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土壤生态学研究前沿与热点1、大尺度土壤微生物地理分布格局研究近年来，大尺度的土壤微生物多样性地理分布格局研究备受重视，全球尺度上土壤细菌和真菌、线虫、蚯蚓和原生动物的生物地理学研究陆续在高水平期刊上发表。
这些开创性的研究在宏观层面揭示了土壤生物多样性的全球分布格局，探讨了土壤生物群落构建的机制及其潜在的功能特征。
例如，全球尺度土壤生物地理学研究发现，细菌和蚯蚓的物种丰富度往往在中纬度地区达到峰值，而线虫则在高纬度地区的丰度最高，表现出与地上动植物分布相异的模式。
进一步的群落构建机制研究发现，在全球尺度上土壤微生物（细菌和真菌）群落的构建主要受土壤pH值和降水等环境因素的影响，而土壤动物（蚯蚓/原生生物）则主要受到降水等气候要素的影响。
未来这一研究方向需要考虑更多不同的土壤生物类群，以及土壤生物的不同功能属性，才能将生物多样性与生态功能连接起来，进而更好地预测全球变化情形下土壤生物多样性及其功能的演变规律。
2、土壤生物互作与土壤食物网土壤生物并不是孤立存在的，而是通过物种间的共生、竞争和捕食等作用构成复杂的相互作用网络，共同参与土壤生态过程。
例如，通过对微生物群落的定向调控，研究人员发现微生物之间的相互作用强度与生态系统多功能性之间存在正相关关系。
土壤生物之间还可以通过由捕食关系建立起来的土壤食物网影响土壤生物群落的结构和功能。
最新的研究发现土壤原生动物在低温下对细菌和真菌的捕食可以增加土壤有机质的分解和CO2的释放；类似的，基于弃耕土地自然恢复过程的研究发现，土壤食物网复杂度的升高伴随着土壤养分循环和碳吸收效率的提高。
此外，土壤原生动物还可以通过对植物根际细菌和真菌的捕食作用广泛参与植物根际微生物群落的构建，从而影响地上植物的生长和健康。
例如，Jiang等研究发现，土壤原生动物和线虫可以通过食物网的捕食作用影响土壤丛枝菌根真菌的群落组成和生物量从而影响地上植物的生产力。
这些研究都强烈暗示着土壤食物网在维持土壤生态系统的结构、过程和功能中的关键作用，而这方面的研究方兴未艾。
生态学的发展趋势及研究热点19世纪以来，随着世界人口剧增、人类对自然资源及环境的不合理开发和利用、对生态系统的不断干扰和破坏，全球生态环境发生急剧变化，出现全球变暖、海平面上升、大气和水体污染、生物入侵、生物多样性消失、荒漠化加剧、生态系统退化、水资源短缺等一系列全球性生态与环境问题和生态灾难。
生态学是研究生物与环境之间相互关系和作用的科学，可促进人类更好地认识、管理、恢复、创建生态系统，能够也应该成为未来人类与自然生态系统共存的理论依据和行动指南。
近年来，生态学在生态系统与全球变化、生态系统服务功能评估、生物入侵与生物灾害控制、生态恢复与恢复生态学、生物多样性与保护生物学、人类生态与生态健康等前沿领域取得了一定进展。
目前，生态学更加注重强化科学发现与机理认识，强调多过程、多尺度、多学科综合研究，关注系统模拟与科学预测，重视服务社会需求。
从发展趋势看，全球变化生态学、生态系统服务功能、极端生境生态学与退化生态系统恢复重建、生物多样性保护、生物入侵机制与控制、生物地球化学循环、水资源管理生态学、传染病生态和进化、生态文明建设与可持续发展生态学等将成为生态学重点关注的问题和领域。
1）生态系统与全球变化研究。
生态系统和全球变化科学主要是从生态系统的物质循环与能量平衡角度，研究地圈-生物圈-大气圈的相互作用关系，探讨全球变化的成因与控制机制，揭示生态系统空间格局和时间动态的变化规律，预测未来的发展趋势及生态系统对全球变化的响应与反馈。
近年国际生态学界在陆地生态系统碳/氮/水通量的联网观测及其过程控制、陆地生态系统碳/氮循环过程对气候变化响应野外控制试验、陆地生态系统碳/氮循环模拟模型研究、陆地生态系统对全球变化的响应和适应的样带研究、生态系统及区域碳储量和碳收支的综合计量评价等方面取得了一定进展。
当前更加关注全球/大陆和流域尺度的复杂生态系统动态过程、区域生态系统内部各亚系统间的耦合关系、各种生态环境问题间的相互作用关系等问题，其中生态系统碳循环与全球变化、生态系统水循环与水资源、全球变化与生物多样性是最为重要的三大优先研究领域。
列举我国生态学的研究热点
1.蝗虫聚群成灾的奥秘
蝗灾对农业、经济和环境构成重大威胁。
中国科学院动物研究所康乐院士团队鉴定到一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味分子4-乙烯基苯甲醚（4VA）。
该研究不仅揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘，还被认为是昆虫学和化学生态学领域的一个重大突破，对世界蝗灾的控制和预测具有重要意义。
2.解析首个新冠病毒蛋白质三维结构，发现两个临床候选药物
上海科技大学等单位组成抗新冠联合攻关团队，在国际上率先解析了新冠病毒关键药靶主蛋白酶与抑制剂复合物的高分辨率三维结构，这也是世界上首个被解析的新冠病毒蛋白质的三维空间结构，并发现了依布硒和双硫仑等老药或临床药物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子，且二者已被美国食品药品监督管理局批准进入临床II期试验，用于新冠肺炎的治疗。
3.器官衰老的机制及调控
科学研究衰老是应对老龄化的重要基础。
中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组，中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组及北京大学汤富酬研究组合作，系统解析了灵长类动物重要器官衰老的标记物和调控靶标；揭示了老年个体易感新冠病毒的分子机制等。
这些研究成果加深了人们对器官衰老机制的理解，为建立衰老及相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。
现代生态学研究中的重点和热点论题1. Molecular and evolutionary ecology1) Genetic consequences of climatic and environmental changes2) Ecological adaptation and speciation – the effect of ecological factors on genotype andphenotype3) Ecological genomics4) Phylogeography – use DNA markers to study processes and patterns of geographicalvariation5) Relationship of genetic diversity to species diversity and community stability6) Life history evolution – functional groups, life-history trade-offs, implications to speciescoexistence, sex