综述:指导多重生态系统服务与损害(ESD)研究和管理的概念系统图谱

【字体: 时间:2025年09月23日 来源:Perspectives in Ecology and Conservation 3.5

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  本综述系统阐述了概念系统图谱在多重生态系统服务与损害(ESD)整合研究与管理中的应用价值。作者以阿根廷Lules河流域为例,结合专家知识与网络分析,构建了包含43个驱动因素的因果网络模型,识别出18个关键驱动因子(以非生物与社会经济类为主),为数据稀缺地区的生态系统管理提供了可更新的理论框架与优先级决策工具。

  

引言

自然与社会系统的交互为人类福祉提供了必不可少的生态系统服务(Ecosystem Services, ES),但日益增长的环境压力正威胁这些服务的可持续性。自然资本与生态系统服务框架虽为可持续发展提供了理论路径,其复杂性却对实际管理构成巨大挑战。尤其在资源依赖型经济为主的南美地区,协调多重生态系统服务与损害(Ecosystem Services and Disservices, ESD)的可持续供给尤为迫切。

本研究以阿根廷西北部的Lules河流域为例,聚焦五个关键ESD:地上碳储量(Aboveground carbon stock)、水质(Water quality)、水量(Water quantity)、登革热传播(Dengue transmission)和利什曼病传播(Leishmaniasis transmission)。通过整合专家知识构建概念系统图谱,并利用网络分析方法识别关键驱动因子,为数据稀缺区域的生态系统管理提供优先行动指南。


研究方法

研究区域

Lules河流域位于阿根廷图库曼省,面积1119平方公里,海拔范围362–4735米。流域内环境多样,涵盖城市区、甘蔗与柑橘种植园、原生森林及高山生态系统。气候呈明显的季风特征,年均降水量1200毫米,夏季集中。流域下游受圣米格尔德图库曼大都市(人口约100万)的强烈人为影响,面临 deforestation、水资源季节性短缺、水体污染及虫媒传染病等多重压力。

专家知识编码与系统图谱构建

研究采用七阶段标准化流程,聚合16位跨领域专家的知识,通过个体填写标准化表格、小组研讨、共识会议等形式,最终整合成涵盖五个ESD的联合概念系统图谱。专家需对每个驱动因子标注其测量尺度(空间、时间)、影响类型(直接/滞后)、变量类别(生物、非生物、社会经济、政策)等属性。

网络分析

将最终图谱转化为有向网络,使用R语言igraph包进行结构分析。采用三个网络指标评估节点重要性:

  • 介数中心性(Betweenness centrality):衡量节点在网络路径中的中介作用;

  • 简单路径数(Number of simple paths):反映变量与ESD之间的直接与间接连接总数;

  • 出度(Out-degree):指该节点对外直接影响的其他变量数量。

通过排名与相关性分析,筛选出关键驱动因子,并据此制定数据收集优先级。


研究结果

系统图谱共识别43个驱动因子与214条因果链接。驱动因子中,社会经济类占32.6%,非生物类27.9%,生物类23.3%,政策类16.3%。ESD之间的直接联系较少,但水质与水量显著影响登革热和利什曼病的传播。

网络分析显示,人口密度城市化程度政策降水土地利用是排名前五的关键驱动因子。根据出度与简单路径数的综合排名,最终确定18个优先数据收集对象,其中38.9%为非生物因子,33.3%为社会经济因子。所有关键驱动因子均找到潜在数据来源,部分数据源可覆盖多个ESD。

值得注意的是,一些因子(如海拔、温度)虽简单路径数高,但介数中心性低,说明其虽直接影响多个变量,却不承担网络中的“桥梁”角色。


讨论

系统图谱的双重作用

概念系统图谱既是对当前系统理解的标准化呈现,也可作为分析工具识别关键驱动因子。其动态可更新特性有助于持续整合新知识,克服数据不足的瓶颈。

跨学科共识与系统复杂性

本研究通过结构化流程促进跨领域专家达成共识,揭示了单一ESD研究中常被忽略的交叉联系。但也需注意,图谱分辨率与变量聚合程度需权衡细节与可解释性。例如,“政策”作为一个聚合变量,虽简化了模型,却可能掩盖具体政策工具的差异效应。

管理启示与研究前瞻

研究建议管理者应同时考察多条路径上的直接与间接效应,以避免治理行动带来意外后果(如增加生态损害)。例如,水质与水量的管理会直接影响病媒传播,需协同干预。

未来研究可朝三个方向深入:

  1. 1.

    结合结构方程模型(SEM)或机制模型,为因果链接赋予量化参数;

  2. 2.

    引入时间维度与反馈循环,增强系统动态表征;

  3. 3.

    将公平性(Equity)维度纳入框架,评估ESD分配的公正性。


结论

概念系统图谱结合网络分析,为多重ESD研究提供了高效、透明的工具框架。它不仅支持数据优先级决策与假设生成,还能促进研究者、管理者与利益相关者的沟通。本研究证明,即使定量数据有限,通过系统整合专家知识,仍可构建指导实践的理论模型,推动生态系统服务的可持续管理。


(根据原文内容严谨缩写,未新增非原文信息。)

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