生态学研究进展

国际生态学研究的“三大”前沿领域

○ 全球变化 ○ 生物多样性 ○ 生态系统可持续性

一、 关于全球变化

在全球变化研究方面，包括了气候(温度、降水)、大气、 土壤，水环境及其污染物，土地利用格局的变化等的生态学 过程及后果。 当前全球变化的研究特别注意一些对于全球变化驱动因素的分析，即对能反映这些主导因素变异作用的一系列研 究站点构成的陆地样带的研究。 目前，有关样带的研究只是个别研究站点的单项因子的 报告，还未见有区域性的综合成果。围绕全球变化、生物多样性和可持续发展研究仍然是今 后相当一段时期的研究热点，先进科学技术和试验手段的介 入使这些研究深入发展。


□ 国际地圈生物圈计划（IGBP）计划
□ 国际全球环境变化中的人类因素研究计划（IHDP）
□ 世界气候研究计划（WCRP）

1. 国际地圈生物圈计划（IGBP）计划

国际科学联合会（ICSU）于1986年组织了以研究全球变化为目的的国际地圈生物圈计划（IGBP）计划的，该计划共包括八个核心计划和两个技术支撑计划，即：国际全球大气化学计划（IGAC）；全球海洋通量联合研究计划（JGOFS）；过去的全球变化计划（PAGES）；全球变化与陆地生态系统（GCTE）；水循环的生物圈方面（BAHC）；海岸带陆－海相互作用（LOICZ）；全球分析、解释和建模（GAIM）；全球海洋生态系统动力学研究计划（GLOBEC）；数据信息系统（DIS）；全球变化的分析、研究和培训系统（START）


目标：描述和了解控制整个地球系统关键的、相互作用的物 理、化学和生物学过程；描述和了解支持生命的独特环境； 描述和了解发生在地球系统中的变化以及人类活动对它们的影响方式。

2. 国际全球环境变化中的人类因素研究计划（IHDP）

IHDP由国际社会科学联合会（ISSC）与国际高级研究机构联合会（IFLOS）、联合国大学（UNU）联合制订、组织和协调。

目的：在社会科学领域仿效自然科学所特有的大规模合作精神，力求更好地了解导致全球环境变化的人类原因。该计划包括以下四个方面： ① 促进对人与整体地球系统相互作用复杂动因的科学理解 和认识 ② 不断努力探索和预测全球环境的社会变化 ③ 确定大范围的社会战略及防止或减轻全球变化的不利影响，或适应无法避免的变化 ④ 制定对付全球变化、促进可持续发展目标实现政策方案

为了实现上述目标，该计划进行以下几个方面的活动：

① 建立一个由科学家组成的全球网络，探索人与全球社会 经济系统相互作用的动因 ② 承担精选的切合本计划目的的研究项目 ③ 确定能使该项计划付诸实施的适当的情报系统和方法 ④ 探索全球变化中的人类因素的背景和促其形成的道德、 文化、法律等传统和框架 ⑤ 提出程序和技术，以便按政策取向整理各种研究成果 ⑥ 针对全球环境有重大影响的人类活动开展教育工作

3. 世界气候研究计划

世界气候计划（WCP）包括：世界气候资料计划（WCDP）;世界气候应用计划（WCAP）;世界气候影响计划（WCIP）;世界气候研究计划（WCRP）。WCRP是其最主要的组成部分。由世界气象组织（WMO）和国际科学联合会理事会（ICSU）共同组织。

近年来，随着全球变化研究的酝酿和深入，WCRP、IGBP（国际地圈生物圈计划）和IHDP（国际全球环境变化的人类因素计划）均成为其研究组成的重要方面。WCRP着重研究气候系统中物理方面的问题，目的是扩充人类对气候的认识，探索气候的可预报性及人类对气候的影响程度，它包括对全球大气、海洋、海冰与陆冰以及地 表的研究。

WCRP的长期目标： ○ 改进和扩大对全球和区域气候的认识 ○ 设计和实施深入了解重大气候过程的观测和研究计划， 包括海气、云与辐射间的相互作用、陆气相互作用 ○ 发展气候系统模式，论证对各种时空尺度的预报能力 ○ 研究气候对人类活动如大气中CO2增加的敏感性


（二）关于生物多样性

生物多样性研究主要领域：遗传、物种和生境多样性格局的自然和人为变化；稀有和濒危物种的保护、恢复、发展；全球变化对生物多样性影响的机制和过程

国家自然科学基金重大项目 “中国关键地区生物多样性保育的研究”

