引子：生态韧性研究是小胡近几年主攻的方向，本次向大家分享一篇生态韧性的文献，这篇文献和国内目前的生态韧性研究相差很大，读后却也能体会到其思想的前瞻性，对于我们深入理解Holling以来的韧性研究提供了全新的视角。这篇文章主要从工程韧性和生态韧性的定义，经过严谨的剖析选择了韧性的衡量指标，探讨了两种韧性范式的根本差异和融合可能，相信能够拓展大家的视野。
第三期分享的是法国蒙彼利埃大学的Dakos和Kéfi两位学者发表的文章《Ecological resilience: what to measure and how》。在这篇文章中，作者基于Holling的标志性研究，围绕工程韧性和生态韧性两个概念的定义开展对比、融合和指标构建，很有启示意义。但是由于这篇文章需要一定的数学基础，对于小胡来说过于晦涩，故我只翻译了一部分，且穿插我与其他研究的对比。有兴趣的同学请阅读原文。
自Holling（国内文章多翻译为霍林）1973年发表的一篇开创性论文以来，衡量什么以及如何衡量生态韧性的问题一直困扰着生态学家。在那篇论文中，他将韧性定义为一个系统承受扰动而不转向不同状态的能力。这个定义将焦点从研究系统总是收敛到的单个吸引子的局部稳定性转移到系统在受扰动时可能收敛到不同状态的思想上。这两个概念后来导致了工程韧性(局部稳定性)和生态韧性(非局部稳定性)度量的定义。虽然工程韧性与明确的指标相关，但衡量生态韧性仍然难以捉摸。因此，这两个概念在很大程度上是彼此独立研究的，尽管已经有几次尝试致力于将它们在某种连贯的框架中映射在一起，但它们在量化系统韧性方面重叠或互补的程度尚未完全理解。从这个角度来看，我们关注的是量化韧性的指标，这些指标遵循Holling基于稳定性图景概念的定义。我们探索了双稳态系统中不同工程和生态韧性指标之间的关系，并表明，对于低维生态模型，工程和生态韧性之间的相关性可能很高。我们还回顾了目前从模型和数据中测量韧性的方法，并概述了挑战，如果这些问题得到回答，可以帮助我们在实践中朝着更可靠的韧性量化方向取得进展。
引言
直观地说，韧性是系统应对干扰、反弹并维持其状态和功能的能力。在持续的全球变化背景下，了解韧性对于实现人类与生态系统之间的可持续互动至关重要。然而，从直觉到实际测量韧性在生态学中一直是一个真正的挑战。随着时间的推移，韧性的定义已经失去了清晰度，这一事实对实践中的韧性测量提出了挑战。韧性已被用于多个科学学科，每个学科对韧性的含义都有不同的理解。在生态学文献中，韧性有多种定义，有时相同的定义甚至在不同的生态系统中以不同的方式应用。现在，至少在生态学中，韧性的两个定义在文献中占主导地位:（1）工程韧性，即系统在受到干扰后恢复到参考状态的速度；（2）生态韧性，即系统在翻转到另一状态之前可以吸收的干扰的大小。（小胡：在国内学者的梳理中，韧性理论一般分为三个阶段，工程韧性认为系统将处于单一均衡；生态韧性系统将处于多重均衡状态；演化韧性理论认为系统并非简单的、线性的均衡过程，而是一个复杂、非均衡的演化过程。这篇文章的观点和三阶段观点是不一致的，注意区分）
已经进行了许多努力，旨在弥合韧性这一清晰直观的概念与可操作和可测量的数量之间的差距。这些努力可以概括为识别保证韧性的属性，提出可以间接反映韧性的替代方法，或者开发定性和定量方法来评估生态和社会生态系统中韧性的特定方面。例如，生态系统中冗余度和响应多样性的丧失或关键物种功能的丧失被视为可能危及韧性的特性。识别和评估社会生态系统在特定驱动因素和扰动的影响下发生变化的潜力，可用于产生系统韧性的替代物。生态系统功能在空间尺度上分布的不连续，或系统边界、动态、与其他系统的跨尺度相互作用以及系统的适应能力被用于评估系统韧性。这些努力强调了评估韧性的不同方法取决于所讨论的系统以及系统所经历的压力或干扰的类型。然而，基于促进韧性的系统属性来评估韧性是一回事，而基于系统响应来度量实际韧性是另一回事。因此，在实践中量化韧性对一些人来说仍然是一场斗争，对另一些人来说则是一个抽象的隐喻。（小胡：这篇文章中作者实际上是按照工程韧性和生态韧性的定义去选取合适的指标进行测度，在他的体系中，2类指标是不同的，可以在某种情境下融合。作者认为工程韧性的指标量化相对容易，生态韧性的量化较难）
本研究中，我们重新审视了Holling在1973年定义的韧性概念，我们列出了用于量化它的指标，并探讨了这些指标如何相互关联，以试图解决如何在实际系统中评估韧性的问题。对于这一挑战有一个明确的答案，我们并没有幻想破灭，也没有幻想我们是第一个这样做的人。对Holling韧性的数学描述几乎早在这个概念被提出的时候就出现了。同样，我们并不认为有一个单一的韧性概念。就像它的母词“稳定性”一样，韧性是一个多方面的概念，可以用不同的方式量化。特别是，我们在这里没有考虑所有可能的评估韧性的方法，因为它们是在生态和社会科学中发展起来的。相反，我们关注的是系统响应——而不是属性——我们可以用它来量化韧性，根据Holling基于稳定性图景和几何属性的定义。我们的目标是通过澄清生态和工程韧性指标之间的联系，并通过回顾当前在模型和数据中测量韧性的方法，综合已知的与系统稳定性图景存在相关的韧性指标。
指标选取
工程韧性指标（局部稳定性）：dominant eigenvalue, whether the system recovers or not, return time, coefficient of variation, variance, standard deviation, and reactivity
生态韧性指标（非局部稳定性）：type of attractor, distance to bifurcation, skewness, detection of a regime shift or the quasi-potential of the system
[翻译：吸引子的类型，到拐点的距离，偏度，系统的状态移位或准势的检测]
当系统总是收敛于相同的平衡（用黑点表示）时，局部稳定的平衡也可以是全局稳定的，而不考虑它的起点（黑线反映了状态空间中一个轨迹的例子）。(a)如果一个平衡点只有从一个起点子集开始的轨迹收敛到它，而其他轨迹收敛到另一个状态。(b)在局部稳定的，但全局不稳定的情况下，存在不止一个可能的稳定平衡点（在本例中为两个）。因此，局部稳定性涉及到在平衡点的附近发生了什么。相比之下，全局稳定性关注的是在整个状态空间中发生的事情。在这里，我们使用非局部稳定性来指在平衡的近邻域之外发生的事情（虽然不一定研究整个状态空间）。（小胡：理解起来有点困难）
小胡：解读见原文
小胡：解读见原文
引用格式：
Dakos V, Kéfi S. Ecological resilience: what to measure and how[J]. Environmental Research Letters, 2022, 17(4): 043003.