生态与环境科学

热点前沿及重点热点前沿解读

生态与环境科学领域Top10 热点前沿发展态势

生态与环境科学领域位居Top 10 的热点前沿见表1.1 和图1.1。环境污染问题是该领域的研究重点，5 个热点前沿涉及不同的污染问题：“海洋环境中的微塑料污染”“福岛核事故对环境的影响”，“溴系阻燃剂对环境的影响及其替代者有机磷阻燃剂”“全球性汞污染”，以及“土壤和沉积物重金属污染”。其中“海洋环境中的微塑料污染”和“福岛核事故对环境的影响”连续进入2015 年和2016 年Top 10热点前沿。

表1.1  生态与环境科学领域Top10 热点前沿

图1.1 生态与环境科学领域Top10 热点前沿的施引论文

两栖类动物壶菌病的研究在继2013年成为Top 10 热点前沿之后，“两栖类动物的传染性疾病：壶菌病的生态学研究”今年再一次入选Top 10 热点前沿。对于2016 年生态学领域的热点前沿之一的“生物多样性丧失对生态系统功能和生态系统服务的影响”，历年相关的热点前沿包括2013 年的Top 10 热点前沿之一的“生物多样性和生态系统功能”和2015 年的“功能和系统发育多样性作为生物多样性- 生态系统- 功能之间关系的预测指标”。而“生态系统服务”“β多样性”和“生态物种形成的遗传学和基因组学研究”则是今年3 个新入选的Top 10 热点前沿。

重点热点前沿——海洋环境中的微塑料污染

微塑料（microplastics or microplastic debris）一般指的是毫米级别甚至微米级别的塑料碎片。微塑料在海洋中，或悬浮在水中，或沉积到海底成为沉积物的组分。由于其特殊的理化性状，微塑料污染对海洋环境造成的影响远比大型塑料要大得多。微塑料污染是海洋面临的一个新的热点环境问题。

该热点前沿中的43 篇核心论文，主要集中在两个主题：海洋微塑料污染状况的地域调查和海洋微塑料及其吸附的持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs）对海洋生物的影响。

海洋微塑料污染状况的地域调查研究表明，微塑料几乎已遍布整个海洋，广泛存在于海滩、表层海水、海底沉积物，甚至出现在最偏远的极地冰川和深海沉积物中。根据核心论文中的数据，2014 年美国五环流研究所的马库斯·埃里克森等来自6 个国家的科学家在PLOS ONE 发表论文，认为大型塑料在5 个副热带环流中降解成塑料微粒，最小的塑料微粒则出现在更偏远的海域。

海洋微塑料对海洋生物的影响方面，生物体中微塑料的污染状况以及造成的生态效应和健康风险是当前微塑料研究着重关注的问题。海洋微塑料极易被海洋生物误食。该前沿的23 篇核心论文的研究显示，浮游动物，浮游和底栖鱼虾、螃蟹、海鸟的消化道里都检测到微塑料。研究还表明人工养殖的贻贝比野生的体内检测出更多的塑料微粒。多篇核心论文还显示微塑料可以把本身所含的一些有毒物质和吸附的持久性有机污染物（包括多氯联苯、石油烃类、有机氯农药、多溴醚、烷基酚和双酚A 等）释放传递给各种生物，不但对海洋生物造成直接的毒害，并且这些毒物可以沿食物链进行传递、生物富集，最终危害人类。

这些研究表明海洋微塑料污染形势严峻，国际上越来越多的国家开始关注海洋塑料污染问题。以英国和美国为首的27 个国家为该前沿贡献了核心论文（表1.2）。

表1.2  “海洋环境中的微塑料污染”研究前沿中核心论文的Top 产出国家和机构

表1.3  “海洋环境中的微塑料污染”研究前沿中施引论文的Top 产出国家和机构

而参加施引论文产出的国家则增加为76 个。很多国家或地区在加大对微塑料研究力度的同时，还制定了一些法规或政策来减少微塑料污染，如禁止在化妆产品中添加塑料微珠等。中国微塑料污染相关研究没有入选核心论文，但在该前沿的施引论文达到32 篇，已经位于第11 位（表1.3）。其中一篇是华东师范大学施华宏的研究小组2015 年发表在Science Technology 上的论文“中国食用盐中发现含有微塑料”，被美国杂志Scientific American 报道，国内各大媒体和网站给予转载，产生较大的社会反响。解决海洋微塑料污染问题不仅需要科学家的努力，还需要社会和广大民众的高度重视，以减少塑料制品的释放。

