随着全球化和技术的快速发展，从基于地点的生态系统服务研究，转向理解聚焦系统内部和系统之间的多种人类和自然交互关系，以及相邻和远离系统之间的互动，成为一项紧迫的需求。为了应对这一转变，此文提出了一种综合的全程耦合框架(跨国界的社会经济-环境相互作用)来处理此问题。本文主要演示了全程耦合框架在生态系统服务评估中的实用性，包括内部耦合、邻近耦合、远程耦合。此外本文还通过提供了三个来自中国的示例(水、大豆生产和贸易、香蕉种植和迁移)，介绍了应用全程耦合框架需要注意的事项。
生态系统服务作为生态系统和人类社会之间的纽带从而发挥其作用。这个纽带是双向的，包括生态系统服务的供应和对这些服务的需求，通过全面了解生态系统服务供需之间的联系，提出了人地耦合系统(CHANS)的框架(如下图所示)。
在过去几十年里，基于CHANS框架的生态系统服务研究取得了丰硕的科学发现，CHANS框架应对人类给生态系统服务带来的挑战(如生境退化、生物多样性丧失)有着显著的作用。CHANS框架已广泛应用于卧龙自然保护区的生境恢复和保护工作中，使大熊猫从濒危物种转为易危物种。
随着全球化的发展下，全球范围内的人地耦合系统之间的联系越来越紧密，产生了一系列跨国家、跨地区、多尺度的社会-经济-环境影响，为了解决此类问题，提出了一种远距耦合框架，此框架指多个地点之间的社会经济和环境互动。该框架由多个人地耦合系统组成，可分为发送系统、接收系统和溢出系统三种类型，如下图所示。远程耦合现在已被广泛应用于生态系统服务评估以及许多其他领域中。
然而经过大量的研究表明，远程耦合框架和其他相关框架并没有明确地整合相邻人地耦合系统之间的相互作用，也没有一项研究同时研究社会经济和环境问题。因此全程耦合框架被提出，它整合了系统内部(内部耦合)、相邻系统之间(邻近耦合)和远距系统之间(远程耦合)人与自然的相互作用，如下图所示。该框架已经在耕地利用不平等分析、农业灌溉中的食物-水-能源-二氧化碳关系和渔业管理等一系列研究中被采用。
为了证明全程耦合框架在生态系统服务评估中的作用，此文提出了三个来自中国的相关例子：水、大豆生产和贸易、香蕉种植和迁移。如下图所示。
供水调水
内部耦合
由于近几十年来对水资源的过度开发和污染，中国首都北京是世界上最缺水的城市之一，北京的供水受到了人类与自然系统局部相互作用的严重影响，尽管政府实施了一系列节水法规，如分段计价制，但目前效果有限。
邻近耦合
密云水库位于北京北部，是全市多达一半生活用水的唯一地表水源。居住在河北省密云水库上游的农民依赖水资源进行农业和工业活动，北京对水的需求随着人口的增长而持续增加。为了解决供水困境，北京市和河北省联合提出了一项为生态系统服务付费的计划-水田改旱地(PLDL) 计划，北京市每年向河北省密云水库流域内的农民支付一定数额的财政补贴，鼓励将水稻种植土地转为玉米种植土地。研究结果显示，由于PLDL计划的实施，密云水库的水量和水质得到了极大的改善。此外，PLDL计划已经确保和增强了北京市的水供应。
远程耦合
为了从南方河流取水供应干旱的北方(包括北京)，中国政府启动了南水北调工程，这样的项目导致了相当大的社会经济和环境变化，包括大规模的人口重新安置和环境影响。因此，今后需要对生态系统服务进行全面评估。
大豆生产与贸易
内部耦合
黑龙江省位于中国东北部，是大豆第一大产区，大豆产量约占全国的三分之一，2010-2015年黑龙江大豆进口量增加和大豆种植量减少，导致作物结构普遍发生变化。因此，黑龙江省出现了由大豆作物向玉米作物的转化，随之而来的是一系列环境问题。
邻近耦合
由于黑龙江从大豆转向玉米，作物结构发生了变化，导致焚烧秸秆时产生更多烟雾，在很大程度上恶化了当地和附近的空气条件，尤其是通过风污染了邻国俄罗斯。
远程耦合
大豆产量的减少和大豆需求的增加迫使中国从巴西、美国和其他国家进口更多的大豆。因此，大豆贸易在许多出口国造成了土地利用和土地覆盖的变化。
香蕉种植和迁移
内部耦合
植物病害——热带4号枯萎病，一种土壤病原真菌的传播，在中国西南部的香蕉产业中造成了不可逆转的损失，导致经济损失和生态退化。
邻近耦合
这种疾病的蔓延，加上中国西南部香蕉产区土壤质量的普遍下降，导致国内香蕉种植园转移到国外，主要是邻国老挝。因此，老挝北部的土地利用和土地覆盖发生了重大变化，表现为香蕉种植园的广泛扩大和稻田的缩小。
远程耦合
与老挝当地农民签订香蕉种植合同的贸易商已经将香蕉出口到中国，并供应全国各地的消费者。
全程耦合开展生态系统服务评估注意事项
任何单一的研究都不能解决人类与自然系统之间的所有复杂相互作用；因此，在生态系统服务评估中，识别和整合跨多个尺度的最相关和最重要的相互作用是至关重要的。此文建议使用地理学的第一定律——距离衰减，作为一种方法来证明通过某些流向连接的多个人类和自然系统是否形成了全程耦合系统。距离衰减指的是涉及当地居民的人类和自然交互会随着距离的增加而减少，而全程耦合系统并不符合这个规律。
在内部耦合、邻近耦合、远程耦合中，溢出系统是最少研究和了解的。全程耦合框架的应用，包括生态系统服务的评估，应该遵循在2017年提出的全程耦合论文中所建议的操作步骤。
看法
人类时代充满着不确定性，包括气候变化、战争和新冠肺炎的传播，这些都展示了评估内部耦合、邻近耦合、远程耦合在生态系统服务的重要性。在评估生态系统服务方面采用全程耦合框架仍处于起步阶段，并面临着各种挑战。第一是量化，迄今为止，许多论文在概念上重点探讨了全程耦合框架的应用，强调了定量分析的重要性。第二是平台，由于全程耦合的概念和框架已经广泛应用，有必要建立平台(如网站、论坛)来规范语言使用(如术语)。未来在生态系统服务方面采用全程耦合框架的研究将为持续提供、平衡权衡、促进区域和全球合作以及推进可持续发展目标(SDG)增加重要的见解。
END
声明：本推送内容仅代表课题组对文章的理解，请各位专家、同学批评指正。
原文请见：Jing Sun. Understanding ecosystem services in a metacoupled world[J]. Earth, Environment, and Sustainability, 2023, 46-54.
来源：i地理
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