形态的变化(Drakare et al. 2012)。湖泊和人类受试者是复杂的系统类型,其中治疗,即管理,和相关的副作用包含在单个系统中。这与空间开放的农业系统不同。因此,由于集约灌溉和化肥、农药等投入品的使用,农业的负面影响可能会在当地和区域产生重大影响,并改变水文和生态环境(Goudie 2018)。气候制度管理可以基于技术、文化、经济和社会措施,地球管理措施的潜在危害和利益之间的权衡同样难以想象,部分原因是这些措施与地球生物物理过程相互作用的规模和多维度。

前景

在我们的例子系统中,获得理想的制度所需要的管理数量的程度,这是强制性制度的概念所固有的,对于在快速变化的世界中可持续地管理人与自然的复杂系统具有根本意义。这些影响在两个截然不同的管理前提下变得明显。第一个前提涉及到我们对系统的了解,以及我们对管理这些系统以造福人类社会的愿景,包括自然和生物多样性保护以及生态系统服务提供。在草原的例子中,管理的重点是保护受威胁和濒临灭绝的野生动物,方法是在缓慢但从根本上改变的景观中维持栖息地。然而,草原保护提供了一个显著的例子,即基于对栖息地利用的知识来设想成功的物种保护是错误的。之所以会出现这种谬误,是因为管理建立在社会-生态系统的动态是稳定的假设之上。也就是说,假设在小范围内恢复栖息地会使物种恢复,而栖息地破坏和退化会在更大范围内进行——这是一个梦的领域的神话(Hilderbrand等,2005)——注定会失败,因为有太多的因素,包括Allee效应、超种群和超群落动态、景观变化、栖息地破坏和碎片化以及空间连通性。造成一种灭绝债,从长远来看会导致物种的丧失(Tilman et al. 1994)。换句话说,嵌入小型栖息地的景观不是静态的,而是随着环境变化和其他干扰而变化的,因此,专注于栖息地恢复并假定其他一切都保持不变的管理政策从根本上是有缺陷的。此外,由于上述人类驱动的干扰,气候变化的速度和强度放大了景观的内在活力和非平稳beplay竞技性,这有助于创造替代政权的幽灵,并最终死亡的政权走动(Craig 2010, Vitousek等人1997,Pecl等人2017)。 From this perspective, attempts to manage grassland regimes only “buy time” (Biggs et al. 2009) to conserve emblematic wildlife. We will eventually falter in our endeavor to save many species from extinctions. Nonstationarity shatters the field of dreams and will likely curtail management of desirable system conditions in the long term.

人类无法无止境地管理复杂的系统制度,这就提出了关于与购买时间相关的长期成本和后果的问题,具体来说,是管理产生的利益和损害之间的权衡,以及优化前者和最小化后者的挑战。这就把我们带到了第二个管理前提,它基于非平稳假设:我们不知道,因此无法想象。也就是说,不是针对特定商品组的管理制度,而是向具有新型商品和服务组的替代自组织制度转变,可能成为管理的替代方案,甚至是未来可持续性的优先事项(Hobbs等人2009,Allen和Holling 2010)。但是,实施这种管理的前提是困难的。首先,除了通常非常昂贵之外,改造还面临着难以甚至不可能打破系统机制反馈的挑战(Suding等人2004年),除了例外(例如,Herrmann等人2016年),大量失败的修复项目证明了这一点(例如,Gulati等人2008年,Palmer等人2010年)。这表明,尽管进行了详尽的适应性实验和知识获取(Baho et al. 2017),我们不太可能有足够的知识来有意创建特定的自我维持和理想的新系统制度。考虑到持续且越来越快的非平稳变化的现实,这个管理目标变得更加不现实。因此,我们所能做的最好的事情可能是管理理想的制度,这些制度要求以人为提供的输入的形式进行一致的管理,以保持反馈,即使这些系统将具有较低的弹性和管理或社会动态的意外副作用。此外,转化只能在自然法则规定的特定范围内进行。也就是说,有意地将一种生态系统类型(例如草原)转变为另一种完全不同的生态系统类型(珊瑚礁)实际上是不可能的。 As a result management will be needed to obtain coerced desirable regimes of complex systems that are otherwise untenable, but which may be brittle because of the influence of unintended side-effects of management or social dynamics. Second, for many systems we have neither the knowledge nor the vision of how a novel, future, viable, and self-organizing regime should look, although scenario planning, based on societal and technological factors, envisioned for instance in the current artificial intelligence debate (Tegmark 2017), may help for this purpose. A case in point is a future cure of human illness through nanotechnology presently envisioned in science fiction. Despite the appeal of this currently unrealistic scenario, and its delicate ethical implications, we currently lack knowledge and models for bioengineering humans into novel self-organizing regimes. For instance, we currently lack the science that would allow transforming mentally ill human subjects to a novel healthy regime. Third, as a global discourse on transformation grows steadily, the degree to which academic conceptions of the term (including inherent limitations) translate into the action arena of environmental and sustainable development will vary, highlighting complicated questions of who or what benefits from management and who or what is marginalized (Blythe et al. 2018). These are critically important questions to address as the need to manage systems for desired human outcomes increases.

