我国生态学研究的主要课题

我国生态学研究面临的主要课题
Ⅰ生态学研究的主要方向
Ⅱ生态学研究的前沿问题 Ⅲ我国生态学研究应解决的具体问题
Ⅰ.生态学研究的主要方向
1、生态区划与区域生态功能定位 2、生态系统过程、功能价值化与生态评估 3、生态系统恢复重建与优化管理
4、生物多样性保育
Ⅰ.生态学研究的主要方向之一
1、生态区划与区域生态功能定位
经建立1700多个自然保护区，数量上已达到比较先进的水平，
但在空间布局和科学管理上存在很多问题，需要深入全面的 保护生物学研究。
• 2）生物多样性的生态系统功能与区域可持续发展
•
生态系统是物种长期存在的基本单位，是区域发展规
划的基本单元。生物多样性在生态系统功能发挥中起到关 键的作用。在此基础上实现生态系统的有效管理是生物多 样性保护的根本基础。其中涉及关键种(Keystone species)、功能群(Functional group)、生态系统方式
• （2）重要性
•
中国是世界上人口最多、人均资源占有量低 的国家，而且是70％左右的人口在农村的农业大 国，对生物多样性具有很强的依赖性。 • 中国是近年来经济发展速度最快的国家之一， 这种经济的高速发展更加剧了人类对环境、特别 是对生物多样性的压力。 • 生物多样性是社会与经济发展的资本(Living capital)，对其保护与可持续利用不仅影响当代人， 而且是造福于子孙后代的重大举措，既有重要的 理论意义，又可以产生巨大的社会与经济效益。
• 评价生物遗传多样性丧失对人类社会和经济可持续发展的 威胁，以及采用各种方法保持生物居群的遗传多样性；揭示 生物的居群遗传和进化过程与潜力，从遗传、进化的角度提 出生物遗传多样性保育的策略。
• 主要研究内容：
• 遗传多样性和生物进化过程及潜力与保育遗传学理论及方法； • 重要生物遗传资源评价的分子遗传标记；
态系统演替的规律，解决各类生态系统恢复的关键技术问
题
• 关键生态工程
• 由于生态系统自然恢复重建的时空尺度（数十至数百年）与强度， 与现代人类社会工业化的高速度（月、年计）与高强度的利用与发展时 空尺度差距甚大，极不相匹配。常规的造林与营林方式和传统的草地轮 牧、休牧等手段不能从根本上改变天然林与草地的退化状况，更不能满 足人类社会对其生产力与生态功能极大增长的需求，我国的生态重建必 须采取超常规的、现代化工程的建设方式与强度，进行长远宏观规划和 跨越式发展的方式，最大限度地制止掠夺式和消耗式的利用和经营方式， 有效地保育好天然林，天然草地和天然湿地，发展先进技术与优良林草 品种支持的超常规方式，建立高生产力的速生丰产人工林，高产优质的 人工饲草地，高净化功能的人工湿地，以形成现代化高新技术木材与畜 牧业生产的生态—经济产业链；以扭转生态建设滞后与弱势状况。为此， 实施高效光合生产力生态工程建设势在必行。
关键生态工程
• 不同生态系统各层面的能量流动过程，尤其是各类生态工程实施区域 及其相邻地区生态系统能流特征，能流结点，系统内组分间的分布， 变化规律和潜在优势； • 生态工程对区域生态系统的即时和长期影响机理和调控技术体系； • 高效光合生态工程物种的生产性，地域性，归化性和建群性的分类分 级和鉴定识别技术体系； • 人工生态系统生态服务功能的恢复过程和人工辅助技术体系。
Ⅰ.生态学研究的主要方向之四
4.生物多样性保育
• （1）现状
• 面对大量物种灭绝和濒临灭绝这一严峻的现 实，我们对于物种，尤其是稀有和濒危物种的了 解却相当贫乏。生态系统受到严重的破坏，自然 生境的破碎化程度不断加深，越来越多的种群生 活在破碎化的生境中，它们的存活及其与环境的 关系取决于局部种群的绝灭和再定居。
• 核-质基因组保育的原理和方法；
• 物种基因库的取样策略与保育原理； • 重要栽培植物及野生进缘种遗传资源的评价与保存策略及方 法；
• 重要家养动物（水生生物）及野生近缘种遗传资源的评价 与保存策略及方法； • 重要药用动植物遗传资源的评价与保存策略及方法； • 遗传多样性的高技术保育。