（批准号 39893360） 项目主持人：马克平，孙儒泳

主要内容：通过对亚热带森林、温带森林、干旱荒漠和长江 中游两湖平原湿地 4 个关键地区生物多样性及其功能的多学科的深入研究，运用关键技术，进行生物多样性编目和现状 评估，阐明关键种和功能群等重要类群在维持生物多样性的 生态系统功能中的作用；揭示生物多样性受威胁或濒危的机制；推动我国宏观生物学的发展，促进宏观与微观的交叉与 结合；为中国生物多样性保育、恢复与持续利用提供科学依 据，为我国履行《生物多样性公约》提供科学支撑, 并利用 我国特殊的生物多样性背景和综合的人才优势，使我国在若 干方面跻身于世界保育生物学研究的前列 。



第一课题：关键地区生物多样性编目与评价

主持人：陈家宽，傅德志

主要内容：利用地理信息系统、全球定位系统和遥感监测等 技术，结合野外实地调查，选择神农架地区、两湖平原湿地 区域、东灵山地区、鄂尔多斯高原等四个关键地区，对具有重大科学价值的生物类群编目，搞清关键类群的种类、分布 区域、种群生存数量等基础资料，以生物多样性现状评价为 研究重点，为生物多样性保育、持续利用和政策性决策提供科学依据。 第二课题：我国关键地区物种濒危机制和保护原理研究

主持人：李典谟，徐汝梅

主要内容：揭示我国10种濒危及渐危动植物的致濒机理和 存活条件。分析系统压力和随机干扰对种群存活的影响；探讨异质种群结构和动态及其与景观结构和生境需求间的关 系；建立异质种群模型，并进行种群生存力分析；阐明遗传 结构、社群结构、婚配制度或繁殖系统、种群空间结构和时空动态对种群存活的意义；发展保护原理，提出保护对策。 第三课题：生物多样性与生态系统的变化与维持

主持人：马克平，张大勇

主要内容：在东灵山和毛乌素的地带性生态系统及其演替系 列为研究对象，从高等植物的功能群替代、小型哺乳动物和



昆虫与种子命运、真菌与植物养分吸收和归还、根瘤菌与植 物共生系统的功能及其遗传多样性基础、多物种系统关系模 型及物种多样性对生态系统生产力和稳定性的影响等方面，揭示生物多样性的生态系统功能，为生态系统的管理与保护 提供科学依据。

《保护生物学》 蒋志刚 马克平 韩兴国 《物种多样性研究与保护》 宋延龄杨亲二 黄永青 《中国森林多样性及其地理分布》 陈灵芝 陈清朗 刘文华



（三）关于生态系统持续性

生态系统持续性研究主要领域：以可持续发展的生态学理论研究对生态系统可持续管理；对已经受损害的生态系统的恢复重建《中国可持续发展林业战略研究》 江泽慧主持 核心：“三生态”原则 生态优先 —— 确立生态优先的林业可持续发展道路 生态安全 —— 建立以森林植被为主体的国土生态安全体系 生态文明 —— 建立山川秀美的生态文明社会


“中国林业发展十大战略”

林业发展战略布局与战略目标；农业和农村经济结构调整中的林业发展战略；城市林业发展战略 ；天然林资源保育战略；退耕还林战略；荒漠化防治战略；植被建设与水资源合理配置及湿地保护战略；生物多样性保护及自然保护区建设战略；林业产业发展战略；森林灾害防治战略



二、正在引起关注的生态学研究领域

○ 全球生态 ○ 生物多样性 ○ 生态系统生态 ○ 生态安全* ○ 物种入侵 ○ 湿地生态* ○ 恢复生态 ○ 城市生态与城市林业* ○ 景观生态



三、正在研究的生态学领域

（一）定位研究

国际长期生态研究网络（ILTER）

国际长期生态研究网络（ILTER）是一个以研究长期生 态学现象为主要目标的国际性学术组织。 其任务是： ① 加强对一些跨国和跨区域的长期生态学现象的认识 ② 促进多个研究站参与的比较与综合研究 ③ 为参与站际合作及在不同环境和不同学科工作的学者提 供信息 ④ 促进各种观测和试验的可比性、研究和监测的综合性与 数据交换 ⑤ 加强有关长期生态学现象的研究及其相关技术方面的培 训活动 ⑥ 促进跨国和跨地区的长期比较研究和试验的开展 ⑦ 促进大时空尺度上的生态系统管理和可持续发展研究

（二）环境监测

全球环境监测系统(GEMS)

全球大气观测系统(GAW)

世界天气监测网(WWW)

地球观测系统(EOS)计划

全球陆地观测系统(GTOS)

全球海洋观测系统(GOOS)



1. 全球环境监测系统(GEMS)

