从理论层面前瞻性地指出学科方向潜在发展的新突破口，具有推动相应领域接下来开展大量具体研究的引领性意义。结合激光雷达LiDAR遥感技术的快速发展，林沂研究员与德国Kerstin Wiegand教授合作提出涉及生态分析多个学科方向的系列理论层面创新。
近年来，激光雷达遥感技术激发了植物观测从其个体、群落至生态系统的所谓“三维生态革命”，促进了学界对相应尺度生态现象的科学认知。我们创新性地从该尺度序列的反向审视这一学科发展趋势，发现激光雷达遥感技术在生态观测植物器官方面的潜力却较少受到关注。针对这一核心但长期滞后的植物生态学分支，我们提出了一个基于激光雷达的新型调查解决方案框架，以促进对地上植物器官进行三维生态观测。这种精细且全面测量植物地上器官的方案，可以超越传统植物生态学中常见的功能性状采集手段的局限性。我们的这项工作对推进植物生态学具有巨大潜在意义，涵盖从三维重启植物器官生态学，桥接植物个体生态学与分子生态学之间的传统鸿沟（不再主要依赖功能性状的采集），到重建同一系列更高尺度层次“三维生态革命”（三维植物生态学、三维植物群落生态学、三维生态系统生态学）的生态学基础。该项理论层面的工作以3D rebooting plant organ ecology with the advance of LiDAR technology: From bridging plant molecular ecology to reconstructing the foundation of the same serial higher-scale disciplinary revolutions为题发表于Fundamental Research期刊。
至于三维植物器官生态学如何重建更高尺度层次“三维生态革命”的生态学基础，我们以林木空间格局分析为例探讨了相应的潜在革新。林木空间格局具有反映从物种共存机制到森林群体智能的重要意义。然而，传统森林调查工具导致空间点格局分析仍是主流方法，无法反映不同冠层形态对林木间竞争、互利等的影响。为了打破这一瓶颈，我们提出了引入激光雷达遥感技术的树木空间格局三维分析新框架，形成了从顶层开始的理论重构。进一步，我们提出了相应的三维数据表征形式和三维空间统计模型，以构成一个支持接下来研发林木空间格局三维分析方法的通用原则框架。这些从潜力可切实转化为实践的基石性展望分析，可推动传统林木空间格局分析迈入全新的三维立体阶段，对于推动广泛意义上的三维植物空间格局分析具有重要作用，也为推进三维结构生态学和三维空间生态学等相关学科方向奠定了理论基础。该项理论层面的工作以Towards 3D tree spatial pattern analysis: Setting the cornerstone of LiDAR advancing 3D forest structural and spatial ecology为题发表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation期刊。
在横跨上述两个尺度的生态数据分析中，我们聚焦那些共通性的痛点，其中低决定系数（R²）是一个典型的难题。这甚至是生态分析中普遍存在的痛苦根源，因为在评估众多生态指标时，它的出现往往意味着灾难性的后果。我们对这一常见现象的理论层面反思表明，其关键原因之一是个体主观适应性的普遍多样性，这种多样性与追求普遍性的生态分析原则相抵触。这一推断启发我们逆向思考，即生态分析中的低R²可能反映了普遍性对应的B面。考虑到个体主观适应性的多样性，我们提出了两个相关的B面——功能多样性和植物智能，并通过案例研究论证了我们的推理。为了寻找更多的B面，我们设计了探索性分析回归作为可支持的方法范式，以供未来研究使用。总体而言，当遇到生态学中的低R²时，人们不应只感到痛苦，而应积极利用其来拓展发现新的跨学科成果。我们的观点是，通过哲学转换和范式创新，将低R²从生态指标的评估者转变为新的生态指标，这对于开辟新的生态启示途径以促进许多其他领域的发展具有广泛性基础意义。该项理论层面的工作以Low R2 in ecology: Bitter, or B-side?为题发表于Ecological Indicators期刊。