• 5）重要生物资源开发、保护技术体系与可持续利用对策
(ecosystem approach)等重要的科学问题。
• 关键种的鉴定与功能群的划分及其在生态系统维持 中作用的研究是该领域的核心问题,• 及到物种的形态、 涉 生理、生活史以及分布格局等多个方面。
• 3）重要物种受威胁机制和保护策略
• 利用我国极为丰富且特有的生物多样性资源，选择生态
背景清楚、存在于代表性群落中的濒危物种，
• 关键研究内容： ① 主要生态系统类型的功能与效益的定位观测与 机理研究; ② 生态系统类型功能与效益价值化的经济模式与 核算方法; ③ 生态资产评估指标体系与量化手段; ④ 生态系统功能与效益价值化与国民经济结构体 系的整合研究。 ⑤ 生态系统服务功能的价值化； ⑥ 区域不同生态服务功能的转化，生态价值平衡 法则；
• （3）本领域研究目标：
•
开展保护生物学及生物资源可持续利用的基础与应用 研究，为我国生物多样性保护与可持续利用提供可靠的科 学依据，实现生物多样性保护的生态系统方式，达到《生 物多样性公约》缔约国大会提出的2010年目标的要求， 即基本遏制生物多样性丧失的态势。重点解决物种濒危机 制与保护措施、生物资源特别是遗传资源和药用植物资源
•
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中国是生物资源总量极为丰富的国家，生物资源的种 类也十分丰富。建立资源动态监测体系和资源利用实用技 术体系。应特别重视药用生物资源的开发、保护与利用，
高产优质牧草资源与速生丰产林木资源以及生物能源的开
发利用技术与实验示范研究。在此基础上建立我国生物资 源的可持续利用体系，以推动经济发展，实现全面小康社
Ⅰ.生态学研究的主要方向之二
2.生态系统过程、功能价值化与生态评估
• （1）生态系统过程和功能：
1）形成初级生产力的光合作用及后续的食物网中的能量转化过程； 2）生态系统生物地球化学循环（碳循环、氮循环等）过程及其对大气 化学成分的调节与交换过程； 3）生态系统的气候与水文效应：蒸腾作用、水分的渗透与涵蓄、减少 蒸发与地表径流、对太阳辐射的反射、散射与光质变化、对温度与 湿度的调节、对风力的调节与形成垂直湍流的作用、对局地气候的 调节作用等； 4）生态系统的土壤形成与维持过程； 5）生物间相互作用
• （3）内容
• 1）全国性的生态调查和生态系统评价：根据遥感资料和 野外生态调查，研究全国生态与环境的基本情况，评价生 态系统的状况和趋势，预测未来5年和15年经济发展和人 类活动对区域生态与环境的影响及可能引起的变化。 • 2）生态区划原则、依据、指标体系和方法研究，对比区 域间各生态系统特征和功能的相似性和差异性，进行全国 专题生态区划和综合生态区划。 • 3）根据各生态区内的资源和环境特点，进行生态功能定 位，明确各区域生态与环境保护与管理的主要内容，以及 资源开发、产业发展的优势条件与制约因素，对区域工农 业生产的发展方向提出建议
• 生态区划以区域可持续发展为目标
• 根据遥感资料和野外生态调查，在区域社会经济条件分析 的基础上，分析不同区域单元的生态与环境特点及重要生 态与环境问题的空间特征，生态与环境敏感性，划分不同 等级和不同类型的生态区。确定不同地区生态承载力和产 业发展方向，制定适合当地发展的生态与环境保护的策略， 实现社会经济可持续发展。
包括如下主要内容：
• 生态评价的指标、方法和技术体系，建立技术导则。 • 各类重大项目涉及地区的环境容量和生态足迹的计算方法和 标准化技术； • 各类经济开发和建设模式对区域生态系统影响的强度分类与 时空尺度识别技术。
Ⅰ.生态学研究的主要方向之三
3.生态系统恢复重建与优化管理
•
由于我国自然资源和生态与环境的数量不足加之质 量缺陷，依靠自然力恢复不能满足经济社会发展的基本要 求。必须贯彻自然恢复和人工建设相结合，以建设为主的 原则，大规模地开展退化生态系统的修复和重建。 • 为了实现生态系统恢复建设的目标，必须揭示不同生
的评价与可持续利用对策与技术、生物多样性变化及其影
