可持续性：多学科视角

大多数可持续性原则可概括为四个主题：弹性、可取性、代际（暂时）公平和代际（空间）公平。虽然生态领域确实对我们通常所做的贡献很大了解可持续性的环境维度、许多子领域、假设、，理论框架影响了可持续发展科学、政策和评估。特别是，生态学强调：理解的关键需要动态复杂系统如何发展对干扰的适应能力以及受干扰的控制；我们讨论和寻求实现可持续性的时空尺度，以及在多个尺度上的系统连通性对我们到达目的地的能力的影响可持续发展目标。多样、功能正常的生态系统对许多至关重要的过程，包括养分循环、水净化、洪水调节、生物量生产和许多其他因素影响着社会所需的商品和服务；这些是许多后代最有可能需要的资源。

人类社会目前面临着一些前所未有的挑战，包括从全球气候变化和生物多样性丧失到石油峰值和自然资源枯竭。不幸的是，竞争性市场经济系统地支持将生态系统结构转化为经济产品对其进行保护，以提供至关重要的生态系统服务。为了设计一个可持续的经济体系，我们必须评估经济活动的理想目的以及实现这些目的所需的稀缺资源。最关键的理想目标需要合作，而不是竞争市场。幸运的是，人类已经进化为合作、社会动物和适当的经济机构为了达到这些目的，激发合作行为。建设可持续经济需要一种科学的方法，其中分配制度由目的决定我们希望获得可供我们使用的资源的物理特性，而不是通过对市场经济的意识形态承诺。

生物多样性的丧失会降低生态系统，这可能导致对人类生存。因此，保护生物多样性是实现可持续性。在本文中，我们建议了几种可能的政策工具处理经济、生态和法律的明显棘手问题。整齐为了实现后代的可持续发展，我们必须开发新的或适应制定保护生物多样性和生态系统服务的政策。

本章描述了理解和管理的框架耦合人类、自然和技术的复杂系统。框架包括五个主要组成部分；前三项是完成最后两个。

•上级目标：人类必须看到工作的迫切必要性共同解决气候变化和自然资源枯竭等问题。

•道德想象力：价值观的差异可能会阻止采纳上级目标。道德想象力相当于有关价值观；它包括能够“站在另一个利益相关者的立场上”从她或他的角度来看问题。

•交易区：将多个利益相关者联系起来需要建立一系列跨不同领域交流想法、资源和解决方案的贸易区社区和利益。

开发上述三种能力将允许：

•适应性管理：该策略涉及处理管理干预像假设一样，对其进行实证测试，并根据策略进行修改结果。自适应管理在紧密耦合的人类技术中很难实现-在自然系统中，假设不仅应该构建关于环境影响，也关于对利益相关者的影响。

•预期治理：全球问题和机遇需要增加更多将决策者与其他利益相关者。这些交流必须以一个更高的目标为动力，所以迫切需要在必要时改变治理结构。

该框架将应用于两个详细的案例研究，其中一个涉及制定更好的管理措施，减少渔业副渔获物，另一方面生态系统破坏，如2001年英国爆发的口蹄疫。将根据这些案例研究讨论框架的局限性，以及以及如何改进的建议。

本章试图发展可持续性的概念并使其成为在水资源管理领域开展业务。水的首要地位是独一无二的自然资源是生命本身的重要组成部分。由于其同样独特水的化学和物理性质决定了它的历史地位水文循环中的过程很容易测量或观察。然而，这种短暂性水文循环中的某些水通量更难预测或管理。发件人从管理的角度来看，这是有问题的，因为通常不可能积累所有仅通过降雨和径流在一个地方获得必要的淡水资源。因此，我们必须管理水循环的其他部分，以考虑人为目标，以及这将包括开采地下水，控制灌溉系统中的蒸发目前在很大程度上取决于经济因素的一系列其他权衡。我们将通过德国和俄亥俄州辛辛那提的案例研究，探索社会公平和环境目标也必须与经济目标同等重要因素。水文循环的扩展和更完整观点的影响是通过示例和案例研究进行说明，并介绍了通过认识到可交换的社会、文化、自然资源和技术资本。

到2050年，全球城市人口将达到70亿为这一人口提供基础设施的巨大需求。使用人们对气候变化和能源/资源短缺的担忧日益加剧，因此需要从基础设施供应的“罗马式”理念到可持续发展的范式转变以及应设计、建造和运营的弹性城市基础设施在自然资源的范围内。可持续和弹性城市基础设施的目标是不仅要提供基础设施设施，还要发展社会经济城市体系的属性。为了实现这一目标单个基础设施组件及其与社会经济的相互关系需要了解属性。基于这种理解，许多低影响城市基础设施的发展替代方案，包括但不限于雨水管理，可以通过评估、设计和应用来实现这一目标。

