中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng)訊  隨著人類(lèi)命運(yùn)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(wèn)題成為新時(shí)期人類(lèi)社會(huì)發(fā)展面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)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(jì)，這對(duì)生態(tài)學(xué)的研究提出了新的要求。如何實(shí)現(xiàn)從小尺度到大尺度（全球）、從短期到長(zhǎng)期的觀(guān)測(cè)，獲取全球尺度生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)知區(qū)域乃至全球生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)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(guān)測(cè)研究面臨的重大挑戰(zhàn)。國(guó)際生物學(xué)計(jì)劃（International Biological Program，1964—1974?年）的實(shí)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(guò)實(shí)施大科學(xué)工程，獲取海量觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，開(kāi)展協(xié)同科學(xué)研究。隨后催生了長(zhǎng)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(shí)代。當(dāng)前區(qū)域／全球尺度的網(wǎng)絡(luò)化生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)成為獲取大尺度生態(tài)信息的重要平臺(tái)，如?LTER、英國(guó)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（ECN）、中國(guó)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(mén)依靠小規(guī)模合作與短時(shí)間個(gè)人觀(guān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)學(xué)科演化為一門(mén)實(shí)施長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模觀(guān)測(cè)、跨學(xué)科合作的大數(shù)據(jù)學(xué)科。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，如何獲取海量生態(tài)數(shù)據(jù)，如何基于大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)學(xué)“大”理論的發(fā)展和突破，服務(wù)于新時(shí)期生態(tài)文明建設(shè)等重大問(wèn)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(guān)測(cè)研究現(xiàn)狀，其次分析了大數(shù)據(jù)時(shí)代生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)研究特征，最后提出了我國(guó)大數(shù)據(jù)背景下的生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)研究發(fā)展建議。

生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)研究現(xiàn)狀

縱觀(guān)生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷程和趨勢(shì)，目前生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)研究呈現(xiàn)以下特征。

生態(tài)觀(guān)測(cè)技術(shù)迅猛發(fā)展，全球新一代生態(tài)觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)逐步形成

生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)是獲取生態(tài)數(shù)據(jù)的重要手段。近年來(lái)，生態(tài)觀(guān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅猛，極大地提升了微觀(guān)和宏觀(guān)尺度生態(tài)觀(guān)測(cè)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(guān)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(guò)程；高通量野外觀(guān)測(cè)技術(shù)，如渦度相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能變化的直接測(cè)定。全球新一代多尺度生態(tài)觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)逐步形成，如基于物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)觀(guān)測(cè)、融合地面和遙感觀(guān)測(cè)的美國(guó)國(guó)家生態(tài)觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（NEON）與澳大利亞生態(tài)觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)（TERN）成為新一代大陸尺度生態(tài)觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)的代表。這些新一代生態(tài)觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)使用了大量生態(tài)觀(guān)測(cè)傳感器，涵蓋多種觀(guān)測(cè)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(shí)代”奠定了堅(jiān)實(shí)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(diǎn)，跨尺度整合成為生態(tài)學(xué)研究前沿問(wèn)題

隨著人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)的影響日益加深，陸地表層的生態(tài)學(xué)過(guò)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提出更高要求。全面認(rèn)識(shí)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(diǎn)，也是應(yīng)對(duì)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?jī)?nèi)容。同時(shí)，面對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和多尺度等特征，目前還沒(méi)有發(fā)展出統(tǒng)一的大理論對(duì)多個(gè)層次的眾多過(guò)程在多時(shí)間尺度上進(jìn)行概括，也沒(méi)有建立一套有效的方法開(kāi)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(guò)程，使從分子到個(gè)體層次的生態(tài)學(xué)現(xiàn)象能夠在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)格局和過(guò)程中得到體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)理論上的發(fā)展；如何在全球尺度開(kāi)展跨生態(tài)系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)從大陸到全球尺度的生態(tài)學(xué)過(guò)程認(rèn)識(shí)，從而更好地管理生態(tài)系統(tǒng)，為社會(huì)和人類(lèi)福祉服務(wù)，是當(dāng)前生態(tài)學(xué)的研究前沿。