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)文明建設成為中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計，這對生態(tài)學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)，認知區(qū)域乃至全球生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化規(guī)律，保護和恢復生態(tài)系統(tǒng)是當前生態(tài)系統(tǒng)觀測研究面臨的重大挑戰(zhàn)。國際生物學計劃（International Biological Program，1964—1974?年）的實施，逐步形成了生態(tài)學領域“大科學、大數(shù)據(jù)”理念，即通過實施大科學工程，獲取海量觀測數(shù)據(jù)，開展協(xié)同科學研究。隨后催生了長期生態(tài)學研究網(wǎng)絡（LTER），標志著生態(tài)學領域進入“大科學、大數(shù)據(jù)”時代。當前區(qū)域／全球尺度的網(wǎng)絡化生態(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（ECN）、中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（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)學已從一門依靠小規(guī)模合作與短時間個人觀測的實驗學科演化為一門實施長時間大規(guī)模觀測、跨學科合作的大數(shù)據(jù)學科。

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“大”理論的發(fā)展和突破，服務于新時期生態(tài)文明建設等重大問題的解決，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：分子標記引入生態(tài)學領域引發(fā)了宏觀生物學研究的革命；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（NEON）與澳大利亞生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡（TERN）成為新一代大陸尺度生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡的代表。這些新一代生態(tài)觀測研究網(wǎng)絡使用了大量生態(tài)觀測傳感器，涵蓋多種觀測指標，采集海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，為生態(tài)學研究進入“大數(shù)據(jù)時代”奠定了堅實的基礎。

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

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)學過程發(fā)生強烈變化，生態(tài)系統(tǒng)服務局部顯著下降，而人口增加和生活水平的提高則對生態(tài)系統(tǒng)服務提出更高要求。全面認識生態(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)學研究的重點，也是應對全球氣候變化、生物多樣性保護和維持生態(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)學過程，使從分子到個體層次的生態(tài)學現(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)學過程認識，從而更好地管理生態(tài)系統(tǒng)，為社會和人類福祉服務，是當前生態(tài)學的研究前沿。