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生态学必须进化以应对全球性问题 精选

已有 11130 次阅读 2013-11-18 11:05 |个人分类:生态研究|系统分类:科研笔记| 生态学, 进化, 全球性

乔治娜·梅斯(Georgina Mace)是英国生态学会(BES)2011—2013年度的理事长,她也是一位生物多样性和生态系统的教授,兼任英国伦敦大学学院(University College London)生物多样性与环境研究中心的主任。她在大学期间就从动物学研究开始了其学术生涯,之后在萨塞克斯大学开展小型哺乳动物的进化生态学研究,并获得博士学位。由于在生物多样性研究方面的出色工作,2002年她被遴选为英国皇家学会院士,2007年荣获国际宇宙奖(International Cosmos Prize)和萨塞克斯大学科学荣誉学位(Honorary D. Sc)。

英国生态学会到今年已经成立100周年了,正好借这个东风,国际生态学会2013年年会(INTECOL 2013)也于8月18-23日在英国伦敦召开。在这次大会上,梅斯教授做了题为“朝前看不向后看:21世纪的生物多样性保护”的大会发言。其要点为:由激情和紧迫感所刻划的保育科学(conservation science),目前正面临着在一定科学基础上的转化要求。一些相关的学科,包括生态学、遗传学和进化到生物地理学、社会科学和经济学,对生态学的发展都在不同程度上做出了重要的贡献。我们现在需要一个更和谐的方法来匹配支撑科学和知识基础,特别是自然保育已经从维持性保护(preservation)发展到主动保育(active conservation),现在日益发展到将自然作为人类系统的一部分进行考虑。从野外的自然保育到自然资本核算的例子中,如果将自然融入人类所统治世界的可持续发展中,我们将可概括出未来自然保育的重点是什么。

在上周出版的Nature周刊(2013-11-14)中,梅斯教授以“生态学必须进化”(Ecology must evolve)为题发表了对现代和未来生态学发展的一个评论:如果生态学想解决全球性问题,那么它就必须进化。虽然这似乎是她在卸任理事长之前对英国生态学未来的期盼,但是对全球生态学发展来说,都具有重要的借鉴意义。

在过去一个世纪,生态学研究的进展已经大大改善了我们对物种之间相互作用的理解,比如宿主与和寄生生物之间,或者捕食者与被捕食者之间的相互作用,还有种群动态、食物网动力学以及生物如何适应当地的环境等。这样的认识大多是来自理论与模型的结合,以及精心设计的长期室内实验或在很多不同的地方开展的野外实验。但生态学研究中本身的问题也是明显的。例如,从历史上看,生态学的研究往往围绕着各科学家个人研究系统的“所有权”展开,那或者可以称之为一个苦心竭力策划的数据集。这样的研究,很少能得出诸如多个物种如何应对扰动(疾病或天气模式改变)这样在群落水平的普遍性理论。

气候变化、流行病的威胁、人口增长、粮食安全以及生物多样性丧失和生态系统服务,则需要一类新型的生态学,它将侧重于生物的整个群体——不管是在景观尺度还是流域尺度,是人类与物理环境进行交流的尺度。现在一个重要问题是,什么正在成为全球变化科学呢。回顾1913年英国生态学会成立时,就旨在“推动和促进生态在最广泛意义上的研究”,过去几十年中在生态学家之间传播知识中起到了中流砥柱的作用,比如,发行一些主流期刊和组织学术会议,并让其在教育和政策中有越来越多的话语权。英国生态学会及其他类似学会的新作用可以帮助我们驱动这种类型的生态学理解——为努力解决今天最大的全球性挑战提供指导,具体表现在以下两个方面:

扩大视野

无论有些生态学研究的细节多么有趣,无论在这个尺度上如何充分理解其动态和过程,但小尺度生态学的研究结果仍然很难嵌入到模拟地球系统的模型之中,如气候、海洋环流或水循环。然而,只要研究者在模拟这样的系统中没有考虑生态学过程,他们又很可能会错失重要的反馈、阈值和约束条件。从长期研究来看,一些知名的长期生态学研究圣地(例如,苏格兰拉姆岛(isle of Rum)的红鹿,许多物种栖息的怀俄明州黄石国家公园),必须嵌入到全球变化科学中。

