文章编号：1000-0585(2010)03-0383-14 1 引言 人类活动已经对生态系统产生了广泛而深远的影响。全球尺度上，这种影响主要表现在：大面积的陆地自然生态系统被开垦为农田，水资源开发利用造成水生生境破碎化或丧失，过度利用及环境污染使得水域和湿地生态系统生物多样性及功能受损。大规模的资源耗竭、生态退化和全球变化对人类的可持续发展构成了严峻挑战[1]。生态系统变化有着复杂的驱动机制，主要的驱动因素可以概括为人口、经济、社会政治、文化和宗教、科学技术以及自然和生物的多种类别[2]。 就国情而言，中国人口众多，到2008年底，人口总数接近13.3亿[3]，自然环境复杂，自然资源相对缺乏[4]，在全球变化的背景下，快速的经济社会发展和巨大的资源消费需求使得中国主要生态系统已经不堪重负，表现出结构失衡、功能退化的趋势[5]。 国内外的生态系统变化态势表明，人类活动相关驱动要素的调控和管理将成为生态系统保护、恢复和管理所面临的关键问题。因此，当今生态系统的研究已经超越了传统经典生态学的范畴，愈加重视通过自然—社会经济—人类活动的综合视角，探讨生态格局、过程、功能和服务相关的科学机制。 生态系统研究对象涵盖了自然、半自然和人工生态系统的各种类型，跨越了从基因、生物个体、种群、群落、生态系统、景观、区域和全球的多种尺度，涉及分子生态学、生理生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观和区域生态学、全球生态学、生态遥感、生态经济学、管理科学等众多学科。生态系统研究主要关注生态系统的格局、动态、过程、服务和可持续管理等相关科学问题，服务于生态保护与恢复、生态评价和生态系统管理，是连接生态科学、地理科学及区域发展决策的桥梁和纽带。 可见，生态系统研究具有鲜明的交叉学科特性，构成地球表层复杂系统研究的一个重要组成部分。生态系统研究能够为增进人类对地球表层复杂系统的认知以及提高人类在地球上的可持续发展能力做出巨大贡献[6]。 2 21世纪以来生态系统研究的国际发展态势 进入21世纪以来，随着生态系统研究的不断深入，逐渐形成了一些研究热点，主要包括生物多样性与生态系统功能、生态系统管理、生态风险与生态安全、全球变化的生态响应与效应、生态系统服务等方面。 2.1 生物多样性与生态系统功能 生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制是当前生态学领域的重大科学问题。Loreau总结了生物多样性与生态系统功能方面的一些理论进展，围绕两个问题展开[7]：(1)生物多样性如何影响生态系统过程的幅度（生物多样性的短期效应）；(2)生物多样性如何在面临干扰的条件下维系生态系统过程的稳定性（生物多样性的长期效应）。功能生态位互补和取样效应已经被作为两种主要类型的机制来解释物种多样性对生态系统过程的短期正效应，比如初级生产和养分滞留。在跨越不同立地条件的比较中，环境参量的变化会在一定程度上掩盖多样性对生态系统过程的局地效应。经典的确定性、平衡范式在解释生态系统稳定性方面有一定局限，而随机、非平衡范式能够揭示不稳定环境下生物多样性对生态系统生产力的缓冲效应和功能增强效应。相关理论进展表明，将群落和生态系统生态学联系起来，能够为生态学的创新性、集成性研究铺垫富有成效的道路。 物种多样性和生态系统过程关系方面的主要进展体现在重要功能物种识别及其内在机制方面，而实验研究结果在向景观和区域水平进行尺度上推以及不同生态系统类型和过程之间的转换方面还存在很大不确定性，在确定生物多样性动态、生态系统过程和非生物因子交互作用方面是未来研究的一大挑战[8]，空间尺度、多营养级、变异性、环境随机性和代表性物种组合的选择在探讨生物多样性与生态系统功能关系上也是颇具挑战的因素[9]。为了减少不确定性，需要进一步深化和加强对一些重点科学问题的研究[10]，例如：分类学多样性、功能多样性、生态系统结构之间的关系对于识别生物多样性效应机制，营养级多样性在生物多样性与生态系统功能研究中的作用，生态系统稳定性及干扰响应的长期生态学实验，生物多样性与生态系统特征之间的反馈关系及尺度推绎等。因此，当前的生物多样性与生态系统功能关系理论还难以形成对管理者决策实践提供强有力的支撑[11]，生物多样性管理当前仍需采取谨慎的、预防为主的方法[12]。生物多样性与生态系统功能的研究也需要进一步面向管理需求，开展创新性探索，例如，在实验设计中考虑生态系统功能的物种特异性贡献、丰富度、冗余度、灭绝倾向、生态系统的组成和结构[13]。 2.2 生态系统管理 提出生态系统管理的概念是科学家对全球规模的生态、环境和资源危机的一种响应，作为生态学、环境科学和资源科学的复合领域，自然科学、人文科学和技术科学的新型交叉学科，不仅具有丰富科学内涵而且具有迫切的社会需求和广阔的应用前景[14]。生态系统管理也是自然资源管理的一种整体性途径，它将生态相互关系的科学认知、复杂社会经济和政治价值框架进行整合，对解决保护和发展的问题具有可达性和社会可接受性，以实现生态系统和区域的可持续发展[15]。 生态系统管理的决策支持需要将生态学的专业知识与空间相关的监测数据进行综合，在这一方面，Adriaenssens等发展了基于规则的模糊数学模型，以处理高度变异的、语言的、模糊的和不确定的数据和知识，从而实现从数据收集到决策应用的逻辑严谨、可靠和明晰的信息流[16]。从欧洲森林生态系统管理的角度，Pretzsch等总结出了多用途、主导用途、环境敏感的多用途、整体生态系统途径和生态区域视角等五种基本范式，提出从不同时空尺度和不同学科集成系统性知识是当前欧洲森林生态系统管理的一大挑战，因此，与开发能够覆盖生态、生产和景观问题方面均有良好功能的整体模型相比，用一系列具有不同重点的模型组建一个能够适应于特定需求的模型工具箱是更有前途的策略[17]。
