保护生物学（三）

麦克阿瑟和威尔逊用这些假设制定了一个数学模型（Wilson＆Bossert 1971）。 假设p是表示物种池的参数。 让总移民率λs是每单位时间殖民地定植岛的新物种的数量。 让总消灭率μs是岛上灭绝的物种数量。 因此，岛上物种变化的瞬时速度是，

ds

dt

=λs-μs

如果λs=μs，则ds / dt = 0，我们有一个平衡的s *。 假设我们岛上的物种存在。 我们将总移民率的表征如下。 让λa每单位时间定植岛的新物种的平均移民速率，因此总移民率为λs=λa（p-s）。 总消光率也可以表征。 让每单位的平均消光率为μA。 然后μs=μas。 因此，DS / DT =λa（P-S）-μA。 最后，我们可以在均衡S *中获得DS / DT，

ds

dt

|

s = s *

=λs-μs=λa（p-s）-μas= 0

这相当于以下表达式

s * =

λap

λa+μa

通过集微分方程，我们有，

s * =

λap

λa+μa

（1-电子（λa+μa）t）

随着T增加，E-（λA+μA）T接近零。

我们还可以导出物种营业额的表达。 麦克瑟和威尔逊，我们看到认为虽然岛上的物种数量是不变的，但他们的身份将不断变化。 假设我们对一些分数感兴趣，例如90％的均衡物种S *。 然后，我们将上述两侧乘以0.9，并且具有0.9s * =λap/（λa+μA）×0.9。 从上面，如下所述（1-E-（λaaa+μA）t）= 0.9。 凭借一些代数并采取天然对伐木斯，我们抵达物种的营业额，

t0.9 =

2.3

λa+μa

最后，让我们假设每个物种Si的规模与岛屿的区域成比例，并且由于岛屿大小变小，物种灭绝的可能性逐渐减少。

[3A：具有y轴标记为“速率”的第一象限图和标记为“s”的x轴。 两个对角线从左上角，左上角到左上角到右下方的x轴上的相同点。 左上角被标记为“近”，左上角被标记为“远”。 两条线从起源到大约60和30度。 60度线标记为“小”，30度线标记为“大”。 在“小”和“近”线上的交叉点，对角线向X轴下降。 另一个对角线从“大”和“接近”的交叉线。 从“远”和“小”和“远”和“大”的相交的实线下降。]

一种

[3B：具有y轴的第一象限图标记为“I”，x轴标有环形的s。 对角线从左上角到右下角，x轴交叉点标记为'p'。 另一条线从起源到大约45度。 虚线线从点'p'到45度线，在交叉点标记为'e'。 从对角线和45度线的交叉点另一个虚线滴到x轴。 那条线被标记为'x'。]

b

图3：物种均衡模型及其解释（麦克瑟＆威尔逊1967：26）

如果移民率I和消灭率E交叉的情况是物种平衡S *（图3B）。 此外，移民率是未原型的岛屿，其消光率是Elarge的物种均衡最大。 最小的是具有iFAR和ESMALL的那个（图3A）。

构建其模型后，E. O. Wilson和他的研究生Daniel Simberloff通过设计佛罗里达群岛的自然实验（Simberloff＆Wilson 1970）设计了该模型。 他们有岛屿偏离大陆各种尺寸和距离。 然后，它们可以评估模型的预测和假设。 他们确定物种丰富返回其先前的均衡和物种丰富的岛屿上似乎由岛屿的大小和与大陆的距离决定。 然而，Simberloff能够表明均衡模型预测物种流转率远高于测量的速度（Simberloff 1976）。 在某些方面，这并不令人惊讶的是，该模型预测性不准确以来，因为它非常理想化。 Macarthur和Wilson认为距离单独确定移民率和单独规定灭绝率。 麦克阿瑟和威尔逊写道，

我们不认真地认为，在章节中提出的特定配方将适合很长的经验调查的严格结果。 我们希望他们能够促进刺激新形式的理论和实证研究，这将依次导致更强大的一般理论......。 （麦克瑟和威尔逊1967年）

但保护生物学家迅速接受了该模型，并开始将其应用于新主题，最重要的是预制设计。

几个保护生物学家，但尤其是jared钻石，认为单个大储量比几个小储量更好（沉锌）（钻石1975a，b; 1975年5月; Terborgh 1975; Wilson＆Willis 1975）。

