周曉芳

華南師范大學旅游管理學院, 廣州 510631

?

社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力的測量方法綜述

周曉芳*

華南師范大學旅游管理學院, 廣州 510631

恢復力和社會-生態(tài)系統(tǒng)研究的理論及實踐近年來在西方較為流行,然而經(jīng)過幾十年發(fā)展,學術(shù)界仍舊沒有對恢復力的概念達成一致,相應的測量方法更是多種多樣?；诨謴土碚搶ο到y(tǒng)相對穩(wěn)定狀態(tài)和邊界的假設(shè)以及恢復力概念3個階段的演變和理論的發(fā)展,總結(jié)了測量恢復力的5種方法,得出恢復力測量的3個發(fā)展現(xiàn)狀或趨勢：閾值和斷裂點方法依舊是量化恢復力的基本方法；恢復力測量從關(guān)注時間轉(zhuǎn)向空間,關(guān)注生態(tài)轉(zhuǎn)向社會和社會-生態(tài)；復雜學和多學科融合的方法是未來發(fā)展的主要方向。

恢復力；社會-生態(tài)系統(tǒng)；測量；方法；綜述

雖然恢復力(Resilience)在很多學科領(lǐng)域已經(jīng)獲得相當重要的地位,但迄今為止科學家們對其概念仍未達成共識[1],不同研究者根據(jù)需要做出不同解釋,從而出現(xiàn)模棱兩可的定義以及濫用現(xiàn)象[2],測量方法相應也多種多樣。究其原因,在于恢復力存在著先天缺陷——即恢復力屬于預設(shè)性研究,其重要性要到危機爆發(fā)才會顯現(xiàn)[3]。由此大量的恢復力研究主要圍繞生態(tài)系統(tǒng)的災難和脆弱性評價進行[3],一定程度上模糊了恢復力和脆弱性兩個概念并掩蓋了恢復力的本質(zhì)。同時,現(xiàn)階段的恢復力理論進一步強調(diào)這一概念不僅適用于短期災難也適合長期現(xiàn)象[4],并不斷被引入社會、經(jīng)濟系統(tǒng)研究中,在測量方面產(chǎn)生指標過多和過于綜合化[1]的現(xiàn)象,進一步模糊恢復力的本質(zhì),使其逐漸成為寬泛的話題,既吸引人又捉摸不透。

可見恢復力概念具有很高的可塑性,也意味著恢復力研究存在許多分歧,因此迫切需要有效的測量方法[5]來體現(xiàn)恢復力研究的價值。目前恢復力理論已進入社會-生態(tài)系統(tǒng)(Social Ecological Systems)階段[6-8],即從原來關(guān)注系統(tǒng)恢復力轉(zhuǎn)向理解社會-生態(tài)系統(tǒng)的適應、轉(zhuǎn)換和學習過程。從研究歷史來看,恢復力一直與社會-生態(tài)系統(tǒng)的復雜性以及這個復雜系統(tǒng)所對應的復雜問題演變有關(guān),這使得恢復力測量方法更加復雜多樣。如前所述,在恢復力概念沒有明確和一致且目前研究寬泛、概念濫用現(xiàn)象嚴重的情況下,各種文獻的恢復力測量方法并沒有明確的主線可循,綜述起來非常不易,本文力圖從恢復力的本質(zhì)出發(fā)——起源于對系統(tǒng)的相對穩(wěn)定狀態(tài)以及相應邊界的假設(shè),依據(jù)恢復力概念的主要演變路徑(工程恢復力→生態(tài)恢復力→社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力)介紹閾值和斷裂點法、恢復力替代法、場景分析法,對應恢復力研究從關(guān)注時間向空間的轉(zhuǎn)變介紹狀態(tài)空間法、恢復力長度法,總結(jié)分析這五種方法并力圖尋求它們之間的聯(lián)系,探索恢復力測量方法的脈絡(luò)和發(fā)展趨勢。

1 閾值或斷裂點法

工程恢復力(Engineering Resilience)是恢復力的最早解釋或第一概念,假設(shè)和強調(diào)系統(tǒng)的某個穩(wěn)定狀態(tài)存在并以恢復到同樣狀態(tài)所需要的時間和速度[9]來衡量。生態(tài)恢復力(Ecological Resilience)是對工程恢復力的修訂和補充,假設(shè)系統(tǒng)存在多個穩(wěn)定狀態(tài),以系統(tǒng)在跨越這些狀態(tài)時吸收的干擾量而非時間和速度來表達恢復力[9-10]。兩者都屬于傳統(tǒng)恢復力,即立足于對系統(tǒng)相對穩(wěn)定狀態(tài)的假設(shè)并關(guān)注相應邊界問題,認為多空間的復雜系統(tǒng)行為將圍繞吸引場變化,如果系統(tǒng)進入一個新的穩(wěn)定域,原系統(tǒng)的恢復力將丟失[11]?？梢?無論是系統(tǒng)基于某個穩(wěn)定狀態(tài)或多種穩(wěn)定狀態(tài),還是系統(tǒng)恢復到某個穩(wěn)定狀態(tài)的時間、速度或是吸收的干擾量,恢復力測量的基本還在于相對穩(wěn)定的參照狀態(tài)選取以及對應變量或指標的監(jiān)測和測量。

閾值和斷裂點方法即是以此為基礎(chǔ),其前提是假設(shè)社會-生態(tài)系統(tǒng)以某個或多種穩(wěn)定狀態(tài)存在,這種穩(wěn)定是相對的、變化的,如果某個系統(tǒng)變化過多或達到一定的程度,它就會跨越某個邊界或范圍并開始呈現(xiàn)不同的行為方式,直到進入另一個穩(wěn)定狀態(tài)。閾值(Threshold)概念表達的即是系統(tǒng)的范圍邊界,是恢復力作用的范圍。Folke等人將其定義為控制產(chǎn)生臨界反饋的、經(jīng)常緩慢改變的變量達到的某一水平或數(shù)量,使得系統(tǒng)自組織地朝著不同軌跡、或不同的吸引子運行[12],斷裂點(Tipping Point)則是穩(wěn)定系統(tǒng)被破壞將進入不穩(wěn)定的臨界點,是與閾值對應的、相關(guān)的存在,在擾沌模型(Panarchy)[13]中得到充分體現(xiàn),是不同尺度或狀態(tài)的系統(tǒng)之間連接點,在很大程度上可以認為閾值和斷裂點所表達的系統(tǒng)邊界或臨界的實質(zhì)是一樣的。