allocation7) Phenotypic plasticity2. Ecophysiology8) Physiological adaptation and responses to extreme environments / in stressedenvironments9) Physiological responses and adaptation to global change10) Scaling of ecophysiological processes (including allometric scaling)11) Resource allocation, plant defense, and reproductive strategies (closely related tochemical ecology)3. Population Ecology12) Population dynamics in heterogeneous environments (including metapopulationdynamics and metapopulation genetics)13) Role of dispersal in population dynamics and distribution14) Causes and mechanisms of population regulation15) Survival of small populations (demographic, genetic, and environmental stochasticities,as well as disasters)16) Population ecology of clonal organisms17) Interface between population and ecosystem ecology24. Community Ecology18) Maintenance mechanisms of species diversity19) Neutral theory and species-area relationship20) Food web structure and trophic interactions21) Community phenological responses to environmental changes (in relation to globalchange, urbanization, etc.)22) Community organization and dynamics23) Species interactions24) Relationship between local and regional patterns/processes5. Ecosystem Ecology25) Biodiversity and ecosystem functioning26) Ecosystem responses and feedbacks to global changes (e.g., climate change and land usechange; emphasizing multiple stressors/factors)27) Ecosystem responses to local and regional-scale disturbances (including natural andanthropogenic disturbances, such as fires, grazing, nutrient enrichment, pest outbreaks,flooding, hydrological alterations)28) Ecological stoichiometry and elemental interactions6. Landscape Ecology29) Relationship between spatial pattern and ecological processes (particularly populationand ecosystem processes)30) Land use and land cover change and its ecological consequences (including urbanization,urban/wilderness interface, etc.)31) Disturbance and patch dynamics32) Landscape fragmentation and its effects on biodiversity and ecosystem functioning33) Scaling – transferring information across space, time, and organizational levels34) Ecosystem/landscape management35) Integration between ecology and landscape planning, design, andarchitecture36) Transdisciplinary studies of landscape sustainability7. Global Change and Ecological Responses37) Global C, N, and hydrological cycles38) Human dimensions in global change (land use and land cover, decision/policy making,socioeconomic processes, human-induced disturbances, etc.)39) Field manipulative ecosystem experiments (soil warming, FACE, etc.)40) Multiple-scale monitoring/observing systems41) Thresholds, nonlinearity, and uncertainty in global change research8. Biological Invasions42) Invasion mechanisms, processes, and prediction43) Methods, management, and policy for controlling and eradicating biological invasion44) Transcontinental exchange of species45) Impacts of biological invasion39. Conservation Biology (Pattern, dynamics, mechanisms, and conservation of biodiversity)46) Spatial