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中国“生态学” 路在何方? 精选

已有 11330 次阅读 2015-4-26 03:26 |个人分类:教育沉思|系统分类:观点评述|关键词:科研,生态学,教育,创新| 生态学, 创新, 科研, 教育

说明:此文后来刊登于《中国科学报》 (2015-05-04 第7版 学人)。


最近,有网友在中国生态学最大的论坛普兰塔(有2.3万注册会员)提出一个问题-国生态学路在何方?”,他说:

整个生态学成为独立的科学分支并不古老,1865年才提出Oikologie的概念,即使从达尔文的《物种起源》出版算起,到现在不过150多年历史,生态学逐步系统、完善、成熟。 目前国内大量从事生态学研究,无数研究组和莘莘学子不断的给生态学添砖加瓦,在我看来,我们大量的工作大多是重复性的研究,或者去验证理论,原创性的东西几乎没有,什么原因?我们缺乏想象力,思想凝固、这也是我们教育方式的问题,归根到底,我们无法提出好的问题?我们应该如何超越时代思考问题,有谁能够提出一个好的具有普遍意义的生态学问题呢?

 

这位网友提的问题非常值得深思,也具有普遍性,适合每一个学科的科研工作者们思考:中国的物理学路在何方?中国的化学路在何方?今年读了几本关于杨振宁、李政道、丁肇中、李远哲等诺贝尔奖获得者的传记和演讲集。杨振宁和李政道都曾对自己研究领域的未来发展有过自己的独立思考:物理学的未来在哪里?未来的热点是哪几个方向?虽然未来不易预测,但是我们不能没有这方面的思考。 

我认为,要想回答这位网友的问题,首先我们要思考国际“生态学”领域的路在何方。如果没有对世界生态学的未来有过思考,我们是不可能很好地回答中国的生态学出路的。在思考未来时,我们首先要先了解生态学的历史,只有对一个学科过去的发展历史有比较清楚的认识,才有可能摸清未来的走向。

在1960s之前,是种群生态学的天下,代表人物是Lotka和Volterra,有著名的Lotka-Volterra种间竞争模型。生态位(niche)的概念,则于1917年由JosephGrinnell提出。

1970s年代开始“多样性”(diversity)的出现是一个里程碑。在1960s之前,“多样性”主要出现在生物地理学领域,之后麦克阿瑟(RobertMacArthur)把多样性的概念引入了生态学中,有了著名的“岛屿生物地理学理论”。

Robert Ricklefs 在1987年《Science》发表的论文提出了区域过程在群落构建中(说明:群落是局域,尺度比较小)的作用。随后1989年James Brown在Science第一次提出了Macroecology(宏生态学)的概念,开创了生态学分支学科“宏生态学”。

过去十多年中,生态学领域还有两个研究热点,全球变化生态学(研究气候变暖对种群、群落和生态系统的影响)和生物多样性与生态系统功能。

尽管过去近100年生态学的发展脉络基本是从小尺度到大尺度,研究重点从种群到群落再到生态系统,但不代表每个尺度内的科学问题都已经解决。令生态学界轰动的群落生态学“中性理论”一书于2001年由普林斯顿大学出版社出版,引起了极大的争议。达尔文的“物竞天择”理论认为:一个地点某个植物之所以能存活下来,是因为它是最强的竞争者。而Hubbell的“中性理论”认为:并不是因为它是最强的竞争者,而是随机性起作用,谁的种子落在那个地点,谁就能萌发生长;而竞争能力更强的物种的种子,根本就没有落在这个地点。值得一提该理论发表的历程;正如很多开创性的理论所遇到的强大阻力一样,Hubbell的中性理论一文的发表也是充满波折。当初Hubbell在早几年想要发表“中性理论”的文章时,一般期刊是不接受发表的,因为该理论的假设前提太有争议了。后来他借机在一次“珊瑚礁”学术会议上做报告,才得以在这个学会的期刊发表,因为该学会有规定,作大会报告的人,可以把其成果发表在该会刊。而Hubbell的中性理论也不是凭空想象的,他把几十年前已有的分子生物学中的“中性理论”与群落生态学相结合,提出了群落生态学的“中性理论”。在过去十年中,验证“中性理论”一直是生态学中的一个热点。

   上面是生态学历史的大概脉络,可以看出,至少需要一二十年时间才可能有一个开创性的理论出现。创新的理论,往往发生在交叉学科;把不同领域的理论相整合,更容易有开创性的理论。

   我们再看中国生态学的发展,取得最大进步的也是过去的十年。2004年之前,中国生态家(不含海外华人)仅有极个别在ScienceNature发表论文。2008年以前,几乎没有生态学家(不含海外华人)能够在美国生态学会会刊《Ecology》(影响因子IF=5)发表论文,国内本土生态学家能在主流期刊OikosOecologiaIF3-4)发表论文已经非常不易了。到现在,已经大约有10篇发表在ScienceNature,有20篇论文发表在《Ecology》,还有一些发表在PNASEcology LettersIF=17)。而这些文章多集中在生态学的热点领域,比如群落中性理论、全球变化生态学和宏生态学领域。

但是,即便发表在一流期刊包括NatureScience发表的论文,也主要是发现一个新现象,发现一个不同的自然格局。我认为创新分几个层次:第一个层次是数据创新和方法创新,例如别人在北美做了一个研究,我用中国青藏高原的数据研究了相似的科学问题,别人用一个统计方法进行分析,我发现用另一种方法会拟合更好;第二个层次是发现一个新现象,比如丁肇中发现J粒子;第三个层次是理论的创新,创造像群落“中性理论”之类的新理论,如爱因斯坦提出的“相对论”,或者开创一个分支学科,比如宏生态学。中国的科学家们,应该瞄着理论创新,多思考,只有敢想,看得远,才有可能走的远。

另外,我认为,我们中国的生态学家应该利用中国的优势。比如,相比生态学研究最出色的欧美国家,中国有沿纬度梯度的热带、亚热带、温带的植被带谱,我们就可以研究欧美一流生态学家们无法实现的研究。另外,中国有劳动力成本比欧美要低很多,在野外调查时,我们可以有更多的调查,可以获得一些他们没有的数据。但是,思考一个非常创新的idea,更重要。 

一个国家的科研水平,与经济发展和制度进步息息相关。而现在中国的国家实力增强,有更多的经费资助科研和年轻科学家们出国深造和进修,使得束缚我们创新的因素逐渐减少。虽然束缚我们创新性的因素依然存在不少,特别是传统的填鸭式教学和整齐划一的教育模式对人的创造力的扼杀,以及狭窄的知识面导致不能实现学科交叉处的创新,但是,我相信有那么一天,例如过20年,随着中国的教育体制的改革,中国的生态学,生物学,物理,化学等领域都会有突破性的理论出来的。

最后,我觉得我们应该向上一辈和老一辈科学家致敬。他们为我们搭建了很好的实验平台,使我们获得了一手的数据,有更多的与国外一流生态学家交流的机会,使得中国年轻一代生态学家们在他们还年轻最有创造力的时候,打下了比他们上一辈们更好的基础,有了更宽的视野,使得创新变得可能。

 

P.S. 上述观点不一定全部正确,我本人对生态学历史也没有进行过专门的研究,都是一些个人看法,很可能某些细节是不准确的,但我更想表达的是一种思路,一种个人的思考。仅供大家思考。





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