Carpenter認為直接測量恢復力非常困難,唯一的方法就是通過復雜系統(tǒng)的臨界或邊界識別[14],表明恢復力測量中閾值或斷裂點方法有基礎(chǔ)性的地位,在相關(guān)文獻中該方法應用也最為廣泛[15]。閾值測量一般分為時間閾值和生態(tài)閾值[5],也有根據(jù)關(guān)鍵變量在時間和空間上的周轉(zhuǎn)速率而分為快變量和慢變量[16]。無論何種分類,閾值的方法基本都是根據(jù)關(guān)鍵變量和時間閾值或生態(tài)閾值之間的關(guān)系估算系統(tǒng)某些關(guān)鍵指標從脅迫狀態(tài)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的時間。例如,在生態(tài)系統(tǒng)中對生態(tài)閾值和時間閾值轉(zhuǎn)換最明顯的例證就是氮和磷在湖泊中的富積和變化,如果氮和磷沉積速率下降并逐步減少,湖泊會恢復原來的狀態(tài),湖泊系統(tǒng)的恢復力可以通過氮和磷的變化兩個關(guān)鍵指標來確定[17]?？梢哉f閾值提供了一種很好的思路,即系統(tǒng)由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的時候所應具備的條件和恢復時間,或是系統(tǒng)能夠承受的最大脅迫或系統(tǒng)從一種狀態(tài)到另一狀態(tài)的臨界值和斷裂點。由于思路相同,斷裂點和閾值兩者經(jīng)常聯(lián)系在一起,目前在閾值系統(tǒng)模型中測量恢復力的方法均與斷裂點有關(guān)系,例如系統(tǒng)到斷裂點的位置、系統(tǒng)朝著斷裂點移動的敏感性、系統(tǒng)朝著斷裂點移動的速度[5]等等。在生態(tài)系統(tǒng)實踐中的運用也較常見,例如嚴重干旱環(huán)境下北美黃松向矮松的種群轉(zhuǎn)換是因為土壤侵蝕和嚴重破碎化[17],土壤侵蝕程度和相應生態(tài)系統(tǒng)的閾值和斷裂點就是地表松樹群落系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的臨界。除了時間閾值和生態(tài)閾值,空間閾值的研究也開始出現(xiàn),例如Liu[18]在梳理閾值的非線性時以武隆地區(qū)大熊貓的棲息點、居民點以及燃料采集點三者的空間距離變化及關(guān)系展示了空間閾值問題,是一個較好的探索。

由于運用閾值和斷裂點方法的時候生態(tài)系統(tǒng)都被假設(shè)有一個穩(wěn)定狀態(tài),并且在通過某一或某系列壓力源產(chǎn)生的臨界值到達另一個穩(wěn)定狀態(tài)[19],或通過分析少數(shù)關(guān)鍵變量來理解生態(tài)系統(tǒng)動態(tài),承認系統(tǒng)的系列變量和關(guān)系在從控制性的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個穩(wěn)定范圍時所吸收的擾動數(shù)量[8],因此閾值和斷裂點方法的焦點不是在穩(wěn)定性,而是在變化性,是對不斷變化的社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力有用的測量方法[8],例如Brand 總結(jié)的3種可能的量化恢復力方法均是基于閾值和斷裂點[20]。

但是,閾值和斷裂點關(guān)注的臨界通過并不經(jīng)常發(fā)生,且確認哪里是臨界和系統(tǒng)邊界存在也是非常難[14]。自然科學中對臨界值的理解來自于大的擾動發(fā)生前后生態(tài)系統(tǒng)的響應過程,但在交叉學科中這也許不可能[14]；并且,在歷史的長河中,社會崩潰是不多見的[21],而社會研究總是滯后于社會現(xiàn)象,社會現(xiàn)象的復雜性遠遠超過經(jīng)驗的認識,導致社會系統(tǒng)的臨界和邊界狀態(tài)確定更是困難。因此閾值和斷裂點的方法是有限的,基本上僅適用于被不利環(huán)境控制的生態(tài)系統(tǒng),以及不考慮系統(tǒng)內(nèi)部或外部的競爭導致的生態(tài)系統(tǒng)變化,對長期的社會-生態(tài)系統(tǒng)研究則很難運用到。目前社會-生態(tài)系統(tǒng)中使用該方法也仍然處于概念和模型階段,這與生態(tài)學家本身的專業(yè)局限有關(guān),雖然Rapport等人認為閾值或斷裂點方法可以求助于計算機模型的幫助,如Century模型和Gap 模型[15],實際上這些模型并不適用。

不過,閾值和斷裂點的方法至少為了解社會發(fā)展提供了一個思路,Adger認為災難過后前社會系統(tǒng)的殘留變成新社會系統(tǒng)的生長點,依據(jù)假設(shè)的方法可以推導恢復力[3]。目前許多相關(guān)研究也逐漸集中到如何理解社會體制轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài),用恢復力管理的方式阻止社會轉(zhuǎn)變或災難被觸發(fā)[22],形成轉(zhuǎn)化型變革或轉(zhuǎn)換型景觀的研究。例如在Walker等人的研究中,轉(zhuǎn)換型變革包括景觀穩(wěn)定性的本質(zhì)改變、新的決定性狀態(tài)變量的介入以及其他變量的丟失[23],具體來說包括對社會的看法和意義的改變、社會網(wǎng)絡(luò)配置、領(lǐng)導層與政治和權(quán)力的關(guān)系結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)和制度安排[12]。

2 恢復力替代法

圖1 社會-生態(tài)系統(tǒng)中恢復力和替代的機制[14] Fig.1 Relationship between the surrogates to resilience of social-ecological systems

在更加復雜的社會-生態(tài)系統(tǒng)中,學者們普遍認為測量每個穩(wěn)定狀態(tài)的閾值非常困難[15],因而發(fā)展了一種間接的方法[24],即恢復力替代法。替代(Surrogate)這個概念并非新名詞,在1973年Holling對恢復力的經(jīng)典開創(chuàng)性論文中已假設(shè)生態(tài)系統(tǒng)存在自組織的替代物或穩(wěn)定狀態(tài)[25]?；謴土Φ奶娲锊⒎且话闵鷳B(tài)學意義上的指示因子(Indicator),而是在對社會-生態(tài)系統(tǒng)的評估過程中提取的閾值或斷裂點及相關(guān)變量,Peterson認為尋找替代是系統(tǒng)各獨立部分相互加強的過程[26]。關(guān)于替代物和恢復力的關(guān)系以及在社會-生態(tài)系統(tǒng)中的機制,Carpenter等[14]以圖1表示：

如何識別和選取替代物？簡單來說就是在評價社會生態(tài)恢復力的時候直接從中推導出代理的特征[24]。由于恢復力管理的目的是使系統(tǒng)面對干擾時保持持續(xù)和穩(wěn)定,替代物的選取要求具有前瞻性[27],并且在選取替代物之前要界定好問題,對社會-生態(tài)系統(tǒng)和恢復力機理進行甄別和研究。事實上替代物識別和界定依舊是一個難題,因為恢復力至今都沒有統(tǒng)一的概念,進入社會-生態(tài)系統(tǒng)階段的恢復力研究更加復雜,恢復力更多作為一個屬性來被研究。

