區(qū)域生態(tài)學(xué)的國際起源和研究熱點

張 玉,馮曉明,*,陳利頂,呂一河,傅伯杰

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

區(qū)域生態(tài)學(xué)作為生態(tài)學(xué)一門重要的分支學(xué)科,將生態(tài)學(xué)、地理學(xué)和經(jīng)濟學(xué)緊密結(jié)合,主要研究區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)、過程、功能,以及區(qū)域間生態(tài)要素耦合和相互作用機理[1]。區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究理論強調(diào)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的整體性和綜合性,研究重點從生物多樣性和物種保護逐漸擴展到區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)功能關(guān)系與復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等領(lǐng)域。從研究內(nèi)容來看,生物多樣性保護、區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)研究、區(qū)域生態(tài)安全以及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展是主要研究內(nèi)容。

20世紀末期開始,與區(qū)域生態(tài)學(xué)相關(guān)的研究迅速引起國際關(guān)注。在Web Of Science上以“Regional Ecology”為主題對所有數(shù)據(jù)庫進行檢索,檢索結(jié)果如圖1。2000—2019年,區(qū)域生態(tài)學(xué)相關(guān)SCI論文發(fā)表數(shù)不斷增加,其中2018年發(fā)表論文數(shù)高達6000篇。由此可見,在區(qū)域發(fā)展一體化的形勢下,區(qū)域生態(tài)問題日益得到重視,區(qū)域生態(tài)學(xué)迅速發(fā)展,在解決生態(tài)問題中舉足輕重。

圖1 國際區(qū)域生態(tài)學(xué)論文發(fā)表量Fig.1 Number of published papers about regional ecology in foreign

區(qū)域生態(tài)學(xué)作為一門生物學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域新興的交叉學(xué)科,其誕生到現(xiàn)在已有30余年。盡管區(qū)域生態(tài)學(xué)的學(xué)科理論以及知識體系還不夠完善,但其在解決大尺度生態(tài)問題、維持社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[2]。本文主要對區(qū)域生態(tài)學(xué)的國際起源及其發(fā)展歷史進行簡述,并根據(jù)其發(fā)展歷程和研究文獻的綜合分析,總結(jié)現(xiàn)階段區(qū)域生態(tài)學(xué)的國際研究熱點,并通過國內(nèi)外的對比,為國內(nèi)的相關(guān)研究給出未來發(fā)展方向。

1 區(qū)域生態(tài)學(xué)的國際起源和發(fā)展脈絡(luò)

20世紀70年代,生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中首次出現(xiàn)空間規(guī)模的概念[3],科學(xué)家意識到部分生態(tài)問題具有區(qū)域性。1989年Brown和Maurer[4]在發(fā)表的文章中提出不同時空尺度上發(fā)生的生態(tài)現(xiàn)象之間具有耦合過程,而普通生態(tài)實驗通常假設(shè)生態(tài)區(qū)域同質(zhì)性,從概念上消除了生態(tài)問題的時空相互作用[5]。傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)方法對全球變化下物種豐度、分布和多樣性的研究受限,亟需對生態(tài)學(xué)研究方法和模式進行創(chuàng)新改進,宏生態(tài)學(xué)便應(yīng)時而生。1995年Brown[6]在出版的Macroecology一書中系統(tǒng)闡述了宏生態(tài)學(xué)的定義及研究方法,不僅將時間和空間的概念引入生態(tài)學(xué)研究,還將生態(tài)學(xué)的研究推向多學(xué)科交叉發(fā)展。由于時空尺度實驗的不可重復(fù)性,宏生態(tài)學(xué)中強調(diào)通過統(tǒng)計模式分析來解決具有時空尺度的生態(tài)地理問題。同時,書中相關(guān)研究的空間尺度與地理上對區(qū)域的定義范圍相似,因此區(qū)域生態(tài)學(xué)的起源可追溯至此。1999年,Global Ecology and Biogeography雜志開始采用A Journal of Macroecology作為其副標題。區(qū)域生態(tài)學(xué)真正的誕生時間應(yīng)該是2003年,其標志之一是Kevin Gaston[7]出版的The Structure and Dynamics of Geographic Ranges一書。此書的出版說明生態(tài)學(xué)家已經(jīng)認識到區(qū)域生態(tài)學(xué)在解決具有生物地理特征問題中的重要性,區(qū)域生態(tài)學(xué)開始迅猛發(fā)展。學(xué)科國際起源時間脈絡(luò)如圖2。

