【
摘要
】
人类与自然耦合系统（
CHANS
）是复杂、动态、相互关联的系统，具有跨社会和环境维度的反馈。这种反馈给因果推断带来了巨大挑战。两个重大挑战涉及可排除性假设和无干扰假设。这两个假设在
CHANS
文献中大多未被探讨，但当其中一个假设被违反时，从可观测数据中进行因果推断就很难解释。要探讨这两个假设的合理性，就必须具备系统的结构性知识，同时明确认识到
CHANS
中的大多数因果变量都会影响环境因素和人为因素的耦合配对。在大量评估海洋保护区的因果关系文献中，有近
200
项研究试图提出因果关系主张，但很少有研究涉及可排除性假设。为了研究干扰对海洋保护区的相关性，研究对海洋保护区进行了风格化模拟，模拟中的冲击可代表政策干预、生态干扰和技术灾难。
CHANS
中的人力和资本流动性既是干扰的原因，从而使因果效应的推断产生偏差，也是因果效应本身的调节因素。目前还不存在完美的解决方案来满足
CHANS
中的排他性和干扰假设。要阐明
CHANS
中的因果关系，需要针对特定因果问题采用多种方法，目的是找出每种方法的偏差来源，然后对可信的推论进行三角测量。在
CHANS
研究中，以及更广泛的可持续性科学中，积累因果关系证据基础的途径需要来自多个学科的技能和知识，以及学术界与实践者之间的有效合作。
【
研究背景
】
CHANS
是复杂、动态、相互关联的系统，研究人员利用
CHANS
模型来研究人类与环境的相互作用。在
CHANS
研究中，学者们主要采用预测性推断和因果推断两种方法来理解和确定因果关系。预测性推断通过拟合模型和观测数据来进行预测，并评估其适配度来判断成功。而因果推断则通过实验性或准实验性变化来分离因果关系，并根据可信度来判断成功。因果推断的可信度依赖于排除性和无干扰假设的可靠性。然而，在
CHANS
中，由于系统的耦合性和复杂性，这两个假设面临挑战。为了提高实证证据的质量，学者们需要明确努力确定这些假设的可信度，并探讨违反假设的影响。虽然研究以海洋
CHANS
为例进行说明，但相关观点适用于所有
CHANS
研究，并强调了该领域所面临的挑战。
【
研究方法
】
本文先通过文献梳理的方法，然后以海洋生态系统为例进行实验对照研究。
假设性的海洋系统包括在海洋风景中设立了一个海洋保护区（
MPA
）。通过多种生态和经济机制的影响，这个
MPA
可能对生态和社会结果产生影响。文中提到了一个因果问题，即在存在
MPAs
的情况下，
MPAs
平均改变了多少鱼类存货的水平。为了回答这个问题，需要建立一个对照组来比较在没有
MPAs
的情况下的鱼类存货水平。通过随机分配
MPAs
，估计没有
MPAs
的区域的鱼类资源情况来作为对照组。为了消除隐藏偏倚，非实验设计旨在通过设计和统计方法消除混淆效应。研究强调了两个重要的影响因素：（
i
）对于可信的因果推断，需要了解
CHANS
结构的知识，特别是有关因果变量和干预分配机制的知识；（
ii
）在
CHANS
中受到冲击的单位应被视为环境和人类元素的耦合配对。
图
1. S
对
Y
的因果关系和可能掩盖或模拟因果关系的混淆变量图
考虑到
CHANS
中人类对渔业资源的开采和开放性访问，可以将其视为朝向平衡的动态路径的相图（图
2
）并设想政府建立了一个
MPA
。通过有无
MPA
的地区进行对照来对比
MPA
地点和比较地点的资源变化，这种设计称为前后对照影响（
BACI
）设计或差异设计。
图
2.
处理单元是
CHANS
生态和社会属性的耦合配对图
通过分析了两种自然（生态）系统类型：（
i
）具有每个区域自身种群动态的封闭系统，和（
ii
）具有每个区域自身种群动态以及从源区到汇区的扩散的源
-
汇系统。该模型是先前发布模型的离散时间版本。扩散参数的符号和大小确定了生物量在空间上的方向和流动。当所有扩散参数均等于零时，系统是封闭的。在源
-
汇系统中，从源到汇的扩散参数（移出）和从汇到源的扩散参数（移入）均不为零（图
3
）。
图