如果說工程恢復力和生態(tài)恢復力概念相對生態(tài)系統(tǒng)研究來說較為清晰,那社會-生態(tài)系統(tǒng)的恢復力含義則至今仍不夠能明確。自從社會生-生態(tài)系統(tǒng)研究聚焦系統(tǒng)的復雜演變過程[12]開始,恢復力的概念與適應和進化越來越近[28]。例如Walker等人提出恢復力不應該僅僅被視為系統(tǒng)對初始狀態(tài)的一種恢復,而且也是復雜的社會-生態(tài)系統(tǒng)為響應擾動和壓力、限制條件而產(chǎn)生的一系列變化(Change)、適應(Adapt)和改變(Transform)的能力[23]；Folke等人也認為現(xiàn)階段恢復力的思想主要著眼于社會-生態(tài)系統(tǒng)的3個不同方面,即持續(xù)性角度的韌性(Resilience as Persistence)、適應性(Adaptability)和轉(zhuǎn)變性(Transformability)[12]；Cumming等認為系統(tǒng)的本質(zhì)就是忍耐和不忍耐,恢復力等同于系統(tǒng)保持其特性的能力[27]。這些都表明了目前的社會-生態(tài)系統(tǒng)研究已經(jīng)進入復雜系統(tǒng)階段[29],因此恢復力被更多視為這個復雜系統(tǒng)的屬性[30],或是與條件(Potential)、連通性(Connectedness)成為系統(tǒng)的3個維度[13]。這些轉(zhuǎn)變體現(xiàn)了研究的關(guān)注角度從過去生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定狀態(tài)對應的邊界或臨界問題轉(zhuǎn)向關(guān)注社會生態(tài)復合系統(tǒng)持續(xù)和穩(wěn)定對應的適應和進化、學習等問題,這使得社會-生態(tài)系統(tǒng)研究的復雜性增強,更多社會-生態(tài)屬性問題被納入,從而導致恢復力的地位降低,恢復力本質(zhì)更加被模糊甚至忽視。

鑒于恢復力替代法在選取替代物的時候非常依賴研究者的能力,本文介紹Bennett 等總結(jié)的利用簡單系統(tǒng)模型在具體案例研究中逐步識別恢復力替代物的過程,即通過發(fā)展系統(tǒng)模型建立識別恢復力替代物的4 個步驟：問題界定、反饋過程辨識、系統(tǒng)模型設(shè)計和恢復力替代物識別[5,31]。

第一步 問題界定

定義分析系統(tǒng)的原因或問題。例如系統(tǒng)應該被恢復的是什么方面？系統(tǒng)恢復的哪些變化是研究希望的？問題界定有助于對系統(tǒng)的邊界和范圍有一個清晰的認識,并對外部干擾和系統(tǒng)未來發(fā)展狀態(tài)有初步預期,在預期的基礎(chǔ)上設(shè)定恢復力管理的目標。

第二步 反饋過程辨識

反饋過程是系統(tǒng)恢復力的重要構(gòu)成,決定了變量間的相互作用。如果要試圖完整描述系統(tǒng),反饋過程非常重要。系統(tǒng)只有在對反饋的不斷識別和適應中才能實現(xiàn)下一次的轉(zhuǎn)變和適應,在這個不斷反饋和適應、轉(zhuǎn)變中,反饋回路形成并成為系統(tǒng)循環(huán)的重要特征,從而影響對恢復力的判斷和測量。這一過程相對來說較為復雜,在實際的社會-生態(tài)系統(tǒng)問題中更不容易識別。例如當輸出過程發(fā)生時,輸入過程同樣出現(xiàn)反饋回路,反饋加強的是正反饋,阻礙系統(tǒng)過程并促進平衡的是負反饋,正反饋減穩(wěn),負反饋傾向穩(wěn)定,恢復力的判斷需要理解正負兩種反饋形成的回路以及之間相互矛盾,清楚能使系統(tǒng)各部分相互限制并導致替代狀態(tài)如何發(fā)生以及相應的系統(tǒng)過程。具體來說,需要甄別的問題諸如什么變量改變了？是什么樣的進程和驅(qū)動力產(chǎn)生了這些改變？什么力量控制產(chǎn)生改變的過程？等等。

第三步 系統(tǒng)模型設(shè)計

好的系統(tǒng)模型包括所有關(guān)鍵要素和反饋進程,以及系統(tǒng)要素之間的鏈接。這一步需要注意幾個問題：什么是系統(tǒng)關(guān)鍵要素,它們怎么連接的？哪種正反饋或負反饋存在且與什么變量有關(guān)？如果有的話,控制這些反饋回路的干預因素是哪些？將系統(tǒng)從可控的一個反饋回路移動到另一個會有什么樣的區(qū)別？在關(guān)鍵要素提煉和系統(tǒng)過程聯(lián)系機制理順的基礎(chǔ)上建立的系統(tǒng)原型和系統(tǒng)模型,為下一步的參數(shù)設(shè)定和系統(tǒng)模擬提供基礎(chǔ)。

第四步 恢復力替代物識別

識別替代物的時候需注意幾個問題：在反饋回路中狀態(tài)變量的閾值如何？從狀態(tài)變量到閾值有多遠？從狀態(tài)變量移動到閾值或遠離閾值有多快？外部的干擾如何可能并如何影響和控制狀態(tài)變量？變化緩慢的變量影響閾值位置的方式如何？什么因素控制這些緩慢的變量。這一步要通過對狀態(tài)和閾值的了解來判斷系統(tǒng)是否具備恢復力或者恢復力程度如何,并辨識系統(tǒng)在外部干擾或緩慢變化過程中的恢復力變化情況,以實現(xiàn)恢復力的控制。

上述方法相對被部分學者接受,其中系統(tǒng)模型的建立和設(shè)計是重要的一環(huán)[13],一旦定性的系統(tǒng)模型建立,關(guān)系量化和因果假設(shè)就相對容易[32]。然而定義系統(tǒng)模型非常困難,并不能忽視細節(jié),這些細節(jié)有可能是非常重要的[5],但如果要全面考慮這些細節(jié),又會影響模型本身的建立,因而這是一個艱難的過程。好的模型并沒有那么容易,正如愛因斯坦所說“盡可能簡單,但不是更簡單”,恢復力測量方法的探索注定還將繼續(xù)。