圖2 國際區(qū)域生態(tài)學(xué)起源Fig.2 International origin of regional ecology

在區(qū)域生態(tài)學(xué)發(fā)展初期,受技術(shù)發(fā)展的限制——僅靠收集科學(xué)信息、野外調(diào)查、定位觀測等生態(tài)學(xué)技術(shù)無法獲取足夠區(qū)域生態(tài)相關(guān)信息[8]。這一時期的研究主要集中于生物個體特征、物種豐富度與物種地理分布三者之間的關(guān)系[9- 13],生物多樣性[14]和區(qū)域生態(tài)過程模型建立[15- 17]等主要依靠自然實驗獲取數(shù)據(jù)的科學(xué)問題,其中Running等人對生態(tài)過程模型的研究推動了遙感等技術(shù)在區(qū)域生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用。

20世紀末,生態(tài)學(xué)家發(fā)現(xiàn)生態(tài)問題具有綜合性特征,僅靠單一的生態(tài)學(xué)知識體系無法解決復(fù)雜生態(tài)問題,為了社會的可持續(xù)發(fā)展,中國生態(tài)學(xué)家馬世駿率先提出了社會-經(jīng)濟-生態(tài)的理論[18],并將其融入到區(qū)域生態(tài)學(xué)的知識體系中,生態(tài)學(xué)家也開始廣泛與其他學(xué)科的專家、規(guī)劃者、工程師等進行合作,從多個角度研究區(qū)域生態(tài)問題。同時,遙感、衛(wèi)星成像等空間信息技術(shù)迅速發(fā)展,生態(tài)學(xué)研究從生態(tài)系統(tǒng)尺度擴展景觀、區(qū)域甚至全球尺度。強大的空間信息采集和處理功能技術(shù)使得獲得的區(qū)域生態(tài)學(xué)研究數(shù)據(jù)充足且更為精確,能精準通過模型系統(tǒng)進行科學(xué)預(yù)測,揭示區(qū)域生態(tài)各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系[19]。在強有力的技術(shù)支撐下,科學(xué)家開始對區(qū)域生態(tài)安全、區(qū)域生態(tài)調(diào)控以及復(fù)雜區(qū)域生態(tài)進行深入研究。例如對熱帶森林的生態(tài)學(xué)研究,生態(tài)學(xué)家一直受到采樣困難的困擾,遙感技術(shù)的發(fā)展使其能夠采集足夠的信息數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)生成的生態(tài)學(xué)信息推動對熱帶森林結(jié)構(gòu)和動態(tài)的研究[20]。

21世紀后,由于學(xué)科理論的完善和研究技術(shù)的發(fā)展,區(qū)域生態(tài)學(xué)對生物多樣性保護以及物種組成等基礎(chǔ)內(nèi)容的研究更加深入,以幫助揭示區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)、功能之間的相互作用關(guān)系,進而從區(qū)域的視角進行自然保護規(guī)劃。同時,在全球變化研究熱潮下,區(qū)域生態(tài)學(xué)開始重視復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過程對全球變化的響應(yīng),并在研究中充分利用4S技術(shù)獲取高精度高分辨率數(shù)據(jù)。社會快速進步背景下,經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾越來越深,人類的社會行為改變了土地覆蓋和利用方式,為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展政策,社會對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提出了更高要求。在發(fā)展中國家,特別是中國,在生態(tài)文明建設(shè)的號召下,生態(tài)學(xué)家對區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究從區(qū)域環(huán)境綜合治理擴展到生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

