在持续发生的全球气候变化背景下，生态系统面临发生突变的风险，从而造成生态系统诸多服务功能的退化甚至丧失。例如热带雨林可能因为持续升高的气温引发火灾转变为热带稀树草原，温带草原可能因为持续的降水减少转变为荒漠，健康湖泊水体因为持续的氮磷输入导致突然崩溃等。预警生态系统发生状态转变是当前面临的重大挑战，也是相关领域的研究前沿。

长期以来，科学家基于系统动力学理论的临界慢化（Critical slowing down）思路，提出了一系列预警生态系统状态转变的预警指标。然而，这些指标在应用中存在一些不足，比如（1）这些指标基于纯数学推导，未能与生态系统过程机理建立起联系；（2）只能用于预警生态系统发生突变，而不能预警渐变；（3）要求基于生态系统的状态变量（如多样性、生物量等）为基础计算预警指标，但现实中要长期连续地测定这些指标往往需要耗费大量的人力。基于此，海南大学胡中民教授及合作者近日在Trends in Ecology & Evolution发表观点论文指出，可以充分利用当前对生态系统功能（即生态过程）监测的技术手段及相应的海量数据资源，如涡度相关通量观测，卫星遥感等，基于生态系统功能指标构建系统转变的预警指标体系。论文以干旱区生态系统为例，提出了降水利用效率、蒸腾蒸散比、生态系统水分利用效率、降水敏感性、生产力年际变异性、植被生产力对降水响应的非对称性等可能用于预测生态系统状态转变的指标。这些指标具有明确的生态学内涵，便于揭示导致其动态变化的生态机理，同时也便于对生态系统模型进行验证和改进，从而服务于未来气候变化对生态系统结构与功能长期影响的预测。

该研究论文第一和通讯作者为生态与环境学院胡中民教授，合作者包括法国蒙彼利埃大学Vasilis Dakos教授和荷兰乌得勒支大学Max Rietkerk教授，海南大学为第一标注单位。研究得到国家自然科学基金委优青项目(31922053)、 国家重点研发项目(2017YFA0604801)和第二次青藏高原科学考察项目（2019QZKK0405）等的资助。胡中民团队致力于全球变化对生态系统结构与功能的影响研究，依托地面观测、遥感及模型等多种手段，旨在解释陆地生态系统碳水循环对气候变化的响应特征与机理。团队近年来主持国家自然科学基金、国家重点研发项目子课题、国家973项目专题等国家级项目10余项，相关成果主要发表于学科领域前沿期刊。

Trends in Ecology & Evolution是生态学领域影响力排名第一的期刊（影响因子20.6），通过邀请领域具有影响力的科学家，对前沿科学问题进行综述或提出具有前瞻性的研究观点和思路，旨在引领生态与进化领域学科发展方向。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.07.011