在使用恢復力替代方法的時候有幾點還必須注意,第一也即是核心問題是哪一種恢復力替代是與社會-生態(tài)系統(tǒng)中的恢復力一致的？在這個問題上要弄清楚很不容易,因為恢復力不能直接觀察,因而這個問題也不能直接回答,所以很多相關(guān)問題必須要了解。第二是環(huán)境,恢復力替代經(jīng)常有賴于環(huán)境,系統(tǒng)恢復力的產(chǎn)生也有賴于環(huán)境,這種環(huán)境依賴應該可以講清楚的。第三,替代必須是一致的和重復的,某種程度上能夠給以觀察者同樣的信息[5,14]。

在近年關(guān)于恢復力替代方法的研究結(jié)果中,一些生態(tài)系統(tǒng)的替代可以作為參考,例如方差的增加(Rising Variance)可以作為生態(tài)系統(tǒng)躍遷的預警指標、干擾后的恢復速率(Slow Recovery)可作為恢復力和系統(tǒng)躍遷的指示因子、偏度(Skewness)可以用來預警系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換[33]。但Carpenter指出各替代因子都有局限性,需要進一步的實證分析和完善[14]。并且,恢復力的測量不同于傳統(tǒng)生態(tài)指數(shù),使用替代意味著承認社會經(jīng)濟系統(tǒng)中的恢復力不能直接被觀察[14],大大增加了恢復力測量的難度和不準確性。Holling也承認恢復力及其代替之間的關(guān)系經(jīng)常改變,恢復力替代理論上也應該以相應的方式響應和符合這種變化[25,34]。盡管這些都表明恢復力替代的方法存在缺陷,但也為該方法的進一步發(fā)展指明了方向。另外,恢復力替代識別過程的復雜以及選取上的主觀因素都使得恢復力替代法具有針對性,缺乏普適性,并且在實際使用過程中,很多簡單的生搬硬套,甚至直接跳過系統(tǒng)模型的建立和分析,直接簡單選取恢復力的影響因子,導致恢復力替代方法變成簡單的恢復力影響因素的評價。

3 場景分析法

由于現(xiàn)階段恢復力被假設(shè)為社會-生態(tài)的屬性[12]或維度[13],難以觀測更難以量化,加上前述閾值或斷裂點和恢復力替代方法的缺陷,導致社會生態(tài)中的恢復力研究中定性方法比定量多,場景分析法(Scenario)是較多和較早使用的方法。最初由Walker等人提出[24],很快得到社會-生態(tài)系統(tǒng)研究領(lǐng)域內(nèi)主流學者的認可和使用[31],成為預測系統(tǒng)可能的未來和道路選擇[35]的主要方法之一。

場景分析在本質(zhì)上就是對未來的故事性敘述[8],即展示未來是什么樣的。和以定量方法為主的測量、預測方法相比,場景分析更加注重現(xiàn)階段研究基礎(chǔ)上的變化性和敘事的邏輯性[8]。一幕、幀或幅場景要包括可能的事件過程導致到來的結(jié)果狀態(tài)或圖像,這個圖像更像是未來具有代表性的一幅畫或一張快照。例如Gilberto[36]就提出了場景剖析的4個步驟：首先對系統(tǒng)現(xiàn)階段狀態(tài)特征分析以得到某一關(guān)鍵問題,再分析規(guī)模、驅(qū)動力、不變要素和不確定因素,然后分析系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu),最后得到描述將來景象的要素。他總結(jié)了世界常見的幾個場景：參考場景、政變場景、崩潰場景、堡壘場景、生態(tài)社區(qū)場景、新可持續(xù)示范場景,如圖2所示。

好或壞的場景為社會-生態(tài)恢復力管理提供相應的規(guī)劃思路和提前應對方案,然而場景并不那么好構(gòu)建,需要對社會-生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)階段狀態(tài)、系統(tǒng)驅(qū)動因素、系統(tǒng)變量、可能面對的干擾、系統(tǒng)的恢復力和適應性等全方位評估,這些過程有可能只是經(jīng)驗之談。為使場景分析法更有依據(jù)、結(jié)果令人信服,研究者們不斷完善和規(guī)范相關(guān)步驟和程序,本文主要介紹Cumming等人的場景分析5階段[27]。

(1)定義系統(tǒng)特性

在描述社會-生態(tài)系統(tǒng)的時候,系統(tǒng)的組成部分是首要考慮的問題,并要根據(jù)實際的社會-生態(tài)系統(tǒng)進行分析。包括對系統(tǒng)組成部分的清楚描述、部分之間的相互關(guān)系和反應、組成的連續(xù)性、以及可能存在的新事物和系統(tǒng)的創(chuàng)新性。其中要盡可能定義系統(tǒng)的邊界,掌握閾值和臨界情況,考慮系統(tǒng)尺度問題。

這一階段主要分為兩步,第一步將4個系統(tǒng)屬性概念化(結(jié)構(gòu)組成、功能關(guān)系、創(chuàng)新和連續(xù)性),第二步根據(jù)驅(qū)動力作用的范圍和強度分別在4個屬性中選取相應的變量。得出的結(jié)果是社會-生態(tài)系統(tǒng)各部分及其關(guān)系,Cumming等建議用可視化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖來表示,如圖3所示。

將社會-生態(tài)系統(tǒng)簡單可視化對于測量恢復力,定義系統(tǒng)的特性,監(jiān)控相應的變量變化很重要,因此這一步有決定性作用。

(2)定義可能的新系統(tǒng)：與當前系統(tǒng)相同和不同的特性

圖2 世界社會-生態(tài)系統(tǒng)常見的幾種場景[36]Fig.2 Six scenarios of the world social-ecological systems

圖3 地方社會-生態(tài)系統(tǒng)簡單可視化及各部分關(guān)系[27]Fig.3 Simple visualization and relationships of key components within each local social-ecological system

根據(jù)上一階段中舊系統(tǒng)的特性在選定的驅(qū)動因素作用假設(shè)下推導系統(tǒng)有可能產(chǎn)生的變化,包括有可能產(chǎn)生的新系統(tǒng)和系統(tǒng)經(jīng)歷發(fā)展和重組后有可能保留的特性。如果沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的特性被保持,顯然這個系統(tǒng)缺乏恢復力。如有,則將這些被繼承的系統(tǒng)特性提取出來,并監(jiān)控和測量相關(guān)變量的變化數(shù)據(jù)。這一階段的焦點是對變化的管理,包括評估、緩和負面結(jié)果和增強積極效果。

(3)闡述變化的軌跡

這一階段與上一階段相輔相成,循環(huán)進行。包括厘清系統(tǒng)變化的主要過程、對系統(tǒng)性能的影響,同時也注意與恢復力相關(guān)的擾動。關(guān)鍵目標是對連續(xù)的變化如何影響恢復力進行假設(shè)性的分析。

