湖泊生态系统稳态转换及系统突变特征识别研究进展

　　 摘要:

湖泊生态系统稳定性是指在遭受一定阈值内的随机扰动时，系统能够保持其结构和功能上的相对稳定。然而，一旦随机干扰超出了阈值，则可能导致系统经历一次显著的状态转变，从而形成一个新的稳定状态。这种从原有平衡状态向另一种不同平衡状态转变的过程，在生态学领域被定义为稳态转换。稳态转换前后湖泊生态系统的结构和功能会发生根本的变化，明晰湖泊稳态转换机制对科学制定湖泊治理措施、保护湖泊生态系统的健康稳定具有重要指导意义。系统回顾了湖泊生态系统稳态转换概念模型，识别了1989—2024年湖泊生态系统稳态转换相关文献发文量和研究内容趋势变化，梳理了稳态转换的关键驱动因素、突变阈值、弹性与迟滞效应以及预警预测等方面研究进展。结果表明：稳态转换发文量呈先增后缓趋势，2021年后略有下降，研究内容从现象识别逐步发展为理论建模，进而拓展至多因子驱动与群落动态响应，近年来，随着气候变化、人类活动等外部驱动因子的加剧，研究重心逐步转向系统稳态突变的预警预测和生态系统管理。驱动因子及阈值由单一驱动向多重驱动因子发展，不同地区类型湖泊阈值存在差异；迟滞效应的产生本质上是由于弹性的存在，生态系统的弹性可以用来表征迟滞效应的存在，但当前弹性量化研究不足；生态系统稳态转换的早期预警机制涉及阈值与弹性之间的多维耦合关系。面向当前研究中多重驱动因子研究不足、弹性与迟滞效应的定量评估欠缺、早期预警信号精准性不足以及数据和模型的局限性等问题，未来湖泊生态系统稳态转换研究有待加强多因子交互耦合机制研究、开发湖泊生态系统弹性定量评估方法、构建基于动态弹性的预警系统、推进多源数据融合与智能建模技术发展。