生态系统突变及早期信号研究取得进展

中科院南京地理与湖泊研究所,2012-12-5

11月18日，英国Nature杂志报道了中科院南京地理与湖泊研究所研究人员联合英国Southampton大学以及荷兰Wageningen大学关于生态系统突变及其早期信号的重要研究成果。（Wang, R., Dearing, J.A., Langdon, P.G., Zhang, E., Yang, X., Dakos, V., Scheffer, M. 2012. Flickering gives early warning signals of a critical transition to a eutrophic lake state. Nature. doi:10.1038/nature11655.）

生态系统变化往往存在突变点，即在长时间能量集聚之后会突然由一个稳定状态转变至另一个稳定状态。这种状态的转变往往让人始料未及，产生严重后果，并且难以恢复。例如北极湖泊的快速萎缩以及生态系统结构的变化、我国东部湖泊的蓝藻爆发等。在全球人类活动不断加强的大背景下，人们无法确定生态系统是否都在安全范围内运行，更难以预料生态系统的未来发展方向。

生态系统突变的早期信号提取研究有助于避免灾难性事件的发生，因此，对生态系统结构、抵抗力、反馈机制的研究成为生态学领域主攻的方向。然而，当前大量研究主要基于临界放缓理论，且大部分结果也完全基于模型，并没有得到自然生态系统数据的检验，由此存在诸多的不确定性，对其理论基础在实际应用中是否合适一直存在争论。

该研究得到了科技部全球变化重大研究计划项目的资助，以云南洱海为例，采用古湖沼和现代湖泊监测数据并结合模型，分析研究了洱海富养化过程中生态系统结构的转换特点，探讨了湖泊生态系统突变的早期信号表征，揭示了在强烈干扰条件下，生态系统在突变前存在频繁波动特征，即flickering现象。该研究为生态系统发生突变的早期信号提取提供重要理论依据。研究同时认为，在评估生态系统安全性方面，应更加重视flickering现象的出现。该项研究为利用古湖沼学和模拟手段，开展复杂生态系统长期变化研究提供了新思路。

论文链接：Flickering gives early warning signals of a critical transition to a eutrophic lake state