2 國際研究熱點

本文以Web Of Science數(shù)據(jù)庫中Web Of Science核心合集為數(shù)據(jù)源,以“Regional Ecology”為主題,檢索得到7469篇相關(guān)論文。提取論文關(guān)鍵詞,合并同義詞并刪除無義詞,對關(guān)鍵詞的頻次進行分析,結(jié)果如圖3。根據(jù)圖3可以看出,Biodiversity, Climate Change, Conservation, Urban Ecology和Sustainability等是國際區(qū)域生態(tài)學(xué)研究中頻次較高的關(guān)鍵詞。由此可見,國際區(qū)域生態(tài)研究主要集中在生物多樣性保護、氣候變化、城市生態(tài)等方向,研究空間尺度大多在區(qū)域和國家層面。

圖3 國際區(qū)域生態(tài)學(xué)研究關(guān)鍵詞Fig.3 Keywords for regional ecology research in foreign

2.1 生物多樣性保護

聯(lián)合國大會決議將2010年定為“聯(lián)合國生物多樣性年”,接著將2011—2020年定為“聯(lián)合國生物多樣性十年”,生物多樣性保護受到了越來越多的重視。在區(qū)域生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中,外來物種入侵的預(yù)警、監(jiān)測和防治,物種分布和生物多樣性等相關(guān)生物保護問題是重點研究內(nèi)容。生物入侵不僅會促進其競爭本土物種的滅絕,也會間接影響其他物種的生存[21]。除了破壞區(qū)域生態(tài),生物入侵還會對經(jīng)濟社會以及人類健康造成威脅,Lester等[22]發(fā)現(xiàn)入侵的黃胡蜂對于本土地區(qū)的授粉及養(yǎng)蜂行業(yè)存在負面影響,還能通過媒介釋放病原體。人為活動和氣候變化均會加劇生物入侵,如北極海洋新物種的增多,這與航運、旅游業(yè)及氣候變化等外在因素密不可分[23]。生物入侵的影響往往是延遲的,采用合適的監(jiān)測手段預(yù)警生物入侵尤為重要。目前在水環(huán)境中常采用eDNA(Environmental DNA)來確定是否存在入侵物種,此方法在發(fā)現(xiàn)珍稀物種方面也發(fā)揮重要作用[24-26]。科學(xué)家對于外來物種引進的看法并不一致,一部分學(xué)者認為引入物種可以提供棲息地、用于養(yǎng)殖等,一部分認為外來物種引進的弊大于利[26]。因此引進物種需要綜合考慮生態(tài)、經(jīng)濟和社會后果,稍有不慎便會對生物多樣性造成巨大傷害。

由于人類活動對生態(tài)環(huán)境的破壞,生物棲息地銳減,不僅造成生物多樣性的下降,還威脅社會經(jīng)濟和生計[26]。大部分的研究都認為棲息地的破碎化對生物多樣性有負面影響,Crooks等[27]認為碎片化程度越高的地區(qū),其生物多樣性更低,物種滅絕風(fēng)險更大。然而Fahrig等[28-29]研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)生境破碎的生態(tài)效應(yīng)為正,認為“棲息地破碎是造成生物滅絕的主要原因”等傳統(tǒng)觀點混淆了生境破碎和生境損失的概念。此研究成果一經(jīng)發(fā)表便有學(xué)者進行質(zhì)疑。生境破碎與生境損失概念及效應(yīng)的區(qū)別,棲息地破碎化對生物多樣性的影響是積極的還是消極的？這些與棲息地破碎化生態(tài)效應(yīng)相關(guān)的問題還需要更多的學(xué)者加入研究。