人口增长和经济活动日益集中城市地区对城市地区的可持续发展提出了重大挑战。我们对未来发展做出正确选择的能力将取决于我们理解这些选择对城市未来生活质量的影响居民。土地使用、建筑材料使用和施工实践考虑到我们选择在哪里以及如何建设，可持续发展的最关键驱动因素将影响一系列环境属性，包括能源使用、水使用、空气质量、废物处理和公共卫生等。挑战在于相互依存的未来后果的量化和可视化城市地区独立决策的区域/城市景观。这需要一个整合增长和空间结果的元模型框架经济和社会活动的分配。整合土地使用的框架，以施工实践、交通和空气质量为例。

可持续性是关于保护人类生存的。指标和指标绝对有必要提供至少半定量的进度评估走向或远离可持续性。否则，就不可能客观地评估是否正在取得进展。然而，这个主题本质上是复杂的和多学科。因此，指标和量度必须包括与人类生存相关的问题，它们必须有助于“指导”系统迈向可持续发展的轨道。然而，他们必须有良好的科学基础和允许跨不同系统进行比较。作为最低要求，指标必须表示经济实力、人类环境负担、能源使用和系统秩序稳定性。一套全面的指标对这种适应性至关重要可持续性的实际实施所必需的管理。

本章描述并演示了热力学可以发挥的作用在评估技术活动的可持续性和改进其设计。由于热力学支配着所有系统的行为，它可以起到至关重要的作用在理解技术的基本物理极限和量化方面的作用资源的贡献。火用的概念包含了第一和第二定律热力学。因为火用是流动和获得的通用货币在工业和生态系统中进行改造，可以对工业和生态系统。这种洞察力可以解释支持人类活动的生态系统商品和服务。因为生态系统对可持续性至关重要，必须将其作用纳入所有目标方法的一部分可持续系统的分析和设计。热力学提供了应对这一挑战的科学严谨的方法。此外，火用分析工业过程和生命周期有助于确定资源最大化的领域效率低下和改进机会。这种方法补充了洞察力从排放影响评估中获得。基于生命周期的案例研究生物燃料和纳米制造被用来证明热力学可以在可持续发展工程中发挥作用。

本章介绍了增强工业运营潜力的方法生态学。关注未来可持续发展的具体挑战实现经济竞争力、确保环境保护的广泛目标管理，促进代际和代际公平。重点是网络中个体代理的分布式决策实践工业、企业和政府，通过各种组合，提供任何工业生态的基础结构。在这里，我们考虑设计的需要和分析工具，以应对动态和不确定性复杂的层级社会技术系统，包括观察和在多个空间和时间尺度上询问系统行为，并接受人类在决策中的判断所带来的活力系统。这种能力应支持此类网络向以下网络的过渡在追求可持续性目标的同时，具有弹性和适应性。我们探索角色在这方面的模拟和优化工具包，并得出以下结论双重方法的价值。基于Agent的工业生态系统模型可以耦合使用情景分析技术应对未来的不确定性。以何种方式个体代理将这种“世界观”场景内部化到自己的分布式中强调了决策实践。代理人干预的有效性支持成功过渡到更可持续的实践可以根据目标编程目标，反过来通过探索动态多目标优化决策空间。

本章介绍了一个系统分析视角，它扩展了传统的植物设计框架以绿色工程、绿色能源和工业生态学为导向持续性。对于绿色工程，这涉及尽早开始设计决策一端是化学和材料选择阶段，另一端是管理和规划决策另一端。然而，不确定性和多重且相互冲突的目标是内在的这样的设计过程。这里使用绿色能源来说明绿色工程原理部门案例研究。工业生态的不确定性进一步增加。整体的概念可持续性超越了工业生态学，带来了工业的时间依赖性生态系统和多学科决策。最优控制方法和理论从金融文献中可以看出，在处理这种依赖时间的不确定性方面问题。从绿色工厂设计、绿色能源、，并说明汞循环的可持续性。发电厂该行业是汞污染的主要来源。为了避免持久性，汞的生物累积效应，人们必须在循环的不同水平上作出决定从绿色电力系统开始，通过交易和控制实现工业共生有毒甲基汞在水体中的形成和在水生生物中的积累。

在过去的五十年里，企业可持续性的概念不断发展。迄今为止，还没有一个通用的定义，尽管管理经济、环境和社会三重底线获得牵引力。公司在拥抱可持续发展中看到了不同类型的价值，从降低成本到提高品牌声誉和培育产品创新。本章描述了企业可持续性的多重含义，介绍可持续发展的驱动因素，解释关键历史事件是如何形成的并回顾了公司在整合可持续性方面采取的典型路径纳入他们的商业议程。它还描述了以下价值主张激励公司接受它，并在实现这一价值方面面临挑战。