王琦妍

(1．上海海洋大學海洋科學學院，上海201306;2．中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)部海洋與河口漁業(yè)重點開放實驗室，上海200090)

社會－生態(tài)系統(tǒng)概念性框架研究綜述

王琦妍1，2

(1．上海海洋大學海洋科學學院，上海201306;2．中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)部海洋與河口漁業(yè)重點開放實驗室，上海200090)

人與自然的矛盾已成為全球性問題，可持續(xù)發(fā)展理論把人類對于生存與環(huán)境的認識推向了一個新的境界。近年來，以社會－生態(tài)系統(tǒng)作為研究對象，成為了可持續(xù)發(fā)展和全球變化研究的一個新視角。在社會－生態(tài)系統(tǒng)的概念性框架下，本文對社會－生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)運行機制和屬性進行了詳細的綜述。社會－生態(tài)系統(tǒng)是復雜適應(yīng)性系統(tǒng)，受自身和外界干擾的影響，具有不可預期性、自組織、非線性、多樣性、多穩(wěn)態(tài)等特點。適應(yīng)性循環(huán)是一個啟發(fā)性模型，有助于理解復雜系統(tǒng)的動態(tài)運行機制。恢復力、適應(yīng)力和轉(zhuǎn)化力是社會－生態(tài)系統(tǒng)的三個主要屬性。并對社會－生態(tài)系統(tǒng)理論研究中面臨的問題進行了展望，提出了在以后研究中可以適用的研究方法。

可持續(xù)性;社會－生態(tài)系統(tǒng);適應(yīng)性循環(huán);恢復力;適應(yīng)力;轉(zhuǎn)化力

當代的可持續(xù)發(fā)展理論始于“可持續(xù)發(fā)展”概念的提出。地球系統(tǒng)觀、生態(tài)文明思想和低碳經(jīng)濟是可持續(xù)發(fā)展的三個主要理論［1］?！段覀児餐奈磥怼吩赋?“世界所面臨的不是彼此孤立的危機，環(huán)境、發(fā)展和能源的危機是三位一體的”［2］。人與自然的矛盾已成為全球性問題，解決這些問題需要尋求一個全新的理論視角，將人與自然作為整體進行研究。近年來，以社會－生態(tài)系統(tǒng)(Social－Ecological Systems，SESs)作為研究對象，從復雜系統(tǒng)動力學的視角研究系統(tǒng)對外界干擾的恢復力和適應(yīng)力，是可持續(xù)發(fā)展和全球變化研究的一個新視角［3］。

1 關(guān)于社會－生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)機制的研究

1．1 復雜適應(yīng)系統(tǒng)和社會－生態(tài)系統(tǒng)

1．1．1 復雜適應(yīng)系統(tǒng)

復雜性科學是現(xiàn)代系統(tǒng)科學發(fā)展的新階段，復雜適應(yīng)系統(tǒng)(Complex Adaptive Systems，CAS)是一種典型的復雜系統(tǒng)。J．H．Holland［4］教授提出了比較完整的復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論。譚躍進［5］等人概括了它的基本思想——系統(tǒng)中的個體能夠與環(huán)境以及其它個體進行交流，在這種交流的過程中“學習”或“積累經(jīng)驗”，不斷進行演化和學習，并且根據(jù)學到的經(jīng)驗改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式。各個底層個體通過相互間的交互、交流，可以在上一層次，在整體層次上突現(xiàn)出新的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)象和更復雜的行為。復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論對社會－生態(tài)系統(tǒng)理論具有指導意義。

1．1．2 社會 －生態(tài)系統(tǒng)

社會－生態(tài)系統(tǒng)是復雜適應(yīng)性系統(tǒng)，受自身和外界干擾的影響［6］，具有不可預期性、聚集、自組織、非線性、多樣性、多穩(wěn)態(tài)、循環(huán)性等特點［6－8］。社會－生態(tài)系統(tǒng)不是把人類系統(tǒng)機械的鑲嵌在生態(tài)系統(tǒng)里，也不是把生態(tài)系統(tǒng)簡單的納入到人類系統(tǒng)中，而是一種完全不同的結(jié)合［9］。根據(jù)復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論［4］:社會－生態(tài)系統(tǒng)是錯綜復雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其運行軌跡很難確定。社會－生態(tài)系統(tǒng)具有開放性，在某種程度下，干擾可能會使系統(tǒng)偏離原先的運行軌跡。社會－生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的某種規(guī)則，協(xié)調(diào)自發(fā)地形成某種結(jié)構(gòu)。因此，依托于Gunderson和Holling所論述的適應(yīng)性循環(huán)理論［10］的社會－生態(tài)系統(tǒng)理論，關(guān)注變化中的持續(xù)性。