重点热点前沿——生物多样性丧失对生态系统功能和生态系统服务的影响

随着人口的增长和人类社会活动的加剧，生物多样性正以惊人的速度丧失。越来越多的证据表明，生物多样性丧失会降低生态系统的功能，如生产力下降、养分循环失衡、传粉能力下降等。人类依赖于生态系统提供的产品和服务则直接来自于生态系统功能。自2007 年Hector 和Bagchi 首次定量分析了生物多样性对多个生态系统过程的影响之后，生物多样性对生态系统功能和生态系统服务的影响逐渐成为当前生态学研究的热点。该热点前沿中共有8 篇核心论文，均发表在顶级期刊上，其中3 篇发表在Nature 上，3 篇发表在Science 上，1 篇发表在PNAS 上， 还有1 篇发表在American Journal of Botany上。其中，美国密歇根大学的Cardinale教授等发表于2012 年的一篇综述论文受到614 次引用。该热点前沿的研究指出在不同的时空尺度、环境条件下，维持生态系统多个功能比单个功能需要更多的物种。另外，对单个生态系统过程、功能或尺度分析的研究，往往会低估生物多样性对生态系统功能的作用。

共有23 个国家参与了8 篇核心论文。104 个国家参与1346 篇施引论文。美国参与了所有8 篇核心论文，并贡献了531 篇施引论文，占比为39.5%（表1.4 和表1.5）。中国参与了1 篇核心论文，贡献了102 篇施引论文。中国科学院以53 篇施引论文在施引论文Top 10 机构排在第2 名。

表1.4  “生物多样性丧失对生态系统功能和生态系统服务的影响”研究前沿中核心论文的

Top 产出国家和机构

表1.5  “生物多样性丧失对生态系统功能和生态系统服务的影响”研究前沿中施引论文的Top 产出国家和机构

事实上，很多国家对生物多样性丧失与生态系统服务功能退化问题表现出重视，目前已有124 个国家加入生物多样性和生态系统服务政府间科学- 政策平台（IPBES），该平台在联合国环境规划署（UNEP）的倡导下，于2012 年在巴拿马正式成立。

新兴前沿及重点新兴前沿解读

新兴前沿概述

生态与环境科学领域有2 项研究入选新兴前沿，“内吸性杀虫剂（新烟碱和氟虫腈）对非目标生物及环境的影响”和“水结构、离液性和亲液性：使用、滥用及其生物学意义”（表1.6）。

表1.6 生态与环境科学领域的2 个新兴前沿

重点新兴前沿——内吸性杀虫剂（新烟碱和氟虫腈）对非目标生物及环境的影响

内吸性杀虫剂是具有内吸传导性能的杀虫剂，新烟碱类农药和氟虫腈是目前全球使用最为广泛的内吸性杀虫剂。害虫与非靶标生物由于具有相似的作用位点，内吸性杀虫剂在杀死害虫的同时，也对非靶标生物造成毒害，有些内吸性杀虫剂也可以通过二次中毒杀死捕食者。

近年来，蜜蜂等授粉昆虫数量大规模的骤减引起各界极大关注。虽然具体原因尚未定论，但内吸性杀虫剂对非目标生物的影响已被广泛认可。该新兴前沿中的7篇核心论文，均来自2015 年，这提供了更多的证据：包括新烟碱和氟虫腈在内的内吸性杀虫剂不仅“误伤”各种授粉类昆虫，而且会对蚯蚓、鸟类和鱼类等非目标生物造成不利影响，从而可能导致生物多样性丧失。

不同国家和地区已经采取了针对性的举措禁用新烟碱等内吸性杀虫剂。欧盟于2013 年5 月底出台禁令，从当年12 月起禁止使用噻虫胺、吡虫啉、噻虫嗪三种新烟碱类杀虫剂。目前已将重新评估时间延长至2017 年1 月。法国于2016 年3 月17日举行的国民议会已经投票赞成一项关于新烟碱类杀虫剂的禁令，该禁令将从2018年9 月1 日开始在全法国范围内实行，届时，新烟碱类杀虫剂将被禁止在所有农作物上使用，包括禁止用于种子处理。

本文摘编自由中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心、英国科睿唯安著《2016研究前沿及分析解读》第3章，内容有删减。

（本期编辑：安静）

2016研究前沿及分析解读

中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心、英国科睿唯安 著

北京：科学出版社  2017.03

ISBN  978-7-03-052209-2

《2016研究前沿及分析解读》以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于科睿唯安的Essential Science Indica-tors(ESI) 数据库中的12188个研究前沿，首先，遥选出2016年自然科学和社会科学的10个大学科领域排名最前的100个热点前沿和80个新兴前沿，重点选择一些研究前沿进行详细统计分析和解读；其次，以高度概括的视角对美国、英国、德国、法国、中国和日本六国在180个前沿的基础贡献水平和潜在发展水平进行评估描述；最后，在10个领域分别展开中国和美国在100个热点前沿和80个新兴前沿参与情况的比较分析，以期较为全面地掌握中国与美国这一科技强国的差距与优势。

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