[6行，在每行的中心，是一个字母，a到f d降序。 在一行中，左侧是一个大圆圈，右侧的媒体圆圈。 B行在左侧和4×2阵列中的4个小圆圈中的中圆。 C行具有左侧的紧凑型2x2阵列的小圆圈，右侧的小圆圈的小型圆形2x2阵列。 D行在左侧的紧凑三角形形成中有3个小圆圈，右侧连续3个小圆圈。 E行中有3个小圆圈，由左侧的走廊连接，右侧的3行（与D'右侧相同）。 F行在左侧有一个小圆圈，右侧宽但垂直窄的斑点]

图4：SLOSS辩论中所示的原则（钻石1975b：174）

包括的原则包括（a）更大的储备优于较小的储备更好，（b）大储备优于几个相同总面积的小额，（c）彼此接近的几个储备优于几个分开，（d）当有几个储备时，它们应该被分组等于宁愿的，然后是线性的，走廊连接的储备优于未连接的储备更好，并且（F）紧凑的形状更好地最小化边界长度（1975b：143-5）。

通常由以下等式表示物种和区域之间的关系，其中S = kaz，其中S是物种丰富性，a是区域，k和z是常数（z通常在0.2和0.35之间）。 显然，随着别人的增加，也应该增加。 因此，有人认为，更大的储备更好地保护物种比较小的储备更好。 请注意，如果储备与其他这样的储备隔离，那么只有均衡模型的灭绝率很重要。 1976年，Daniel Simberloff和Lawrence Abele认为，这一论点是不正确的（Simberloff＆Abele 1976）。 假设我们拥有一个大小A1的单个储备，并将其与尺寸A2 = A1 / 2的两个相置，Z = 0.263（这种精确值对参数不重要）。 两个小储备中的每一个都有s2 = ka

z

2

物种。 如果池中的所有物种P能够在避难所中分散和存活，那么两种难民中的总物种总数为2S2-S

2

2

/ p; 即小型储备中的物种减去两者中的物种。 大型储备A1中有多少种S1？ Simberloff和abele确定了s1 = ka

z

1

= k（2a2）z = 1.200×s2的。 他们指出，这少于预期的物种2s2-s的总数

2

2

/ p在两个较小的储备中时S1 / P＜0.96。 对储备设计中均衡模型使用的另一个重要批判是储备与海洋中的岛屿（Margules，Higgs和Rafe 1982）不同。 具体而言，均衡模型假设内地和岛屿之间没有池的种类可以存在; 即，移民率为零。 然而，当我们考虑储备之间的区域时，即使在较低的丰富，也可能发生物种。 因此，均衡模型无法延长，而不会违反其对其他栖息地类型的假设（J.h.Brown 1971）的其他栖息地类型的假设。

沉闷辩论是大志力的，争论持续了很长一段时间。 岛屿生物地理均衡模型的重要性很大程度上讨论和热竞争（R.J. Whittaker＆Fernández-Palacios 2007）。

2.3系统保护计划

虽然我们刚才讨论的模型类型在保护生物学及其历史中具有重要位置，但它已成为明确的社会生态学学科，其中复杂的计算工具用于设计保护区网络（参见社交选择理论的条目）。 从涉及人口遗传学和生态学的人口遗传学和生态学的工作和麦克阿瑟和威尔逊的均衡模型，随着相关的沉闷辩论，我们看到了一个纪律转变。 在近亲繁殖，栖息地碎片，比例动力学的遗传上的工作，仍在继续，但在更多社交的幌子中; 即系统保护计划（SCP）（Margules和Pressey 2000; Margules＆Sarkar 2007; Watson等人2011）。 SCP涉及各种步骤，包括以下步骤：

选择和分隔规划区域。

识别所有利益相关者。

编译并评估所有数据。

根据需要处理数据和构建模型。

确定和评估生物多样性成分和代理人。

设定明确的生物多样性目标和目标。

审查现有保护区的绩效与目标。

优先考虑额外的保护管理领域。

评估生物多样性组成部分和选定的区域漏洞。

优化所选区域的网络。

执行多标准分析。

实施保护计划。

监控网络性能（Sarkar 2012：100-3）

SCP有各种哲学问题。 首先，谁是利益相关者确定分析的界限，是什么使用的相关标准，什么是焦点生物单位？ 其次，什么是生物多样性，我们试图保护的生物成分是什么，并确保持续存在？ 当我们看到上面看到“生物多样性”的当前定义的问题，我们必须阐明生物多样性成员和代理人以及其他多样性和持久性概念。 第三，鉴于资源稀缺，效率是SCP的目标之一，因此我们如何解决上述最小面积和最大表示问题？ 引人注目的是纪律包括超过麦克风·莫加普尔和麦克阿瑟和威尔逊均衡模型的超越模型。 正如Sahotra Sarkar写道，