1．2 適應(yīng)性循環(huán)

社會－生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)運行機制可以用適應(yīng)性循環(huán)(Adaptive Cycle)進行描述和分析［6，8，10－17］，即社會 － 生態(tài)系統(tǒng)將依次經(jīng)過開發(fā)(r)、保護(K)、釋放(Ω)和更新(α)四個階段。

潛力(Potential or Wealth)、連通度(Connectedness or Controllability)和恢復力(Resilience or Adaptive capacity)是適應(yīng)性循環(huán)的三種屬性。Gunderson等人［17－18］指出，三種屬性具有普遍性，從細胞到生物圈，從個體到文化。Holling［12］認為對于不斷變化的系統(tǒng)，其內(nèi)在潛力限制了系統(tǒng)未來狀態(tài)可供選擇的范疇;系統(tǒng)內(nèi)在的控制力決定了控制變量和進程之間的連通程度和系統(tǒng)控制自身命運的程度;恢復力，是系統(tǒng)對非預期或不可預測干擾脆弱性的量度，決定了系統(tǒng)對超出控制范圍內(nèi)干擾的脆弱程度(見圖1)。

圖1 適應(yīng)性循環(huán)(A)和增加了恢復力的三維視圖(B)［19］

圖1 (A)描述了由兩種屬性(潛力和連通度)控制的適應(yīng)性循環(huán)。箭頭用于描述循環(huán)中事件的流通速度。短而密集的箭頭描述了一種緩慢變化的情形;長箭頭描述了一種快速變化的情形［19］系統(tǒng)的運行是在資源緩慢積累和轉(zhuǎn)變的長周期與創(chuàng)新和重組的短周期進行的?；謴土κ沁m應(yīng)性循環(huán)的另外一個尺度。將恢復力作為第三維加入圖1(A)的二維平面中，得到適應(yīng)性循環(huán)的三維模型，圖1(B)。

1．3 擾沌

Holling［19］在層次結(jié)構(gòu)(Hierachies)［20］的基礎(chǔ)上，提出了擾沌(Panarchy)這個概念。擾沌是描述復雜適應(yīng)性系統(tǒng)進化本質(zhì)的術(shù)語［19］，提供了跨尺度的聯(lián)結(jié)模式，是嵌套在適應(yīng)性循環(huán)中的“層次(Hierachy)”［6］。系統(tǒng)內(nèi)不同尺度，不同等級的循環(huán)通過“記憶(remember)”或“反抗(revolt)”相互作用形成一種擾沌現(xiàn)象。以三個水平層次和兩個聯(lián)結(jié)構(gòu)成的擾沌為例:反抗會在一個循環(huán)中引發(fā)關(guān)鍵性的變化，會使系統(tǒng)運行到一個更大尺度、更緩慢循環(huán)的脆弱階段。記憶通過利用在較大尺度、較緩慢循環(huán)中積累和儲存的潛力進行更新。以生態(tài)系統(tǒng)為例，樹林依次經(jīng)歷了從小尺度、快速發(fā)展到較大尺度、比較緩慢發(fā)展到最大尺度、最緩慢發(fā)展的三個水平層次，例如從針葉到樹冠再到小樹林;就制度而言，三個水平層次可以用可操作性規(guī)則、集體選擇性規(guī)則和制度性規(guī)則來描述［21］;就經(jīng)濟而言，個人偏好、市場和社會制度分別描述了上述的三個層次［22］;對于知識系統(tǒng)而言，他們分別是局部知識、實踐和世界觀［23－26］。因此，整個擾沌模型既體現(xiàn)了創(chuàng)造性又體現(xiàn)了保守性，是學習過程和延續(xù)性的結(jié)合。