响、生物多样性信息采集、管理、传播等重要科学问题。
（4）主要研究内容
• 1） 生境破碎化对生物多样性的影响与自然保护对策的制定
•
由于人类活动的加剧，大面积的均匀一致的景观变成异
质的小的斑块，即生境破碎化。生境破碎化不仅导致某类生 态系统面积的减少，更主要的是伴随的环境的改变，进而威 胁大量内部种(Inner species)的生存。在此背景下如何保护 自然保护区外的生物多样性是当前亟待解决的课题。中国已
四、我国生态学研究面临的主要课题
• 生态系统是地球系统中唯一有生命的自然资产（living natural capital），它们所形成的陆地生态圈 （terrestrial ecosphere）是地球系统中最为进化和富于 生命力的圈层，是人类社会赖以生存与发展的第一生产力 基础。但是，在我国长期以来人类活动与自然不和谐相处 的历史中，生态系统发生了严重的退化，生态资产流失严 重，甚至是不可恢复的破坏。生态失衡已对我国社会可持 续发展构成极大威胁。
生态系统的功能与效益的价值以货币的形式体现出来。这样，不仅可 为生态系统资源的有偿使用、生态资产消耗的纳税与补偿制度的建立，
以及生态建设成果的客观评价提供依据，从而加强我国的生态建设与
促进社会与经济的可持续发展，而且也将因开创一系列生态与经济结 合的、新的研究体系与方法而充实生态学与经济学的理论体系与实践。
（2）自然资产价值化
• • 国际和国内在这方面研究的理论和方法尚在发展中，将面临一系 列科学问题和方法难点。 要在全面分析中国生态系统特点和归纳其各类功能与效益的基础 上，深入研究各类生态系统的结构与生态过程特征，系统测定其各种 功能流（能量、物资、效益等）的输入、储存与输出的量值及其时空
动态，按照一定的科学规则将其各种功能和效益定量折算货币化，使
（3）重大项目的生态评估
• 生态与环境评估的策略将从以往的末端单项评价转向源头评价，从 微观发展为微观与宏观相结合、从局部发展到局部与整体相结合、从单 个要素发展到系统的综合性评价。集我国生态系统研究的重要成果建立 起科学的区域或流域开发与规划的生态评价技术体系。特别要集中力量 研究重大项目生态评价技术体系，基础理论以及研发相关的技术手段，
• 采用分子生物学手段，在种群水平上研究濒危物种的遗传变 异、适应性和生态与环境之间的关系，揭示这些物种分化和 适应的分子基础； • 探讨濒危物种中的遗传学过程(如遗传漂变、基因流和交配 系统等)及其与环境条件之间的关系； • 在阐明濒危物种致濒机理的基础上，提出针对濒危物种的科
学有效的保护措施。
• 4）重要遗传资源评价与农业生物多样性的保护
• 生态系统恢复重建的主要研究内容
• （1）生态系统退化的驱动力和机理。探讨造成生态系统退化的直接原因 和间接原因，有针对性地制定保护策略，选择修复和重建的技术路线。这 对正确认识生态系统退化和制定恢复重建技术具有十分重要的意义。 • （2）生态系统的修复与重建技术体系。研究和开发水土流失、荒漠化、 石漠化等生态问题的治理技术，建立草地、森林、湿地等生态系统恢复和 重建的模式，选择重点地区和关键问题进行试验示范，形成技术体系，遏 制生态退化和破坏的趋势。 • （3）区域生态系统的优化管理。区域内的合理布局，主要解决区域内空 间布局，生态系统结构与功能的协调建设。重点选择西北干旱区、农牧交 错带、黄土高原、喀斯特等生态脆弱地区及长江、黄河、珠江等流域，明 确生态建设的方向、优化的目标和关键的措施。 • （4）人工生态系统的构建机理与模式。在恢复受损自然生态系统的同时， 选择适宜的立地和区域，探讨人工速生丰产林、高产优质草地和多功能高 效人工湿地的构建机理、技术和模式。
（1）必要性
• 我国国土辽阔，自然条件各异，社会经济发展也很不平衡
• 进行全国性生态区划是制订区域发展规划、工农业生产布局 和区域环境综合整治的科学基础，是区域资源开发、灾害防 治的重要依据。 • 生态区划是我国继自然区划、农业区划之后，在生态与环境 保护方面的重大基础性研究工作。
• （2）主要目标、方法