因此，在保护生物学中，如计算机科学，与大多数生态学不同，理论研究包括设计设计算法而不是制定模型和理论。 事实上，由于各种算法可用于解决这些问题，因此在保护生物学中有很多理论辩论一直是关于算法的选择。 （Sarkar 2012：124）

我们已经看到了地方优先级的作用，这是SCP的关键。 我们接下来考虑一个其他正式工具，用于帮助做出关于如何在选择保护区域网络中适应不同值的决定。

代表价值的一种方式将使用新古典经济学工具作为偏好。 理想情况下，我们会通过实用程序函数将这些值降低到单个尺度。 但是，只有在这些值可比地（单尺度上有序）时，才有可能。 有些人认为并非所有值都可以如此。 例如，假设您必须决定是否成为律师或单簧管学家（RAZ 1986：342）。 既不比对方似乎都不好，它们似乎并不相同。 因此，我们不能按单一规模对它们进行排列。 尽管如此，如果价值观是可比的，并且我们可以通过人们愿意为他们的愿意支付或愿意衡量它们的损失，因此它们可以由实用程序函数表示。 多标准分析不会使这两个假设（箭头和雷诺1986）。 相反，优选的方法是确定一组非主导的替代品（Moffett＆Sarkar 2006）。 假设具有一组标准k = {κi|i = 1,2，...，n}和一组可行的替代方案a = {αj|j = 1,2，...，m}（有关详细信息，请参阅Sarkar 2005：196-203）。 我们将进一步假设每个标准κ1诱导弱线性阶≤*上; 也就是说，对于任何两个αm，αn∈a，αm≤

*

一世

αn或αn≤

*

一世

αm或两者。 让Wim根据第i符号标准是MTH替代品的价值。 我们可以说，替代αm∈a是由另一个替代αn∈a非主导的，而且仅当：

∃p，kp∈k，使wpn＜wpm

∀q，kq∈k，wqn≤wqm

这意味着αn在kp∈k中的至少一个标准中严格地优于αm，并且不受任何标准ki∈k的αm。 替代的αi∈a是非主导的，如果它没有由A的任何其他元素主导。因此，使用多标准分析，我们尝试找到从设计保护区域网络的非主导的替代方案集。 从Sarkar（2012：204-6）的一个例子被简要考虑。 我们首先，在德克萨斯州德克萨斯州目前的每种脊椎动物物种的10个代表的目标，以100次尝试创建一个优先级的六边形列表。 有三十二个可行的解决方案 - 满足保护目标的解决方案。 然而，其他另外两种标准用于多标准分析，经济成本和社会成本。 首先是通过每六边形的保护计划的成本估计，第二个由包括每个六边形的人口大小估计。 从三十二个可行的解决方案中，只有两个非标准分析选择的非主导解决方案。

[具有“可行性和非主导解决方案”的图表标题，Y轴标有“社会成本”，标记为0.00E + 00至8.00E + 06，X轴标有“经济成本”并标记为1.45E + 08至1.80e + 08。 图例具有标有“可行解决方案”和标有“非主导解决方案”的实心圈的实心方块。 图形本身具有散射在3.00E + 06和6.00E + 06（在Y）和1.50e + 08和1.65e + 08（在x上）之间的28左右的正方形。 2个方格是异常值，一个处于7.00E + 06和1.63E + 08（y，x），另一个在6.00e + 06和1.75e + 08。 这两个圆圈处于3.00E + 06和1.46E + 08（Y，x）和2.50e + 06和1.55e + 08。]

