“双碳”战略，是我国在应对全球气候变化、推动经济绿色转型方面的重要举措。致力于解决环境问题、保护生态系统和实现可持续发展的生态学研究对“双碳”战略的实施具有不可替代的作用。实现“双碳”战略离不开生态学所提供的科学依据和技术支撑。然而，在生态学科研当中，还存在诸多亟待破解的理论基础和技术难题。比如：陆地关键碳通量的动态变化还不为人所熟知、生态系统状态跃变仍难以预测……一系列难点分布于生态学所属的植物生态学、全球变化生态学和生态系统生态学等多个分支领域，为领域内科研人员的综合科研能力提出了重大挑战。
生态优先克难关，双碳目标勇向前。身为青年科学家的他，胸怀“国之大者”，立足国家战略，扎根科研，以原创性科研成果永擎生态学科技旗帜，为双碳战略的顺利实施提供了坚实的科技支撑。他就是中山大学生态学院副教授黄恒。长期以来，黄恒一直从事植物生态学、全球变化生态学和生态系统生态学研究。面向双碳战略，立足生态学科研难点，他通过理论建模、野外实验、室内控制实验等手段，较为深入地探究了资源和环境条件对不同生态学尺度上的物质能量代谢速率及生态系统稳定性的影响。在植物功能性状关系及植物生长动态规律、陆地生态系统碳循环过程对气候变化的响应及其机制、生态系统稳定性变化规律及其驱动机制等方面取得了创新成果。近年来，黄恒主持了国家海外高层次青年人才项目和中央高校基本科研业务费等项目。在求学和科研过程中，黄恒先后荣获国家优秀自费留学生奖学金、U.S. Carbon Program Leadership Award、美国生态学会青年生态学家分会“杰出论文奖、美国生态学会亚洲分会“青年生态学家奖”、美国博物学家学会“青年科学家奖”等荣誉和奖项。
创新突破拓展生态学代谢理论
创新生态学代谢理论有助于全面认识陆地关键碳循环过程的动态变化及其对全球变化的响应。鉴于此，黄恒以高度的科研责任感，立足生态学科研现状和理论瓶颈，进行了卓有成效的科研并取得理论突破。基于细胞能量学和酶动力学构建了植物代谢速率与生物量、温度和植物含水量的理论模型，发现植物器官和个体水平上的代谢速率（光合和呼吸速率）随植物含水量增大而非线性增加并遵从米氏方程动力学规律。研究首次从理论上揭示了水分调控植物代谢速率和功能性状的普适性规律，进一步完善了生态学代谢理论。研究结果有助于进一步理解降雨格局变化对植物物质能量代谢的影响。黄恒分别以共同第一作者（排名第一）和独立通讯作者身份将该研究结果发表在The American Naturalist （2020）、New Phytologist （2020） 和Nature Communications （2022）。
揭示气候因子与植被生产力对陆地生态系统碳通量动态和碳平衡的重要调控作用
土壤异养呼吸是全球碳循环的重要组成部分，但它仍然是目前了解最少的碳通量之一。全面认识土壤异养呼吸的动态变化规律将有助于降低全球异养呼吸估测的不确定性，并提高地球系统模式对全球碳循环过程的预测能力。据此，黄恒基于微生物生长动态构建了生态系统尺度上土壤异养呼吸的概率模型，结合全球通量观测网络数据库，发现土壤异养呼吸日动态变化符合伽马分布，且不受生态系统类型等影响。经过研究发现，尽管土壤异养呼吸受土壤资源水平、气候及植被类型等多因素影响，但在生态系统尺度上其动态主要受降雨特征和植被净初级生产力调控。该研究为准确评估全球变化背景下陆地生态系统的碳收支格局奠定了理论基础。黄恒将相关研究成果以第一作者身份发表在PNAS （2021） 和One Earth （2024）。其中，发表在PNAS上的研究被“Faculty Opinions”（原F1000 Prime）推荐。由于创新突破，黄恒荣获2022年美国生态学会青年生态学家分会“杰出论文奖”。
阐明全球变化对脆弱生态系统稳定性的定量影响及其驱动机制
环境变化不仅影响生态系统过程，还可能通过与生物体的相互反馈改变生态系统状态。当环境压力接近阈值时，生态系统可能从一种稳态跃变到另一种稳态。生态系统跃变目前仍难以预测，可能导致系统崩溃等灾难性后果，并且一般难以恢复到原来的稳态。探究生态系统跃变行为及其驱动机制，将有助于预测全球变化背景下生态系统稳定性的动态变化及其对相关生态系统功能服务的影响。为此，黄恒结合野外实验和理论建模等手段量化了全球变化对脆弱生态系统稳定性的影响。他研究发现：全球变暖条件下植被−微气候正反馈将促使林草交错带生态系统木本植物的快速扩张；当环境干扰强度达到临界点时，传粉网络将通过自交−奖励−传粉正反馈机制迅速崩溃。该研究结果对区域生物多样性保护和生态系统恢复具有重要的科学指导意义。黄恒将相关研究成果以第一作者身份分别发表在Ecology（2018，2020）和One Earth（2021）。
教研一体助力“双碳”服务国家需求
在黄恒看来，科研不仅是为了追求学术上的突破，更是为了解决实际问题，服务国家及社会需求。为此，黄恒始终将科研与社会需求的紧密结合，创新科研成果能够更好地服务于社会，推动发展新质生产力。身肩教学和科研的双重责任，黄恒始终认为科研和教学是不可分割的一体两面。在“双碳”战略背景下，为了鼓励学生创新攀登实现“双碳”战略的科学路径，他在教学中将开设《碳中和与生态系统碳汇管理》课程，并通过课程教学为学生介绍碳中和的背景、意义和实现路径，以及生态系统碳汇的定义、机制和重要性；重点讲解陆地生态系统（包括森林、草原、湿地等）的固碳机制以及影响碳汇的关键因素，并介绍碳汇评估的原理和方法，包括不同生态系统的碳汇潜力分析及其在碳中和政策制定等方面的应用。此外，黄恒还将以深入分析生态系统碳汇管理的措施和实践案例，包括植树造林、森林保护、湿地修复等措施为着重点，辅导学生深入理解陆地生态系统碳汇的科学原理和实践应用，并培养他们对生态文明建设的认识和参与意识，为未来积极参与生态环境保护和碳中和行动奠定良好的基础。
科研本身就是服务社会。站在科技的最前沿，黄恒将结合固定样地监测、野外控制实验和理论建模等生态学研究方法，围绕陆地生态系统碳汇动态及其稳定性探究一系列关键科学问题：探究生态系统碳汇动态及其稳定性变化规律，揭示碳库动态变化规律，分析生态系统碳汇稳定性沿环境梯度的变化规律，量化关键环境因子对陆地碳汇稳定性的影响；研究土壤碳循环过程对气候变化的响应机制，以此来阐释关键生物因子、气候因子和土壤条件对土壤碳库及碳通量不同组分的调控机理；创新构建陆地生态系统碳汇动态的理论框架，最终研究将进一步提高对陆地碳汇动态的预测能力，为实现我国碳中和目标和减缓区域气候变化提供科学依据。
创新科研永无止境。驰骋在生态学助力“双碳”战略的科研赛道上，黄恒满怀信心，并表示将勇往直前，用智慧和毅力不断书写“碳达峰”、“碳中和”的科技答卷。（文／张丽丽）