2.2 氣候變化對區(qū)域生態(tài)的影響

氣候變化對區(qū)域生態(tài)的影響主要關(guān)注氣候變化對區(qū)域物種的分布及豐富度、生物滅絕、生物生產(chǎn)力、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)系統(tǒng)退化以及生物地球化學(xué)循環(huán)的影響等。氣候變化影響高生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng),比如森林生態(tài)系統(tǒng)、珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)以及紅樹林生態(tài)系統(tǒng)等。Stevens等[30]發(fā)現(xiàn)氣候變化造成森林的密度和范圍明顯減少。氣候變化導(dǎo)致干旱事件頻發(fā),使得亞馬遜的新生樹木變得更耐旱[31],也造成紅樹林的減少甚至消失[32]。作為大量海洋生物棲息地的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化十分敏感,海水變暖造成部分種類的珊瑚大量死亡,導(dǎo)致珊瑚礁擾動機制發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變,海洋生物多樣性降低,同時改變海洋生態(tài)系統(tǒng)的緯度梯度結(jié)構(gòu)以及營養(yǎng)結(jié)構(gòu),珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能大幅下降[33-35]。氣候變化最重要的一項內(nèi)容是氣溫升高,這對極地地區(qū)存在巨大威脅。南極冰蓋融化,無冰面積增大,生物棲息地的連通性加強,導(dǎo)致區(qū)域生物的同質(zhì)化,低競爭性物種易滅絕[36-37]；北極地區(qū)凍土融化,釋放土壤有機碳,進一步升高北極地區(qū)的氣溫[38]。具有相對恒定溫度的洞穴適合用于研究長期氣候變化,Mammola等[39]發(fā)現(xiàn)氣候變化導(dǎo)致穴居動物失去抵制溫度變化的體溫調(diào)節(jié)機制,增大了穴居動物的脆弱性。

區(qū)域碳循環(huán)也是氣候變化研究的熱點,目前的研究內(nèi)容主要集中于探討碳循環(huán)的機理以及其影響因素。全球變暖趨勢下,北極苔原碳平衡的變化對全球碳平衡至關(guān)重要,Jiang等[40]研究表明氣候變暖會增強礦化作用,促進植物生長,增加凍土帶生態(tài)系統(tǒng)的碳封存。同時凍土融化會釋放土壤有機碳,影響區(qū)域碳循環(huán)。現(xiàn)有的模型不能耦合所有影響因素,對碳循環(huán)的研究還需要不斷發(fā)展技術(shù)以深入了解[41]。

氣候變化帶來的溫度升高、極端氣候、海洋熱浪等對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能影響巨大,若不實行減緩氣候變化的措施,氣候變化會愈演愈烈。研究氣候變化影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的機理、預(yù)測評估不同程度氣候變化對區(qū)域生態(tài)的效應(yīng),是未來應(yīng)對氣候變化的重要任務(wù)。

2.3 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類福利的直接來源,是支撐社會經(jīng)濟的基礎(chǔ)。對自然生態(tài)系統(tǒng)的過度開發(fā)導(dǎo)致其服務(wù)功能受損,反過來又影響人類社會。通過文獻分析可知土地利用變化和氣候變化是影響生態(tài)服務(wù)功能的兩個重要因素。Tolessa等[42]對埃塞俄比亞中部高地40年的土地利用變化對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響進行研究,發(fā)現(xiàn)隨著林地的減少,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)也減弱,Liu等[43]也對土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系進行研究,認為土地利用數(shù)據(jù)可用于衡量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。由氣候變化引起的海洋熱浪,改變海洋生態(tài)結(jié)構(gòu),減少海洋碳固存,減弱海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),尤其是調(diào)節(jié)服務(wù)[44]。現(xiàn)有的研究多關(guān)注區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的供給、支持和調(diào)節(jié)服務(wù),對文化服務(wù)的研究尚不足。自然生態(tài)系統(tǒng)對人的心理健康具有療愈作用,這為人居環(huán)境的綠地建設(shè)以及減少人類接觸自然的機會成本提供了參考[45]。多個生態(tài)系統(tǒng)之間存在相互作用,影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。Schirpke等[46]繪制了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供應(yīng)、流量和需求圖,對八個關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行相關(guān)性分析和聚類分析,研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的聯(lián)系。最后對區(qū)域和跨國治理提出了建議：要將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)區(qū)域與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求區(qū)域聯(lián)系起來,并應(yīng)對不同水平和類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系進行說明。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究需要重視各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其供需之間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系,保證區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)達到最佳狀態(tài)。建立合適的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估與管理系統(tǒng),確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,以便更好地管理區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。

2.4 城市生態(tài)學(xué)