面对这些限制,一个可持续的未来将不依赖有目的的成功转变为自组织的理想制度,而可能需要进一步扩大管理程度,以满足日益增长的人口对服务供应的日益增长的需求。我们的几个例子表明,管理可能会产生实质性的负面副作用,而且很可能在未来增加复杂系统的管理程度将产生有害的长期影响。由于缺乏基于生态的、自我强化的反馈,在很大程度上由于人类管理而产生的系统弹性更加脆弱。例如,接受治疗的病人或石灰化的湖泊的状况很脆弱,即恢复力低,表现为一旦停止管理,就会迅速恢复疾病或酸化状态。超过强制制度的弹性可能导致无法预料的意外,表现为一种新的制度结构形式,需要更密集的强制管理来减轻负面影响和提供商品。由于弹性管理取决于法律设置(Twidwell等人,2019年),这种不确定性带来了重大的政策影响和挑战。过去发生的事件,例如农业导致湖泊的形态变化,需要广泛的管理来缓解文化富营养化(Carpenter 2005),可能为未来提供教训。这些经验教训可以成为设想和激发对与未来可持续性管理相关的复杂性的思考的基石,突出强制制度概念在理论和实践中的广泛用途。

最后,我们强调,我们从管理主要是有意的角度讨论了强制制度的概念。这与大量研究一致,这些研究表明,一旦人类被集成到系统边界中,管理就会成为制度反馈的一部分(Tavoni等人2012,Lade等人2015,Schlüter等人2014,2019)。我们承认,无意的社会动态同样可能导致强制政权。例如,移民和汇款等社会流动的作用可以决定森林是否发生转变(Ospina等,2019年)。具体来说,人们迁移或寄钱给他们的家人,并不是为了改变森林,但森林的变化是这种社会动态的意外后果。这些例子清楚地表明,有意和无意的人类活动的结果可以对生态系统动力学产生类似的结果。因为两者都包含了某种形式的人的代理,强制政权的概念包含了这些不同的形式。因此,这一概念有可能刺激研究议程的发展,以解决人类世的幽灵政权:人们如何识别它们?如何对它们进行分类?是否存在幽灵政权的典型配置? These questions need to revolve around our understanding of social dynamics as part of the feedbacks of the system. Actors actions, influences, and results (i.e., power dynamics), unintentional social dynamics (e.g., migration, remittances), and unintended side-effects of intentional management on ecosystems will play an important role in answering these questions.

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致谢

这项工作是在担任林肯内布拉斯加大学DGA的客座教授期间构想和进行的。任何贸易名称、公司名称或产品名称的使用仅用于描述目的,并不意味着获得美国政府的认可。内布拉斯加州鱼类和野生动物合作研究单位由美国地质调查局、内布拉斯加州狩猎和公园委员会、内布拉斯加州大学、美国鱼类和野生动物管理局和野生动物管理研究所之间的一项合作协议共同支持。这份手稿中的发现和结论得到了美国地质调查局的支持,但没有被美国环境保护局正式传播,不应该被解释为代表该机构的决心或政策。作者感谢伊丽莎白·金博士和匿名审稿人对之前手稿版本的有益评论。

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