(4)評價將來的可能性

在對現(xiàn)狀評價、可能未來的分析、不同驅(qū)動力作用以及對擾動的分析基礎(chǔ)上推測未來可能發(fā)生什么。這一階段并不擯棄系統(tǒng)特性,相反更要關(guān)注系統(tǒng)特性的變化,這是恢復力分析的關(guān)鍵。

(5)確定變化的因素和驅(qū)動力

這一步是前述基礎(chǔ)下對系統(tǒng)的機制的更深層次理解,結(jié)合對系統(tǒng)變化的分析和驅(qū)動因素的確定,將恢復力以及系統(tǒng)特性變化的相關(guān)變量聯(lián)系起來,最后得到社會-生態(tài)系統(tǒng)的變化機制、過程以及恢復力。

4 狀態(tài)空間法

狀態(tài)空間法是現(xiàn)代系統(tǒng)論和控制論的主要研究方法,動力學意義上的狀態(tài)是一系列信息的集合：對于一個給定的動態(tài)系統(tǒng),如果要完全描述其動態(tài)需要n個變量,則狀態(tài)空間就是由狀態(tài)向量X(t)構(gòu)成的n維向量空間,如公式(1)所示。通過狀態(tài)變量的空間變化建立系統(tǒng)內(nèi)部變量與外部輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系,不僅是信息的集合和空間上的動態(tài)連續(xù),還對系統(tǒng)外部特征和內(nèi)部性能狀態(tài)都進行描述。生態(tài)學中的狀態(tài)空間法較多用于生態(tài)承載力評價,通常由表示系統(tǒng)各要素狀態(tài)向量的環(huán)境軸、資源軸和人類活動軸三維狀態(tài)空間軸組成[37],用狀態(tài)空間中的承載狀態(tài)點定量地描述和測度區(qū)域承載力與承載狀態(tài)[38]。

(1)

在此基礎(chǔ)上恢復力聯(lián)盟將狀態(tài)直接定義為構(gòu)成系統(tǒng)的變量[39],例如一個牧場系統(tǒng)由草、灌木和牲畜的數(shù)量決定,那它的狀態(tài)空間就是所有可能3類變量在三維空間上的各種可能組合,三者在空間上的運動體現(xiàn)了動力系統(tǒng)的不斷變化,即牧場的狀態(tài)就是在特定時間下草、灌木和牲畜的數(shù)量。狀態(tài)也被認為是一個階段,在這個階段上,物種與環(huán)境交互作用產(chǎn)生了功能與結(jié)構(gòu)的一組屬性,形成狀態(tài)空間[39]。社會-生態(tài)系統(tǒng)中狀態(tài)的廣義定義則是指系統(tǒng)在某個閾值范圍內(nèi)的主要過程以及所引起的系統(tǒng)的特征變化[40],這種變化是可以被監(jiān)測和測量的,因此狀態(tài)空間可用于直觀理解恢復力的內(nèi)涵[41]。

用狀態(tài)空間法測量社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力的前提是假設(shè)系統(tǒng)運行的狀態(tài)處于“吸引盆地”中,“吸引盆地”是狀態(tài)空間中一個特定的相對穩(wěn)定區(qū)域,Walker的用穩(wěn)定景觀吸引盆(The Basins of Attraction in a Stability Landscape)[23]來描述,并增加了體制(Regime)的概念來表達一系列狀態(tài)中有著同樣本質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)配置[23],以小球在穩(wěn)定景觀吸引盆內(nèi)或吸引盆之間的變化來代表恢復力的運動軌跡。不過 Folke等認為景觀吸引盆和體制的假設(shè)過于復雜,比較贊同May[42]和Holling[25]直接采用多穩(wěn)態(tài)(Multiple Stable States)來表征生態(tài)動力系統(tǒng)在相同的參數(shù)條件下存在不同穩(wěn)態(tài)解的現(xiàn)象,即直接關(guān)注穩(wěn)定狀態(tài)的多樣性,省卻了體制這一系統(tǒng)配置的環(huán)節(jié)。

然而,起源于自動化和控制理論的狀態(tài)空間法并沒有在恢復力的量化和測量方面得到很好的運用,原因和前述閾值和斷裂點的方法較為類似,即使在運用該方法比較多的生態(tài)承載力評價方面也大部分是簡單套用。很顯然,對于社會-生態(tài)系統(tǒng)這樣一個復雜系統(tǒng),只基于變量的狀態(tài)和狀態(tài)空間概念反而使得恢復力研究更加復雜。因為系統(tǒng)的狀態(tài)空間并非幾個變量就可以明確的,空間是一個點、線、面組合和維度的問題,狀態(tài)和狀態(tài)空間應關(guān)注系統(tǒng)變量在空間上的可能組合以及相應的變化和驅(qū)動機制。但是,狀態(tài)空間法不失是一個新的好思路,不僅關(guān)注恢復力的工程學和生態(tài)學含義,將兩者思想融合起來,還注重社會-生態(tài)系統(tǒng)的整體狀態(tài)和變化,有利于從整體到局部關(guān)注恢復力的動態(tài)變化。更重要的是恢復力傳統(tǒng)研究一直關(guān)注的是與變量變化相關(guān)的時間和相應的速度問題,狀態(tài)空間法則是向恢復力空間研究轉(zhuǎn)變的一個的開始。

5 恢復力長度法

狀態(tài)空間法是恢復力空間研究的轉(zhuǎn)變,但所關(guān)注的狀態(tài)空間還不是具體的空間問題,即不屬于空間恢復力(Spatial Resilience)。恢復力長度法則在這方面有所開創(chuàng),由Dai及其同事通過室內(nèi)培養(yǎng)酵母群落的試驗提出,是比較新穎的一個定量研究的方法,被Carpenter高度贊賞并以其發(fā)表在《Nature》上的“Spatial Signatures of Resilience”一文力推[43]。這種方法與傳統(tǒng)的只關(guān)注時間序列的恢復力指數(shù)完全不同,主要以空間信息為研究對象,其理念是建立在生物體空間分布和變化過程基礎(chǔ)上。受景觀生態(tài)學的影響沿用了斑塊(Patch)的概念,并將斑塊分為兩類：條件較好的棲息地通常是良性斑塊(Good Patch)或者系列人口稠密的斑塊群或斑塊光暈(Patch Halo),反之不良斑塊(Bad Patch)上人口較為稀疏；隨著距離不良斑塊越來越遠,種群密度將逐漸達到某個景觀整體范圍的平均水平。