城市生態(tài)成為區(qū)域生態(tài)領(lǐng)域新興的研究熱點。目前全球各國城市化進程加快,城市擴張往往侵占高產(chǎn)農(nóng)田,減少耕地面積,造成糧食減產(chǎn),威脅貧困脆弱地區(qū)的生計,城市的發(fā)展要與其他資源的可持續(xù)發(fā)展結(jié)合[47]。城市綠地是城市生態(tài)中一個重要的研究對象。綠地空間能保證生物多樣性以及為城市居民提供多種生態(tài)服務(wù)[48],城市森林是城市綠地的一種,其分布具有明顯的地區(qū)差異：居住區(qū)和開放區(qū)的森林覆蓋度更高,富裕地區(qū)比貧困地區(qū)覆蓋度高[49]。這增加了貧困區(qū)居民接近自然的機會成本,加劇社會不公平性。同時城市生態(tài)系統(tǒng)受人為干擾嚴重,更好地建設(shè)城市、管理城市綠地,需要從政治、經(jīng)濟、文化以及技術(shù)方面協(xié)調(diào)社會與自然之間的關(guān)系。城市化導(dǎo)致自然生境破碎或喪失,人工生境對生物的影響不可忽視,城市進化生態(tài)學(xué)的進展討論了城市化對生物非適應(yīng)性進化(突變、基因漂變、基因流)的影響、對自然選擇的影響以及環(huán)境異質(zhì)性對進化的影響等等[50],其中城市化會阻礙生物基因流、增加生物基因漂變,降低其種群遺傳多樣性[51]。目前已有學(xué)者通過基因技術(shù)研究城市化對生物的影響,例如Jason等[52]對城市化程度不同的23只白足鼠進行全基因組變異的檢測,結(jié)果表明城市化程度與白足鼠的全基因組變異成反比關(guān)系,并指出增加城市斑塊之間的連通性能促進生物進化。

對城市生態(tài)學(xué)的研究要以協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系為主,解決現(xiàn)存城市生態(tài)問題,制定城市健康發(fā)展的規(guī)劃方案。深入討論城市進化生態(tài)學(xué)中城市化對生物的影響,以更好進行生物保護。

2.5 區(qū)域生態(tài)修復(fù)與管理

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化,為緩解經(jīng)濟發(fā)展對生態(tài)的影響,世界環(huán)境與發(fā)展委員會提出了可持續(xù)發(fā)展理念。2015年,聯(lián)合國提出17個可持續(xù)發(fā)展目標(SDGs)。實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標,最重要的是通過自然和社會系統(tǒng)的力量,從單純的環(huán)境保護轉(zhuǎn)向結(jié)合生態(tài)、經(jīng)濟和社會知識進行區(qū)域生態(tài)恢復(fù)和管理[53]。地中海地區(qū)存在水資源分布不均、生態(tài)破壞、糧食安全以及漁業(yè)發(fā)展受到威脅等問題。作為跨國域的地區(qū),地中海的發(fā)展治理需要沿岸22個國家的政府合作、學(xué)科合作和國家政策支撐以應(yīng)對未知風(fēng)險[54],未來需要對整個區(qū)域的綜合風(fēng)險進行全面一致的評估。對漁業(yè)的評估管理往往只關(guān)注生產(chǎn)力,易破壞水生生態(tài),影響漁業(yè)發(fā)展。加拿大為可持續(xù)管理漁業(yè),從生態(tài)、經(jīng)濟和社會方面制定了一系列管理目標,并將目標與相關(guān)績效指標結(jié)合,建立全國漁業(yè)管理操作框架[55]。

基于自然的解決方案(NbS)是保護、可持續(xù)管理、恢復(fù)自然以及改良生態(tài)系統(tǒng)的方法,是實現(xiàn)生態(tài)修復(fù)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的有效辦法。日本蕪栗沼濕地的修復(fù),依靠多個利益相關(guān)方合作、國家政策支持、生態(tài)補償?shù)确绞?既保證了濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),也為當?shù)鼐用駝?chuàng)造了新收入。墨西哥灣北部濕地和屏障島的修復(fù),通過復(fù)墾運河、水沙分流和改變物種組成并進行長期監(jiān)測等方式,減弱當?shù)嘏_風(fēng)危害[56]。