ＧＥＭＳ是联合国环境规划署（UNEP）“地球观察”计划的核心部分。

任务：监测全球环境并对环境组成要素的状况进行定期评价。

参加GEMS监测与评价的共有142个国家和众多的国际组织，其中特别重要的组织有联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）、世界气象组织（WMO）、联合国教科文组织（UNESCO）、以及国际自然与自然资源保护联盟（IUCN）等。

GEMS的目标：

① 增强参加国家的监测与评价能力

② 提高环境数据和信息的有效性和可比性

③ 对选定领域进行全球的和区域的评价，收集全球环境信息

④ 加强UN专门机构间的合作

⑤ 促进学科数据集（包括社会经济学数据集）的收集

⑥ 向地方和国家当局提供设备和方法，综合利用学科数据进行政策方案的分析

⑦ 增加标识符的使用

⑧ 发现具国际影响的环境问题，提供早期警报



2. 全球大气观测系统(GAW)

1989年6月世界气象组织（WMO）执行委员会批准了建立全球大气观测（GAW）系统的计划。目的是加强并协调WMO开始于50年代的由全球臭氧观测系统（GO3OS）、本底大气污染监测网络（BAPMON）及其它较小的测量网络分别进行的数据收集活动。通过可靠而系统的观测，获取有关大气中化学组分变化及相关物理特性的信息，以便进一步了解这些变化对环境和气候的影响以及对其进行调控的要求，使那些不良的环境趋势（如全球变暖、臭氧耗减、酸雨等）能得到减缓或制止。



3. 世界天气监测网(WWW)

ＷＷＷ的目标是将ＷＷＷ观测网络和通信系统连接成一个协调的全球系统，满足ＷＷＷ计划以及WMO其它相关计划的需求。任务是协调有关WMO数据交换标准编码和数据表示形式的制定与维护，管理并促进数据处理和操作软件的交换、协调分布式数据库系统的发展，进行气象数据交换.



4. 地球观测系统(EOS)计划

地球观测系统（EOS）计划是由美国宇航局（NASA）发起，欧洲空间局（ESA）、日本、加拿大等多国空间机构参与的大型国际计划，是近年来也是未来十年国际上最宏大的一项遥测地球计划，是一项跨世纪的长期计划。EOS计划的一个主要目标是将依靠各研究组织及其合作增强EOS数据的应用能力。



5. 全球陆地观测系统(GTOS)

GTOS 由三个国际组织：萨赫勒与撒哈拉观测计划（OSS），国际地圈生物圈计划（IGBP）的全球变化与陆地生态系统（GCTE）核心计划和联合国教科文组织（UNESCO）的人与生物圈计划（MAB）共同发起，达成了建立全球陆地观测系统（GTOS）的协议。



6. 全球海洋观测系统(GOOS)

全球海洋观测系统（GOOS）是一个国际合作系统，其主要任务是应用遥感、海表层和次表层观测等多种技术手段，长期、连续地收集和处理沿海、陆架水域和世界大洋数据，并将观测数据及有关数据产品对世界各国开放。GOOS的主要目标是获取全球统一标准的海洋数据.



区域性网络

□ 亚洲－太平洋区全球变化研究网络（APN）

□ 欧洲全球变化研究网络（ENRICH）

□ 美洲国家间全球变化研究所（IAI）



国家网络

□ 美国长期生态学研究网络（LTER）计划

由美国国家科学基金会（NSF）资助，于1980年正式启动。它是世界上第一个以长期生态学现象为主要对象的研究网络。现在它已经成为世界上规模最大、研究水平最高的

国家级长期生态学研究网络。LTER重视数据集的可比性以及方法和设备的标准化。数据集的可比性至少包括统计和16实时记录。设备的标准化还包括测量、方法及计算机的标准

化，其有关通讯、数据控制以及分析用软硬件的标准化在1988年就已选定。



□ 英国环境变化监测网络（ECN）

英国环境变化监测网络（ECN）成立于1992年,是一个综合性的环境监测网络。该网络旨在收集、存贮、分析、解释以一系列关键变量为基础的长期数据。这些变量是从遍布英国的47个陆地试验站和谈水试验站收集到的。存取数据库的计算机网络对所有的数据提供者开放，并进行每年一次的数据整编。



□ 中国生态系统研究网络（CERN）

中国生态系统研究网络（CERN）是在中国科学院和国家有关部门的支持下，从1988年开始筹建的，与其它网络相比较，更强调网络的整体性和总体目标，强调直接服务于解决资源、环境方面的问题；在观测方面强调观测仪器、装备和观测方法的统一，以使取得可以互比的数据；在数据方面强调数据格式的统一和数据质量的控制，强调数据共享，强调数据的综合与分析。现在正在投入建设中国生态系统研究网络信息系统（CERNIS）。