圖4 恢復力長度[43]Fig.4 Length of resilience

圖4是對恢復力長度的一個說明,不良斑塊是測量恢復力的參照,位置為0,如果種群最高密度時期良好斑塊位置為1,恢復力長度就是0到1的距離,即種群從衰敗時期恢復到高密度時期90%的距離。如果這一距離近,則恢復力長度較短(接近閾值),此時社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力高(底部較尖)遠則恢復力長度長(遠離閾值),此時社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力低(底部較平)。

大量研究顯示面對突如其來的災難,恢復力下降使得人口變化急劇,恢復力長度的方法突破了以前以時間或速率變化來表達的恢復力,不僅證明人口在景觀斑塊之間的移動影響恢復力變化,更表明隨著恢復力的下降,不良斑塊對人口的影響空間范圍將越來越大,這一現(xiàn)象在人口空間分布方面有很多例證,例如收割季節(jié)的人口模式。另外增加恢復力長度會減少良性斑塊面積或數(shù)量,例如過渡放牧和氣候變化使得草原演化成沙漠的過程體現(xiàn)出良性斑塊數(shù)量減少[43]。

目前的恢復力研究經(jīng)常強調(diào)空間的重要性[18,43],恢復力長度的方法是空間恢復力在運用上邁進的一大步。相對大多數(shù)只有時間尺度而缺乏空間信息的恢復力測量來說,這一方法有很大的優(yōu)勢,如結(jié)合景觀生態(tài)學以及地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù),恢復力的大尺度空間研究將更加有可能。

6 其他方法

由前述所總結(jié)的幾種方法可看出,對生態(tài)系統(tǒng)恢復力量化的方法和模型多樣,但是社會系統(tǒng)和社會-生態(tài)系統(tǒng)中則傾向于定性[14]。這些定性方法一般分為為4種：利益評價、模型解釋、歷史剖面、案例研究[14],系統(tǒng)模型方面也以軟模型為主,包括藝術(shù)、故事或場景、技術(shù)圖表、地圖、啟發(fā)式數(shù)學模型、快速理解簡單模型以及復雜復合系統(tǒng)模型等[14],通常都有缺陷且存在時空尺度上的替代困難[14]。

從模型的觀點來看,社會-生態(tài)系統(tǒng)是可以被概念化和定量化的[44],然而從生活在其中的人的角度,社會-生態(tài)系統(tǒng)更是一個物質(zhì)、社會和象征性景觀的復雜交織和人們的生活經(jīng)驗構(gòu)建[44],使得量化研究的困難更大。不過學者們?nèi)匀煌Ｖ共涣诉@樣的探索,Adger認為生態(tài)系統(tǒng)的某些方面可以類推到更寬泛環(huán)境下社會制度中,也即是社會系統(tǒng)和社會-生態(tài)系統(tǒng)可以參考生態(tài)系統(tǒng)的一些恢復力測量方法[1]。這方面案例有不少,如Bennett等人檢驗場景和仿真兩種模型在社會-生態(tài)系統(tǒng)中的運用[5]；Alleby等人從恢復力替代角度出發(fā)聚焦復雜系統(tǒng)的不連續(xù)數(shù)據(jù)集尋找[45]；Berkes和Seixas調(diào)查了社會-生態(tài)系統(tǒng)中的記憶和適應性知識的角色,其研究揭示恢復力替代存在于社會的環(huán)境監(jiān)控能力特征中,社會系統(tǒng)能察覺并能適當?shù)仫@現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)變化的信號[46]；Cumming等運用經(jīng)驗方法對美國不同地區(qū)進行恢復力比較評價[27]；Frey 使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法分析社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力[47]等等。然而這些方法在還沒有得到廣泛驗證,依然有待深入探討[20]。

7 結(jié)論和展望

恢復力概念從工程恢復力、生態(tài)恢復力到社會-生態(tài)恢復力的演變反映恢復力理論進入新的階段,這個階段是社會-生態(tài)系統(tǒng)復雜性的表現(xiàn),復雜現(xiàn)象容易造成對本質(zhì)的逐漸模糊,對恢復力測量方法的梳理在于體現(xiàn)這一過程并還原恢復力的本質(zhì)。5種方法中,閾值和斷裂點的方法是基礎(chǔ),該方法關(guān)注傳統(tǒng)工程恢復力的時間和對應的速度以及生態(tài)恢復力的干擾量,其前提和假設(shè)是恢復力理論的根基,即基于系統(tǒng)相對穩(wěn)定狀態(tài)的假設(shè)來探討系統(tǒng)的邊界或臨界問題,測量恢復力的作用范圍。雖然目前閾值和斷裂點的方法主要應用在生態(tài)系統(tǒng),但對社會系統(tǒng)研究提供了轉(zhuǎn)化型變革或轉(zhuǎn)換型景觀的思路[23],并且對空間閾值[18]和恢復力長度[43]的探索也表明從時間恢復力轉(zhuǎn)向空間恢復力的過程中量化恢復力還主要基于這個方法。由于閾值和斷裂點方法的假設(shè)在社會-生態(tài)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)中難以被直接觀測,進而產(chǎn)生了恢復力替代的方法。但是通過替代物的選取并構(gòu)建系統(tǒng)模型來測量恢復力的方法實際上是承認恢復力不能被直接測量,因而存在不準確性,且這種不準確性與測量者的主觀和能力有很大關(guān)系。既然替代不能使得恢復力量化更具說服力,社會系統(tǒng)研究干脆更多選擇定性的場景分析法,使得這5種方法在復雜的社會-生態(tài)系統(tǒng)研究中并存并相輔相成。

針對恢復力概念、理論及相應的恢復力測量方法發(fā)展和演變,本文圖5作為總結(jié)。

圖5 恢復力理論及測量方法演變Fig.5 Five resilience measuring methods in the research process

綜上,本研究得到以下結(jié)論：

結(jié)論一 迄今為止,恢復力理論始終是一個假設(shè),或社會-生態(tài)系統(tǒng)的一個屬性或維度,是否存在至今仍然不清楚,這是恢復力概念長期得不到統(tǒng)一的困境來源,也是恢復力難以測量的關(guān)鍵性因素。

結(jié)論二 盡管沒有統(tǒng)一的概念和測量方法,恢復力還是提供了研究類似社會-生態(tài)系統(tǒng)等復雜系統(tǒng)的具體方法思路,即基于系統(tǒng)相對穩(wěn)定狀態(tài)的假設(shè),關(guān)注系統(tǒng)邊界或臨界問題,監(jiān)測相關(guān)變量變化,測量恢復力的作用范圍。