無論是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)還是可持續(xù)管理,都要清楚認識到這是一個復(fù)合型生態(tài)系統(tǒng),需要進行跨部門、跨學(xué)科的合作才能解決問題。同時各國需盡快完善國家生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)平臺,積極推進搭建全球生態(tài)系統(tǒng)觀測網(wǎng)絡(luò)的國際合作,為大時空尺度生態(tài)的修復(fù)、管理及預(yù)測提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

3 國內(nèi)外研究差異

區(qū)域生態(tài)學(xué)在中國的研究尚處在初級階段,大多數(shù)區(qū)域生態(tài)研究理論和技術(shù)都是借鑒國際上的研究經(jīng)驗,尚未形成相對完整的研究范式。由于國情的不同,產(chǎn)生的區(qū)域生態(tài)問題具有不同的特征,國內(nèi)的生態(tài)學(xué)家在對區(qū)域生態(tài)的研究過程中形成了適合中國生態(tài)情況的學(xué)科體系,與國際區(qū)域生態(tài)形成差別。

3.1 關(guān)注問題上的差別

國際上大多數(shù)發(fā)達國家已經(jīng)進入工業(yè)發(fā)展后期,對于區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究多偏向于國家或大洲等大尺度的生態(tài)空間格局、生物保護、氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響以及區(qū)域碳氮循環(huán)等,而我國目前整體上仍處于快速的工業(yè)化和城市化進程中,社會的發(fā)展使得資源與環(huán)境問題日益突出,區(qū)域生態(tài)學(xué)研究更加關(guān)注經(jīng)濟發(fā)展過程中典型區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問題[19],研究尺度偏小,如黃土高原生態(tài)修復(fù)、青藏高原生態(tài)保護等。

3.2 研究思路上的差別

國內(nèi)外區(qū)域生態(tài)學(xué)的基本研究思路均為：以系統(tǒng)和整體的觀點,利用空間信息技術(shù)、數(shù)學(xué)計算模型等科學(xué)技術(shù)和區(qū)域生態(tài)學(xué)核心理論對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)進行分析、模擬、預(yù)測并提供解決問題的方案。以歐美為例,其區(qū)域生態(tài)學(xué)發(fā)展較為成熟,研究關(guān)注的區(qū)域尺度較大,探索先進理論方法以指導(dǎo)解決區(qū)域生態(tài)問題。而我國區(qū)域生態(tài)學(xué)起步較晚,各種生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全,區(qū)域生態(tài)研究關(guān)注尺度較小,偏向基礎(chǔ)研究。根據(jù)生態(tài)因果關(guān)系和互動機制,對城市生態(tài)系統(tǒng)和幾個主要自然生態(tài)系統(tǒng)進行規(guī)劃性保護和修復(fù),探索復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論以及土地利用改變對生態(tài)系統(tǒng)影響。

3.3 研究手段的差別

空間信息技術(shù)與數(shù)學(xué)計算模型的運用能夠耦合區(qū)域各要素之間的相互作用,深入理解生態(tài)問題的動態(tài)過程。國內(nèi)外對區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究主要是通過4S技術(shù)、數(shù)學(xué)模型應(yīng)用以及多學(xué)科專家合作來系統(tǒng)地分析區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)、過程和功能的特征和變化。由于關(guān)注的區(qū)域生態(tài)重點以及學(xué)科發(fā)展進度不同,二者的差異體現(xiàn)在：國際上側(cè)重跨學(xué)科綜合以及統(tǒng)計分析方法,而國內(nèi)偏向文獻研究和問題導(dǎo)向研究方法。

4 對國內(nèi)研究的啟示

盡管區(qū)域生態(tài)學(xué)在中國的起源與國際同步,但受前期國情的限制,區(qū)域生態(tài)學(xué)在中國的發(fā)展落后國際。國際上的區(qū)域生態(tài)學(xué)經(jīng)歷了從理論、過程模型研究到問題導(dǎo)向研究再到以全局觀研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的過程,形成了較為系統(tǒng)的學(xué)科體系,而我國的區(qū)域生態(tài)學(xué)是在21世紀后區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題日益嚴重的背景之下才得到重視,國內(nèi)生態(tài)學(xué)家在探索學(xué)科理論體系的同時開始著手解決生態(tài)環(huán)境問題,導(dǎo)致學(xué)科的發(fā)展緩慢。國內(nèi)區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究應(yīng)該循序漸進,用成熟的學(xué)科理論基礎(chǔ)和研究方法來支撐區(qū)域生態(tài)的綜合研究。

