实验室合作在Nature communications发表潮沟网络的异常尺度特征研究
近日，实验室周曾教授与华东师范大学河口海岸学国家重点实验室何青研究员团队合作在滨海湿地潮沟网络地貌形态领域取得了新进展。研究首次揭示了全球滨海潮滩—湿地潮沟网络的异常尺度特征，并提出了竞争驱动的分支网络形态生成的新理论。相关成果以“Anomalous scaling of branching tidal networks in global coastal wetlands and mudflats” 为题发表于《自然-通讯》（Nature communications），周曾教授担任共同通讯作者。
成果简介
潮沟网络是一种复杂的分支结构，遍布全球潮滩—湿地区域，是滨海生态系统中至关重要的“脉管”（图1）。潮沟网络承担着湿地中物质和能量的传递，形成了独特的生境，为湿地的碳储存、生物栖息地和沿海防护等功能奠定了基础。传统理论将自然界的分支网络解释为一种自我优化的结果，例如河流网络和血管系统，表现出接近分形的空间填充特性。然而，潮沟网络却偏离了这一固有认知。
图1 研究收集的全球潮沟网络分布及部分区域的遥感图像
图2 潮沟网络排水面积与主潮沟长度之间关系的尺度断裂现象，即红色和绿色部分在双对数坐标下的斜率不同
研究引入了两个量化指标——“空间填充偏差指数”和“网络扩展难度”。空间填充偏差指数衡量了网络对可用空间的利用程度，而网络扩展难度则反映了网络在形成过程中受资源和地形限制的程度。通过理论建模，研究团队推导出这两个指标的理论阈值，并量化了两者之间的变化关系，这些推导在收集到的全球21个不同区域的潮沟网络形态中得到验证（图3）。
图3 网络扩展难度与空间填充偏差指数之间的量化关系
研究提出的新指标能够有效量化湿地潮汐网络的结构特性和填充效率，为评估湿地的生态功能提供了新的工具。基于这些指标的变化规律，研究团队指出可以引入适宜植被或调控潮流强度等干预措施，优化潮沟网络的分支密度和空间利用率，从而提升湿地的整体生态效益。该研究为湿地保护与生态修复提供了新的思路。