中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 隨著人類命運共同體、可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)安全等一系列全球生態(tài)環(huán)境問題成為新時期人類社會發(fā)展面臨的現(xiàn)實問題，生態(tài)文明建設(shè)成為中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計，這對生態(tài)學(xué)的研究提出了新的要求。如何實現(xiàn)從小尺度到大尺度(全球)、從短期到長期的觀測，獲取全球尺度生態(tài)系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)，認(rèn)知區(qū)域乃至全球生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化規(guī)律，保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)是當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)觀測研究面臨的重大挑戰(zhàn)。國際生物學(xué)計劃(International Biological Program，1964—1974?年)的實施，逐步形成了生態(tài)學(xué)領(lǐng)域“大科學(xué)、大數(shù)據(jù)”理念，即通過實施大科學(xué)工程，獲取海量觀測數(shù)據(jù)，開展協(xié)同科學(xué)研究。隨后催生了長期生態(tài)學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)(LTER)，標(biāo)志著生態(tài)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)入“大科學(xué)、大數(shù)據(jù)”時代。當(dāng)前區(qū)域/全球尺度的網(wǎng)絡(luò)化生態(tài)系統(tǒng)長期觀測成為獲取大尺度生態(tài)信息的重要平臺，如?LTER、英國環(huán)境變化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(ECN)、中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)等，使得獲取海量、大尺度、多源異構(gòu)生態(tài)數(shù)據(jù)成為可能。生態(tài)學(xué)已從一門依靠小規(guī)模合作與短時間個人觀測的實驗學(xué)科演化為一門實施長時間大規(guī)模觀測、跨學(xué)科合作的大數(shù)據(jù)學(xué)科。

在大數(shù)據(jù)時代，如何獲取海量生態(tài)數(shù)據(jù)，如何基于大數(shù)據(jù)實現(xiàn)生態(tài)學(xué)“大”理論的發(fā)展和突破，服務(wù)于新時期生態(tài)文明建設(shè)等重大問題的解決，具有重要意義。本文首先論述了目前生態(tài)系統(tǒng)觀測研究現(xiàn)狀，其次分析了大數(shù)據(jù)時代生態(tài)系統(tǒng)觀測研究特征，最后提出了我國大數(shù)據(jù)背景下的生態(tài)系統(tǒng)觀測研究發(fā)展建議。

生態(tài)系統(tǒng)觀測研究現(xiàn)狀

縱觀生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷程和趨勢，目前生態(tài)系統(tǒng)觀測研究呈現(xiàn)以下特征。

生態(tài)觀測技術(shù)迅猛發(fā)展，全球新一代生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡(luò)逐步形成

生態(tài)系統(tǒng)觀測與實驗是獲取生態(tài)數(shù)據(jù)的重要手段。近年來，生態(tài)觀測技術(shù)發(fā)展迅猛，極大地提升了微觀和宏觀尺度生態(tài)觀測數(shù)據(jù)的獲取能力。例如：分子標(biāo)記引入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了宏觀生物學(xué)研究的革命;穩(wěn)定同位素技術(shù)可追蹤碳、氮、水等地球化學(xué)循環(huán)過程;高通量野外觀測技術(shù)，如渦度相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)了對生態(tài)系統(tǒng)功能變化的直接測定。全球新一代多尺度生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡(luò)逐步形成，如基于物聯(lián)網(wǎng)、自動觀測、融合地面和遙感觀測的美國國家生態(tài)觀測網(wǎng)絡(luò)(NEON)與澳大利亞生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡(luò)(TERN)成為新一代大陸尺度生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡(luò)的代表。這些新一代生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡(luò)使用了大量生態(tài)觀測傳感器，涵蓋多種觀測指標(biāo)，采集海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，為生態(tài)學(xué)研究進(jìn)入“大數(shù)據(jù)時代”奠定了堅實的基礎(chǔ)。

生態(tài)系統(tǒng)與全球變化成為生態(tài)學(xué)研究熱點，跨尺度整合成為生態(tài)學(xué)研究前沿問題

隨著人類活動對地球系統(tǒng)的影響日益加深，陸地表層的生態(tài)學(xué)過程發(fā)生強(qiáng)烈變化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)局部顯著下降，而人口增加和生活水平的提高則對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提出更高要求。全面認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能及其與環(huán)境變化的關(guān)系成為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的重點，也是應(yīng)對全球氣候變化、生物多樣性保護(hù)和維持生態(tài)系統(tǒng)功能的核心研究內(nèi)容。同時，面對生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和多尺度等特征，目前還沒有發(fā)展出統(tǒng)一的大理論對多個層次的眾多過程在多時間尺度上進(jìn)行概括，也沒有建立一套有效的方法開展多尺度的定量描述和整合分析。因此，如何整合不同尺度的生態(tài)學(xué)過程，使從分子到個體層次的生態(tài)學(xué)現(xiàn)象能夠在現(xiàn)實的生態(tài)系統(tǒng)格局和過程中得到體現(xiàn)，實現(xiàn)理論上的發(fā)展;如何在全球尺度開展跨生態(tài)系統(tǒng)研究，實現(xiàn)對從大陸到全球尺度的生態(tài)學(xué)過程認(rèn)識，從而更好地管理生態(tài)系統(tǒng)，為社會和人類福祉服務(wù)，是當(dāng)前生態(tài)學(xué)的研究前沿。