沈陽生態(tài)所在復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度理論與應用方面取得重要進展
在地球表層,由自然系統(tǒng)與人類活動系統(tǒng)相互交織、耦合而成的復合系統(tǒng)(Composite Systems)廣泛存在于自然界與人類社會系統(tǒng)中?!吧剿痔锖萆场?所表征的復合生態(tài)系統(tǒng),正是這類多子系統(tǒng)耦合的復合系統(tǒng)的典型代表。復合系統(tǒng)最優(yōu)功能的發(fā)揮與穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展,有賴于各子系統(tǒng)間物質(zhì)、能量、信息的高效交換與協(xié)同運行;復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度(Coordination Degree of Composite Systems)是定量描述復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性這一關(guān)鍵特性的指標。然而,現(xiàn)有研究對復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的量化界定不清、導致復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性運作機理不明,進而缺乏可指導實踐的優(yōu)化調(diào)控框架,難以有效應對“山水林田湖草沙”一體化治理與社會-經(jīng)濟-自然復合系統(tǒng)失衡等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。
中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所森林屏障大團隊從復合系統(tǒng)的基本特征出發(fā),構(gòu)建了理論解析-方法創(chuàng)新-實踐驗證的研究體系。首先,從系統(tǒng)內(nèi)外雙維度厘清復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度內(nèi)涵。其次,突破傳統(tǒng)量化方法局限,提出貼合內(nèi)涵的復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度量化方法并構(gòu)建“協(xié)調(diào)度-約束”雙系統(tǒng)機理模型,揭示子系統(tǒng)間協(xié)同作用的內(nèi)在規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建包含“明確內(nèi)涵-量化評估-約束分析-優(yōu)化調(diào)控”四步驟的復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度應用框架,明確各環(huán)節(jié)技術(shù)路徑與操作要點。最后,針對現(xiàn)有復合系統(tǒng)治理存在的問題總結(jié)出五大核心難點、以“山水林田湖草沙”復合生態(tài)系統(tǒng)為例提出了實踐路徑:通過更新治理理念明確協(xié)調(diào)管理核心訴求,科學劃分治理單元實現(xiàn)跨區(qū)聯(lián)防聯(lián)治,基于“協(xié)調(diào)度-約束”機理模型建立資源優(yōu)化配置方案,最終形成協(xié)調(diào)優(yōu)化綜合治理技術(shù)體系。
本成果提出的復合系統(tǒng)的普適性優(yōu)化管理方法框架實現(xiàn)了復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度從理論研究向?qū)嵺`應用的關(guān)鍵跨越,為我國生態(tài)系統(tǒng)治理、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等重大戰(zhàn)略實施提供了重要理論依據(jù)與技術(shù)支撐。
該成果以“復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度及其應用/Coordination degree of composite systems and its application”為題,雙語發(fā)表于《中國科學院院刊》/Bulletin of Chinese Academy of Sciences,并獲評《中國科學院院刊》今日頭條號:科學參考“2025年度最受公眾關(guān)注的十大熱文”。沈陽生態(tài)所博士后齊珂為第一作者,朱教君研究員為通訊作者;合作者還有中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所張懷清研究員、沈陽生態(tài)所鄭曉研究員和滕德雄助理研究員。該項研究獲得國家重點研發(fā)計劃(2024YFD1501400),遼寧省科技攻關(guān)專項(2023020402-JH1/104),中國工程院戰(zhàn)略研究與咨詢項目(2024-DFZD-32、2024-XZ-53),全國學會服務國家戰(zhàn)略專項(2024807)等項目的聯(lián)合資助。

圖1 復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性原理內(nèi)涵概念圖

圖2 復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度映射實函數(shù)示意圖

圖3 復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)管理方法框架

圖4 復合系統(tǒng)協(xié)調(diào)管理框架下的復合生態(tài)系統(tǒng)治理流程

圖5 《中國科學院院刊》“2025年度最受公眾關(guān)注的十大熱文”

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