擾沌模型進一步闡明了可持續(xù)發(fā)展的意義?？沙掷m(xù)性(sustainability)表示創(chuàng)造、檢驗和維持適應(yīng)性的能力。發(fā)展(development)指的是創(chuàng)造、檢驗和維持機會的過程。因此，可持續(xù)發(fā)展(sustainable development)指的是在增強適應(yīng)能力的同時，創(chuàng)造機遇［12］。

2 關(guān)于社會－生態(tài)系統(tǒng)屬性的研究

圖2 穩(wěn)定性景觀模型［6，19］

2．1 恢復力

2．1．1 恢復力的定義

1987 年，Gordon J．E．［27］從純機械力學的角度將恢復力定義為材料在沒有斷裂或完全變形的情況下，因受力而發(fā)生形變并存儲恢復勢能的能力。1973年，生態(tài)學家Holling［13］首次將恢復力概念引入到生態(tài)學領(lǐng)域的研究中。他將恢復力定義為“生態(tài)系統(tǒng)吸收變化并能繼續(xù)維持的能力量度?！彪S后，恢復力被引入社會系統(tǒng)［28］，被定義為人類社會承受外部對基礎(chǔ)設(shè)施的打擊或干擾的能力及從中恢復的能力。Gunderson和Holling［12］將恢復力正式引入社會－生態(tài)系統(tǒng)，將恢復力系統(tǒng)經(jīng)受干擾并可維持其功能和控制的能力，即恢復力是由系統(tǒng)可以承受并可維持其功能的干擾大小測定的;Carpenter和Walker［28］等則將恢復力定義為在社會－生態(tài)系統(tǒng)進入到一個由其它過程集合控制的穩(wěn)態(tài)之前系統(tǒng)可以承受干擾的大小。Walker等［29］則將恢復力定義為系統(tǒng)能夠承受且可以保持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、特性以及對結(jié)構(gòu)、功能的反饋在本質(zhì)上不發(fā)生改變的干擾大小。

2．1．2 恢復力理論模型

恢復力(Resilience)包括四個主要方面［6］。范圍(latitude，L):系統(tǒng)在喪失恢復能力前可改變的最大量?？剐?resistance，R):改變系統(tǒng)狀態(tài)的難易程度。不穩(wěn)定性(precariousness，Pr):系統(tǒng)距閾值的距離。擾沌(panarchy):由于跨尺度相互作用，局部尺度上系統(tǒng)的恢復力將受到不同尺度上系統(tǒng)狀態(tài)及其變化的影響。

Holling C．S［6］等人用盆地模型(見圖 2)描述了恢復力的內(nèi)涵。盆地理論模型包括三個主要的概念，即狀態(tài)空間(state space)、吸引盆地(basin of attraction)和穩(wěn)定性景觀(stability landscapes)。狀態(tài)空間是由組成系統(tǒng)的狀態(tài)變量定義的。吸引盆地是系統(tǒng)的一個區(qū)域，在這個區(qū)域中系統(tǒng)維持著原穩(wěn)態(tài)。在狀態(tài)空間中運行的系統(tǒng)多是處于吸引盆地中;系統(tǒng)所占據(jù)的各種盆地以及盆地間的分界線被稱作穩(wěn)定性景觀。

外部因素和內(nèi)部過程都可導致穩(wěn)定性景觀的改變，包括盆地數(shù)量的變化、盆地寬度的變化(范圍L，圖1)、盆地深度的變化(抗性R，圖1)、盆地形態(tài)或系統(tǒng)位置的變化(即變化Pr，圖1)?？沙掷m(xù)發(fā)展的目標就是使系統(tǒng)維持于理想的盆地中，防止系統(tǒng)進入不理想的盆地(一旦發(fā)生很難回復)［30－32］。

2．2 適應(yīng)力

適應(yīng)力(Adaptability)是指參與系統(tǒng)的行為者管理恢復力的能力。一般來說，自組織是復雜適應(yīng)性系統(tǒng)的主要特點。然而，由于人類具有獨一無二的能力，即預見力和縝密的行動，因此復雜社會－生態(tài)系統(tǒng)的自組織不同于生態(tài)系統(tǒng)或者物理系統(tǒng)［10］。雖然社會－生態(tài)系統(tǒng)的變化路徑，受到個人和群體的影響，但是該系統(tǒng)作為一個整體，與市場經(jīng)濟并不相同。然而，由于人類行為主導著社會－生態(tài)系統(tǒng)，因此社會－生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)力是人類管理自身行為的主要途徑。無論人類的行為是在有意還是無意中進行，行為的過程和產(chǎn)生的結(jié)果都會影響社會－生態(tài)系統(tǒng)的恢復力［33］。人類有目的性的管理社會－系統(tǒng)的恢復力決定了他們是否能成功的跨越不理想的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)或者是否能成功的進入一個理想的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)［6］。