图5：在德克萨斯州的优先考虑和多标准分析（Sarkar 2012：206）

接下来我们反思案例研究，然后询问究竟是什么节约生物学？

2.4保护生物学与科学哲学

科学哲学家思想了这些纪律的核心问题。 科学理论的结构是什么？ 证据证明理论确认的逻辑是什么？ 什么是科学的解释？ 什么是科学客观性，并在科学挫败这些客观性方面存在价值吗？ 关于Lande的Metapulation Model和Macarthur和Wilson的均衡模型，我们可以问前三个问题。 首先，我们可以认识到这些是佛罗里达州美洲红树岛上的北方斑点猫头鹰和动物群岛等物体的抽象和理想化的模型。 同样，我们可以看出证据证实并讨厌他们的证据。 莱特辩称，北方斑点猫头鹰在人口均衡的假设得到了可用证据的支持; Simberloff认为，物种营业额的措施讨论了在红树林群岛上应用于动物的均衡模型。 我们可以争辩是否有足够的证据表明均衡模型的假设适用于山顶，而不是岛屿。 人们还可能争辩说，均衡模型解释了物种面积效应。 对于那些案例研究，现有的传统问题以及它们的哲学答案可以明确。 我们还可以询问Lande的工作是否充分客观，因为他为“政治”目的进行了分析。 但是，当我们考虑SCP时，事情看起来非常不同。 考虑放置优先级处理和多标准分析。 前者考虑了一组小区，代理人和目标，并试图解决以找到最小的细胞集，使得每个替代品在其目标处满足，并发现这些地方受到覆盖范围超过目标的限制。 这些是通过计算机程序通过算法解决的优化问题。 后者考虑了一组替代方案，并使用代表我们的价值观的套件，该标准确定了非主导的替代方案，以告知节约网络的设计。 这带来了来自经济学，政策制定和运营研究的工具，以帮助确定解决问题的解决方案。 事实上，在系统保护计划中完成的大部分工作是使用如下软件包完成的：

预备署设计（马克兰，区划，TNC网站）

物种配送建模（MaxENT，Desktopgarp，Diva-GIS，OpenModeller，Biomapper），

连接（Linkage Mapper，走廊设计师，电路图，连接分析工具包，Conefor，Unor），

威胁评估（Geocat，Mirada），

人口活力分析（Vortex，BioMod，RAMAS），

多标准分析（ExpertChoice，MultiCsync）。

因此，关于SCP，询问这些程序，相关算法以及输出“True”会很有意义吗？ 他们是否确认或讨正了？ 如何以及他们可能解释什么？ 如果我们检查上面的计算机程序列表，我们会看到许多不同的东西包括更多的生物学（请参阅生态学条目）。 该工具包括不仅来自自然科学的工具，而且还包括社会科学和人文学。 这提出了一个问题，在多大程度上是保护生物学生物学？ 它是否应该只是保护科学（2011年Kareiva＆Marvier）？

有两个竞争对手的观点，即科学的中心目标是什么。 现实主义者认为这是真理，统金主义者表示，这是经验性充足性（参见科学现实主义的进入）。 代表现实主义的观点，Bas Van Fraassen写道，

科学旨在让我们在其理论中，这是世界上的真实故事; 并接受科学理论涉及这是真实的信念。 （Fraassen 1980：8）

然而，范弗拉索斯是一个经验主义者（参见建设性经验主义的进入）。 对于经验主义者，

科学旨在为我们提供经验充足的理论; 并接受理论涉及认为它是经验充足的信念。 （Fraassen 1980：12）

如果SCP是科学，那么现实主义和经验主义都不适合科学的主要目标，这是科学哲学家所阐述的。 如果有多大的保护生物学涉及开发算法和计算机程序并阐明各种公约，那么真理和经验充足性与部分学科的部分相关，但对大型条款无关。 此外，如果理论结构和确认与那些斯巴拉斯无关紧要，因为他们涉及真理或经验充足，那么科学解释的话题也会无关紧要。 由于有很少的理论和模型，那么有关贝叶斯与科学推断的频率方法的问题将在保护生物学实践中发现较少的购买。 此外，也许最重要的是，社会经济值是进入保护生物学的输入，而且没有它们就无法完成。 或者，如果要完成，那将是一小组科学家的价值观，从而享有错误的人（Guha 1998，Martin 2017）。 如果SCP是保守生物学的核心，大部分科学哲学都与保护生物学无关。 保护生物学越来越多地看起来像务实或有关的努力。 一个可能的响应是制定一个务实的科学家或工具主义主义哲学，这些科学哲学使真实性和经验充足（Dewey 1938; Laudan 1978）。