pattern, mechanisms, and conservation strategy of biodiversity47) Biodiversity and global change48) Impacts of major geological events on biodiversity49) Mechanisms and conservation strategies of threatened species50) Role of biodiversity in ecological restoration and rehabilitation51) Monitoring and information systems of biodiversity10. Restoration ecology52) Assembly rules and restored ecosystem organization53) Spatial heterogeneity and restored ecosystem development54) Environmental stochasticity and ecological restoration design and evaluation55) Thresholds and nonlinearity in ecosystem degradation and restoration56) Development and study of reference ecosystems (along a gradient of disturbance for aspecific ecosystem type)57) Whole-ecosystem experimental studies of ecological restoration11. Ecosystem Services and Valuation58) Processes and underlying mechanisms that generate ecosystem services59) Quantification and identification of ecosystem services60) Spatial variability and dynamics of ecosystem services61) Relationship of ecosystem services to human activities and welfare62) Valuation methodologies and approaches13. Other topics of special concern63) Methodology, field design, and statistical analysis of large-scale ecological experiments(some methodologies do exist, but their applications have rarely used or misused)64) Database networking and sharing65) Long-term ecological monitoring and research66) Outbreaks of epidemic and infectious species67) Impacts of grand engineering projects (hydroelectric dams, etc.) on biodiversity68) Ecological risk assessment69) Tree of life – Molecular phylogenetics。
第16卷 第2期1997年12月 生 态 科 学Eco logic ScienceV o l116 N o12D ec1199721世纪生态学的几个热点问题蓝盛芳 陈飞鹏(华南农业大学生物系,广州510642)自从1866年E rn st H aeckel首次给生态学以明确的定义之后,生态学在相当长时间发展缓慢.本世纪中叶以来,工业化造成环境污染、资源短缺等一系列问题,推动了生态学的迅速发展.我们可以从人类面临的重大问题和生态学有关概念与原理的研究出发,展望21世纪生态学发展的趋势与热点问题.1 大范畴的生态学当前生态学研究的一种趋势,是在更大范畴研究人类与环境的相互关系.生态学从成长阶段主要以生物个体、种群和群落为研究对象,发展到以生态系统为“研究中心”. 70年代以来,强调人类活动对自然生态系统和生物圈的影响.由于人类活动引起的全球性环境问题,威胁到人类自身生存,这些问题仅靠传统的单一学科不可能解决,必须发展大范畴的生态学.全球生态学(global eco logy)就是一个例子,它综合地质学、地理学、林学、农学、水产学等多学科,以更客观的尺度研究全球环境退化的程度、后果和对策.生态学与社会学、经济学等人文科学相互渗透和“杂交”,正产生着人类生态学、社会生态学、经济生态学等一系列边缘学科.当这些边缘学科趋于成熟时,一个大范畴的生态学可望诞生.2 新概念新理论与新方法的突破生态学在当今世界发展中的重要地位和作用对它的迅速发展极为有利,但与其他自然科学相比,它存在一个极大弱点:其理论缺乏严密性,其方法缺乏定量化和整体性.因此,生态学的进一步发展仍有赖于基本概念、理论和方法的突破.例如,如何定量分析研究复合的生态经济系统或社会—经济—自然复合生态系统的能流、物流、价值流和信息流,如何定量分析和正确处理人与自然、环境与经济的关系,是摆在生态学家面前的难题.这些难题的解决,必须在基本概念、理论及方法上有创造性的突破.80年代发展起来的能值(energy)概念和理论就是这方面的一个有益尝试.能值是从体现能(em bodied energy)发展出来的新的科学概念和度量标准,其定义为:某种类别能量包含的另一种能量之量称为该能的能值.任何能理反包含的太阳能之量就是其所具有的太阳能值(so lar energy).生态系统和复合的生态系统中各种不同性质的能量及其相互间的关系均可用同一标准的太阳能值加以衡量和表达;能值为系统的定量分析提供了共同的数量标准,是生态学与经济学交叉联系的桥梁.类似能值新概念与原理的突破性研究,将是未来生态学研究和发展的重要方向.3 生态工程技术未来应用生态学发展的一个最重要和最活跃的研究领域应是生态工程.生态工程理论、方法与实践的研究方兴未艾,它与人类的持续发展密切关联,前途不可限量.生态工程技术与生物工程技术在21世纪将并驾齐驱,成为生物学最引人注目的两匹骏马,代表生物学宏观与微观两大发展方向.4 人类社会未来低能量模式的研究鉴于可利用资源在世界范围内急剧减少,特别是能源短缺迫在眉睫,21世纪人类社会将逐渐转入低能量消费时代.必须为此作好准备,开展研究低能量供给的复合生态经济系统的运作、调控原理;研究能源变化对复合生态系统的影响;如何切实保护生物多样性;人与自然如何保持协调、和谐而持续发展.数学模型在解决这些问题中起重要作用,必须不断提高系统分析和建模水平,发展复杂大系统的动力学模型.901第2期 蓝盛芳等:21世纪生态学的几个热点问题。