區(qū)域生態(tài)學(xué)研究的科學(xué)價值很大程度上取決于實驗數(shù)據(jù)的精度,高質(zhì)量的研究會充分利用遙感技術(shù)獲取高時空分辨率數(shù)據(jù)進行地表反演,以獲取研究所需的實驗數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)區(qū)域生態(tài)學(xué)缺乏對遙感數(shù)據(jù)與野外實測生態(tài)數(shù)據(jù)的結(jié)合,使得大部分遙感數(shù)據(jù)不具備生態(tài)學(xué)意義,未來的發(fā)展需要對遙感數(shù)據(jù)進行深度挖掘,讓遙感數(shù)據(jù)的使用價值最大化。

國外區(qū)域生態(tài)學(xué)研究發(fā)展比國內(nèi)成熟,國內(nèi)許多區(qū)域生態(tài)研究所運用的理論方法、生態(tài)模型等均借鑒了國際研究實例。但不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能具有差異,不能將國際上成功的研究案例生搬硬套到國內(nèi)相似的區(qū)域生態(tài)研究中。在方法應(yīng)用和數(shù)學(xué)模型使用時,需要根據(jù)實際區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的情況進行參數(shù)修改,同時積極開發(fā)適合國內(nèi)生態(tài)研究的模型。

結(jié)合國際研究熱點、國內(nèi)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀以及國內(nèi)區(qū)域生態(tài)學(xué)研究的不足——學(xué)科起步較晚、相關(guān)數(shù)據(jù)的質(zhì)、量及利用率較低及對理論及模型的研究尚淺,未來區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究應(yīng)該在利用高精度實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,將研究重點放在氣候變化影響生態(tài)過程的機理、生態(tài)模型優(yōu)化、全國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估與定價、區(qū)域生態(tài)安全以及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃上。無論是國際還是國內(nèi),區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究都是在出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問題之后才發(fā)展的,即先經(jīng)濟發(fā)展后生態(tài)治理保護。這樣的發(fā)展模式顯然是不科學(xué)的,未來的發(fā)展應(yīng)該在解決現(xiàn)有生態(tài)問題的同時完善生態(tài)系統(tǒng)的保護和管理系統(tǒng),將生態(tài)損失降到最低。

5 結(jié)語

區(qū)域生態(tài)學(xué)作為一門生態(tài)學(xué)領(lǐng)域新興的學(xué)科,其誕生到現(xiàn)在已有30余年。隨著空間信息技術(shù)的發(fā)展以及區(qū)域生態(tài)問題的惡化,區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容從生物多樣性和物種保護逐漸擴展到區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)功能關(guān)系與復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等領(lǐng)域,開始對區(qū)域生態(tài)安全、區(qū)域生態(tài)調(diào)控以及復(fù)雜區(qū)域生態(tài)問題進行深入研究。生物多樣性保護、區(qū)域氣候變化影響、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、城市生態(tài)學(xué)、區(qū)域生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展是國際區(qū)域生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。未來研究會側(cè)重土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響、氣候變化與人類活動影響生態(tài)過程的機理、生態(tài)模型優(yōu)化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)全面評估以及如何實現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展17個目標等內(nèi)容。由于學(xué)科發(fā)展進度和國情不同,國內(nèi)外的區(qū)域生態(tài)學(xué)研究在關(guān)注問題、研究思路和研究手段上有一定的區(qū)別。結(jié)合國際研究熱點、國內(nèi)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀以及國內(nèi)區(qū)域生態(tài)學(xué)研究的不足,未來國內(nèi)區(qū)域生態(tài)學(xué)的研究要深度挖掘遙感數(shù)據(jù)并加強對學(xué)科理論和方法的學(xué)習(xí),重點關(guān)注氣候變化影響生態(tài)過程的機理、生態(tài)模型優(yōu)化、全國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估與定價、區(qū)域生態(tài)安全以及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。