結(jié)論三 閾值和斷裂點是基本方法,恢復力的測量方法正從時間轉(zhuǎn)向空間,從生態(tài)轉(zhuǎn)向社會和社會-生態(tài)、社會。

在恢復力研究已經(jīng)進入社會-生態(tài)系統(tǒng)復雜系統(tǒng)階段的今天,與恢復力相似的諸如脆弱性、穩(wěn)定性、適應性、轉(zhuǎn)換性、多樣性等等系統(tǒng)屬性不僅使恢復力概念更加混淆難辨,且某些屬性只有在較高尺度或分析水平才能顯現(xiàn),測量他們非常困難[27],很多學者對恢復力開始持懷疑甚至反對態(tài)度,認為恢復力在理論和實證兩個階段之間是獨立發(fā)展的,且這種分離源于缺乏理論框架、翻譯模式以及公認的概括和定義,使得無論是研究方法還是研究設(shè)計都缺乏一致的標準,甚至認為恢復力理論是簡單欺騙[48]。但無論如何,恢復力是需求——控制機制下的一種預見性的管理決策方法,為如何使得社會、生態(tài)和社會-生態(tài)系統(tǒng)及類似的復雜系統(tǒng)更好發(fā)展提供了一個提前了解的途徑[27]。而對恢復力的測量是方法促進理論發(fā)展、提高恢復力可信度和實踐轉(zhuǎn)換程度、解決恢復力研究困境的重要途徑,加上量化不確定性是社會-生態(tài)系統(tǒng)的研究趨勢[1],因此,尋找、總結(jié)和發(fā)展恢復力測量方法非常重要。

恢復力理論的研究對象從生態(tài)系統(tǒng)向社會-生態(tài)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變表明了目前科學研究的一種趨勢,即將自然科學的智慧運用到社會科學中[49]。社會-生態(tài)系統(tǒng)研究就是在搭建自然和社會之間的橋梁,因而對于社會-生態(tài)系統(tǒng)這類復雜系統(tǒng)來說,恢復力的研究方法也要相對復雜得多。Farrell 等認為,復雜系統(tǒng)的恢復力需要用非線性方法,引用新的思考方式,將恢復力、適應性管理、系統(tǒng)模型、情景規(guī)劃、社會科學和生態(tài)學整合[50]。并且,對于復雜的、多尺度和多格局環(huán)境現(xiàn)象,在研究的時候應注意尺度上的轉(zhuǎn)變,將這些轉(zhuǎn)變作為復雜的行為和知識進行理解,用跨學科交叉方法進行研究[51]。相應的系統(tǒng)分析需要新的、定量的評價方案和合適的調(diào)研工具,能夠整合生態(tài)、社會、經(jīng)濟等全方位因素,并將土地利用作為景觀變化的驅(qū)動力,使得復雜社會-生態(tài)系統(tǒng)下的景觀動力機制能夠得到充分理解[52]。

[1] Adger W N. Social and ecological resilience: are they related. Progress in Human Geography, 2000, 24(3): 347- 364.

[2] 葛怡, 史培軍, 徐偉, 劉婧, 錢瑜, 陳磊. 恢復力研究的新進展與評述. 災害學, 2010, 25(3): 119- 124, 129- 129.

[3] Adger W N, Hughes T P, Folke C, Carpenter S R, Rockstr?m J. Social-ecological resilience to coastal disasters. Science, 2005, 309(5737): 1036- 1039.

[4] Rose A. Economic resilience to natural and man-made disasters: multidisciplinary origins and contextual dimensions. Environmental Hazards, 2007, 7(4): 383- 398.

[5] Bennett E M, Cumming G S, Peterson G D. A Systems model approach to determining resilience surrogates for case studies. Ecosystems, 2005, 8(8): 945- 957.

[6] Holling C S, Gunderson L H. Resilience and adaptive cycles // Gunderson L H, Holling C S, eds. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems. Washington, DC: Island Press, 2002: 25- 62.

[7] Folke C, Carpenter S, Elmqvist T, Gunderson L, Holling C S, Walker B. Resilience and sustainable development: building adaptive capacity in a world of transformations. AMBIO, 2002, 31(5): 437- 440.

[8] Folke C. Resilience: the emergence of a perspective for social-ecological systems analyses. Global Environmental Change, 2006, 16(3): 253- 267.

[9] Holling C S. Engineering resilience versus ecological resilience // Gunderson L H, Allen C R, Holling C S, eds. Foundations of Ecological Resilience. Washington, DC: Island Press, 2006: 51- 66.

[10] Holling C S, Meffe G K. Command and control and the pathology of natural resource management. Conservation Biology, 1996, 10(2): 328- 337.

[11] Holling C S. The Resilience of terrestrial ecosystems: local surprise and global change // Clark W C, Munn R F, eds. Sustainable Development of the Biosphere. Cambridge: Cambridge University Press, 1986: 292- 317.

[12] Folke C, Carpenter S R, Walker B, Scheffer M, Chapin T, Rockstr?m J. Resilience thinking: integrating resilience, adaptability and transformability. Ecology and Society, 2010, 15(4): 20- 20.

[13] Holling C S, Gunderson L H, Peterson G D. Sustainability and panarchies // Gunderson L H, Holling C S, eds. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems. Washington, DC: Island Press, 2002: 63- 102.

[14] Carpenter S R, Westley F, Turner M G. Surrogates for resilience of social-ecological systems. Ecosystems, 2005, 8(8): 941- 944.

[15] 閆海明, 戰(zhàn)金艷, 張韜. 生態(tài)系統(tǒng)恢復力研究進展綜述. 地理科學進展, 2012, 31(3): 303- 314.

[16] Walker B, Salt D, Reid W. Resilience Thinking: Sustaining Ecosystems and People in a Changing World. Washington, DC: Island Press, 2006.

[17] Lin B B, Petersen B. Resilience, regime shifts, and guided transition under climate change: examining the practical difficulties of managing continually changing systems. Ecology and Society, 2013, 18(1): 28.

[18] Liu J G, Dietz T, Carpenter S R, Alberti M, Folke C, Moran E, Pell A N, Deadman P, Kratz T, Lubchenco J, Ostrom E, Ouyang Z, Provencher W, Redman C L, Schneider S H, Taylor W W. Complexity of coupled human and natural systems. Science, 2007, 317(5844): 1513- 1516.

[19] Groffman P M, Baron J S, Blett T, Gold A J, Goodman I, Gunderson L H, Levinson B M, Palmer M A, Paerl H W, Peterson G D, Poff N L, Rejeski D W, Reynolds J F, Turner M G, Weathers K C, Wiens J. Ecological thresholds: the Key to successful environmental management or an important concept with no practical application? Ecosystems, 2006, 9(1): 1- 13.

[20] Brand F. Critical natural capital revisited: ecological resilience and sustainable development. Ecological Economics, 2009, 68(3): 605- 612.

[21] Endfield G H. The resilience and adaptive capacity of social-environmental systems in colonial Mexico. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109(10): 3676- 3681.