2．3 轉(zhuǎn)化力

轉(zhuǎn)化力(Transformation)是指當系統(tǒng)無法維持現(xiàn)有狀態(tài)的情形下，創(chuàng)造新系統(tǒng)的能力［6］。社會－生態(tài)系統(tǒng)有時會陷入一個具有恢復力但是不理想的穩(wěn)態(tài)，這種情形下采取適應(yīng)力策略并不是最佳選擇。脫離這樣的穩(wěn)態(tài)需要強力的外部驅(qū)動力或者內(nèi)部改革產(chǎn)生的變化來改變現(xiàn)有的穩(wěn)態(tài)［34］，即需要借助轉(zhuǎn)化力策略。雖然，轉(zhuǎn)化力會產(chǎn)生新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但是驅(qū)動轉(zhuǎn)化力的路徑和機制仍處于探索階段。

3 展望

社會－生態(tài)系統(tǒng)理論模型為可持續(xù)發(fā)展理論開辟了一個全新的視角?；謴土蛿_沌概念的引入，使該理論模型充滿了活力和生命力。但是，社會－生態(tài)系統(tǒng)是一個由諸多因素控制，充滿了不確定性和訝異的復雜適應(yīng)系統(tǒng)?；仡櫼酝?，社會－生態(tài)系統(tǒng)理論的研究中依舊面臨諸多問題［35］:①如何測算出系統(tǒng)處于適應(yīng)性循環(huán)中的何種位置;②跨尺度的相互作用，即擾沌如何決定和影響下一個適應(yīng)性循環(huán)的軌跡;③如何增強并維持系統(tǒng)的恢復力(社會－生態(tài)系統(tǒng)的屬性之一)、如何測定恢復力的大小;④適應(yīng)力(社會－生態(tài)系統(tǒng)的屬性之一)的各個組分在整個適應(yīng)性循環(huán)中是如何改變的;⑤如何確定轉(zhuǎn)化力介入社會－生態(tài)系統(tǒng)的力度，當適應(yīng)力已不是最佳的選擇的時候。

因此，社會－生態(tài)系統(tǒng)的研究是一個跨學科的研究領(lǐng)域，需要借助多種學科的知識，才能更全面、更透徹的了解社會－生態(tài)系統(tǒng)的基本原理和動態(tài)運行機制。情景設(shè)計(Scenario Planning)［35］、歷史學、遙感技術(shù)和非線性系統(tǒng)可以成為重要的理論分析工具。

(編輯:李 琪)

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Review of the Research on Social-ecological Systems Conceptual Framework

WANG Qi-Yan1，2
(1．College of Marine Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China;2．East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fisheries Sciences，Key and Open Laboratory of Marine and Estuary Fisheries，Ministry of Agriculture of China，Shanghai 200090，China)

The conflicts between humans and nature have become a global issue，and the understanding of interaction between humans and natural environment has led to a new realm by the sustainable development theory．In recent years，the study on social－ ecological systems framework has been a new perspective for sustainable development research，as well as global change．The dynamic trajectories and the attributes of social－ecological systems are presented in detail under the social-ecological systems framework．Social-ecological systems are the complex adaptive systems，which are unpredictable，self-organized，non-linear，diversie and multiple regimes．Adaptive cycle is a heuristic model，and is helpful in understanding social-ecological systems of dynamic mechanisms．Resilience，adaptability and transformation are the there main attributen of social-ecological systems．Furthermore，the problems that social－ ecological systems theoretical model is facing are given，and applicable research methods in future study are proposed．

sustainability;social－ecological systems;adaptive cycle;resilience;adaptability;transformation

X192

A

1002－2104(2011)03專－0440－04

2011-03-16

王琦妍，碩士生，主要研究方向為社會－生態(tài)系統(tǒng)理論模型和可持續(xù)發(fā)展。