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Early warning signals have limited applicability to empirical lake data

作者:Duncan A. O’Brien, Smita Deb, Gideon Gal等

旨在识别生态群落持续突变(又称稳态转换)指标的研究催生了早期预警信号理论(EWS)的发展。由于这些方法应用于现实中观测数据时往往不准确,因此,临界转换是否是稳态转换的主导机制目前仍不清楚,尤其是临界转换正确的前提下,哪些EWS方法可以预测临界转换,更没有明确的定论。我们利用来自世界各地湖泊的多营养级浮游生物数据,对湖泊动力学以及经典的第一代和第二代EWS方法预测整个生态系统变化的可靠性进行了分类。我们发现很少有临界转换的案例,不同营养水平通常表现出不同形式的突变。预测这种变化的能力在很大程度上取决于对数据的处理过程,大多数指标的表现都不会优于偶然性,多变量EWS略优于单变量,而最近的一个机器学习模型则表现不佳。研究结果表明,预测生态学应开始摆脱临界转换的概念,不局限于分岔理论的严格界限,进一步开发适合预测弹性损失的新方法。

(来源:Nature Communications. (2023) 14:7942. DOI: 10.1038/s41467-023-43744-8)