事实上,发展一种新型的生态学是必须的,是以努力解决尺度上推( scaling up )、数据共享和合作为基础的。这将联系一些环境、社会和物理科学等相关学科,进行荟萃分析(meta-analyses)和综合分析。研究中需要确定一些普遍的趋势,比如温度变化对动物散布的影响,及其对生态系统所产生的后果,然后对于当地渔民活动如何影响渔业健康这样的案例得出普遍性结论。现在,致力于尺度上推的生态学模型已经有不少了,特别是刚出炉的Madingley模型,就是一个试图模拟全球生态系统的模型,但这还不够。

经验发现,将大量的钱集中少数人比将少量的钱分给大多数人在科研管理上要容易一些,而且总体上更节省。欧洲研究委员会、英国研究理事会以及美国国家科学基金会在目前越来越拮据的经济条件下,正将科研资助集中给某些单个研究群体,比如给多技能的研究小组,以期解决广泛的环境问题。显然,要获得巨大优惠资金的资助,对那些刚刚涉入科研生涯的人来说没有什么优势,因为研究人员只有在确立的自己的研究地位后才可能会受到邀请而加入到这样的团队中。这同时也威胁到长期生态学研究的资助,而且其中有一些研究已经提供了有价值的结果,有助于人们更好地理解人为改变(例如气候变化)的生态后果。应该在一些生态学会、保护生物学会和相关气象、地质和地理学会的帮助下建立一个新的生态学,让其具有包容和创新精神

利用协作

(总体来说,梅斯似乎对目前开放获取杂志的发展有一些成见。她文中多次提到这个,虽然没有明说,但字里行间似乎透露出开放获取对学会发展的各种威胁,我们不妨也来看看。)

像大多数科学学会一样,BES主要依靠拥有和出版学术期刊的收入,如生态学杂志(Journal of Ecology)和 动物生态学杂志(Journal of Animal Ecology)。然而,最近的开放获取期刊,出版商提供的图书馆让机构购买批量权限可方位许多期刊,个人订阅已经没有什么必要了。在许多学会中,年轻的研究人员现在酷爱参加一些会议、拜访有共同兴趣的研究人员,在行业和政策上建立比期刊更多的关联,因此成员数量近年来一直在下降。从基础科学到政策,大多数专业知识在BES成员和其他学会,以及他们的联系人和合作者之间建立起来,可用来帮助识别生态和环境变化科学的大挑战,设计和开发出研究优先领域。为了利用这一知识,学会工作人员需要将合适的人召集在一起,例如,通过集中会议,通过调节科学家在政府和产业中的资助安排。研究委员会和产业可能愿意资助这样的活动,他们的合作将有助于解决他们自己的难题和问题。BES运行的方案中,诸如把博士生放在英国环境、食品和农村事务部,,常有利于每个人的参与热情,这些努力需要扩大。

此外,在许多领域科学和技术支持之间的鸿沟需要弥补,从遥感和生态模型到“环境基因组学”——研究宏基因组与环境的相互作用。公民科学创新,如在线论坛iSpot,用于分享物种识别的技能和知识,具有改善人们对植物和动物方面知识的潜力,同时可以用低成本监测物种物候、丰度和分布上的变化情况。科学学会可帮助推动这种数据收集技术的发展,让感兴趣用户、生产者和研究者的利益一致。例如,iSpot,目前仅在英国发起,在全球范围内也会有巨大的价值。学会也可以促进召集相关的活动,虽然操作上有所不同,但项目只是为了达到某种共同目的。我们经常从与我们相互作用的大尺度的环境研究中迷失,这个工作是我们进行框定、测试和重构概念的基础的关键起步。

最后,梅斯从她作为千生态系统评估报告(MEA)和英国国家生态系统评估的经验,认为在协作中,关键是要实现对术语和概念的跨学科理解,并阐明最重要的问题。例如,在MEA的例子中,识别与人类福祉(诸如食品安全或健康问题的自由度)相关的结果,以及与生态系统服务相关的生态系统变化的主要驱动力,允许来自不同学科的专家承担对全球生态系统的大型的、复杂的评估。通过调解这种全球尺度问题的概念框架,许多学会将有方法来支持他们的学科并在现在和未来与相关学会保持联系。


参考资料:

[1] Looking forwards not backwards: Biodiversity conservation in the 21st century。http://www.intecol2013.org/17_ProfessorGeorginaMace.html

[2] Nature 503, 191–192 (14 November 2013) doi:10.1038/503191a




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