[22] Harris J A, Hobbs R J, Higgs E, Aronson J. Ecological restoration and global climate change. Restoration Ecology, 2006, 14(2): 170- 176.

[23] Walker B, Holling C S, Carpenter S R, Kinzig A. Resilience, adaptability and transformability in social-ecological systems. Ecology and Society, 2004, 9(2): 5.

[24] Walker B, Carpenter S R, Anderies J, Abel N, Cumming G, Janssen M, Lebel L, Norberg J, Peterson G D, Pritchard R. Resilience management in social-ecological systems: a working hypothesis for a participatory approach. Ecology and Society, 2002, 6(1): 14.

[25] Holling C S. Resilience and stability of ecological systems. Annual Review of Ecology and Systematics, 1973, 4(1): 1- 23.

[26] Peterson G D. Estimating resilience across landscapes. Ecology and Society, 2002, 6(1): 17.

[27] Gumming G S, Barnes G, Perz S, Schmink M, Sieving K E, Southworth J, Binford M, Holt R D, Stickler C, Van Holt T. An exploratory framework for the empirical measurement of resilience. Ecosystems, 2005, 8(8): 975- 987.

[28] Simmie J, Martin R. The Economic resilience of regions: towards an evolutionary approach. Cambridge Journal of Regions, Economy and Society, 2010, 3(1): 27- 43.

[29] Walker B, Abel N. Resilient rangelands-adaptation in complex systems // Gunderson L H, Holling C S, eds. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems. Washington, DC: Island Press, 2002: 293- 313.

[30] The Resilience Alliance. Research on social-ecological systems: a basis for sustainability. [2015- 10]. http://www.resilience.org.

[31] Bennett E M, Carpenter S R, Peterson G D, Cumming G S, Zurek M, Pingali P. Why global scenarios need ecology. Frontiers in Ecology and the Environment, 2003, 1(6): 322- 329.

[32] Shipley B. Cause and Correlation in Biology: A User′s Guide to Path Analysis, Structural Equations and Causal Inference. Cambridge: Cambridge University Press, 2002: 317- 317.

[33] 馮劍豐, 王洪禮, 朱琳. 生態(tài)系統(tǒng)多穩(wěn)態(tài)研究進展. 生態(tài)環(huán)境學報, 2009, 18(4): 1553- 1559.

[34] Holling C S. Understanding the complexity of economic, ecological, and social systems. Ecosystems, 2001, 4(5): 390- 405.

[35] Peterson G D, Cumming G S, Carpenter S R. Scenario planning: a tool for conservation in an uncertain world. Conservation Biology, 2003, 17(2): 358- 366.

[36] Gallopin G. Planning for resilience: scenarios, surprises, and branch points // Gunderson L H, Holling C S, eds. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems. Washington, DC: Island Press, 2002: 361- 392.

[37] 余丹林, 毛漢英, 高群. 狀態(tài)空間衡量區(qū)域承載狀況初探——以環(huán)渤海地區(qū)為例. 地理研究, 2003, 22(2): 201- 210.

[38] 楊倩, 蒙吉軍, 王曉東. 基于多維狀態(tài)空間法的漓江上游生態(tài)旅游承載力空間評價及提升策略. 北京大學學報: 自然科學版, 2015, 51(1): 131- 140.

[39] The Resilience Alliance. Key concepts. [2015- 10]. http://www.resalliance.org.

[40] Stringham T K, Krueger W C, Shaver P L. State and transition modeling: an ecological process approach. Journal of Range Management, 2003, 56(2): 106- 113.

[41] 孫晶, 王俊, 楊新軍. 社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力研究綜述. 生態(tài)學報, 2007, 27(12): 5371- 5381.

[42] May R M. Thresholds and breakpoints in ecosystems with a multiplicity of stable states. Nature, 1977, 269(5628): 471- 477.

[43] Carpenter S R. Complex systems: spatial signatures of resilience. Nature, 2013, 496(7445): 308- 309.

[44] Crane T A. Of models and meanings: cultural resilience in Socio-ecological Systems. Ecology and Society, 2010, 15(4): 19.

[45] Allenby B, Fink J. Toward inherently secure and resilient societies. Science, 2005, 309(5737): 1034- 1036.

[46] Berkes F, Seixas C S. Building resilience in lagoon social-ecological systems: a local-level perspective. Ecosystems, 2005, 8(8): 967- 974.

[47] Frey U J, Rusch H. Using artificial neural networks for the analysis of Social-ecological systems. Ecology and Society, 2013, 18(2): 40.

[48] O′Neill R V. Recovery in complex ecosystems. Journal of Aquatic Ecosystem Stress and Recovery, 1998, 6(3): 181- 187.

[49] Ostrom E. A general framework for analyzing sustainability of social-ecological systems. Science, 2009, 325(5939): 419- 422.

[50] Farrell B, Twining-Ward L. Seven steps towards sustainability: tourism in the context of new knowledge. Journal of Sustainable Tourism, 2005, 13(2): 109- 122.

[51] Stokols D, Lejano R P, Hipp J. Enhancing the resilience of human-environment systems: a social ecological perspective. Ecology and Society, 2013, 18(1): 7.

[52] Lacitignola D, Petrosillo I, Cataldi M, Zurlini G. Modelling socio-ecological tourism-based systems for sustainability. Ecological Modelling, 2007, 206(1/2): 191- 204.

Measuring methods for the resilience of social ecological systems

ZHOU Xiaofang*

SchoolofTourismManagement,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631,China

Both theoretical and practical studies on resilience and social-ecological systems have become popular in the past several decades. However, to date, no consensus has been achieved on the concept and measurement of resilience. On the basis of the assumption of the resilience theory on relative stable states and boundaries of systems, three-phase development process of the resilience concept, and history of the resilience theory, 5 measurement methods for the resilience of social-ecological systems have been reviewed in this paper. Three directions or trends for methodology development to quantify the resilience of social-ecological systems have been discussed: (1) Threshold and tipping point measurements are still the fundamental measuring methods. (2) Concerns have changed from temporal to spatial dimensions and from ecology to social ecology systems. (3) Integration of complexity science and multidisciplinary methods is the main direction for methodology development.

resilience; social ecological systems; measuring; methods; summary

國家自然科學基金項目(41401189);教育部人文社會科學項目(12YJCZH316)

2016- 02- 04;

2016- 12- 02

10.5846/stxb201602040255

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhouxiaofang@m.scnu.edu.cn

周曉芳.社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復力的測量方法綜述.生態(tài)學報,2017,37(12):4278- 4288.

Zhou X F.Measuring methods for the resilience of social ecological systems.Acta Ecologica Sinica,2017,37(12):4278- 4288.